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多复变函数论、陆相成油理论,不懂的看这里

2017-08-22 科协改革进行时

习近平总书记指出:

多复变函数论、陆相成油理论、人工合成牛胰岛素等成就,高温超导、中微子物理、量子反常霍尔效应、纳米科技、干细胞研究、肿瘤早期诊断标志物、人类基因组测序等基础科学突破,两弹一星、超级杂交水稻、汉字激光照排、高性能计算机、三峡工程、载人航天、探月工程、移动通信、量子通信、北斗导航、载人深潜、高速铁路、航空母舰等工程技术成果,为我国成为一个有世界影响的大国奠定了重要基础。从总体上看,我国在主要科技领域和方向上实现了邓小平同志提出的“占有一席之地”的战略目标,正处在跨越发展的关键时期。


——《在全国科技创新大会、两院院士大会、中国科协第九次全国代表大会上的讲话》

(2016年5月30日)



多复变函数论

THEORY OF FUNCTIONS OF SEVERAL COMPLEX VARIABLES


要了解多复变函数论,首先就要知道什么是复变函数,而要想知道什么是复变函数,就必须先知道复数。


从小学、初中到高中,我们对“数”的概念的认识在不断拓宽,而拓宽的过程其实就是一个“让无解方程变得有解”的过程。最开始,我们只认识自然数,在这个范围内,方程x+1=0无解,为此我们引入了负数,使得“数”的概念拓宽到了整数。接着,我们发现方程2x-3=0在整数范围内无解,于是又将“数”的概念拓展到了有理数。后来,我们又发现方程x2-2=0在有理数范围内无解,这也就是著名的第一次数学危机,于是定义出无理数,“数”的概念又被扩充至实数。自然地,当我们发现方程x2+1=0在实数范围内无解时,又定义出了虚数单位i,让它等于-1,方程便再次有解,“复数”的概念也由此诞生。简单地说,我们把形如a+bi(a,b均为实数)的数称为复数,其中a称为实部,b称为虚部,i为刚刚说到的虚数单位。更进一步地去想,如果一个函数自变量和因变量都是复数,那么我们就把它称作复变函数,研究这类函数的理论就被称为复变函数论。


那么这个多复变函数论又是怎么回事呢?顾名思义,多复变函数意味着它的自变量和因变量不只有一个复数,而是由多个复数组成的复向量,研究这种函数的理论就是多复变函数论。一开始,人们认为多复变函数论与复变函数论相比,在形式上有很多可以照搬的地方。然而,随着研究的深入,人们慢慢发现,两者在本质上有很多差异,从而引发了数学家极大的研究兴趣。人们广泛地使用着微分几何、代数几何、李群、拓扑学、微分方程等相邻学科中的概念和方法,更新和拓展研究的内容和领域。



我国在这一领域有着十分突出的贡献,著名数学家华罗庚院士可以称得上是中国多复变函数论的“开山鼻祖”。他关于典型域上多元复变数函数论的研究,早在1956年就获得了第一届国家自然科学奖一等奖。而真正意义上创立中国多复变函数论学科的,则是华罗庚先生归国后的第一批学生中的陆启铿院士。陆启铿院士不仅在这一领域取得了国际领先的研究成果,更是培养起了国内第一支多复变函数论领域的研究队伍,为我国在该领域的持续领先发展打下了坚实的基础。



陆相成油理论

THEORY ON PETROLEUM FORMATION FROM TERRESTRIAL FACIES


20世纪20—30年代,中国科技落后。西方专家曾多次来中国考察石油储量,却一无所获,于是断言中国是贫油国。以我国著名的地质学家李四光为代表的中国地质学家并不信服此观点,认为中国并非贫油国。中华人民共和国成立后,我国发现了大庆油田等一系列油田,从此脱去了“贫油国”的帽子。为什么中国人可以发现西方人发现不了的石油呢?这是因为中国人自主提出了陆相成油理论(陆相生油理论)。


陆相成油理论指在陆相沉积环境中可以生成大量石油的理论,与海相成油理论相对应。


石油是人类工业发展最重要的推动力之一。早期西方石油学家在石油勘探时,认为石油起源于海洋生物,于是他们推测只有海洋地层的沉积才能产生石油。当时中东、北美、欧洲等地油田的发现无一例外地证明了这点,海相成油理论也因此成为主流理论,为地质学界所认同。



这就可以解释前文的问题:西方人在对中国大陆进行考察时,发现中国很少存在中生代、新生代海相沉积地层,而多为陆相地层。由于他们认为,陆相地层不能产生石油,因此断言中国是贫油国。而中国的地质学家正是打破了“海相沉积才能生油”的传统思想的束缚,潘钟祥等科学家通过系统的地质考察,提出了陆相沉积也可产生石油的陆相成油理论。以陆相成油理论为主要依据,中国先后发现了大庆油田、大港油田、华北油田、胜利油田等诸多油田,并开采出大量石油。这些油田的发现不但脱去了我国“贫油国”的帽子,而且成为了支持陆相成油理论的直接证据。



随着越来越多由陆相沉积生成的油田在中国、澳大利亚等国被发现,陆相成油理论成为了石油地质学的重要组成部分,被国际地质学界广泛接受。从创新的角度寻找到石油勘探的新思路,离不开我国科学家的贡献。



人工合成牛胰岛素

SYNTHETIC BOVINE INSULIN


人工合成牛胰岛素应该是我们耳熟能详的一个完全由中国人完成的世界级成果,并且已经被写进了中学生物教材。牛胰岛素分子是一条由21个氨基酸组成的A链和另一条由30个氨基酸组成的B链,通过2对二硫链连接而成的一个双链分子,而且A链本身还有1对二硫键。


1953年,美国化学家维格纳奥德因合成第一个天然多肽激素而获得了1955年的诺贝尔化学奖。1955年由英国科学家桑格测定和阐明了蛋白质分子牛胰岛素的全部结构,这是人类第一次掌握一种重要蛋白质分子,桑格因此而获得了1958年的诺贝尔化学奖。至此,合成牛胰岛素成为学术界的热点。人工合成如此复杂的蛋白质在那个年代的难度之大可想而知,1958年的《自然》杂志曾评论“人工合成胰岛素还不是近期所能做到的事”。



从1958年开始,上海生物化学研究所的钮经义、邹承鲁,北京大学的邢其毅,上海有机化学研究所的汪猷等科技工作者大胆地挑战这一课题,经过六年多坚持不懈的努力,终于在1965年获得了人工合成的牛胰岛素结晶,而且它的结构、生物活性、物理化学性质、结晶形状,都和天然的牛胰岛素完全一样。


人工合成牛胰岛素是世界上第一个人工合成的蛋白质,它标志着人工合成蛋白质时代 51 26307 51 13551 0 0 4670 0 0:00:05 0:00:02 0:00:03 4672开始,是生命科学发展史上的重要里程碑,在揭示生命奥秘的伟大历程中迈进了可喜的一大步。同时,它也是中国自然科学基础研究的重大成就。


人工合成牛胰岛素有很好的药用价值,可用于治疗糖尿病、骨质疏松症等疾病,造福于人类。


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