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由于量子计算机在军事、民用和国家安全等诸多方面具有极大的潜在价值，几十年来，很多政府和民间机构都投入了大量的人力、物力和财力对它进行研究和开发。尽管如此，量子计算机目前基本都还处于实验室研究阶段，我们距离制造出方便、实用的量子计算机还有相当漫长的一段路要走。不过这种情况最近似乎开始发生了一点变化。美国最大的国防工业承包商洛克希德·马丁公司不久前宣布，准备将购自加拿大D-Wave公司的量子计算机系统正式投入使用，用它来“设计和测试复杂的雷达、太空装置和飞机系统”。这是第一家尝试将量子计算机用于商业用途的公司，究竟能否达到预期的效果，也许数年之后才会见分晓。如果洛克希德·马丁公司与D-Wave公司的尝试获得成功，这可能就是量子计算开始起飞的信号。
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三汤对话 群星荟萃的RNA领带俱乐部
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1953年夏天，著名理论物理学家、大爆炸宇宙论之父伽莫夫在加州大学伯克利分校的校园里碰见手里拿着最新一期《自然》期刊的阿尔瓦雷茨（Luis Alvarez，获1968年诺贝尔物理学奖），阿尔瓦雷茨告诉他里面有一篇沃森和克里克（James Watson，Francis Crick，同获1964年诺贝尔生物与医学奖）写的文章很有意思。阿尔瓦雷茨所说的，就是那篇具有划时代意义的关于DNA（脱氧核糖核酸，是一种储存遗传指令、引导生物发育与生命机能运作的生物大分子）双螺旋结构的文章，它是人类在通往发现生命奥秘的道路上迈出的关键一步。伽莫夫回去后仔细读了沃森和克里克的文章，立刻意识到了它的重要意义，并认定自己在这个前途无量的领域里也应插上一脚，有所作为。尽管那时他并不懂生物学，甚至对化学也所知有限。在从伯克利返回华盛顿的路上，他给在剑桥大学卡文迪许实验室工作的沃森和克里克写了一封信，向他们提了一系列有关DNA中核酸序列如何决定遗传信息的问题。沃森和克里克收到信后却没敢立即回信。原因很简单，在科学圈里，伽莫夫是出了名的喜欢捉弄人的家伙，他们可不想被他愚弄，授人以笑柄。直到若干天后又收到了伽莫夫写的一篇有关DNA的核酸序列如何决定蛋白质的氨基酸序列的论文草稿之后，他们才确定伽莫夫不是在开玩笑。在这篇论文里，基于DNA中核酸的排列必须遵从一定的组合规则，伽莫夫建构了一个非常简单的模型，并得出需要以三个核酸一组才能为20个氨基酸编码的重要结论。他的思路虽然是对的，结论却是错的。实际过程远比他想象的要复杂得多，蛋白质的氨基酸序列需要经过RNA（核糖核酸，主要分三类，最重要的功用是在细胞复制过程中对DNA中储存的遗传指令进行转录、识别和转运以及合成所需的特定蛋白质）的传递才能完成。即便如此，他的想法为后续的研究指出了正确的方向，仍然意义重大。
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沃森、克里克和伽莫夫很快成了好朋友。1954年夏天，伽莫夫听说沃森和克里克会去美国著名的避暑胜地鳕鱼角的伍兹霍尔海洋生物实验室工作一段时间，他于是向那里的一位友人借了一所临海的小别墅，这里就成了伽莫夫、沃森和克里克几乎天天聚会的地方。克里克有一段关于那时的回忆：“绝大多数的下午，杰米（沃森的昵称）和我都会去那所小别墅，与伽莫夫一起坐在岸边讨论各种各样的问题—从基因编码到漫无边际的闲聊，有时候就在那儿看伽莫夫给路过的漂亮女孩儿用扑克牌变戏法。在那些日子里，科学研究的节奏不像现在这么忙乱。”对于今天做科学研究的人们，这种悠哉游哉的日子肯定是一去不复返了。
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1954年冬天的某日，伽莫夫、沃森、奥格尔（Leslie Orgel）和斯坦特（Gunther Stent）一起去参加在伯克利的一个晚餐聚会，与会者大都是对RNA结构感兴趣的年轻生物化学家。在餐会中他们四人产生了创立一个协会的念头，协会的目的就是让成员之间能相互交流研究RNA结构的新想法，以及通报各种新消息、新进展。他们最后决定将这个协会命名为RNA领带俱乐部，还限定俱乐部一共有20个会员。以20人为限是因为只有这么多种氨基酸。每个会员都以一种氨基酸作为自己的绰号并配发一条特制的领带外加一个领带夹。伽莫夫亲自为俱乐部设计了领带上的图案—RNA结构的示意图，领带夹上面则刻有对应于每个人代号的氨基酸的缩写字母。比如伽莫夫是ALA（丙氨酸），沃森是PRO（脯氨酸），克里克则是TYR（酪氨酸）。在俱乐部的专用信纸上印着德尔布吕克（Max Delbruck，获1969年诺贝尔生物与医学奖）为俱乐部制定的座右铭：“干就拼命干，不然就别试。”俱乐部的负责人的“官衔”名称也都怪怪的，分别为：合成器—伽莫夫，乐天派—沃森，悲观者—克里克，档案员—易卡斯（Martinas Ycas）和掌玺大臣—瑞奇（Alex Rich）。
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RNA领带照片
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这个俱乐部里的不少人在学界是出了名的“不正经”。比如伽莫夫曾经纠集了几个人给一份著名的德国物理期刊写信，故意指称某人的文章是恶作剧，而其实他们才是真正的恶作剧者。幸好编辑并未上当，没有把这封信登出来。他的朋友们深知其为人，所以有时也会以其人之道还治其人之身，拿他来寻开心。沃森就曾冒伽莫夫之名邀请了两百多人来参加一个酒会，最后还得让伽莫夫埋单。他们搞的这些恶作剧，真真假假、虚虚实实，让人很容易上当。1955年，领带俱乐部的“掌玺大臣”瑞奇从美国来到英国剑桥大学与沃森和克里克合作，准备一举攻克RNA的结构问题。这三人联手无疑是当时生物化学界的最强组合了，他们自己也认为解开RNA之谜非他们莫属。可没过几天，沃森就收到了伽莫夫的一封信，向他报告说爱荷华州立大学的化学家阮多斯（Rundles）已经将RNA的问题解决了，并询问沃森是否应吸收阮多斯为领带俱乐部的成员。阮多斯虽算不上什么成名人物，但毕竟曾在鲍林手下做过若干年DNA和RNA方面的研究工作，如今修成正果，也在情理之中。沃森等人本来还有点将信将疑，但紧接着瑞奇也接到了德尔布吕克的信，告诉他阮多斯的论文已刊登在最新一期的美国化学会志上。那年头可不像现在，一上网什么都能很快看到。美国化学会志通常需一个月后才能寄达英国。他们实在等不及了，由瑞奇给他在美国的一位搞化学的朋友拨了个越洋电话，想让他用电报把阮多斯的论文赶紧拍发过来。结果得到的回答竟是查无此文！他们这才醒悟过来，原来是上了伽莫夫和德尔布吕克的大当。
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RNA领带俱乐部听起来有点像是开玩笑，但其实非同小可，因为它的20个成员几乎个个都是精英，光是诺贝尔奖得主就有六名之多。他们又是一个跨领域的大杂烩，数学、物理、化学、生物、生物化学、物理化学、电子显微镜，不一而足。其中有顶尖的理论物理学家费曼和氢弹之父泰勒（Edward Teller），也有从理论物理转入基因研究并取得重大成就的德尔布吕克。俱乐部的主体当然还是分子生物学界的新星们，约占了1/3。他们这伙人大多是各自领域中的“异类”，差不多每个人都有一串故事。其中很值得一提的是德尔布吕克。
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德尔布吕克可以说是出身理论物理的“名门”。他最开始是打算学天文的，1925年在柏林偶然听了一次海森堡关于量子力学的演讲，尽管听得似懂非懂，却使他的志向从天文变成了理论物理。次年他来到当时数学与理论物理的圣地—哥廷根大学，先后跟随维格纳（Eugene Wigner，获1963年诺贝尔物理学奖）和玻恩（Max Born，获1954年诺贝尔物理学奖）研习量子理论，并于1930年获得博士学位。之后他得到一年的洛克菲勒奖学金，在哥本哈根和苏黎世分别跟随玻尔和泡利做研究。这两位物理大师都对他评价极好。最稀奇的是，泡利在物理学界是出了名的“毒舌”，却居然对德尔布吕克青眼有加。1932年他又成为著名核物理学家迈特纳（Lise Meitner）的助手，并与哈恩（Otto Hahn，获1944年诺贝尔化学奖）进行过合作研究。说来奇怪，尽管德尔布吕克师从的全都是大师级的人物，而且所有的人都认为他极具潜力，可他在理论物理领域却一直没能一鸣惊人。
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遇到来自苏联的基因科学家吉莫弗耶夫—芮索沃斯基（Nikolay Timofeev-Ressovsky），是德尔布吕克科学研究生涯的一个重要转折点。在皇帝威廉研究所工作期间，德尔布吕克一直想搞一个关于生物科学的非正式、跨领域的沙龙。正好吉莫弗耶夫-芮索沃斯基作为交换学者从莫斯科来到了柏林。他们两人一拍即合，很快就开始了合作。不久研究光生物学的齐默（Karl Zimmer）也加入了他们的行列。1935年他们共同完成了一篇在基因研究史上很有名的论文《基因变异的性质与基因结构》，他们断言基因就是分子，并以此为基点论证了物理概念可以被用来解释基因结构。从此，德尔布吕克的研究兴趣开始从理论物理转移到了基因科学，并使他最终成为分子生物学的奠基人之一。
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1931年，美国的洛克菲勒基金会就已经决定将他们资助的重点从物理学转向生物学。在玻尔的推动下，德尔布吕克从洛克菲勒基金会获得了一年的经费，到美国加州理工学院的果蝇研究中心去工作。这个中心是由被誉为现代遗传学之父的摩尔根（Thomas Morgan，获1933年诺贝尔生物与医学奖）一手建立的。德尔布吕克一到实验室，摩尔根就让助手给了他一摞有关果蝇研究的文章，让他看看在“苍蝇房”有没有什么研究工作可做。德尔布吕克却有他自己的想法，他觉得必须另辟蹊径，因为如果按部就班地追随摩尔根的果蝇研究，一年时间可能什么也做不成。一个偶然的机会，他听说有个叫埃利斯（Emory Ellis）的年轻人在利用细菌病毒进行基因研究。通过与埃利斯的交谈，德尔布吕克很快意识到这正是他一直在寻觅的研究方向：借助于一个极简单的生物体来研究基因—既不需要复杂的设备，也不需要很多的预备知识。
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细菌与病毒的简单结构以及繁殖的高速度是其最大的优越性，在短时间里它们可以繁殖很多代，而且可以很容易地进行人工调控。这使利用统计的方法来分析其基因的变异成为可能，从而为基因研究提供了一条崭新的途径，并逐渐取代果蝇成基因研究的主角。1939年第一台实用电子显微镜诞生，为了解病毒的详细繁衍过程提供了强有力的新工具。从这一点说，德尔布吕克的运气还是很不错的，他恰好在适当的时间选择了一个适当的课题。1941年，德尔布吕克开始与卢里亚（Salvador Luria，获1969年诺贝尔生物与医学奖）合作研究细菌的基因变异是自发的还是由环境变化决定的，这同时也能澄清当时还悬而未决的一个问题—细菌到底有没有基因。通过观察细菌出现抗御噬菌病毒的能力的概率，他们以令人信服的数据，得出明确的结论：细菌不但有基因，而且它们的基因变异是自发的。这篇论文还展示了深入的思考与统计分析相结合的研究方法在细菌基因学上的重要性，并成为“其后所有有关细菌基因学的论文的标杆”。
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德尔布吕克等人开创的把生物化学与结晶学相结合的研究方法，最终导致了对DNA、RNA以及它们在生命复制过程中的中心作用的完整的理解。自1945年起，连续几个夏天，德尔布吕克在著名的冷泉港实验室主持关于利用噬菌病毒进行基因研究的讨论班，介绍、交流和推广这种新方法，为分子生物学和生物化学培养和造就了一大批人才，其中包括后来发现DNA双螺旋结构的沃森。这几期讨论班也使德尔布吕克成了桃李满天下的一代宗师。
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德尔布吕克做学问有一个原则：“不做赶时髦的科学研究。”这也是俱乐部中大多数成员的共同特点。他们进行学术研究是为了探寻真理，而不是为了出人头地，更不是为了争经费以自肥。他们把做学问当成享受，因而通常能够抱持一种成功不必在我的平常心。从俱乐部成员之间的通信可以看出，他们相互之间的交流基本是不设防的。很多新的、不成熟的想法都会拿出来与其他人讨论，毫无为他人作嫁衣裳的顾忌。这样的心态在今天的学术界恐怕早已绝迹，而像RNA领带俱乐部这样的团体，在如今这个越来越功利的社会中大概也再难出现了。
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三汤对话 解决孪生素数问题的一线曙光
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数论在数学里可能算是最难却又“最没用”的领域，可它同时又具有相当崇高的地位。人们甚至把是否在数论中有过重要贡献作为衡量一位数学家是不是数学全才的标准。常说的三个半数学全才：高斯，庞卡莱，希尔伯特和冯·诺依曼，前三个都对数论研究有过巨大的贡献，唯独冯·诺依曼没有，所以只能算半个。数论另一个引人入胜的地方，是它所提出的不少问题非常简明、易懂，即使没研读过多少高深数学的人也能知其所云，因而业余爱好者颇多。比如著名的哥德巴赫猜想，说起来确实很简单：任何一个大于2的偶数，都可表示成两个素数之和（素数就是只能被它自己和1整除的自然数，例如：2，3，5，7）。又比如本文中要讲的孪生素数猜想：孪生素数是指两个相差为2的素数（例如3和5，17和19等素数对），古希腊数学家欧几里得猜测，存在无穷多的素数对。像这些问题，一般人都能明白，可要想证明却又千难万难。黎曼假说、哥德巴赫猜想及孪生素数猜想等素数问题，被同列为著名的希尔伯特第八问题—也是极少的几个未被解决的希尔伯特问题之一。
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孪生素数猜想看似简单，谁都不难找出几对来，3和5，5和7，11和13，17和19，29和31……如果继续往下找，就会发现这种素数对出现的频率越来越低，但也不会完全销声匿迹。近年来，人们利用大型计算机来寻找素数对，到目前为止，找到的最大素数对是3756801695685×2666669±1。这对素数已经是十分巨大的天文数字了，而且随着计算机功能的不断加强，可以肯定今后还能发现更大的素数对。然而这都无助于证明孪生素数猜想，因为不管找到多少素数对，它们毕竟是有限多的，与存在无穷多的素数对有着本质的区别。
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为了后面叙述的方便，我们先来说一个简单的数学名词—下确界。给定一个数集，比如说{1、2、3}，如果能找到一个数（可以是这组数中的一个，也可在其外）小于或等于这组数中所有的数，这个数就是这组数的一个下界。在我们的例子里，0和1都是下界。在所有的下界中如果有一个最大的下界，就称其为下确界。一个有界数集可以有无数个下界，但是下确界却只有一个。具体到{1、2、3}这个数集，1就是它的下确界。
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