【文章內(nèi)容簡介】 二個就是雙螺旋在螺旋，它在轉(zhuǎn)，就是雙螺旋結(jié)構(gòu)，雙螺旋結(jié)構(gòu)基本上是由什么東西決定的呢？是由堿基順序，以及就是說整個 DNA 在空間的位置，因為有時候互相之間有點引力，但大致是每過一個梯子轉(zhuǎn) 35 度，大致是如此。第三個就是，現(xiàn)在很多尤其在小生物里，很多 DNA，就是這個梯子是封閉的，可以是封閉的，它可以是像無限長的魚線，但也可以是封閉的，如果是封閉的情況呢，那這個時候這個中心線，這個整個梯子，你把它像個紐結(jié)一樣，所以堿基順序叫第一種結(jié)構(gòu)；雙螺旋叫第二種結(jié)構(gòu) ；中心線叫第三種結(jié)構(gòu)。 1971 年的時候，生物學(xué)家，把同一種 DNA，叫底物，同一種底物是不打結(jié)的，把它放到一個交泳，就是一個電，一種流質(zhì)里面，讓它帶電，帶電以后呢，然后給這個電泳池加一個電場，所有的東西就開始往前跑，就是不同位置上的頻譜表示不同的速度，最后他們觀察到一個現(xiàn)象，這個頻譜是離散的，換句話說，就是它跑的速度是離散的，而且有的離散它比較小，就像我這個比較小的，有的呢比較大，那么他們當(dāng)時就想知道這種現(xiàn)象反應(yīng)了什么東西，怎么能從這種現(xiàn)象說明酶的作用機理。那現(xiàn)在還是拿我手中這根帶子做一個樣板，你看 我手中是一根帶子，它是有寬度的，它有兩條邊，我現(xiàn)在把這個邊，看我這個帶子，我現(xiàn)在轉(zhuǎn)這個帶子，我把它轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)了以后我把它封閉起來，封閉起來以后你會發(fā)現(xiàn)這是這樣一個東西，這個時候，它這個纏繞現(xiàn)象其實可以打結(jié)，這是我手上的弄得比較簡單，沒有打結(jié)，就是弄一個封閉的，它這個纏繞的現(xiàn)象它有兩種纏繞，一個就是當(dāng)這個帶子本身往下走的時候，它自然的，它會轉(zhuǎn)，你發(fā)現(xiàn)沒有，這個帶子本身在轉(zhuǎn)；第二，這兩股帶子，它也在纏繞，像油條一樣、或者像辮子一樣，那么，如果我把這第一種東西，比如我給它取一個名字，第一種這種轉(zhuǎn)的現(xiàn)象叫“擰 ”，第二種現(xiàn)象因為它是兩股，我把它叫做 “纏 ”，那么我發(fā)現(xiàn)，我可以打開這個纏，我把這個纏可以打開，這樣子我這個纏就被完全打開了，那么當(dāng)我纏被完全打開的時候呢，擰就加大了，這個擰就很明顯，對吧？我讓這個纏加大，擰就變得平坦，這個是數(shù)學(xué)家發(fā)現(xiàn)的一件事情。 在說這個之前，我必須要說一個概念，就是叫環(huán)繞數(shù)。環(huán)繞數(shù)你看，這個最上邊的小圖上面有兩個圓圈，像這種情況就是環(huán)繞數(shù)是 1，我們叫做環(huán)繞數(shù)是 1，你給一個定向以后，下面這個呢，這根線繞另外一根線繞了兩圈，但是走向相反，箭頭反掉了，是負(fù) 2，像最里面一根，它雖然 也是這兩個圈永遠抖不開的，但這個時候呢，就從環(huán)繞數(shù)來說呢，它一個是向上的、一個是向下的，所以是零，這是一個數(shù)學(xué)概念，叫環(huán)繞數(shù)，所以這個時候他們就發(fā)現(xiàn)了一個守恒律，就是我剛才說的，這個守恒律是什么東西呢？就是說這個擰數(shù)我們沒有定義，但是我們剛才看到這個現(xiàn)象了，就是擰的個數(shù)和纏的數(shù)目加在一塊剛好等于環(huán)繞數(shù)，等于什么環(huán)繞數(shù)呢？就是說我這個帶子原來放在這兒，這是一根帶子，它有兩個邊，兩個邊就是兩個圓圈，它兩個圓圈之間有個環(huán)繞數(shù)，所以它等于這個東西。所以環(huán)繞數(shù)它是一個整數(shù)，但是這個擰數(shù)和纏數(shù)呢，都是連續(xù)的，就是它不一 定要取整數(shù)，所以環(huán)繞數(shù)是這樣一個量，剛才這個公式是數(shù)學(xué)家發(fā)現(xiàn)的公式， 1969 年發(fā)現(xiàn)的，后來他們就拿這個公式去解釋剛才那個現(xiàn)象。就是說我這個東西作用以后，作用以后它進行了重組，重組以后的話，你可以想象，它有的東西在這個里面，有的它蜷縮得很厲害，蜷縮得很厲害的時候，它這個在電場的作用下它受到的阻力很小，它跑得比較快，有的東西呢，它比較松散，比較松散它受到的阻力就比較大，所以它跑得就比較慢。就是這個對 DNA 而言，它這個轉(zhuǎn)的速度是完全由堿基順序所決定的，他們后來把這個生成物打撈上來，發(fā)現(xiàn)一下，發(fā)現(xiàn)堿基順序并沒有改變 ，堿基順序跟以前一樣，所以換句話說，擰速應(yīng)該是跟以前一樣，那唯一的引起這種有的緊、有的松的原因，他們就覺得是因為纏數(shù)改變了，因為剛才一個等式是擰數(shù)加纏數(shù)等于環(huán)繞數(shù)，那是因為環(huán)繞數(shù)改變了，環(huán)繞數(shù)改變了剛好就是說這個 DNA 的一股突然斷開了，斷開了以后就是這根，斷開以后又重接一下，這個斷開、重接剛好不改變堿基順序。 但是呢，對于改變了環(huán)繞數(shù)的，環(huán)繞數(shù)改變 1，換句話說呢，它就把這個整個擰數(shù)和纏數(shù)的和呢，做了一個離散的跳躍，所以因此使得它這個速度產(chǎn)生變化。還有一種頻譜間隔特別大的是什么原因呢？他們分析就是因為 它同時斷開，同時斷開又同時接上，這個時候環(huán)繞數(shù)的改變是 2，所以這個之間的頻譜就非常大了，當(dāng)時也是一個很轟動的事情，第一次成功的用數(shù)學(xué)來解釋了 DNA 的這種機理。 我結(jié)束這個演講之前說幾句話，就是說我們并不是在說哲學(xué)還是說什么原理，就是說一個事實，就是從實踐里發(fā)現(xiàn)問題，發(fā)現(xiàn)問題然后經(jīng)過理論的探討，最后呢，再回到實踐中去，這個就是分子生物學(xué)家首先觀察的這種現(xiàn)象，然后數(shù)學(xué)家用理論把它解釋出來，這個對不對呢？再拿到實踐中去，這個非常有意思的一個事情，這既驗證了數(shù)學(xué)的這種有用，也驗證了本身原來分子生物學(xué)家的假設(shè) 是正確的。我們再到更宏觀的看來，紐結(jié)論本身，它是由物理學(xué)的這種需要而產(chǎn)生的，而來因為它不對，至少不能解釋物理現(xiàn)象，物理學(xué)家就把它忘掉了，它就純粹的變成一個理論的東西，數(shù)學(xué)家很愉快，盡管沒有任何應(yīng)用，數(shù)學(xué)家很愉快的在不停的孜孜不倦的做，耗費自己的時光。然后在做了很多很多年以后，最后終于在生物學(xué)和化學(xué)中有了應(yīng)用，從宏觀上講，這個也是一個實踐、理論、再實踐的過程，不過這個過程不應(yīng)該這么簡單化，就是好象總是起源于實踐，到理論再到實踐，實際上，我覺得，真理探索它是一個無限的循環(huán)的過程，所以叫實踐理論，實踐理論，我愿意 畫這么一個圖，人們比較喜歡看到實踐的東西，不喜歡看到理論的東西，大多數(shù)時候（是這樣）。理論的東西象紐結(jié)一樣的循環(huán)往復(fù)，出來一段，又是一個紐結(jié)，出來以后又是一個紐結(jié)。所以我最后打算結(jié)束這段話的時候，用我當(dāng)年插隊時候念過的毛澤東的一個話，實踐理論，再實踐再理論，往復(fù)循環(huán)，以至無限，我的報告完了。 主持人：謝謝王教授，下面我們看一下來自鳳凰網(wǎng)站網(wǎng)友的提問。首先有一位網(wǎng)友叫做 “火狐貍 ”，他說 “我覺得在數(shù)理化中，數(shù)學(xué)最沒干頭，可您還干得挺起勁兒，我認(rèn)為要干數(shù)理化，就得得諾貝爾獎，但諾貝爾有物理獎，有化學(xué)獎 ，唯獨沒有數(shù)學(xué)獎，所以您干得再好，也比不上楊振寧和李遠哲，所以，您干嘛不寫點先鋒戲劇，或搞點國際政治，弄個文學(xué)獎或和平獎享受享受？ ” 王詩宬：我想，首先我從前在做這個事情的時候，就知道，數(shù)學(xué)上沒有諾貝爾獎，但是我還是做了，做了這么多年，所以可見的 …… 當(dāng)然，我先說一句，即使它有，我大概也不會得到，但是我做的時候就不在乎它有，做了這么多年了我也沒在乎，我何必還要在乎它有沒有諾貝爾獎呢？我感到很愉快，做了這件事情。 主持人：另外，我們還想知道，為什么諾貝爾這老頭，不設(shè)一個諾貝爾數(shù)學(xué)獎？有人 說是這位老先生跟他的女婿不和，而他的女婿是數(shù)學(xué)家。 王詩宬：我懷疑故事不是這樣的，我能聽到的故事不是這樣的，首先這是一個故事，有個瑞典數(shù)學(xué)家非常有名，叫勒維他，前面講的完全是故事，以前就是說他喜歡的一個女子，后來跟了這個數(shù)學(xué)家勒維他，他當(dāng)時的個人的魅力不如勒維他。 主持人：比他女婿還要厲害。 王詩宬：不是這樣的，這都是傳說而已，并不是女婿，而且是非常隨便的，很多人都被討論過無數(shù)次了，大家一再說，這個只是社會上的想象，諾貝爾不見得這么小氣。 主 持人：那您想他是什么原因呢？ 王詩宬：我想他當(dāng)時他比較看重一個東西，能夠直接對社會有 …… 他認(rèn)為的，至少他認(rèn)為直接比較有社會效應(yīng)，比如說他不光沒有（數(shù)學(xué)獎），很多獎都沒有，很多方面，比如說對天文也沒有，對數(shù)學(xué)也沒有，對考古也沒有。 主持人：他可能把天文算到物理里面了吧？ 王詩宬：有可能，對，有可能。但是我認(rèn)為他當(dāng)時就是像物理化學(xué)這種，還有醫(yī)學(xué)這種一開始就有了，他認(rèn)為這種東西，能夠?qū)θ祟惖纳町a(chǎn)生最直接的效應(yīng)，因為他本人也是一個應(yīng)用化學(xué)家，制造炸藥的。 主持人：下一位網(wǎng)友叫 “我等你過了那條街 ”，他說 “在您 的講話中，似乎把凱爾文勛爵說得位置很高，但我所知道的凱爾文好像沒干過什么好事，他在 1895年曾宣布，人們很快就會明白 X 光不過是個童話， 1901 年他又胡說，斷言無線電這玩意兒不可能成功，我真不知道這家伙的眼力怎么這么差，還能當(dāng)上英國科學(xué)領(lǐng)袖，這讓我覺得權(quán)威不過爾爾，當(dāng)然您和他們還是不一樣的，您至少年輕的時候比他們長得漂亮。 ”他大概是想讓您說說凱爾文勛爵，他怎么眼力這么