含羞草叶子在黑暗中仍按昼夜规律开闭，向日葵在太阳尚未升起时已经朝向东方，人在亮如白昼的办公室里待到半夜照样犯困——生物的自然节律并不依赖于外界条件刺激，而是由某种内在机制掌控。钟表的核心元件是振荡器，比如钟摆、机械振子或石英电路，它们产生稳定的周期性振动。

那么在生物体里，这个振荡器是什么？

人们很早就发现生物节律特征可以遗传，随着分子生物学发展，科学界逐渐提出“生物钟基因”的设想。20世纪70年代，美国加州理工学院的西摩·本泽和罗纳德·科诺普卡用果蝇做实验，筛选相关的基因突变。

果蝇的破蛹羽化有着特定节律，野生品种只在一天的特定时刻出蛹，周期是24小时。科诺普卡等人培养并筛选出了周期更长或更短，甚至没有周期的果蝇，发现它们在基因组的同一区域发生突变，从而定位到了生物钟基因，命名为“周期”基因。但限于技术发展水平，人们当时无法弄清这个基因的代码序列，因为克隆果蝇DNA的技术于70年代晚期才出现。

1984年，三名美国科学家，杰弗里·霍尔、迈克尔·罗斯巴什和迈克尔·扬克隆出了“周期”基因，并把它编码的蛋白质命名为PER。他们发现，果蝇体内的PER蛋白质浓度有规律地变动，振荡周期正是24小时。至此，人们找到了生物钟的“振荡器”，看到了它的振荡。

时隔30多年后，霍尔、罗斯巴什和扬因为这一研究发现最终摘获诺奖。霍尔在获奖后接受美联社采访时说，弄清这一机制有助于解决因昼夜节律紊乱导致的睡眠问题。

诺贝尔物理学奖

解读引力波

探测“时空的涟漪”

美国科学家雷纳·韦斯、巴里·巴里什和基普·索恩获得2017年诺贝尔物理学奖，就是因为他们在“激光干涉引力波天文台”(LIGO)项目和发现引力波方面的贡献。

什么是引力波？

根据爱因斯坦的相对论，时空是可以弯曲的，有质量的物体在其中运动，就会产生引力波。这就好比石头丢进水里会产生水波，引力波因此常被称作“时空的涟漪”。

但普通物体产生的这种引力波极为微弱，连爱因斯坦自己也认为很可能无法观测到。事实上，LIGO项目所观测到的两个黑洞合并产生的引力波，在仪器中只引起了比原子核还小得多的变化。相对论发表百年来，许多预言，如水星近日点进动以及引力红移效应都已获证实，但引力波一直没被探测到。因此，引力波又被称作广义相对论实验验证中最后一块缺失“拼图”。

引力波有什么用？

引力波开启了人们认识宇宙的新途径。过去科学界探测宇宙，多是依靠光学望远镜、射电望远镜等手段，而引力波是与光不同的信息载体。

通过分析引力波信号，我们可以判断出遥远宇宙中发生了什么。引力波的波形特征与声波相似，这也是为什么科学家曾将其转换成声波，作为“宇宙的声音”播放出来。通过探测引力波来分析宇宙中的各种事件，就像根据乐器声波判断乐器的质地种类，以及乐手的演奏手法。

至于引力波在实际生活中有什么应用，科学家说，包括时空旅行这样的科幻设想还早得很，而利用引力波的宇宙通信目前来看也很遥远。不过引力波的发现无疑打开了一扇新的大门，给未来增加更多新的可能。