David Sayre，美国物理学家和数学家（生于 1924 年）

大卫·赛尔（David Sayre，1924年3月2日—2012年2月23日）是一位杰出的美国科学家，他的一生致力于推动科学前沿，尤其在晶体学和早期计算机科学领域留下了深远的影响。他不仅开创了蛋白质晶体学中的关键方法，还在计算机编程和先进光学技术方面做出了重要贡献。

晶体学领域的先驱性突破

赛尔在职业生涯早期，就以其卓越的洞察力解决了晶体学中的核心难题。他开发了用于蛋白质晶体学的“直接方法”，这在当时是革命性的进步。在X射线衍射实验中，科学家可以测量到衍射光线的强度，但无法直接获得其相位信息。然而，要从衍射数据重建出分子的三维结构，相位信息是不可或缺的，这个问题被称为“相位问题”。直接方法通过巧妙的数学算法，首次为从衍射强度数据中推导出相位信息提供了有效的途径，极大地简化了复杂分子结构，特别是蛋白质结构的解析过程，为结构生物学的发展开辟了新纪元。

除了直接方法，赛尔还开发了“衍射显微镜”，这项技术也被称为“相干衍射成像”（Coherent Diffraction Imaging, CDI）。这是一种无需传统透镜的成像技术，它通过记录物体产生的衍射图案，然后利用计算方法重建出物体的图像。这种方法在纳米尺度成像、材料科学以及生物医学等领域展现出巨大的潜力，尤其适用于那些传统光学显微镜难以观察的微小结构。

在IBM的创新足迹：编程与光学

大卫·赛尔的科学贡献远不止于晶体学。在著名的IBM公司工作期间，他展现了其跨学科的才能。他是最初由10名程序员组成的团队中的一员，这个团队肩负着创建划时代编程语言——FORTRAN的重任。FORTRAN（Formula Translation）是世界上最早的高级编程语言之一，专为科学和工程计算设计。它的出现极大地提高了程序员的工作效率，简化了复杂数学问题的计算机实现，对计算机科学和工程领域产生了不可估量的影响，至今仍有广泛应用。

此外，赛尔还提出了一个具有前瞻性的建议，即使用电子束光刻技术来制造X射线菲涅耳波带板。菲涅耳波带板在X射线显微镜中扮演着类似透镜的角色，用于聚焦X射线以实现高分辨率成像。电子束光刻技术能够刻画出极其精细的图案（达到纳米级别），这对于制造高质量、高分辨率的X射线菲涅耳波带板至关重要，进一步推动了X射线成像技术的发展和应用。

荣誉与遗产：埃瓦尔德奖的认可

为表彰大卫·赛尔对晶体学领域的卓越贡献，国际晶体学联合会（International Union of Crystallography, IUCr）于2008年授予他享有盛誉的“埃瓦尔德奖”（Ewald Prize）。此奖项是晶体学界的最高荣誉之一，旨在奖励对晶体学理论、实验或应用做出重大贡献的个人。

授奖词对他的成就进行了高度概括：“他对晶体学的独特贡献，范围从对解决相位问题的开创性贡献到通过X射线衍射和显微镜对通用物体成像的复杂物理学（...）。”这清晰地肯定了赛尔在“直接方法”以及“衍射显微镜”两大核心领域的奠基性工作。他的科学遗产持续激励着后代科学家在结构生物学、材料科学和先进成像技术领域不断探索。

常见问题解答 (FAQs)

直接方法是什么？它为何如此重要？
直接方法是X射线晶体学中的一种数学技术，由大卫·赛尔等人开创。它解决了从X射线衍射数据中获取分子“相位”信息的核心难题（即“相位问题”）。在没有相位信息的情况下，无法直接从衍射强度重建物体的三维结构。直接方法的出现，使得科学家能够更有效地解析复杂分子（尤其是蛋白质）的晶体结构，极大地推动了结构生物学的发展。
衍射显微镜（或相干衍射成像）的工作原理是什么？
衍射显微镜是一种“无透镜”成像技术。它通过将一束相干光（如X射线或电子束）照射到样品上，然后测量样品产生的衍射图案。由于没有传统透镜的限制，这种技术可以实现超越传统光学限制的分辨率。通过复杂的计算算法，从衍射图案中重建出样品的原始图像，从而揭示其纳米尺度的结构信息。
FORTRAN语言在计算机发展史上扮演了怎样的角色？
FORTRAN（Formula Translation）是世界上最早的高级编程语言之一，由IBM团队于20世纪50年代后期开发。它旨在简化科学和工程计算的编程过程。在FORTRAN出现之前，程序员主要使用汇编语言，效率低下且容易出错。FORTRAN的诞生极大地提高了编程效率和程序的可读性，使得科学家和工程师能够更专注于问题本身而非编程细节，对计算机科学的普及和科学计算的发展产生了革命性的影响。
X射线菲涅耳波带板有何作用？为何需要电子束光刻技术来制造？
X射线菲涅耳波带板在X射线显微镜中用作聚焦元件，功能类似于可见光显微镜中的透镜，能够将X射线聚焦到非常小的点上，从而实现高分辨率成像。由于X射线不易被传统透镜聚焦，波带板通过衍射原理工作。要实现高分辨率的X射线成像，波带板上的环形图案必须极其精细，达到纳米甚至亚纳米级别。电子束光刻技术因其能够精确刻画极微小结构的优势，成为制造这种高精度菲涅耳波带板的理想选择，是实现高分辨率X射线成像的关键。
埃瓦尔德奖是什么？它在晶体学领域有何地位？
埃瓦尔德奖是由国际晶体学联合会（IUCr）设立的最高荣誉之一，以著名晶体学家保罗·彼得·埃瓦尔德（Paul Peter Ewald）的名字命名。该奖项旨在表彰在晶体学理论、实验方法或实际应用方面做出杰出贡献的个人。获得埃瓦尔德奖被视为晶体学界对其终身成就的极高认可。