诺贝尔奖怎么了?
2014年度诺贝尔奖项全部揭晓,早前被认为是获奖热门的4名华裔科学家全部落选,而生理学或医学奖引发业内争议,物理学奖的蓝光LED前景也受到质疑,还有人认为物理学奖更像化学奖。诺贝尔奖变得越来越令人难以琢磨。
诺贝尔奖为何难以准确预测?
在今年的诺贝尔奖出炉以前,根据汤森路透的预测,2014诺贝尔奖预测名单包含来自9个不同国家、27个不同学术和研究组织的27位研究人员,并首次同时出现4位华裔科学家。因此,这4位华裔科学家在国内备受关注。
此前汤森路透曾根据其“引文桂冠奖”的分析,成功预测35位诺贝尔奖得主,2013年11位诺贝尔奖得主中的8位居然是其当年及前几年所预测获奖的人选。但是很多人没有想到的是今年关于华裔科学家的预测竟然以全部未中告终。
理论物理学家、中国科学院院士何祚庥表示,先前的华人预测有美国华人社团炒作的因素在里面,汤森路透也并没有说4位华裔科学家一定会有人获得今年的诺贝尔奖项。
▲ 根据汤森路透的预测,4 位华裔科学家张首晟(1)、杨培东(2)、邓青云(3)、钱泽南(4)为2014 年诺贝尔奖的热门人选,其中,张首晟提出“拓扑绝缘体” 理论,杨培东用纳米技术提高计算机存储量,邓青云让OLED 有望彻底取代液晶,钱泽南通过基因研究将改善人类健康。
据悉,汤森路透是根据研究者作品被引用的数据来选出每年的“引文桂冠奖”,但是并不意味着获得“引文桂冠奖”的研究者同年就一定能获得诺贝尔奖。他们很有可能在未来数年获得诺贝尔奖。汤森路透集团首席分析师大卫·潘道贝里也表示,今年获得“引文桂冠奖”的华裔科学家没有获奖,并不意味着他们的预测不准确,他们很有可能在未来数年获得诺贝尔奖。
实际上,汤森路透在2002年就已经颁发给了今年物理学奖的获得者之一中村修二“引文桂冠奖”。据了解,2002-2014年间,汤森路透总共颁发了235个“引文桂冠奖”,而这些得主中获得诺贝尔奖的人数为36人,其中9人当年获奖,16人在两年内获奖。就整体而言,其预测命中率依旧很低。
“在众多科学精英中,由于每年的诺贝尔奖获奖者获奖都具有很大的不确定性,谁也不敢说能一直保持很高的预测准确率。”何祚庥说,单就某个年度而言,因为提名者众多,诺贝尔奖评审委员会可挑选的空间很大,这就增加了外界预测的难度。
尽管预测中的华人科学家没有获得今年相关的诺贝尔奖,但是何祚庥表示这并不意味着他们的研究就不重要或者没有重大意义。例如他认为,张首晟的研究结论就很重要,而这也是国际上得到公认的。
张首晟的研究成就有理由让人继续期待其问鼎诺贝尔奖。正是因为对量子自旋霍尔效应与拓扑绝缘体的理论与实验的创新性研究,张首晟入选预测名单。这项研究的意义在于,可将计算机的计算极限提高一倍。中科院物理研究所研究员、北京凝聚态物理国家实验室首席科学家丁洪认为,张首晟如果获得诺贝尔奖,可谓实至名归。
“他今年没有获得诺贝尔奖,不是说他的工作不被认可,任何年度诺贝尔奖的获得都具有一定的偶然性,他未来依旧有获得诺贝尔奖的潜力。”何祚庥说。
诺贝尔奖还有风向标吗?
在科学界,在同一个行当中哪些研究人员的研究属于最为重要原创性或者前沿的研究,处于前沿位置的研究人员彼此都比较清楚。这些年,包括北京大学生命科学学院教授饶毅等在内的一些科学家也都进行一些分析和预测,有时准确性还挺高。
尽管他们无法准确预测一个科学家是否会获得当年的诺贝尔奖,但是在随后的年份相关科学家就获了奖,一些人未来依旧有很大的希望。这主要是因为站在科研前沿位置的他们关注的都是诺贝尔奖级别的研究成果,何祚庥表示基于这种条件的预测还是具有很好的风向标意义的。
当然,对诺贝尔科学奖的预测也还是有一些依据可以寻找的。比如,在同一奖项上,诺贝尔奖确实会在这一奖项的不同领域分不同年次颁发。举例来说,物理学奖一般不可能在三年内全部颁发给粒子物理学或是全给高能物理学领域,除非研究者的成果特别突出。
其次,一般在各领域里凭借自己的成就或作品已经获得奖项的人就会有更多的机会在诺贝尔奖里显露光芒。一般来讲,诺贝尔奖不会给一个完全的新人或者什么奖都没有获得过的人。如果一个人在该领域获得的奖项比较多,那么很大可能最终获得诺贝尔奖的人就是他。
另外,诺贝尔奖评审委员也会有所侧重。何祚庥表示,以前诺贝尔三大科学奖尤其是物理学奖和化学奖十分青睐基础科学研究,这些年应用科学领域获奖的比例在增大。
▲ 华裔教授庄小威的工作在科学原理上与化学奖得主贝齐格完全一样,而且同时发表论文,但与诺贝尔化学奖“擦肩而过”。
“这表明诺贝尔奖的评选有了一些新的变化,评审委员会的眼界也越来越开阔。”何祚庥表示,中国在基础科学的很多领域和世界最前沿相差很远,短期内获得诺贝尔奖的难度较大,但是在应用科学领域,中国和世界的差距要小得多,因为诺贝尔奖的这种变化趋势对中国科学家未来获奖较为有利,中国应该注意到诺贝尔奖评选的这种变化。
未来,更多的女性科学家将会在诺贝尔奖中涌现。在诺贝尔奖官网上,诺贝尔生理学或医学奖委员会秘书格兰·K·汉松表示,2003-2012年10年中,有4位女性获得了诺贝尔医学或生理学奖,而在此之前的10年中(1992-2002),只有一位女性获奖。随着越来越多的女性进入了科学和医学研究领域,在未来将看到更多女性诺贝尔奖获奖者。
为何物理学奖不是基础科学研究?
值得关注的是,今年的诺贝尔物理学奖再次将绣球抛给了应用科学。在今年的诺贝尔物理学奖中,三位获奖者在发现新型高效、环境友好型光源,即蓝色发光二极管(LED)方面做出巨大贡献。
中国科学院北京纳米能源与系统研究所所长兼首席科学家、中国科学院外籍院士王中林表示,今年的物理奖表明诺贝尔奖更注重实际应用。这三位得奖的人不是 LED的原始发现或发明人,在理论上也没有原创,但他们推广的氮化镓材料实现了高效率的LED,为商业化应用打开了大门,使得LED节能技术影响到了普通老百姓的生活。
何祚庥也表示,蓝光LED解决的是工艺问题,而不是化学或者物理学的基础理论问题。
▲早期的LED 只能发出红光和绿光,达不到普通照明对亮度的要求。获得物理奖的日本科学家让LED 发出蓝光,使LED 真正走入家庭。有观点认为诺奖委员会跳过红光二极管直接颁奖给蓝光二极管有点莫名其妙。图为一场传统昆曲灯光秀的表演亮相上海世博园。
“这反映了诺贝尔奖的走向,它在瞄准那些真正能改变人们生活方式和推进人类文明的发现和创造。”王中林说。
何祚庥表示,蓝光LED今年获奖是十分值得赞赏的事情,因为该技术的推广应用已经对人类社会产生了深远的影响。
事实上也是如此,该技术在20世纪90年代中期使得超过人类身高的超大屏幕全彩显示器成为可能,2000年前后又为手机屏幕彩色化做出贡献的,就是高亮度蓝色发光二极管。蓝色发光二极管技术还成为了开发蓝色激光器的基础,其实用化使得录制高清节目的蓝光成为现实。此外,高亮度蓝色LED通过与红色和绿色LED组合便可制造出各种颜色,接下来就促生出取代白炽灯和荧光灯的新一代节能照明,目前其已经成为一个巨大的市场。
尤为值得关注的是, 当时做研究的中村修二只是个公司的普通科研人员,发明蓝色激光器之前他也只是日本一个不知名大学(德岛大学)毕业的硕士生。其实在诺贝尔奖以前的历史上也曾经出现过这样的例子。
这倒符合诺贝尔奖评审委员会的一贯宗旨,格兰·K·汉松表示,“这一奖项必须颁发给做出重要的原创工作或发现的人。除此之外,没有其他任何限制,你的工作地点、有没有学位等等都没有关系。”
当然,中村修二也的确不是平庸之辈,20多年以前,在德岛县日亚化学工业公司当技术员的中村独立研发出了大量生产氮化镓晶体的技术,并成功制成了高亮度蓝色LED。中村还发明了蓝色半导体激光器,并在全球首次将这两项发明投入实际生产。并且,中村修二还把最有显示度的结果都发表在美国的《应用物理快报》上面,另将最为核心的工艺成果发表在《日本应用物理杂志》上面。
中村修二虽然带来了卓越发明,但在日亚化学工业公司中村修二并没有获得与其发明研究相对应的收益,为此中村1999年从日亚化工辞职并赴美担任大学教授。之后,他曾就专利权问题向日亚化工提起诉讼。2004年,东京地方法院认定有关发明价值约600亿日元,并要求日亚化工支付200亿日元。
现在诺贝尔奖的到来,则给了中村修二一个很大的惊喜。
物理学奖还是化学奖?
物理学奖和化学奖边界模糊的事情在诺贝尔奖项的历史上多有发生,最近几十年来,随着材料科学的崛起,这种现象更为明显。
王中林表示,材料科学是一交叉科学,它涉及的面很广, 有化学有物理还有工程,如果在诺贝尔时代有材料科学的话,他很可能设立材料方面的诺贝尔奖,工程方面的诺贝尔奖等,而现在只能在物理学奖或者化学奖之间进行选择。然而在推进人类文明进程中,有些技术既是化学又有物理,其实现实中也不用分得那么清楚,这就是当今说的交叉学科。而这种交叉学科也让物理学奖和化学奖的边界模糊了。
除了今年的物理学奖与化学有关以外,2011年度的化学奖及2010年度的物理学奖边界模糊也许更为典型。
2011年度的诺贝尔化学奖授予以色列材料科学家、化学家丹尼尔·舍特曼。瑞典皇家科学院表示,舍特曼的贡献在于在1982年发现了准晶体,称这一发现从根本上改变了化学家们看待固体物质的方式。而这一奖项自然让人们联想到了2010年的诺贝尔物理学奖,获奖者是英国科学家安德烈·盖姆与康斯坦丁·诺沃肖洛夫。他们的贡献是2004年首次制成石墨烯材料。
无论从什么角度来看,准晶体和石墨烯都具有特别相似的学科归属性,在物理学中可归属于凝聚态物理。因此,很多人认为,2010年授予石墨烯物理学奖,那么2011年如果要授准晶体诺贝尔奖,那也应该授物理学奖才算正常。就准晶体而言,从它的发现者到对它的发现手段,其实都很物理。
1984年,丹·谢赫舍特曼在快速冷却的镁合金——Al4Mn 合金中发现了一种新的相,即新的物质状态,其电子衍射斑具有明显的五次对称性,并推测这种结构具有三维空间的彭罗斯拼图结构(用英国牛津大学物理学家罗杰·彭罗斯爵士的名字命名)。这一发现在当时曾经震动了凝聚态物理学界,约二百年来,物理学家一直认为固态物质可分为晶态和非晶态(玻璃态)两大类。可是,1984年的一项实验发现,却戏剧性地改变了我们的上述传统观念。后来在许多复杂的合金中也发现了这一现象。谢赫特曼也因此工作得到了2011年诺贝尔化学奖。震动了凝聚态物理学界的工作结果却得到了诺贝尔化学奖,这让很多人感到很有一些不理解。
何祚庥表示,当今时代,学科交叉越来越厉害,很难说某一发现属于哪一学科或对哪一学科更有推动作用。因此,一些奖项既可以被列入物理学奖又可以被列入化学奖就不令人奇怪了。
准晶体和石墨烯也许就是属于这种很难界定清楚的科学发现。
通过这些年对诺贝尔科学奖的分析,也有不少人认为诺贝尔奖各分委员会可能存在抢成果、或扩充地盘的嫌疑。究竟是不是这样,也只有评选者自己最为清楚,对外界的人而言,则是永远的秘密。
有分析人士认为,如果前几年的石墨烯和准晶体都要授诺贝尔奖,且要在物理学和化学两者中占位子,那么2010年的物理学奖石墨烯倒更应该授化学奖,而2011年的化学奖准晶体更适合物理奖。2010年,物理学奖为抢先,继续雪藏杀手锏成果准晶体,急匆匆地将诺贝尔奖授予发现才几年的石墨烯,没想到化学奖也不是省油的灯,2011年就抢了物理学奖看好的菜。并且诺贝尔奖官方还给出了冠冕堂皇的理由:舍特曼的发现“从根本上改变了化学家们看待固体物质的方式”。也有人认为,2011年的诺贝尔化学奖可能是对物理学的感谢和补偿,不知道诺贝尔奖委员会的心思是不是也是这样。
何祚庥表示,在交叉学科中究竟会被授予什么奖项,其研究或者应用的侧重领域应该是诺贝尔奖评审委员会一个重要的参考因素。
化学奖和生理学或医学奖有时也边界模糊
何祚庥告诉记者,诺贝尔化学奖和生理学或医学奖也是边界模糊,比如今年的化学奖同样也属于医学研究的范畴,其中埃里克·本茨格还是来自美国霍华德·休斯医学研究所。
之所以出现这样的情形主要是由于生物化学的发展。生物化学是研究生命现象的化学本质的科学,20世纪以来发展尤为迅速,展现出一幅美好的前景,越来越多地吸引着来自生物、化学及物理领域的科学研究者们的注意力,成为一门十分活跃的、人们感兴趣的、有发展前途的交叉学科。
从1901年第一届诺贝尔奖颁发至今,已经有许多诺贝尔生理学或医学奖和诺贝尔化学奖得主都是在生物化学领域有突出贡献的科学家。尤其是20世纪50年代以后,生物领域的所有获奖成果中,有一半以上与生物化学有关。在诺贝尔化学奖中,也有近1/3的获奖成果属于生物化学领域。
▲2014 年诺贝尔生理学或医学奖被业内专家认为可能有一定争议。有观点认为脑内各种细胞都有,比这些细胞更有趣的如“镜像神经元”“祖母神经元”等,所以发现细胞不够重要,确定其功能,了解其机理更为重要。图为神经元图片。
如果哪一年,出现化学家获得生理学或医学奖或者生理学或医学科研人员获得化学奖也不要大惊小怪。除了今年,2012年也出现了这样的例子。这一年, 美国人罗伯特·J·莱夫科维茨和布赖恩·K·科比尔卡因为对蛋白受体的研究而获得2012年度诺贝尔化学奖。罗伯特·莱夫科维茨1966年在哥伦比亚大学获得医学博士学位,为美国霍华德·休斯医学研究所和杜克大学医学中心医学和生物化学教授;布赖恩·科比尔卡1981年在耶鲁大学获得医学博士学位,为斯坦福大学医学院医学以及分子和细胞生理学教授。按照常理,他们的研究突破应该是获得生理学或医学奖,这也与他们的学历以及两人的研究历程吻合,然而2012年度诺贝尔化学奖获奖成果似乎与诺贝尔生理学或医学奖有某种“渗透”,当然的确是无法界定他们的研究包含更多化学因素还是更多医学因素。
其实,审视近些年诺贝尔化学奖,获奖成果相对集中在材料学和生物化学领域;材料学多与物理关联,生物化学多与医学关联。因此搞化学的获得物理学奖及生理学及医学奖就不令人奇怪了。
不过格兰·K·汉松表示,考虑到有很多跨界发奖的情况,以及一些科学家经常既被化学奖提名又在生理医学奖提名名单里,不同奖项委员会会经常沟通,撞奖的事情自然是不会发生的了。
依旧充满争议的奖项
在诺贝尔奖的百年历史上,有很多科学类奖项实至名归,得到了科学界的一致认可,但是也有一些奖项的获奖者充满了争议,今年也不例外。
今年的生理学或医学奖把橄榄枝交给了脑科学中关于脑细胞空间定位功能的研究,引起了全球众多脑科学家的兴奋,但是短暂的兴奋之后,一些争议也随之而来,获奖者也超出了很多行业内人士的预料。
北京大学心理学系教授沈政并不否认今年生理学或医学奖三位获奖者所取得的成就,但是他表示目前在世界范围内,从事类似脑科学研究的科学家众多,有很多人的研究水平甚至要超过他们。
10月6日晚,由北京大学教授饶毅等三位学者主编的《赛先生》也发文表示:“今年生理奖不一定有广泛共识”,“有观点认为脑内各种细胞都有,比这些细胞更有趣的如‘镜像神经元’‘祖母神经元’等,所以发现细胞不够重要,确定其功能,了解其机理更为重要。”
其实就脑科学领域的研究热点来看,脑细胞空间定位功能的研究也只不过是众多脑功能研究的一个方向。沈政说现在的脑科学领域研究中,最受关注的是各种脑功能相关的神经环路的结构和工作原理,比方说有哪些神经细胞组成怎样的神经环路结构,另外在进行各种脑功能时,相应的神经细胞是如何进行信息的编码、储存和提取等等,都是当前最为前沿的研究,不少研究团队也都取得了突破性的进展,他们中的一些领军人物问鼎今年的诺奖也是无可厚非。
北京大学神经科学研究所研究员伊鸣倒是认为今年生理学或医学奖的三位获奖者是“实至名归”,他认为之所以有争议,可能是因为3位科学家对于空间认知的发现更多只是解释机制,还没有解决临床问题。另外,他们的获奖成果更多针对的是大脑空间认知中的空间行为和空间探索,相比于DNA双螺旋结构被发现等一些改变生物学进程的科学成果,影响范围确实比较局限。
沈政认为,今天的三位诺奖获得者有可能占据了“近水楼台先得月”的优势,尤其是梅-布里特·莫泽及其丈夫爱德华·莫泽更是来自北欧。
今年的化学奖也稍微有点让人意外。很多学界专家都认为,得奖的德国科学家斯特凡·黑尔当仁不让是这个方向的领军人物,经过多年努力做出STED显微镜,首先突破光学衍射极限,他获奖可谓实至名归。但华裔科学家庄小威似乎比威廉·莫纳更有资格获得该奖。
庄小威目前任哈佛大学化学系和物理系教授,兼北京大学生物动态成像中心研究员,其在荧光显微技术这一领域,也是极为重要的贡献人,并且她是在今年的获奖者之外独立从事相关研究。
北京大学生命科学学院教授饶毅在第一时间发表文章称,埃里克·贝齐格的工作不仅与华裔教授庄小威的工作在物理原理上完全一样,而且他们研究论文发表的时间也一样,都是在2006年予以发表,令人不解为何厚此薄彼。
一些学者认为,威廉·莫纳虽然在成像领域里德高望重,备受尊敬,但是相比诺贝尔奖的水平而言,还有一定差距。
虽然威廉·莫纳于1980年末在IBM工作的时候,成功地观察到了低温下晶体内的单个分子。与诺奖新闻发布不同的事实是,他的方法与后来的技术并没有必然联系。近年来他也做了一些超高分辨的工作,但其研究在质量上也远不如埃里克·贝齐格、斯特凡·黑尔以及庄小威。
TIPS:
生理学或医学奖是怎么回事?
众所周知,诺贝尔生理学或医学奖,是根据阿尔弗雷德·诺贝尔逝世前立下的遗嘱予以颁发的,该奖项由位于瑞典首都斯德哥尔摩的卡罗琳医学院负责颁发。
但是多年来很多人的一个疑惑是为何该奖项是生理学或医学奖,为何不像物理学奖或者化学奖那样单独设立?
“将其安排在一起是比较科学的办法。”北京大学心理学系教授沈政表示生理学和医学是两个密切联系的领域,无法截然分开,但是又不能完全合并,这主要是因为生理学属于基础科学,医学属于应用科学,是完全不同的两个大类,它们其中的一个也无法涵盖另外一个。
“但是这并不是说,任何人获得了这个奖项用医学奖或者生理学奖表示都行,单纯是生理学基础研究的,一般还是说他获得的是其中的生理学奖,医学应用研究的,则为医学奖,如果研究与生理学和医学均有关,两种说法倒都是可以。”沈政表示。
另外,由于诺贝尔奖一个奖一年最多可以有3名得奖的人,在同一年中也有可能会出现生理学和医学这两个领域都会获奖的情况。