諾貝爾物理學獎是頒給什麼人的？

本文通過解讀諾貝爾物理學獎評選標準與獲獎案例，力圖澄清人們對諾貝爾物理學獎及其得主的某些誤解。

以為做出了物理學之最深刻的發現，構造了物理學之最偉大的理論，就該獲得諾貝爾物理學獎；或者反過來說，以為獲得過諾貝爾物理學獎者就是大物理學家，都是我們這些旁觀者的想當然，錯在我們自己。

撰文

曹則賢（中國科學院物理研究所研究員）

諾貝爾獎是世界範圍內的最高科學獎。每年年底，有不少科學家都望穿秋水，期盼著能接到來自北歐的獲獎通知，從而躋身諾貝爾獎獲得者的行列。諾貝爾獎的自然科學獎項包括物理學、化學以及生理或醫學獎，物理學家們有機會獲得物理學獎和化學獎，而隨著物理學向生物醫學領域的擴散，物理學家或者以物理學家自詡的人獲得諾貝爾生理或醫學獎也是可以預期的。諾貝爾物理學獎無疑地是一個物理學家所能獲得的最高榮譽，因為這榮譽的崇高，我們甚至可將是否獲獎作為分類的標準。如今這個世界上的物理學家，可以簡單地分為兩類：諾貝爾物理學獎獲得者和諾貝爾物理學獎非獲得者。那麼，諾貝爾物理學獎是頒給什麼人的呢？

欲知諾貝爾物理學獎頒給什麼樣的人，首先應該研究獲獎者的選擇依據。根據諾貝爾的旨意，應該授予「在物理學領域做出最重要發現或發明的人」。( it should be given 「to the person who shall have made the most important discovery or invention within the field of physics」. ) 這是一個「諾獎委員會從一開始就要遵循( Nobel committee has had to work with since the beginning )」的標準。有必要申明，「（諾貝爾物理學獎）不是給最稱得上的人，也不是獎勵終身成就，也不是獎勵對一個物理現象最清晰的解釋。它會獎給一個改變我們觀念的物理現象的發現者，或者是為科學或者公眾帶來極大福祉的某個新物理過程的發現者。此乃本獎的真實關切。為了獲得諾貝爾物理學獎您不必是愛因斯坦，當然如果是會有助於您獲獎。發現者是我們的科學主角，他們才是有資格獲得此獎的人。」( It is not to the most deserving person, it is not for a lifetime achievement, not is it for the clearest explanation of a physical phenomenon. It is to the discoverer of a physical phenomenon that changed our views, or to the inventor of a new physical process that gave enormous benefits to either science at large or to the public. This was an ingenious focus for the Prize. You do not need to be Albert Einstein to get the Prize but it helps。The discoverers are our scientific heroes and they are eligible for the prize. )[1]怎麼樣？看到這一段，您是否覺得您此前關於什麼人能獲得諾貝爾物理學獎的認識有些偏頗，甚至完全弄擰了？

如果我們理解了諾貝爾其人，則諾貝爾為物理學獎設定的評選標準就好理解了。諾貝爾本人是 engineer + entrepreneur，這是他圈定物理學獎獲獎人範圍的出發點。 Engineer 是工程師，而 entrepreneur——我覺得還是直接用優雅柔長的法語慢慢地發出音來比較能體現敬意——要是翻譯成漢語，別說用包工頭，就是用企業家這樣的詞，有一類科學家可能都會急眼，覺得受到了冒犯。然而，一個不爭的事實是，工程師以及 entrepreneur 背景的科學家獲得諾貝爾物理學獎一直是個傳統。他們是諾貝爾物理學獎獲得者，但在物理學文獻中卻極少會被提到，這是因為他們和愛因斯坦、狄拉克、楊振寧等人是根據同一標準之不同部分當選的。

仔細地領會了諾貝爾物理學獎的評判標準，一些圍繞諾貝爾物理學獎的疑惑就比較容易理解了。首先，重要的、影響人類的發明（而非發明基於的物理）會讓人得諾貝爾物理學獎，比如1909 年物理學獎授予了Guglielmo Marconi 和Karl Ferdinand Braun，理由是「對他們對無線電報技術之發展所做貢獻的認可」 ( in recognition of their contributions to the development of wireless telegraphy )；2009年物理學獎授予了高錕和 Williard S. Boyle/George E. Smith，前者的理由是「光通訊用纖維中的光傳輸方面的開創性成就」( for groundbreaking achievements concerning the transmission of light in fibers for optical communication )，後兩人獲獎理由為「一種用於成像的半導體電路——CCD探頭——的發明」( for the invention of an imaging semiconductor circuit — the CCD sensor )。光纖通訊顯然極大地提高了人類通訊能力，確實深刻影響了社會的發展；而 CCD（charge-coupled device 的縮寫），委員會相關人員的評論則是this is really what Big Brother should have used（確實是大哥會用到的東西。不懂這句話的讀者，請自行補習奧威爾的小說《1984》），對其對人類社會影響的評估恐怕超出了人類自身的能力。

就發現的層面而言，一些重大的理論性的工作是及時得到諾貝爾獎的肯定的。海森堡1932 年因「量子力學的創立」( for the creation of quantum mechanics )，薛定諤和狄拉克1933年因「原子理論之新的、富有成效的方式的發現」( for the discovery of new productive forms of atomic theory )，李、楊1957年因「對導致基本粒子中重要發現的所謂宇稱定律的富有洞察力的研究」( for their penetrating investigation of the so-called parity laws which has led to important discoveries regarding the elementary particles )而獲獎，都是諾獎委員會對重大物理理論進展的迅速反應。這一類的發現，是學物理者最為欽佩的。

然而，以為做出了物理學之最深刻的發現，構造了物理學之最偉大的理論，就該獲得諾貝爾物理學獎；或者反過來說，以為獲得過諾貝爾物理學獎者就是大物理學家，都是我們這些旁觀者的想當然，錯在我們自己。比較一下居里夫人與愛因斯坦的諾貝爾物理學獎或許會啟發我們去體會諾獎得主選擇的微妙之處。1903年，居里夫婦分享了物理學獎的一半（貝克萊爾得了另一半），獲獎理由為「對他們在由貝克萊爾教授發現之輻射現象的合作研究上所體現的傑出工作的認可」( in recognition of the extraordinary services they have rendered by their joint researches on the radiation phenomena discovered by Professor Henri Becquerel )，這話有點含糊其辭，不好理解。1911年，居里夫人又因發現元素鐳和釙獨享了當年的化學獎。與此對照，雖然1905年愛因斯坦就建立了狹義相對論，為物理學帶來了革命性的新內容，在接下來的幾年裡也漸漸為其贏得了極高聲譽，但1911年的愛因斯坦和居里夫人的學術地位似乎相差較遠。這可從1911年索爾維會議的照片看出，當居里夫人坐著和龐加萊娓娓而談的時候，愛因斯坦是在後排站著的。愛因斯坦1915年完成了廣義相對論，1919年廣義相對論被驗證，這成就了其在人類歷史上最偉大物理學家之一、二的地位。但是，愛因斯坦獲得的是1921年的諾貝爾物理學獎，獲獎理由為「因其在理論物理方面的工作，尤其是光電效應定律的發現」。( for this services to theoretical physics, and especially for his discovery of the law of the photoelectric effect. )

解讀愛因斯坦的這個諾貝爾物理學獎難免讓人心生不平。首先，那個所謂光電效應定律， 根本不是愛因斯坦發現的。愛因斯坦用「光被固體吸收也是以能量量子的形式進行的」這一假設解釋了這個光電效應定律。這是確立光子概念道路上的重要一步，第一步是光之能量量子的假設（普朗克，1900），當然很重要，但是和愛因斯坦的相對論、零點能概念和受激輻射概念的引入相比，卻算不了什麼。愛因斯坦是1922年被授予諾貝爾獎的，補的是1921年的缺！可以想像人家是多麼不想給他。就獲獎難易程度而言，居里夫人跟愛因斯坦比較，顯得太輕鬆了。就對物理學的理解和貢獻而言，莫說是同愛因斯坦相比，居里夫人即便是同其先生 Pierre Curie（諾貝爾物理學獎得主。有居里定律、居里溫度等概念），大伯哥 Jacques Curie（發現壓電性），情人 Paul Langevin（有郎之萬方程），女兒 Irene Joloit-Curie 和女婿 Frederic Joliot-Curie （因發現人工放射性共享1935年化學獎）相比，也遜色不少。

1911年索爾維會議合影

愛因斯坦好在還獲得了諾貝爾獎，而一生從事理論物理研究的 Walter Kohn 卻因為發展了密度泛函理論（for his development of the density-functional theory）獲得了1998年的化學獎，這讓他十分尷尬。這老頭在飯桌上會講述他得知獲獎了的那天早上遭遇的驚魂一幕：「放下電話打開門，兩家電視台記者就已經等在門外了。他們要求我到校園裡裝模作樣地走一遍，我表示配合。路上兩個擦肩而過的女生認出了我是今天早晨被宣布獲諾獎的傢伙。可是，她們又折回來了，問我『你是獲得諾貝爾化學獎了是吧？我們是化學系的，今天上午有個考試，我們有個難題正好問你。』我當時都嚇壞了。化學我不懂啊。如果我回答不出她們的問題，旁邊的電視記者報道的題目可能就是化學諾獎得主根本不懂化學。萬幸啊，她們所謂的難題是關於密立根油滴實驗的，那是十足的物理。OMG，你看看我現在臉上的汗。」 其實，這老頭講述這一段時還是蠻開心的。作為一個物理學家獲得諾貝爾化學獎是不太光彩，但是總比沒有強啊。物理學家獲得諾貝爾化學獎這事時有發生，這讓化學家們很不爽，不過，可能很快就會有大夫加入他們抱怨的行列了——羅素還得過諾貝爾文學獎呢，好在他的物理學家身份是兼職的。

多餘的話

中國自1928年就在法共黨員郎之萬同志的倡議下有了物理學會，但在我們周邊鄰居俄羅斯、巴基斯坦、印度和日本頻頻獲得諾貝爾物理學獎的今天，中國物理學家還沒有任何斬獲，確實是個不好意思向人民大眾解釋的現象。這個時候，不斷有人編出物理學家某某與諾獎擦肩而過的傳說，卻又拿不出肩頭擦傷的證據，更是讓人惱火。研究一下諾獎評選依據和諾獎名單，筆者以為得諾獎這事還真是急不得的事情。十月懷胎才得一朝分娩，不管是想因為discovery 還是 invention，是以 thinker 還是 entrepreuner 的身份獲得諾貝爾物理學獎，咱都得先表示出想對物理學做出點貢獻的誠意不是？泡利1956年在得知他預言的中微子被發現時說：「Everything comes to him who knows how to wait. （善等待者，必有得！）」

參考文獻

[1] Lars Brink, Nobel Lectures: Physics 2006-2010，World Scientific,2014.

[2] 諾貝爾獎官網

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