新科技時代，諾獎將授予誰

■張田勘

今天，人類正進入以信息技術為特徵的新科技時代。在這個時代，科學研究和技術發明有著不同於以往的顯著特點———規模龐大。

它表現為人員多　(參與一個項目的研究人員可達數千人)、大數據、大設備、大跨度　(研究項目歷史久遠)、大開銷　(花費的錢財巨大)、大學科　(多學科交叉)和大成果　(研究結果可以讓人類長久獲益，或揭開人類未知的新世界並開創文明的新篇章)。

新近公布的2017年諾貝爾獎自然科學類獎項，就在不同程度上體現出這一特點。

龐大的規模闖蕩前沿的新能級

新科技時代的科學研究特點首先體現在科研人員數量之多。

當今，一個科研項目動輒成千上百的科研人員參加並不新鮮。2011年發表於　《物理學進展通訊》　雜誌的一篇高能物理學綜述的作者有175人，共同署名為歐洲粒子物理研究中心　(CERN)；2001年　《自然》　雜誌上一篇人類基因組序列的論文作者超過250人；2010年4月在　《物理快報B》　發表的一篇文章有作者3000多人；2010年在　《自然》　雜誌上發表的一篇關於多人聯機遊戲論文的作者多達5.7萬人……

從大設備和大開銷來看，歐洲大型強子對撞機就是一個典型。這個現在世界上最大、能量最高的粒子加速器，位於瑞士和法國邊界，被安裝在地下100米深、27公里長的環形隧道內，總投資100億美元。此前，美國從1989年開始建造大型強子對撞機　(LHC)，經費從30億美元增加到80億美元，正是由於經費巨大和公眾的反對，不得不在1992年終止。

大量科學家參與、投資巨大的設備，往往會帶來科研的大歷史。新科技時代的科研大歷史是指一些經典研究項目歷經久遠，並且有一代又一代的科學家薪火傳承。

引力波研究可謂代表之一。早在1905年，法國科學家龐加萊就率先提出引力波的概念。此後，接力棒交到愛因斯坦手中，從1907年到1916年，愛因斯坦提出並在理論上建立了廣義相對論。

1974年，美國科學家赫爾斯和泰勒發現脈衝雙星的軌道在不斷減小，認為可以用引力波導致能量損耗的機理來解釋，這被視為間接觀測到了引力波，兩人因此獲得1993年諾貝爾物理學獎。接下來便是從2015年以來的4次經實驗確認發現引力波，以及1次疑似發現引力波。

2015年9月14日，位於漢諾威的德國馬普學會引力物理研究所LIGO (激光干涉引力波天文台)　團隊首次發現並探測到由黑洞合併產生的一個時間極短的引力波信號。LIGO團隊於2015年12月26日再次直接探測到引力波。今年1月4日，LIGO團隊報告了第三次引力波事件。如果說這三次引力波都是單獨由LIGO團隊探測到的，那麼2017年8月　14日第4次發現引力波事件則由不同的研究團隊同時發現。

今年諾貝爾生理學或醫學獎授予生物時鐘成果同樣也是大科研大跨度的體現。1971年美國加州理工學院的西蒙·本澤和他的學生科羅普卡以果蠅為模型，最早發現了周期基因(Per基因)。1984年，傑弗里·霍爾、邁克爾·羅斯巴什與邁克爾·揚密切合作，從果蠅體內克隆　(分離和提取)出了Per基因。再到1994年，邁克爾·揚發現了第二個節律基因，稱為Tim基因。

此後，發現生物時鐘的研究還在繼續。1997年，在美國西北大學工作的日裔科學家高橋用老鼠做實驗，發現了哺乳動物的生物時鐘　(Clock)　基因和CKI∑蛋白　(激酶)，至此，整個研究才比較完整地解釋了人和動物的生物鐘。

學科的交叉「不務正業」卻成正果

今年諾貝爾化學獎最能體現大科技的多學科交叉融合，這既是現代新科技研究的要求和趨勢，也是出成果的必由之路。

今年化學獎授予三位研究人員是因為他們「研發出能確定溶液中生物分子高解析度結構的冷凍電子顯微鏡」。電子顯微鏡是物理學的研究領域，研究物質在分子、原子層次上的組成、性質、結構與變化規律又屬於化學的範疇，而生物分子則屬於生物學或醫學。所以，今年化學獎涉及的學科之多，前所未有。

難怪這一獎項頒發後，科學界稱化學獎又在「不務正業」了。其實，這早就不是新聞。從1901年首次頒獎以來，諾貝爾化學獎就多次頒發給生物學、生物化學、生理學或醫學、生物物理學、物理學等領域的科學家。

然而，這種「不務正業」正是現代新科學時代研究發展的一條有效之路和捷徑。

科學研究的必要和重要條件之一是需要適宜和有效的工具，例如顯微鏡和望遠鏡，這就天然地把物理學和生物學聯繫在一起。但一般的顯微鏡並不足以觀察細菌、病毒、支原體等的內部結構，更不用說觀察更小的原子層級的分子結構，如蛋白質的分子結構。

電子顯微鏡的發明當然可以觀察更小的分子，但同時面臨一個很大的難題：由於其會發射出強大的電子束流，破壞脆弱的生物材料，因此難以觀察到活體或有生命的生物材料和生物分子的本尊。

於是，研究人員想盡各種辦法來改進。1990年，理查德·亨德森使用電子顯微鏡觀察到了第一個膜蛋白———細菌視紫紅質原子層面解析度的三維結構圖像。約阿希姆·弗蘭克則研發出一種圖像處理方法，能夠對電子顯微鏡獲得的模糊二維圖像進行分析併產生精細的三維圖像，由此闡明了細胞內核糖體的結構。

最關鍵的是，雅克·杜博歇發明了在對生物分子進行圖像拍攝之前讓生物分子冷凍起來的方法，既不損害生物分子，又能保持其本尊模樣。這奠定了冷凍電鏡制樣與觀察的基本技術手段。

這一成果也標誌著冷凍電鏡技術的誕生，並且讓人能在冷凍電鏡下觀察到原汁原味的有生命力的生物分子。所以，這項技術既是物理的，也是生物的，還是化學的。

正因為有這樣的技術，對生物分子的觀察可以達到原子層面。如今，研究人員使用冷凍電鏡技術分析生物分子三維結構已經是一種常規做法。這樣的技術無疑將為生命科學、醫學、化學以及藥物研究帶來飛躍。

這是典型的生物學與物理學和化學相結合取得重大認知成果範例。今天，當人們說諾貝爾化學獎是「不務正業」時，那是沒有領會到，很多時候這或許是真正認識事物的本來面目和規律的一條正途。

困難的抉擇誰有資格獲獎？

新科技時代的大科技特點也決定了科研人員選題時的困難和成果認定的不易和糾結，尤其體現在諾貝爾獎的選擇和頒發上。

比較2017年和2013年的諾貝爾物理學獎就比較清楚。2017年諾貝爾物理學獎依據的成果是發表在《物理快報》　上的文章，署名作者有1011名。按國際慣例，論文的主要貢獻是第一作者和通訊作者，但是，該篇文章的第一作者並未獲得諾貝爾獎。原因在於，這個龐大合作項目中主要研究人員的貢獻在圈子內有目共睹。

從成果衡量排序，在引力波的研究上，應該獲得諾貝爾獎的第一人是韋斯，第二人是羅納德·德雷弗，第三人是索恩。但由於德雷弗於今年3月7日在蘇格蘭的一家療養院去世　(享年86歲)，就產生了另一位替補者———巴里什。

顯然，圈子內的共同認知幫助諾貝爾委員會作出了比較公平的選擇。但是，對於其他大項目，諾貝爾委員會很可能既無能力，也無精力，更無時間去遴選和甄別。

比如，2013年諾貝爾物理學獎授予了希格斯玻色子的發現，但證明希格斯玻色子的科學家沒有得獎，這個獎項簡單地授予在理論上預測希格斯玻色子存在的比利時理論物理學家弗朗索瓦·恩格勒特和英國理論物理學家彼得·希格斯。因為，參與到歐洲大型強子對撞機　(LHC)項目以證實希格斯玻色子的研究共有約80個國家的7000名科學家和工程師，實在難以確定這些實驗科學家中哪三位貢獻更大。

同樣，更宏偉、更貼近於人類生活的科學研究項目「人類基因組計劃」，迄今並沒有獲得諾貝爾獎，原因也在於這個歷經13年、對人類基因組全部30億個鹼基對進行測序的研究，彙集了來自多個國家、學科和年齡層的2000餘名研究人員，諾貝爾委員會絞盡腦汁也難以確認哪三人能獲獎，乾脆就不頒獎。

在人類基因組計劃之後，同樣宏偉的研究項目———個人基因組、微生物基因組也沒有能獲獎，這些研究更與地球上的人類和生物密切相關，也是人類未來生活得更為健康、長壽和舒適的科學基礎。

所以，大科技時代的科學研究既要參與大項目，更要選擇適宜自身條件的小項目。面對新科技時代的研究需要大設備大經費的情況，顯然發展中國家難與發達國家相比。而且，即便是發達國家，也需要大量研究人員的協作。

如果僅從如何更高概率獲得諾獎而言，1993年諾貝爾生理學或醫學獎得主之一理查德·約翰·羅伯茨曾發表文章，專門談論獲得諾貝爾獎的10個簡單原則，其中兩條特別適合於中國科學家：一是合作求小而精，不求大而全；二是從事生物醫學研究，因為諾貝爾化學獎常常授予生物化學和生物醫學，因此這類研究有1.5次機會獲諾貝爾獎，但化學只有0.5次機會，其他研究則有1次機會。

然而，獲得諾貝爾獎並非科研的唯一動力。所以，更客觀的態度應是根據本國國情和實力，從參與國際大型研究起步，逐步發展到由本國科學家牽頭實施大科學項目。

【諾貝爾生理學或醫學獎】

由於在「生物節律的分子機制方面的發現」，本年度諾貝爾生理學或醫學獎授予美國遺傳學家傑弗里·霍爾　(Jeffrey C. Hall)、邁克爾　·　羅斯巴什( Michael Rosbash)　和邁克爾·揚(Michael W. Young)。

【諾貝爾化學獎】

2017年諾貝爾化學獎授予瑞士洛桑大學的雅克·杜博歇　(Jacques Dubochet)、美國哥倫比亞大學的約阿希姆·弗蘭克　(Joachim Frank)　和英國劍橋大學的理查德·亨德森(Richard Henderson)，因為他們「研發出能確定溶液中生物分子高解析度結構的冷凍電子顯微鏡」。

【諾貝爾物理學獎】

2017年諾貝爾物理學獎授予美國麻省理工學院教授雷納·韋斯　(Rainer Weiss)、加州理工學院教授巴里·巴里什　(Barry C. Barish)　和基普·索恩( Kip Stephen Thorne)，以表彰他們在引力波研究方面的貢獻。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！