2019年諾貝爾獎“那些事”

1、“鋰電池”獲諾獎:創造了一個更清潔的世界

鋰離子電池的發明和應用,使得人們可以進入一個可持續發展並且更清潔的社會,因為鋰離子電池奠定了無線、無化石燃料社會的基礎。

當地時間10月9日,瑞典皇家科學院宣佈,約翰·B·古迪納夫(John B. Goodenough)、斯坦利·威廷漢(M.Stanley Whittingham)和吉野彰(Akira Yoshino)三位科學家獲得2019年諾貝爾化學獎,以表彰他們在“開發鋰離子電池”方面做出的貢獻。

三位科學家分別來自美英日,他們對鋰電池做了極為重要的工作。古迪納夫將鋰電池的潛力提高了一倍,為功能更強大、更有用的電池創造了合適條件;威廷漢在開發首個功能性鋰電池時,利用了鋰的巨大動力來釋放其外部電子;吉野彰則成功從電池中去除了純鋰,取而代之的是比純鋰更安全的鋰離子。

2019年諾貝爾獎“那些事”

鋰離子電池是一種重量輕、可再充電,而且功能強大的電池,今天已經廣泛應用於從手機到筆記本電腦和電動汽車的各個領域。而且,它還可以儲存來自太陽能和風能的大量能源。

當全世界的人都使用以鋰離子電池作為動力的電器和IT終端設備時,人們的生活勢必會發生翻天覆地的變化。

這種改變的標誌,其實就是讓人類社會邁入生態文明的門檻。鋰離子電池的發明和應用,使得人們可以進入一個可持續發展並且更清潔的社會,因為鋰離子電池奠定了無線、無化石燃料社會的基礎。

鋰電池發明者獲得諾貝爾化學獎也表明,能夠造福於人類社會和自然環境的實用性成果,同樣能獲得諾貝爾獎的垂青。

正是因為有了古迪納夫的理論和其發明的鋰電池中的重要部件——鈷氧化物陰極(鈷酸鋰,現在全世界的便攜電子設備都採用這種陰極),以及威廷漢、吉野彰的鋰離子電池的實用性研發,才讓鋰離子電池成為千家萬戶都在使用的平凡、廉價和實用的能源動力。

鋰離子電池的獲獎也表明,現代科研成果既需要多學科合作,還需要逐步完善。

吉野彰設計的鋰離子電池以碳基材料為陽極,以鈷酸鋰為陰極,完全去除電池中的金屬鋰,大大提高了安全性,並由此確立了鋰離子電池的基本概念和技術範式。

隨著全球可再生能源和清潔能源使用量的迅速增長,基於鋰離子電池的儲能應用還會越來越廣泛。但同時,鋰離子電池的廣泛使用也提出了另一個挑戰,如何回收廢棄的鋰離子電池。如果處理不當,其反而會汙染環境。鋰離子電池具有化學和電氣雙重風險,目前被歸類為第9類危險品。

目前廢棄鋰離子電池通常來自手機、筆記本電腦和其他電子產品,而且常與其他類型的電池混雜在一起。此外,市場上的鋰離子電池至少存在14種不同類型的陰極材料,對回收、儲存和運輸都提出了重大挑戰,需要更為安全的技術和操作。

只有解決了鋰離子電池在回收方面的可擴展性、低成本、安全性和環境可持續性,才可能從碳基經濟向可持續能源轉型,並減少化石燃料的使用和大量減少溫室氣體排放。

另一方面,目前的鋰離子電池所裝備的電動汽車,還無法與燒化石燃料的傳統內燃機汽車競爭,尤其是價格。因此,還需要在鋰離子電池的基礎上研發出超級電池。或許這也是2019年諾貝爾化學獎對鋰離子電池研究的一種驅動吧。


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2、這次諾貝爾生理學或醫學獎,何以成“癌症患者福音”

生物氧氣感知通路的發現和闡明,不但幫助人們抵抗癌症和治療癌症,也為治療其他疾病(如貧血等)奠定了基礎。

北京時間10月7日下午5點30分,2019年諾貝爾生理學或醫學獎公佈,威廉·凱林、彼得·拉特克利夫和格雷格·塞門扎共同獲獎,理由是:發現了細胞如何感知氧氣和適應氧氣供應,也可稱為生物氧氣感知通路。

2019年諾貝爾獎“那些事”

生物氧氣感知通路的發現,證明了基礎研究重要性

吸進氧氣,呼出二氧化碳,通過氧氣幫助細胞產生能量,以供給全身肌體使用,是人類在千萬年演化中形成的呼吸規律。這就像汽車的發動機,必須要有氧氣供給才能讓燃油燃燒,產生動力,驅動汽車高速飛奔一樣。

然而,細胞感受氧氣並不等同於汽車發動機的氧氣供應。如氧氣供應不足,就不會充分燃燒或不能燃燒油料,難以驅動車輛,但細胞在低氧條件下也會感知氧氣,並促使肌體以別的機制來維持各種功能。

三位科學家的發現可以概括為,他們發現了低氧誘導因子,這個因子不僅能使細胞耐受低氧,也能使細胞耐受營養過剩。其機理是,讓細胞從需氧的氧化磷酸化產生能量轉變為糖酵解代謝模式來產生能量,以維持各種功能。

這個發現有多方面的意義。值得注意的是,生物氧氣感知通路的發現是基礎研究,既然是基礎研究,首先可以跳脫具體的治療疾病或其他實用價值的窠臼,從更為廣泛的科學發現來探究這一發現的意義。

可以看到,基礎研究的目的是發現真相或真理。幸運的是,這一次,研究人員沒有讓細胞感受氧氣的真相從鼻尖下溜過,而是窮追到底,儘管一波三折,但最終發現了其中的奧秘。

在此之前,人們已經認識到,如果血液中缺氧,會刺激頸動脈體和主動脈體,再把刺激信號傳導到呼吸中樞。其結果是,呼吸加深加快,心跳也加快,心輸出量增多,以彌補血液中的氧氣成分減少。而這一事實被視為是隻有少數細胞和組織能感受到缺氧。

但是,凱林、拉特克利夫和塞門扎通過各自的研究證明,人和生物體的多數細胞都能感受氧氣的變化,尤其是低氧,因而可以產生不同的反應,從生理到病理現象。而這一發現的意義就是從過去的獨特性上升為概括性,從個性延伸到共性。

有了這個認識,才能從具體的疾病發生機理上認識疾病,從而治療和預防疾病。

生物氧氣感知通路的發現,為癌症治療帶來希望

作為共性的基礎是低氧誘導因子會發揮中心作用,有了低氧誘導因子(由低氧誘導因子基因編碼產生),就可能讓人和生物適應低氧環境;反之,如果缺少低氧誘導因子,則會產生嚴重後果。對轉基因小鼠敲除低氧誘導因子基因,小鼠會出現血管發育和氧依賴基因表達的嚴重缺陷,在子宮內發育期就發生早死。

這說明低氧誘導因子基因缺失,會讓生物無法正確感知和利用氧氣,從而損害器官,甚至死亡。

但是,低氧誘導因子也並非總是產生好的作用,它還可以誘導血管內皮細胞生長因子(VEGF)基因表達,後者是負責血管生成的分子。人體內產生過量的血管內皮生長因子又會促進血管和紅細胞的生成。這也為腫瘤的生長提供了條件,因為血管生長和紅細胞能為癌細胞提供更多的營養,使得它們更有產生和瘋長的條件,從而讓腫瘤惡化。

過去研究人員已經發現,在腎臟、腎上腺、胰腺以及中樞神經系統等位置發生的腫瘤都生長在血管豐富的部位,而且它們會分泌促紅細胞生成素,刺激紅細胞的產生。原因在於,腫瘤快速生長時,會導致腫瘤內部低氧,然後促使低氧誘導因子表達,從而促進血管生成,有利於腫瘤增長。

有了這些認識,就可以幫助人們抗禦癌症和治療癌症。現在已有很多藥物公司在針對血管內皮細胞生長因子這個靶點研發新藥,並且也上市了一些臨床使用的抗癌藥物。

當然,生物氧氣感知通路的發現和闡明,也為治療其他疾病(如貧血等)奠定了基礎。例如,全球首個小分子低氧誘導因子脯氨酰羥化酶抑制劑羅沙司他已在中國和日本上市,用於治療透析患者因慢性腎臟病引起的貧血。

凱林和塞門扎是美國科學家,拉特克利夫是英國科學家,他們發現生物氧氣感知通路再一次說明了基礎研究的重要,也證明了:基礎研究一旦獲得突破,將會極大有利於臨床的疾病防治。


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3、諾貝爾物理學獎揭曉:他們重構人類宇宙觀

基礎科學研究和技術的發展是相互促進的,正因為基礎科學研究的需求,促使了新技術的發展,而新技術的發展又促進了新發現。在科學研究領域,兩者缺一不可。

瑞典斯德哥爾摩當地時間8日中午,瑞典皇家科學院將2019年諾貝爾物理學獎一半授予加拿大裔美國科學家詹姆斯·皮布爾斯,另一半授予兩位瑞士科學家米歇爾·馬約爾和迪迪埃·奎洛茲,以表彰他們在宇宙學和地外行星相關領域的研究貢獻。

2019年諾貝爾獎“那些事”

絕大多數人不知道皮布爾斯是誰,但一定聽過宇宙大爆炸。皮布爾斯正是大爆炸宇宙學的奠基人之一,他在1960年代計算了宇宙誕生過程,並預言了宇宙微波背景輻射的溫度。

遺憾的是,就在1964年其導師迪克指導另外兩名學生髮展低溫探測技術,準備尋找背景輻射時,貝爾實驗室傳來了兩位物理學家彭齊亞斯和威爾遜發現“全天空不明低溫輻射”的消息,迪克和皮布爾斯的理論準備工作,令這兩位物理學家因為偶然發現獲得1978年的諾貝爾物理學獎,而皮布爾斯卻與諾貝爾獎擦肩而過。

但皮布爾斯的工作其實非常重要,他奠定了大爆炸宇宙學的科學地位,令其他競爭理論(比如穩恆態理論)徹底失敗。不止如此,他的發現還進一步奠定了愛因斯坦廣義相對論宇宙學方程和哈勃關於宇宙膨脹發現的歷史地位。

某種意義上說,此次皮布爾斯獲獎,既是對他在宇宙學研究理論貢獻的承認,也是對微波背景理論工作的紀念。這是一份遲到的頒獎與追認。

諾貝爾獎對於米歇爾·馬約爾和迪迪埃·奎洛茲的表彰,則是對一個年輕的全新研究領域的最好鼓勵。這對師徒通過恆星光譜分析,開創了徑向速度探測技術,首次“發現一顆圍繞類太陽型恆星運行的系外行星”,從而開創了一個全新的研究領域,即大規模的太陽系外行星搜尋。

他們開創性的工作,可以說開拓了哥白尼以來行星研究的新領域,對重新認識太陽系的形成理論和我們在宇宙中的位置有著重要的意義。

從1995年以來,天文學家們又開拓了多種方法尋找太陽系外行星,二十多年時間裡已經找到超過4000顆系外行星,它們的大小、形態、軌道各異,挑戰了我們關於行星系統的認識,迫使天文學家重新研究行星起源背後的物理過程。

綜合來看,三位天文學家獲獎,一位基於其理論,另兩位是基於其開創性的技術改進,這說明,基礎科學研究和技術的發展是相互促進的。正因為基礎科學研究的需求,促使了新技術的發展,而新技術的發展又促進了新發現。這從根本上意味著,人類科學的進步,理論研究與技術發展正如鳥之兩翼,車之兩轍,缺一不可。

目前,在天文學領域的探索上,也活躍著華人科學家的身影。在佛羅里達大學工作的葛健教授,本科畢業於中國科學技術大學,他發展了直接拍攝行星的技術,令“路燈下的小蚊子”無所遁形。在未來,也希望有更多中國科學家湧現在天文研究領域,引領中國天文學研究的發展,早日做出迫近諾貝爾獎級別的原創科學貢獻。


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4、2019年諾貝爾生理學或醫學獎爆了冷門?

三位科學家通過長期研究,發現了“人體內如何調節並適應氧濃度的‘開關’”。

歐洲中部時間10月7日上午11時45分,2019年諾貝爾獎的第一個獎項——生理學或醫學獎,由瑞典卡洛琳斯卡醫學研究院(Karolinska Institute)受諾貝爾委員會委託發佈。

美國科學家威廉·卡埃林(William G. Kaelin)、格雷格·西門薩(Gregg L. Semenza)和英國科學家小皮特·拉特克里夫(Jr,Peter J. Ratcliffe)三人因“在細胞如何感知和適應供氧環境變化”方面的決定性研究成果和巨大貢獻,獲得本年度諾貝爾生理學或醫學獎,將分享總計900萬瑞典克朗(約合91.8萬美元)的獎金。

卡埃林教授和西門薩教授分別任職於美國約翰·霍普金斯大學和哈佛大學,而拉特克里夫則是英國弗朗西斯·克里克研究所的研究員。瑞典卡洛琳斯卡醫學研究院在敘述三位獲獎者貢獻時指出,他們的研究成果“對生理學具有根本的重要性,併為人類探索對抗貧血、癌症和許多其他疾病的新療法、新思路鋪平了道路”。

諾貝爾委員會稱,人體內氧濃度各不相同且處於隨時變化中,人體細胞最基本的功能之一,是將氧氣轉化為人體所需的養分,且在此過程中,細胞和組織對氧的利用率在不斷變化,三位科學家通過長期研究,發現了“人體內如何調節並適應氧濃度的‘開關’”,這一發現“極大擴展了人類對生理反應如何使存活成為可能的知識”。

專業人士們指出,瞭解“細胞如何感知和適應供氧環境變化”這一點,對治療從貧血到癌症、從簡單的外傷創口癒合到心肌梗塞等許多疾病和傷患,具有極其重大的意義。

大多數專業人士認為,儘管這一研究成果尚處於實驗室階段早期,但仍然有非常重要的價值,有助於更多科學家循此路徑,探索更多控制人體內氧濃度“開關”的方式和藥物,從而更有針對性地治療某些頑症。

據瑞典公共廣播電臺(SR)和專業科學媒體《科學與未來》等介紹,今年負責評選諾貝爾生理學及醫學獎的卡洛琳斯卡醫學研究院共獲得世界各地專門機構多達633個生理學及醫學獎提名。

SR此前曾預測,最熱門獲獎人選為在引發腦部疾病的Mecp2基因突變研究方面獲得關鍵性成果的黎巴嫩裔美國人胡達·佐格比(Huda Zoghbi)。

去年準確預測出獲獎者的生物學家謝特澤(Jason Sheltzer)則認為,發現關鍵性DNA——CRISPR-Cas9的兩位女科學家、法國人艾曼紐·夏蓬蒂(Emmanuelle Charpentier)和美國人珍妮弗·杜德娜(Jennifer Doudna)最有可能獲獎,最終的結果可謂爆了個不大不小的冷門。

卡洛琳斯卡醫學研究院諾貝爾委員會書記佩爾曼(Thomas Perlmann)稱,他已電話通知了三位獲獎者,但在聯繫卡埃林時遇到一些小麻煩——因不知道其電話號碼,他不得不先聯繫卡埃林的姐姐,結果這位姐姐第一次卻稀裡糊塗地給了個錯誤的號碼,“但無論如何,獲獎者聞訊後十分高興”。


2019年諾貝爾獎“那些事”


5、諾貝爾文學獎揭曉:迴歸文學並擁抱時代的“雙黃蛋”

以非典型的文學呈現我們所面對的時代,恰恰是奧爾加·託卡爾丘克與彼得·漢德克這兩位幾無交集的作家的共通之處,也是這次諾貝爾文學獎“雙黃蛋”的價值所在。

10月10日,瑞典文學院正式宣佈,將2018年諾貝爾文學獎授予波蘭女作家奧爾加·託卡爾丘克,將2019年諾貝爾文學獎授予奧地利作家彼得·漢德克。

2019年諾貝爾獎“那些事”

這是70年來諾貝爾文學獎的第一次“雙黃蛋”,也因此備受關注。去年的信任危機使得諾貝爾文學獎自1949年來首次推遲頒發,加之2016年的鮑勃·迪倫頗具爭議,也引發“諾貝爾文學獎應真正迴歸文學”的呼聲。

曾在專訪中表示“把諾獎頒給鮑勃·迪倫是個巨大錯誤”的彼得·漢德克獲獎,或許算是一種修正。不過更讓人驚喜的,是這個“雙黃蛋”與時代的擁抱。

奧爾加·託卡爾丘克這位1962年出生的波蘭女作家,在2018年5月和2019年4月連續獲得布克國際文學獎,已然邁入巨匠之林。

波蘭是當之無愧的文學大國,而大學時攻讀心理學,又曾任心理醫生多年的奧爾加·託卡爾丘克,與同樣創作小說的波蘭諾貝爾獎前輩顯克微支和萊蒙特不同,在文學之路上拒絕了現實主義,選擇了神秘主義,慣常以碎片化的小故事,探討個體夢境或集體潛意識,並將之組成一部完整小說。

但若以為“神秘主義”就代表虛幻迷離,那就誤讀了奧爾加·託卡爾丘克。這位60後作家深諳當代人閱讀習慣的變化,主動擁抱碎片化閱讀,顯然有異於傳統文學的捍衛者。布克獎評委會就曾評價她的小說《航班》“不是一個傳統的敘述”,“我們喜歡這種敘事的聲音,它從機智與快樂的惡作劇漸漸轉向真正的情感波瀾”。

或讓中國讀者暫時遺憾的是,在奧爾加·託卡爾丘克已完成的13部小說中,僅有《白天的房子,夜晚的房子》和《太古和其他的時間》兩部早期作品於近兩年引入中國。但即使是早期作品,也可看出奧爾加·託卡爾丘克的不同凡響。她的作品如同拼圖,一個個填充於整體框架之內,她喜歡這種想象故事的方式,正是基於當下這個時代。

相比奧爾加·託卡爾丘克,彼得·漢德克的名氣大得多,早已在諾獎賠率榜上混跡多年,呼聲甚高。早在上世紀90年代,他就是孟京輝等實驗戲劇踐行者的偶像。

因為作品近幾年才進入中國,所以對於不少國人來說,彼得·漢德克的名氣更多來自於電影界,來自他與文德斯合作的影史經典《柏林蒼穹下》。但以他在文壇半世紀的成就,誰也不會說這次的諾貝爾文學獎再次“不務正業”。

1964年,彼得·漢德克出版了第一部小說《大黃蜂》,其後以沒有情節和對白、沒有場景與衝突,全程獨白的《罵觀眾》一舉成名。這部偉大作品與貝克特的《等待戈多》交相輝映,但二者截然不同,後者指向虛無,前者卻呼喚人們尋找真正的自我。

從《罵觀眾》開始,漢德克就步入了看似叛逆的道路。之所以說看似叛逆,是因為他的叛逆實則是前衛。這位主動終結大學生涯,初出茅廬就批判戰後德語文學界一無是處的作家,從來不是“為罵而罵”的評論者,而是永遠走在創新路上的踐行者。

半個世紀以來,漢德克幾乎從未嘗試其他作家熱衷的現實悲喜與歷史洪流,而是慣於呈現無序世界中的個體幻滅與破碎。多年後,人們才發現漢德克的超前,因為在工業化和商業化的雙重作用之下,碎片化無處不在,集體一再裂變,個體也隨之分裂。或者說,早在數十年前,漢德克便已用自己的方式擁抱當下。

以非典型的文學呈現我們所面對的時代,恰恰是奧爾加·託卡爾丘克與彼得·漢德克這兩位幾無交集的作家的共通之處,也是這次諾貝爾文學獎“雙黃蛋”的價值所在。


2019年諾貝爾獎“那些事”

6、他給非洲之角以和平,世界報他以諾獎

期待頒給阿比的和平獎能讓非洲之角的和平氣息,最終成為當地人民人人可以呼吸和仰賴的“和平空氣”。

10月11日,挪威諾貝爾委員會公佈2019年度諾貝爾和平獎得主,為幫助埃塞俄比亞和鄰國厄立特里亞實現和解的埃塞俄比亞第15任總理阿比·艾哈邁德·阿里(通常簡稱阿比)。這也是非洲連續第二年有人獲得諾貝爾和平獎——去年兩位獲獎者之一是剛果婦科醫生穆克維格。

瑞典著名國際問題專家瓦倫岑在阿比獲獎前曾指出,阿比作為一個“非洲人口第二多、民族多達80個以上國家”的總理,在促進民族和解方面表現突出,緩解了該地區猖獗的種族間暴力,並努力與相互仇殺二十多年的鄰國厄立特里亞實現關係緩和。現任聯合國秘書長古特雷斯則在去年9月稱讚阿比改善埃塞-厄關係的努力,是“給非洲之角帶來的和平氣息”。正如許多“圈內”人士所指出的,阿比是一個“任何人都難以反駁的、本年度最合適獲獎人選”。

阿比1976年出生於咖啡的故鄉——埃塞俄比亞咖法省貝沙沙鎮,父親是穆斯林,母親卻是虔誠的阿姆哈拉派基督徒,在這個多民族、多宗教混居的地區成長,令他自幼就感受到民族、教派衝突和暴力的可怕。上世紀90年代,他參加了推翻門格斯圖政權的游擊戰,期間和厄立特里亞人、提格雷人等並肩作戰,令他產生了更濃厚的“跨民族、跨教派和解”意識。

戰後厄立特里亞獨立,埃塞俄比亞則因此喪失了海岸線,兩國間矛盾激化並一度引發激烈戰爭,此後則陷入長期敵對狀態。作為一名軍官,阿比曾回到家鄉貝沙沙,努力調解當地穆斯林和基督徒間的衝突,也曾在1995年“盧旺達大屠殺”後作為“藍盔兵”軍官前往盧旺達維和,目睹種族暴力所導致的危害和創傷,深深理解了“沒有任何人能從種族和教派暴力中獲利”的道理。2010年,他下決心脫下軍裝,作為一名政治家致力於為本地區帶來和平。

2018年4月2日,阿比當選總理,7月9日即親赴厄立特里亞首都阿斯馬拉,和厄立特里亞總統阿夫韋基實現了歷史性握手。正如許多常年致力於東部非洲和解人士所言,在短短一年裡,阿比做到了許多人20年來都無法做到、甚至根本不敢想象的事,為非洲之角帶來和平、和解的曙光。僅此一點,其獲獎就當之無愧,實至名歸。

但“和平氣息”或“曙光”畢竟還不是滿天陽光。

自“歷史性握手”以來,埃塞-厄邊界再未發生大的暴力衝突,但冰凍三尺非一日之寒,多年積怨畢竟不是一人一力、一朝一夕所能化解。曾給人帶來無限憧憬的邊界開放,短短几個月內就走了回頭路,期待中的永久性貿易協定至今遙遙無期,而兩國間關係緊張的最大死結——出海口問題至今不見解決,埃塞俄比亞仍不得不捨近求遠,仰賴吉布提和肯尼亞的港口。對此,阿比在努力,但暫時還不得要領。

對此,挪威諾貝爾委員會也心知肚明,主席雷斯-安德森雷斯-安德森將今年獎項的意義概括為“對阿比昔日努力的認可,及對其未來努力的激勵和期待”。2009年,諾貝爾委員會曾以同樣的“激勵和期待”理由,將和平獎頒給上任不久的時任美國總統奧巴馬,引來爭議,“諾貝爾和平獎是否應該有期貨”也成為爭論焦點。不過這一次,全世界愛好和平的人們大約都會期待,頒給阿比的“和平獎期貨”能獲得收益,因為這意味著非洲之角的和平氣息,將最終成為當地人民人人可以呼吸和仰賴的“和平空氣”。


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