中國科學家為什麼很少獲得諾貝爾自然科學獎?

從1901年首次頒發,諾貝爾獎已經走過了119年的歲月,截止至2019年,諾貝爾獎共授予了919位個人和24個團體,而獲得諾貝爾自然科學獎的科學家也有380多位,但是真正獲得諾貝爾自然科學獎的中國科學家僅有屠呦呦一人,而丁肇中、楊振寧等人在獲獎之時都是華裔,那為什麼中國獲得諾貝爾自然科學獎的這麼少呢?

中國科學家為什麼很少獲得諾貝爾自然科學獎?

基礎積累較薄弱

中國和西方相比,在基礎研究上的積累非常薄弱,這是一個不爭的事實,從文藝復興開始,西方也開始了科學復興之路。16世紀,伽利略率先把實驗引進力學,他利用實驗和數學相結合的方法確定了一些重要的力學定律,不僅糾正了統治歐洲近兩千年的亞里士多德的錯誤觀點,更創立了研究自然科學的新方法,在自然科學的發展中起了重大作用 ,改變了人類對物質運動和宇宙的認識。對在人類思想解放和文明發展可以說作出了劃時代的貢獻,自此之後,歐洲的科學發展開始慢慢勃發。

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而到了後來,牛頓的《自然哲學的數學原理》發表,這本書被譽為物理學的聖經,它總結了近代天體力學和地面力學的成就,為經典力學規定了一套基本概念,提出了力學的三大定律和萬有引力定律,從而使經典力學成為一個完整的理論體系。該書意味著經典力學的成熟,其中所建立的經典力學的理論體系成為近代科學的標準尺度。

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在化學領域,和牛頓同時代的“化學之父”波義耳發表了《懷疑派化學家》,確立了一門新的學科——科學。這本書出版於1661年,被認為是近代化學誕生的元年。

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科學的發展離不開數學的推動,19世紀魏爾斯特拉斯發起了“分析算術化”運動,戴德金、康托爾包括魏爾斯特拉斯都提出了自己的實數理論。這標誌著實數的定義及其完備性的確立,這樣長期以來圍繞著實數概念的邏輯循環得以徹底消除。

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完備的實數體系的建立,給數學分析提供了嚴密性,把牛頓創立的微積分及其推廣從對幾何概念、運動和直覺瞭解的完全依賴中解放出來。

它既不依賴幾何的含義,又避免用極限來定義無理數的邏輯錯誤。有了這些定義做基礎,微積分中關於極限的基本定理的推導,才不會有理論上的循環。導數和積分從而可以直接在這些定義上建立起來,免去任何與感性認識聯繫的性質。幾何概念是不能給出充分明白和精確的,這在微積分發展的漫長歲月的過程中已經被證明。因此,必要的嚴格性只有通過數的概念,並且在割斷數的概念與兒何量觀念的聯繫之後才能完全達到。

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而實數體系的建立以及微積分的完善也促進了物理學的大發展大繁榮,物理問題的表達一般都是用微分方程的形式。也迎來了科學的大發展大繁榮時代,一直持續了整整 200 多年,直到 20 世紀上個月,這 200 多年裡,湧現了無數著名的數學家、科學家。他們把微積分應用於天文學、力學、光學、熱學等各個領域,並獲得了豐碩的成果。

所以西方在基礎研究上已經有將近500年的歷史,他們構建了現代文明的框架,這個我們是不能否認的。即使是日本,進行由上而下、具有資本主義性質的全盤西化與現代化改革運動—明治維新,也有超過150年得歷史。

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但中國真正進行科學理論研究即使從1898年京師大學堂成立,也才不過201年的歷史,而且那個時候國家的環境以及清政府對科學的態度,都無法支持科學研究的進行,後來清政府滅亡,又經歷了將近40年的戰亂。當然,這在動亂期間,中國有許多科學家也取得了非常偉大的成就,比如彭桓武、何澤慧、王淦昌等人。

中國科學家為什麼很少獲得諾貝爾自然科學獎?

1937年北平吳大猷饒毓泰鄭華熾

中國其實成系統地進行科學研究其實要從78年恢復高考開始,那個時候中國教育學科體系建設和發展得到進一步完善,國家也開始進一步大規模科研投入,所以只有短短40年。為什麼不算前三十年呢?因為那個時候因為國家建設發展的需要,更加重視實驗物理,以解決實際問題為主。

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馬中騏論文答辯現場

1982年2月6日,我國舉行首次博士論文答辯,現場錄像,答辯者是馬中騏。其論文答辯委員會由五位學部委員(相當於中科院院士)、兩位頂尖教授組成,“兩彈一星”元勳彭桓武擔任答辯委員會主席。此後,中國再也沒有如此高規格的論文答辯委員會,這也表示著中國當時對於高等人才的重視,也標誌著中國在人才培養與投入上正式走上軌道。

中國早期重視實驗物理,以解決實際問題為主

新中國成立後,中國百廢待興,工業基礎幾乎為0,在這樣得情況下,大批歸國得科學家紛紛轉型實驗物理研究,以解決實際問題為主。

在新中國成立的時候,中國的科研設施除了北平研究院有一個原子學研究所,中央研究院物理研究所內也設有核物理部分之外,就再也沒有了。而且當時的工作條件、人員情況,而且說十分薄弱。

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當時北平研究院原子學研究所就只有歸國的錢三強、何澤慧、彭桓武再加上一名助理員、一名事務員,總共就五個人。

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趙忠堯、錢三強、何澤慧

在經費拮据、人員不足、手段落後和社會動亂無常的困難條件下,中國科學研究的兩大致命弱點:一是缺乏計劃性,誰也沒有長期準備;二是彼此缺乏瞭解,互不聯繫,難於進行集體合作。

1949年11月,中國科學院成立後,提出要使科學能夠真正服務於國家的工業、農業、國防建設、保健和人民的文化生活,從而確立瞭解決實際問題的發展導向。

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黃祖洽與何澤慧,彭桓武在一起

在這樣的發展導向下,中國科學院近代物理研究所成立,這個時候李四光發現了鈾,所以便開始大力發展原子能。

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原本從事從事的統計物理學、熱力學研究的王承書,毅然轉型研究高能物理,在從蘇聯學習培訓回國的火車上,她用時七天七夜把美國最新出版的關於熱核聚變的書籍翻譯了出來,因此研究清楚了熱核聚變的理論基礎和方法。並參與建設了我國最初的三個等離子體實驗裝置。

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50年代錢三強更是領導建成中國第一個重水型原子反應堆和第一臺迴旋加速器,以及一批重要儀器設備。

也正是因為當時的環境,我國的堆物理、堆工程技術、釺化學放射生物學、放射性同位素製備、高能加速器技術、受控熱核聚變等科研工作在當時都取得了不小的進展,但是在理論物理研究、理論數學領域都發展地相對薄弱。

中國科學家為什麼很少獲得諾貝爾自然科學獎?

猜猜他是誰

也正是基於這樣的導向,1953年我國第一根無縫鋼管在鞍鋼無縫鋼管廠壓制成功。無縫鋼管是航天、地質、石油、機械等工業行業必須的基礎材料,1954年7月,新中國第一架飛機“初教-5”研製成功,

1958年中國第一臺計算機研製成功,1965年結晶牛胰島素研製成功,當然最重要的還是取得了兩彈一星等矚目成就,有力保障了國家安全。

中國科學家為什麼很少獲得諾貝爾自然科學獎?

東方紅衛星

意識問題

這是一個非常重要的原因,我們肯定諾貝爾的含金量,能夠獲得諾貝爾的都是取得了非常卓越的成就,但是蘇聯從1917年到1991年共74年的時間裡,也才獲得過9次諾貝爾自然科學獎。要知道,蘇聯前身的沙俄在基礎研究上是有深厚的積累的。在彼得大帝一世的時候,沙俄就開始規劃建立科學院。

彼得堡科學院成立之後,彼得一世向全世界網羅人才,當時一流的科學家都受到了彼得一世的邀請函。

中國科學家為什麼很少獲得諾貝爾自然科學獎?

最終學者艾勒、數學家伯努利和德國博物學家格麥以及數學四大天王之一的歐拉都在彼得堡科學院工作,他們的到來,在俄羅斯這塊科學荒地上播撒了知識的種子,促進了俄羅斯基礎教育的發展,傳播了歐美的先進科學知識,也為俄羅斯培育了一大批人才。

中國科學家為什麼很少獲得諾貝爾自然科學獎?

但是蘇聯也才獲得9次諾貝爾自然科學獎,你就可以看出西方對我們的態度了。像以下我國的科學家完全是可以獲得諾貝爾自然科學獎的。

以兩彈元勳王淦昌為例,1942年1月,美國《物理評論》發表了王淦昌的這篇《關於探測中微子的一個建議》,這篇論文中提出的通過輕原子核俘獲K殼層電子釋放中微子時產生的反衝中微子的創造性實驗方法揭開了研究中微子的實質性一步,他還具體建議用Be7的K俘獲過程作研究,並且指出:“測量放射性原子的反衝能量或動量是獲得中微子存在的證據的唯一希望。”

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美國物理學家艾倫看到論文之後,立馬進行了實驗,艾倫測到了Li7的反衝能,實驗結果肯定了王淦昌的構想,並發表了論文《一箇中微子存在的實驗證據》。這個實驗首次證實了中微子的存在,轟動了整個物理學界。“阿倫—王淦昌實驗“被《美國物理現代評論》譽為國際物理學重大成就之一。

1946 年,王淦昌又在美國《物理評論》雜誌上發表了《建議探測中微子的幾種方法》,在論文裡又提出了三種驗證中微子的方法,除此之外,王淦昌還提出了通過裂變檢測中微子的全新思路,這是在之前科學界從未有人提出過的構想,這為中微子的研究打開了全新思路。

中國科學家為什麼很少獲得諾貝爾自然科學獎?

美國萊因斯和柯萬就是在王淦昌的構想上進行實驗,通過裂變探測中微子獲得了諾貝爾獎,後來美國戴維斯也根據王淦昌的構想發現太陽中微子失蹤,獲2002年諾貝爾獎。

中微子這個神奇的“幽靈粒子”已經讓 9 位科學家捧得了諾獎桂冠。分別是 1988 年因發現中微子束方式,以及通過發現子中微子證明了輕子的對偶結構獲獎的萊得曼、施瓦茨、施泰因貝格爾,1995年因發現中微子獲獎的弗雷德裡克·萊因斯以及發現 T 輕子的馬丁·佩爾,2002 年因為在“探測宇宙中微子”領域做出的先驅性貢獻的小柴昌俊、戴維斯以及2015年因發現中微子振盪現象,表明中微子擁有質量獲獎的梶田隆章、麥克唐納。但就是沒有王淦昌。

中國科學家為什麼很少獲得諾貝爾自然科學獎?

很多人說諾貝爾獎重視創新,王淦昌先生提出了3種中微子探測方法,並且其提出的理論更是首次證實了中微子的存在。可是卻並沒有獲得諾獎。

1960年,王淦昌在100億電子伏質子同步穩相加速器上做實驗時發現了反西格瑪負超子。 反西格瑪負超子的發現,在當時引起了巨大轟動。世界各國的報紙紛紛刊登丁關於這個發現的詳細報道,“王淦昌”成了新聞導語中的主題詞之一。 關於反西格瑪負超子發現的意義,當時,科學家認為“其科學上的意義僅次於正電子和反質子的發現”。王淦昌還是沒有獲得諾獎。

中國科學家為什麼很少獲得諾貝爾自然科學獎?

除此之外,薛其坤團隊經過近5年的研究,從拓撲絕緣體材料生長初期的成功,再到後期克服實驗中的重重難關,薛其坤團隊付出了常人難以想象的努力。但實驗最終的成功與否,還要看一個標誌性實驗數據——在零磁場中,能否讓磁性拓撲絕緣體材料的霍爾電阻跳變到25813歐姆的量子電阻值。

他們生長測量了1000多個樣品。最終,他們利用分子束外延方法,生長出了高質量的Cr摻雜(Bi,Sb)2Te3拓撲絕緣體磁性薄膜,並在極低溫輸運測量裝置上成功觀測到了量子反常霍爾效應。這是首次在實驗上發現量子反常霍爾效應。

中國科學家為什麼很少獲得諾貝爾自然科學獎?

在關於霍爾效應的研究中,馮·克里津獲得1985年諾貝爾物理學獎,而崔琦和史特莫則獲得了 1998 年諾貝爾獎。英國科學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫斬獲2010年的諾貝爾物理學獎。就是沒有薛其坤。

另外還有發現中微子振盪的王貽芳、獨立發現了概率更小的鈾“四分裂”現象的何澤慧。最讓人噁心的還要屬這個,趙忠堯第一次發現了正電子的存在,也是人類物理學史上第一個發現反物質的科學家。但是他的諾獎被安德遜竊取了。安德遜利用趙忠堯的實驗方法在兩年後正電子徑跡,獲得了諾貝爾獎,安德遜本人都承認了,可是西方科學界卻沒有任何反映。

中國科學家為什麼很少獲得諾貝爾自然科學獎?

另外,還有一個重要原因是,諾貝爾科學獎往往都是在研究成果誕生幾十年,得到了科學界公認之後才會獲得,而中國真正進行大規模的科學研究還是要等到78年以後。才短短40年的時間。

所以。我們一定要認識到一個觀點,那就是獲得諾貝爾獎的科學家很厲害,但是不代表沒有獲得諾貝爾就不行。中國如今每年大學以上畢業生900多萬,擁有全世界最多的高等教育人才。我們可以慢慢努力,用最後的結果向世界宣告,我們的科研成績。

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