今年诺奖,高手云集,科学突破尽在此

2025年诺贝尔奖公布,生理学或医学奖表彰免疫耐受机制的开创性发现;化学奖授予金属有机框架,开创分子建筑学;物理学奖则因宏观量子力学隧穿效应和能量量子化贡献。这些奖项聚焦基础科学,体现了科学家们的长期专注与坚持,是推动人类社会进步的智慧结晶。

在刚刚过去的国庆中秋八天长假,远在地球另一端的瑞典斯德哥尔摩,诺贝尔奖评选委员会的委员们却忙碌地公布了2025年的各项诺贝尔奖项,与中国的节庆时光不期而遇。

目前,除了诺贝尔和平奖之外,其余奖项均已揭晓。值得注意的是,今年的诺贝尔奖在互联网上引起的热议焦点,似乎并非奖项本身,而是围绕着获奖者的所属机构展开。

别整天喊科学没突破了 今年诺奖全是高手

人们更津津乐道的是日本今年如何实现诺奖“双黄蛋”,以及科技巨头谷歌再次成为大赢家的新闻。

 

这已是日本这位“小日子过得还不错的邻居”在25年内获得的第22个诺贝尔奖。回溯至本世纪初,日本曾定下50年内斩获30个诺奖的目标,如今看来,这一目标有望提前实现,显示出其在科研领域的持续强大投入与深厚积累。

而另一厢,科技公司谷歌的表现同样亮眼。在短短两年内,已有5名谷歌科学家摘得3项诺贝尔奖。纵观人类历史,在企业层面,能够达到此等成就的,除了历史悠久的贝尔实验室和IBM,似乎鲜有他者。

这不禁让人感叹,科技巨头的创新能力和科研人才吸引力已达到新的高度。

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因此,公众的讨论焦点也自然而然地聚集在这些机构和它们所代表的科技发展方向上。

然而,从更宏观的角度来看,这些外界的言论和热议,某种程度上也偏离了诺贝尔奖设立的初衷。事实上,绝大多数诺贝尔奖项的授予,更多是表彰过去多年技术突破的积累性成果,它们往往是长期科研投入和基础研究的结晶,并不一定能完全、即时地反映一个国家或一个企业的当下科技实力和科研创新活力。

 

因此,与其将讨论的热度聚焦在这些“圈外”的比较和话题上,不如一同深入了解这些诺贝尔奖项背后的科学故事和研究价值。以下,将带领大家一一品读今年各项诺贝尔奖的故事。

首先来看2025年的诺贝尔生理学或医学奖,该奖项授予了美国科学家Katalin Karikó、Drew Weissman以及日本科学家Shinya Yamanaka。他们因在外周免疫耐受机制方面的开创性发现而获奖。

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听到“免疫”一词,不少人可能会联想到初高中时期的生物课,那段关于生命科学奥秘的回忆是否瞬间涌上心头?确实,即便是今天,中学生们也普遍理解,人体之所以能够抵抗外界病原体的侵袭,离不开自身强大的免疫系统。

 

然而,更深层次的问题在于,人体免疫系统是如何做到精确分辨敌我,避免“误伤”造成更大的损害?这一直是科学界探索的重大课题。

早在20世纪90年代,日本京都大学的坂口志文(Tasuku Honjo)通过对小鼠的研究,发现了免疫系统中的一种关键调控细胞,这种细胞后来被命名为“调节性T细胞”。它们如同免疫系统的“监察官”,能够识别并抑制其他免疫细胞的过度反应,防止自身免疫系统攻击健康的组织。

而Katalin Karikó和Drew Weissman团队则在此基础上,进一步深入研究,最终找到了调控这些“监察官”细胞活性的关键分子通路。他们的研究为理解和调控免疫反应提供了重要的分子基础。

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这一发现的意义重大,已在医学领域展现出广泛的应用前景。例如,在治疗自身免疫性疾病时,通过调节性T细胞的干预,有望帮助患者恢复免疫系统的平衡。在癌症治疗方面,尤其是在肿瘤免疫治疗中,了解和调控肿瘤微环境中的调节性T细胞,对于增强机体对癌细胞的杀伤力,改善治疗效果至关重要。

我们再将目光转向2025年的化学奖。该奖项由日本京都大学的北川进(Susumu Kitagawa)、澳大利亚墨尔本大学的Richard Friend以及美国加州大学伯克利分校的Omar Yaghi共同获得,以表彰他们在金属有机框架(MOFs)领域的贡献,开创了一种全新的分子建筑学。

 

“分子建筑学”这个概念听起来颇具前沿性,甚至让人联想到建造高楼大厦的工程。有趣的是,金属有机框架(MOFs)与我们日常理解的“建造”确实有着某种联系,只不过它们的尺度被缩小至分子层面。

早在1974年,Richard Friend就开始构想,是否能够利用分子与离子之间的吸引力,如同中国古老的榫卯结构一样,在分子尺度上构建精巧的三维框架。他花了十多年的时间进行深入研究,并成功构建出一些初步的分子结构,但当时这些结构非常脆弱,实用性受到质疑。

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然而,北川进和Omar Yaghi并没有止步于此。1997年,北川进开发出一种巧妙的“舌槽式”新结构,该结构能够在常温下可逆地吸收和释放甲烷、氮气和氧气等气体。这一突破性的功能,标志着MOFs材料的研究从纯粹的科学探索迈向了潜在的实际应用,具备了制造商业化材料的潜力。

几乎同期,Omar Yaghi研发出了MOF-5。这种材料不仅耐高温,还拥有惊人的内部比表面积。理论上,仅仅几克MOF-5粉末,其内部孔隙展开后的总面积就足以媲美一个标准足球场。如此夸张的性能,使其在气体吸附能力上远超当时的大多数材料。

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自此,MOFs材料的研究和应用吸引了大量投资者的目光,纷纷投入研发各种创新型材料。

如今,这些新型MOFs材料正逐步实现商业化推广,开始走进人们的日常生活。例如,Yaghi的团队已经成功研发出能够从空气中捕获水蒸气并转化为饮用水的新型材料,这项技术在干旱地区具有巨大的应用潜力,可以利用清洁能源有效地收集水源。

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此外,MOFs材料在碳捕获领域的应用也日益成熟,能够直接从空气中捕捉二氧化碳,为实现碳中和目标提供了一条切实可行的途径。

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相较于前两个奖项相对“接底气”的科研方向,2025年诺贝尔物理学奖的得主,约翰·克拉克(John Clauser)、阿兰·阿斯佩(Alain Aspect)和安东·柴林格(Anton Zeilinger),their groundbreaking work on entangled photons, establishing the violation of Bell inequalities and pioneering quantum information science. Their research, though abstract, has laid the foundation for revolutionary technologies like quantum computing and secure communication.

在坊间流行的“遇事不决,量子力学”这句话背后,其实是对量子世界种种反直觉现象的形象描述。但长久以来,量子力学中的一些奇异效应,大多被认为只在微观尺度下才会显现。

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而今年的物理学奖得主们,则通过一系列开创性的实验,将量子世界的奥秘推向了更广阔的领域。

量子力学中一个著名的概念是“量子隧穿效应”。在宏观世界,当我们尝试穿过一堵墙时,必然会被墙阻挡,除非具备超人的能力。然而,在量子世界,单个粒子却有可能“穿过”能量阻碍(即“势垒”),出现在另一侧,这种不可思议的现象就被称为“隧穿”。

 

在上世纪80年代,约翰·克拉克、阿兰·阿斯佩和安东·柴林格通过精心设计的实验,不仅验证了量子纠缠的奇特性质,还证明了贝尔不等式的失效,从而无可辩驳地证实了量子力学的非定域性(non-locality)。这项工作为量子信息科学的发展奠定了坚实的基础。

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这项伟大的研究成果,不仅是对基础物理学理论的重大拓展,更是为我们打开了通往未来科技的大门。例如,基于量子叠加和量子纠缠原理,就催生了量子计算这一颠覆性技术。“量子比特”作为信息单元,能够并行处理海量数据,从理论上说,它将具备超越传统计算机的计算能力。

这让我们不禁畅想,未来在量子传感、量子通信、量子加密等领域,也将迎来前所未有的突破。或许,我们真的可以实现“遇事不决,量子力学”的预言,用量子技术解决当前面临的许多难题。

 

就在文章撰写之际,2025年诺贝尔文学奖的得主也已公布,备受瞩目的匈牙利作家拉斯洛·卡萨佐(László Krasznahorkai)荣获此奖。对于文学奖的评判,往往带有更主观的色彩,其背后的故事值得我们继续关注和体会。

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回顾今年的诺贝尔奖项,与去年不少奖项与人工智能(AI)领域有所关联不同。2025年的诺贝尔奖似乎回归了对基础科学更纯粹的探索。这也许提醒我们,在关注科技前沿和应用的同时,更应珍视那些支撑起一切的、深邃而根本的科学原理。

因此,作为旁观者,我们或许可以减少一些关于“谁输谁赢”的口水战,转而怀揣一份对科学本身应有的敬畏之心。

这些科学家们数十载如一日的专注、坚持与创新,无疑是全人类智慧的结晶,它们将持续推动着我们整个社会向前进步。这,或许才是诺贝尔奖年复一年,真正想要传递给我们的核心意义和精神所在。

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