今年诺奖名单公布后:美国1人,德国2人,中国出人意料

2026年诺贝尔自然科学三大奖已全部揭晓。这份名单不仅延续了老牌科学强国领跑的惯性,更因多位华人科学家集体入围热门预测,而呈现出一个引人深思的信号:全球科学格局的深刻变革,正在悄然发生。

先说物理学奖。10月6日,瑞典皇家科学院宣布,将该奖授予弗朗西斯·哈尔岑,表彰他对冰立方中微子天文台做出的决定性贡献。接到获奖电话时他正在意大利,据报道他的第一句话是“太意外了,完全没想到”,第二句话则是“我正在写一份经费申请,希望这个奖能帮我申请下来”——很关注现实问题。

简单来说,中微子是一种基本粒子,不带电,质量也几乎没有,所以几乎不与任何东西发生相互作用。每一秒都有上百万亿个中微子穿过我们的身体,光是手指甲盖每秒钟大约就有600多亿个中微子穿过。它们穿过所有原子,穿过整个地球,从另一头出去。对中微子来说,地球就跟空气差不多,因此它有一个外号——“幽灵粒子”。

那为什么要费这么大劲儿去研究它?因为天文学家想知道黑洞、恒星、活跃的星系核到底是什么样,宇宙到底是不是大爆炸产生的。这些天文上的历史事件会产生能量极高的粒子,其中就有大量中微子,相当于这些中微子像考古材料一样弥漫在我们身边。过去的观测主要靠光,但光容易被尘埃、气体、星体挡住;带电宇宙射线则会受磁场影响,轨迹偏转,难以追溯来源。中微子不绕弯、能一路穿过,因此是很好的“考古对象”。

怎么抓它?它几乎都会穿过物质,但有极小的概率会正面撞上一个原子核,撞上时会“擦出”一个带电粒子。这个带电粒子在冰或水里的运动速度比光在该介质中的速度还要快(并非超过真空光速),会拖出一道淡蓝色的“切伦科夫光”。因为撞击概率极低,必须用非常大体积的介质来观测。哈尔岑当时就想到:大一点的冰,不就在南极吗?直接去。

这里有个有趣的故事。多年前的权威教科书上写着,蓝光照进冰里走过8米后迅速衰减,几乎看不到。哈尔岑提出这个项目时并没有读过那本书,天然地以为光能传得很远。多年之后,当项目已经轰轰烈烈开展起来时,有人把这本书寄到了他的办公室。他翻到那页时自己说“吓出一身冷汗”,感慨道:“无知又走运,再好不过。”教科书写错了,而他的项目反而做成功了。

哈尔岑这辈子其实从未去过南极,工程都是别人做的。1944年他出生在比利时列日,父亲经营一家传了几代的建筑公司,希望他学工程继承家业。他学了半年工程就受不了,转读理论物理,专挑不用动手做实验的课,后来去了美国威斯康星大学麦迪逊分校,一待就是50多年,一直是一个靠纸笔工作的理论物理学家。

上世纪80年代中期,他突然想到:为什么都到南极了,不用冰川本身来抓中微子呢?冰川就是天然的巨大透明探测器。2005年项目升级为“冰立方”,要做大——1立方公里。工程人员用热水往下钻,共钻出86个孔,每个大约2500米深,前后融化了大约6500万升冰。每个孔里放一根电缆,电缆上挂着一串探测器。2010年底,86根电缆、5160个探测模块全部入冰,总花费2.79亿美元,是南极史上最昂贵、最复杂的施工之一。

冰立方建成后,每天能收到大量信号,但绝大部分都是噪音。2013年,团队正式公布了28个高能中微子候选事件,其中最强一个的能量约为大型强子对撞机里粒子能量的100倍,说明来自极远的地方。这就是本次诺奖所表彰的发现。后来科学家确认,一个叫NGC 1068的活跃星系是目前最有力的候选来源,有79个中微子看起来都从那个方向而来。团队最近还在银河系内部观测到了高能中微子。

再说医学奖。10月5日,卡罗林斯卡医学院宣布,2026年诺贝尔生理学或医学奖授予三人:美国斯坦福大学的卡尔·戴塞罗斯、德国柏林洪堡大学的彼得·黑格曼、德国维尔茨堡大学的格奥尔格·内格尔,获奖理由是光门控离子通道和光遗传学方面的发现。

有一种单细胞的绿藻叫衣藻,它会游动,而且会往有光的地方游。从1980年代中期开始,黑格曼就在琢磨一件事:这是一个单细胞生物,没有眼睛,没有大脑,是怎么判断光的方向、知道要顺着光游过去的?他和内格尔一路研究,到2002至2003年前后终于找到了答案。他们发现衣藻身上有一种蛋白,这个蛋白其实是一个“开关”:见到光它就开门。细胞外面包着一层膜,膜上有许多“小门”,门一开,带电离子就自然进出,细胞里的电压就改变了。神经细胞就是靠这个来放电的,大多数门是靠化学信号或电压来开启的,而衣藻的这扇门,是光一照就开。这种蛋白后来被命名为“通道视紫红质”。他们还发现,把这个蛋白的基因放进别的细胞里,它也能正常工作,意味着可以到处“安装光控门”。

另一位获奖者戴塞罗斯做的事情,就是把这个开关成功装进了大脑。以前研究大脑非常困难,因为大脑里有几百亿个神经细胞、各种类型都挤在一起,像一堆缠在口袋里的耳机线,根本扯不开。打个比方:以前想知道一栋楼里某一户人家在干什么,往楼里扔一个鞭炮,整栋楼都亮灯、都被吓醒,分不清是谁在动。而光遗传学的方法是:只给这一户装上光控开关,用手电一照,就只有这一家亮灯。具体做法是通过基因手段让某一类神经细胞装上光控门,再用一根很细的光纤把蓝光送进大脑:一照,这类细胞就放电;关掉,就停止。戴塞罗斯自己的描述是:“我们不是用光来收集信息,我们是用光让事情发生。”2005年他的实验室论文发表之后,这项技术成了全世界神经科学实验室的常规工具。

这项技术还有临床价值。比如有一类失明,是眼睛里负责感光的细胞坏了,但后面的视网膜细胞仍然健康。思路是通过基因治疗,让剩下的细胞带上光感“门”,让它们自己能感光。2021年,《自然医学》发表过一个病例:一位失明近40年的法国男性,通过这个方法加上一副特制眼镜,重新能辨认桌上的东西。国内也有团队在做类似工作,神经科学家罗敏敏创办的健达九州公司就在从事光遗传学复明研究,他接受采访时说,有些完全失明多年的患者治疗后重新获得了部分视觉,这个项目在中美都已经进入注册临床试验。

当然,本次医学奖也有一些讨论和争议。2005年那篇论文的第一作者并不是戴塞罗斯,而是他实验室的博士生爱德华·博伊登,此次博伊登不在获奖名单中,社交媒体上有不少人替他鸣不平。另有争议是,2002年奥地利科学家米森伯克更早让非感光神经元对光产生反应,用的是另一套方法。此外,华人科学家潘卓华在美国韦恩州立大学2004年也把光敏蛋白放进了视网膜细胞,让它们对光有反应,但他运气欠佳:论文2004年底投稿、2006年发表,而戴塞罗斯的论文2005年就已发表。诺贝尔奖最多只能颁给三人,这类争议也就不可避免。

最后简要说说化学奖。10月7日,瑞典皇家科学院宣布,2026年诺贝尔化学奖授予法国的亨利·卡根和日本的硖合宪三,获奖理由是在不对称有机合成中发现非线性效应和自催化。

在化学领域,有一个重要概念叫“手性”。人的左手与右手,看起来几乎一模一样,但不能重合。很多分子也是这样——同样的原子、同样的连接方式,镜像翻转后却变成了另一个分子。左手分子和右手分子在化学实验室里性质几乎一样,但进了人体就不一样了。人体内的受体、酶和各类蛋白质本身也具有手性,往往只认左手或只认右手。历史上曾因此发生过悲剧:1950年代末,西德上市了一种药叫沙利度胺,中文俗称“反应停”,后来全世界有大约1万名婴儿因母亲服用此药而出生时带有严重肢体缺陷。研究发现,这个分子确实有镇静作用,但它的镜像异构体会导致胎儿肢体畸形。

卡根做了什么呢?不对称合成通常需要用一种本身带手性的催化剂来引导反应偏向一边,按理说催化剂越纯,产物就越纯。1986年,卡根发现并非总是如此:有时候催化剂并不太纯,但产物反而比预期纯得多。这就是“非线性效应”。硖合宪三则更进一步。1995年他发表论文,描述了一种反应,产物本身就是该反应的催化剂——左手“带出”更多左手,右手“带出”更多右手,这叫做“自催化”。2003年,他成功展示了一个只生成两种镜像之一的反应。

这项工作为什么重要到能拿诺奖?因为它为一个困扰科学家100多年的谜题提供了可能的答案:地球上的生命为什么只有一种“手”?组成蛋白质的氨基酸基本上都是左手的,DNA里的糖基本上都是右手的。硖合的反应给了一个重要答案:可能最初只有一点点偏差,但由于自催化效应,这点偏差被不断放大,最终形成了近乎百分之百的单一手性结果。诺委会的原话是:“除了生命本身,此前还没有人实现过这样的壮举。”

回看今年的三大奖,美国与德国学者分夺光遗传学奖项,比利时裔科学家独揽物理学奖,法国与日本老科学家摘得化学奖,老牌学术强国依旧表现亮眼。但更值得关注的是华人科研群体出人意料的集体突破。

据报道,共有9位华人科学家进入三大领域的热门预测名单。其中,薛其坤院士带领团队首次实验观测到量子反常霍尔效应,被杨振宁先生盛赞为“第一次从中国实验室里发表的诺贝尔奖级的物理学论文”,这也是本土实验室首次产出诺奖级原创成果,该效应有望推动未来低功耗电子学的革命。叶军打造出精度超过宇宙年龄的锶原子钟——数十亿年误差不到一秒,并成功在毫米尺度验证了广义相对论的引力时间膨胀效应,为广义相对论验证与卫星导航奠定基石。更年轻的刘如谦开发的碱基编辑和先导编辑技术,被誉为“CRISPR 2.0”,脱靶率更低、更精准安全,正接近临床应用。此外,还有卢煜明的无创产前检测技术、陈志坚发现的cGAS-STING免疫通路、庄小威的超分辨成像技术等,覆盖了物理、医学、化学三个领域,且成果均属诺奖级。

华人科学家的集体涌现并非偶然。过去二十余年,中国全社会研发经费投入激增,基础研究经费占比持续提升,为科学家提供了前所未有的稳定支持和长期探索的底气。多位华人科学家已获得拉斯克奖、沃尔夫奖等被公认为“诺奖风向标”的国际大奖,表明其成果的原创性和影响力已得到全球顶尖科学界的公认。

当然,也要看到诺贝尔奖的一个显著特点:极度滞后。它通常奖励的是二三十年前的开创性成果,今天获奖的,大多源于上世纪八九十年代的研究。中国科研投入真正起飞是最近二十年的事,许多现在已经处于世界领先水平的研究,从“孵化”到“开花结果”再到被诺奖委员会充分评估和认可,还需要时间沉淀。

科学从不图快,所有的成果都需要时间酝酿。别人成功时多为其鼓掌,中国的突破,也必然会是全球共同期待的进步。

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更新时间:2026-10-17

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