图源：Osama Shukir Muhammed Amin FRCP(Glasg), CC BY-SA 4.0 , via Wikimedia Commons
导读
2024年诺贝尔奖即将在10月7日开始揭晓。作为科学界最负盛名的奖项，诺贝尔奖不仅仅是对卓越科研成果的褒奖，更是反映科学发展历程的一面镜子。通过分析物理、化学、生理学或医学这三大领域的诺贝尔奖颁发数据，我们得以窥探到科学发现从萌芽到开花结果的漫长过程，以及科学界如何评估和认可突破性成果。
撰文丨赵金瑜
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2021年的诺贝尔物理学奖颁发给了三位科学家：一半授予气象学家真锅淑郎（Syukuro Manabe）和克劳斯·哈塞尔曼（Klaus Hasselmann），另一半授予物理学家乔治·帕里西(Giorgio Parisi)，以表彰他们在“看似复杂无序的混沌系统中，寻找到描述和预测其长期行为的新方法”。真锅淑郎等人的研究为科学家们今天用来解释和预测气候变化的计算机模型奠定了重要基础。真锅淑郎早在20世纪60年代就完成了三维大气环流的建模工作，但直到2021年才获得诺贝尔物理学奖，整整等待了60年。这个极端例子虽然令人惊讶，但实际上反映了一个普遍现象——科学发现往往需要等待相当长的时间，才能获得广泛认可和重大奖项。
2024年9月，利用诺贝尔奖官方信息，《科学美国人》杂志对上述三个领域的获奖数据按照子学科进行分门别类，并在时间线上标注获奖成果研究日期，得到了下面的三幅概括图。尽管诺贝尔奖并不能代表科学的全貌，但它们揭示了塑造关键科学领域的趋势和动力，从中也能窥见一些潜在的模式。
图源：科学美国人。Jen Christiansen; Source: https://www.nobelprize.org/prizes/lists/all-nobel-prizes/all/ (primary reference)
诺奖颁发数据背后的潜在模式
首先，科学发现的影响力需要时间来显现。许多突破性研究在刚发表时可能并未引起广泛关注，或者其重要性并未被立即认识到。只有随着时间推移，当这些发现被其他研究者验证、扩展，并在实际应用中展现价值时，其真正的重要性才逐渐凸显。从统计数据可以看出，诺贝尔奖的颁发时间与其所表彰的最早研究工作之间平均存在约20年的时差。这种“滞后效应”在物理、化学、生理学或医学三个领域都普遍存在。斯坦福大学教授约翰·伊万尼迪斯（John Ioannidis）曾研究过诺贝尔奖的颁发及其影响，他指出：“需要时间来证明某项成果不仅满足了好奇心，还具有更广泛的影响力。”这句话也道出了科学界对研究成果进行长期评估的必要性。其次，能尽快转化为应用的技术突破或基础研究能更快地获奖。三个领域中获得诺贝尔奖认可时间最短的方向分别为核物理与粒子物理、有机化学、器官和系统研究。20世纪初，核物理和粒子物理领域的研究往往伴随着实验验证的快速进展，如核反应堆、粒子加速器的迅速发展，以及其在核能、粒子探测中的直接应用。二战期间的原子弹研发以及随后快速发展的核能技术，使得这一领域的研究成果能够很快得到学术界和公众的认可。对于化学领域，有机化学特别是有机合成的研究往往很快能够转化为应用，尤其是在新材料合成、药物研发、工业用品等方面。很多有机化学领域的诺贝尔奖得主因为其合成了重要的分子或药物，直接推动了医药或材料科学的进步，而迅速得到了诺贝尔奖的认可。例如，提出分子轨道对称守恒原理的伍德沃德（Robert Woodward）与霍夫曼（Roald Hoffmann）、提出钯催化偶联反应的赫克（Richard Heck）、根岸英一（Negishi Ei-ichi）和铃木章（Suzuki Akira）。至于器官和系统研究，它与临床医学密切相关，许多诺贝尔奖得主因其发现了对某个器官或系统的重大作用（如心血管系统、神经系统等），这些发现迅速得到了临床验证和应用。例如，发现一氧化氮作为心血管系统中重要信号分子的福奇戈特（Robert Furchgott）、伊格纳罗（Louis Ignarro）和穆拉德（Ferid Murad）、发现构成大脑定位系统细胞的奥基夫（John O'Keefe）、梅-布里特·莫泽（May-Britt Moser）和爱德华·莫泽（Edvard I. Moser）（感兴趣的读者可阅读梅-布里特撰写的科普文章）。相反地，复杂的理论性研究（如混沌理论相关、量子化学和人类学）通常需要长时间的验证和发展，因此也是平均获奖时间间隔最长的学科。此外，从这些数据中还可以窥见现代科学研究的多样性和交叉性趋势。例如，化学奖被戏称为理综奖，其中物理化学和有机生物化学占据了最多的获奖人数，且从事量子物理研究的物理学家得化学奖的情况也时有发生（如因研究放射性获奖的卢瑟福、发展密度泛函理论的Walter Kohn以及因量子点研究获奖的Alexei Ekimov），充分反映出了化学与物理学、生物学的紧密联系。而在物理学奖中，粒子物理和凝聚态物理是主要获奖领域，但近年来天文学和宇宙学研究的获奖数量也在攀升，显示了物理学研究从微观到宏观的广泛跨度。这种跨学科趋势不仅反映了现代科学研究的综合性特征，也凸显了跨领域合作的重要性。这种交叉融合往往孕育着重大突破，但同时也增加了评估研究影响力的复杂性，一定程度也推迟了获得诺贝尔奖的时间。尽管长期等待仍是常态，但在2000年以后，似乎出现了一些新趋势。例如，随着科学变得更加协作化，单独的“天才”发现变得越来越罕见，取而代之的是团队合作的成果，多人获奖已成常态。同时，随着科学技术的高速发展和研究进程的快速迭代，三个领域的获奖时间间隔均显示出缩短的趋势。这些趋势可能反映了现代科学研究范式的转变。现代科学越来越依赖于大型合作项目、尖端技术和跨学科方法，这使得评估单个研究者的贡献变得更加复杂。
诺贝尔奖颁奖数据为我们提供了一个独特的视角，让我们得以审视科学发现的长期影响和科学认可的复杂过程。从真锅淑郎的气候模型到如今热门的量子计算研究，每一项获奖成果都诉说着一个关于创新、坚持和认可的故事。这些数据不仅展示了诺贝尔奖在推动科学进步中的重要作用，也揭示了科学研究的长期性、跨学科性和动态变化特征。作为科学界的最高荣誉，诺贝尔奖将继续激励着科学家们追求真理，拓展人类知识的边界。同时，它也提醒我们，真正的科学突破往往需要时间来验证其价值，需要开放的心态来接受新思想，更需要勇气和远见来支持那些可能在当下看似“无用”或“非主流”，但可能改变未来的基础研究。这点对“内卷”严重的中国科学界可能尤其重要。只看论文的数量和引用数，中国科技发展显得枝繁叶茂，但很多原创性、颠覆性的研究成果仍然生长在别人家的主干上。营造一个鼓励原创、积极健康的科研氛围，保持对长期、基础性研究的重视，或许才是确保科学持续进步的关键。1. https://www.scientificamerican.com/article/hidden-patterns-show-nobel-prize-science-trends/2. https://www.nobelprize.org/亲爱的读者们，不星标《知识分子》公众号，会错过每日科学新知！星标《知识分子》，紧跟前沿科学，一起探索科学的奥秘吧！