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那些亲民的诺贝尔奖



5月16日-8月16日,年广州科技活动周重大示范活动——“走近科学”两岸四地科普联展在广东科学中心展出,其中代表内地参展的“走近诺贝尔奖”展览深受观众喜欢。展览展示了诺贝尔的生平和遗嘱,诺贝尔奖的历史、奖章和证书,以及历届诺贝尔物理、化学、医学奖的重要发明和发现成果。运用机电一体化、多媒体、虚拟仿真等多种技术,以故事化、情景化和互动化的方式深入浅出地介绍了获奖技术的科学原理、成就及意义,体现科技带给人类社会的巨大变化。感兴趣的观众要抓紧时间去看咯!

其实,诺贝尔奖这个一贯被视为“高大上”的全球顶尖奖项评选近年似乎“接地气”了许多—年度的诺贝尔物理学奖颁给了蓝色发光二极管的发明者,化学奖得主在研究超分辨率荧光显微镜领域做出了卓越贡献,医学奖获得者则发现了“大脑中的GPS”—组成大脑定位系统的细胞。

尽管要深入解读这些具体科研成果仍需用到高深的专业词汇,但相比起一些高深晦涩的诺奖,它们已经很“亲民”了,至少能看得到摸得着。其实在百年诺奖的历史上,“亲民”的诺奖并不少见。而且,大多数诺奖都与我们的生活息息相关,我们不妨从最“亲民”的奖项得主入手,看看它们给人们的日常生活带来了哪些改变?

照亮21世纪的发明

如果你是在智能手机上读到今年诺贝尔物理学奖颁给了发明蓝光发光二极管(LED)的三位日本科学家,那么这本身就足够说明该项发明的划时代意义—因为正是有了蓝光LED的出现,才会有如今绚丽多彩的手机显示屏和智能手机的普及。

LED全名为发光二极管(Light-EmittingDiode)。不管是应用于图像显示还是作为照明设备,如今已随处可见,但制造出白光LED却是一条曲折艰难的路程。

年,科学家第一次在碳化硅里观察到电致发光现象。20世纪60年代末,通过在砷化镓基体上使用磷化物,第一个红光LED问世。

20世纪70年代中期,以磷化镓为半导体芯片的绿光LED被研制出。而采用双层磷化镓芯片的LED能发出黄色光。

通过改进工艺,这些颜色的LED灯光渐渐由黯淡变得愈来愈明亮。红、绿、黄的LED都陆续被发明,但蓝光LED却迟迟没有进展,尽管大批科研人员为此付出了不懈努力。由于没有蓝光LED,缺少了三原色中的蓝色,便无法制造出白光LED,LED照明的功能便不存在。

上世纪90年代早期,三位日本研究人员赤崎勇、天野浩、中村修二从半导体中发现蓝色光束,由此引发了一场照明技术的重大变革。赤崎勇与天野浩在名古屋大学一同合作,中村修二则受雇于日本德岛的日亚化学公司。正是他们的通力合作,研制出了蓝色发光二极管,才使得生成明亮且节能的白色光源成为可能。

诺奖评委会评价说,白炽灯引领了20世纪,LED灯将引领21世纪。随着LED灯的问世,我们现在有更持久和更高效的替代光源。事实上,它真正的潜能还未完全施展出来。虽然这项发明仅有“20岁”,但它已经使人类获益匪浅。

专家指出,LED与白炽灯和荧光灯相比,发光效率更高;需要的电压很低,几个伏特就行了;而且,LED寿命高达十万小时,基本能使用10年以上。

实验室里最新的纪录是,消耗同样的能量,LED灯的发光能力是荧光灯的4倍多,是普通灯泡的近20倍,是煤油灯的倍。诺奖评委会指出,全世界大约四分之一的耗电量是用于照明的,而LED灯的出现便为节省地球资源作出了贡献。

乐观的估计认为,到了年,LED光源将成为最便宜的光源,假如届时全世界都用上LED灯,全世界用于照明的耗电将减少一半。

从无线电到硬盘,见证信息时代崛起

有媒体梳理过去20年来获得诺奖的研究发现,高达52%的研究已经应用到实际生活。其中化学奖的比例达到55%。

学者指出,20年内有50%的诺奖研究可以“落地”,已经是很高的比例了。因为任何研究都要有落地周期,按照之前的技术,可能一项研究都要经过30年到50年的时间才能走进工业和日常生活中,但是现在只用20年就与人们生活发生关系,足以说明比例之高。

年诺贝尔生理学或医学奖得主、美国药理学家路易斯·J·伊格纳罗曾说:“摘取诺贝尔奖的任何科学发现都不应束之高阁,而应普惠大众。”的确,诺贝尔奖离我们的生活并不遥远,甚至非常的近。

如果我们追溯到更“古老”一些的诺贝尔奖,会发现如今成为主流的信息技术,生物医疗等各方面习以为常的科技,无一例外都有诺奖的身影。

年,意大利科学家马可尼、德国科学家布劳恩因发明无线电报技术而共同获得诺贝尔物理学奖。年,美国科学家肖克利、巴丁、布拉顿因研究半导体、发明晶体管而共同获得诺贝尔物理学奖。

从最初无线电技术的发明,到划时代意义的晶体管的出现,大规模集成电路应运而生,今天网络数字帝国正是在这些研究的基础上建立起来的。我们正在用的电脑、手机都与这些技术的发明有着直接的关系。

而伴随着信息数字化的大潮,人们开始寻求不断缩小硬盘体积同时提高硬盘容量的技术。年,法国科学家阿尔贝·费尔和德国科学家彼得·格林贝格尔各自独立发现了“巨磁电阻”效应。年,第一个基于“巨磁电阻”效应的数据读出磁头问世,并很快引发了硬盘的“大容量、小型化”革命。如今,笔记本电脑、音乐播放器等各类数码电子产品中所装备的硬盘,基本上都应用了“巨磁电阻”效应,这一技术已然成为新的标准。10年后,这两位科学家同时获得诺贝尔物理学奖。

信息时代进化的脚步还不止于此,年,诺贝尔物理学奖被颁给英国曼彻斯特大学两位俄裔科学家:安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,以表彰他们在石墨烯材料开发领域的“突破性研究”。

诺贝尔奖委员会称,应当明确认可石墨烯这种有巨大潜能的新型材料,这种材料有望推动新型材料的研发,并引发电子产品的新革命。作为一种新“超级材料”,石墨烯可用于制造卫星、飞机、汽车,并应用于超级计算机的研发,使电脑运行速度更快。

从青霉素到遗传学,医学革新大跨步

诺贝尔奖不仅见证了信息时代的到来,也记录着人类医学革新的每一个关键脚步:年,美籍奥地利病理学家兰德斯坦纳因对发现人体的ABO血型系统的贡献获奖,这一系统也成为外科手术的生理学基础。美国生物学家摩尔根于年由于发现染色体在遗传中的作用,赢得了诺贝尔生理学或医学奖,从而为现代遗传学奠定基础。

年,第一个诺贝尔物理学奖颁给了德国著名实验物理学家伦琴—X射线的发现者。年,诺贝尔医学奖颁给了发明心电图原理的荷兰病理学家爱因托文。年,CT扫描的发明者美国科学家科马克、英国科学家豪斯费尔德也获此殊荣。年的诺贝尔医学奖则被颁发给在核磁共振成像技术领域有突破性成就的美国科学家保罗·劳特布尔、英国科学家彼得·曼斯菲尔德因。这些发现都给医疗诊断带来革命性的创新,不断提升人们对疾病的诊断。

人类攻克重大疾病也被诺贝尔奖载入史册。年的诺贝尔医学奖颁给了研究疟疾病源的英国医学家罗斯。由于对胰岛素治疗糖尿病的突破性研究,年的诺贝尔医学奖颁给了苏格兰生理学家麦克劳德和加拿大医药学家班廷。

此外,青霉素、链霉素、小儿麻痹症疫苗的发现与发明,也均在诺贝尔奖历史上留下足迹。

毫不夸张地说,翻阅诺贝尔奖的历史,就如同翻开从20世纪初至今现代科学的“荣耀殿堂”。其中固然有一些前沿科学成果对于普通公众而言晦涩难懂。如年物理学奖主角是高深莫测的“上帝粒子”、年的物理学奖成就是“亚原子物理的自发性对称破缺机制”……这在大多数人看来都是“不明觉厉”—虽然不明白到底是什么,但是听起来感觉很厉害的样子。

不过,科学的金子总会发光,正如年诺贝尔奖得主爱因斯坦的相对论,对于当时的大多数人几乎是“天书”,但却为原子能开发奠定了理论基础,开创了现代科学新纪元,从而深入影响到人类的生活的每一个方面。

这正是科技的力量所在,无论看似多么基础、抽象、遥不可及的研究,它们最终都会推动人类社会进步,走入你我的日常生活,只是或许有的需要更多一点时间。

本文综合《国际先驱导报》,欢迎分享朋友圈!









































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