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。
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”。
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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。
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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”。
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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。
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。
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。
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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