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诺贝尔奖|“富二代”也能诺奖梅开二度？不爱科研的他最终也走上了科研的道路……

2020 年自然科学领域的诺奖已经落下帷幕
生物领域诺奖颁给了丙肝病毒的发现
物理领域诺奖则是颁给了黑洞
化学领域诺奖最终给了CRISPR 基因编辑
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好像哪里不太对
不过说真的 ， 获得诺奖一次已经属实不易 ， 不看不知道 ， 到底多妖孽的科学家居然还能拿两次？
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玛丽·居里玛丽亚·斯克沃多夫斯卡-居里
相信大家对于居里夫人都不陌生 ， 毕竟
小学走廊必备人物肖像
科学家典范
放射性物质研究先驱者
女性诺贝尔奖得主第一人
两度获得诺贝尔奖第一人
获得自然科学不同学科诺贝尔奖唯一一人
这些 Title 每一个拿出来都很吓人……
居里夫人全名为玛丽亚·斯克沃多夫斯卡-居里 ， 出生于波兰华沙 。 现在大家所使用的放射性的英文 Radioactivity, 就是她造的词 。 而且她发明了分离放射性同位素的技术 ， 以及发现两种新元素钋（Po）和镭（Ra） 。 在她的指导下 ， 人们第一次将放射性同位素用于治疗肿瘤 。
居里夫人对放射性物质的研究起源于含铀的矿石 ， 不过她却发现利用自己的仪器测量出来的矿石比起铀的放射性要高出很多倍 ， 由此她猜测在这个矿石中 ， 肯定存在着新的放射性元素[1] 。
为了验证这个猜想 ， 居里夫人和她的丈夫皮埃尔·居里迫不及待地准备处理样品 。 不过当时他们还没有意识到 ， 手中的 100g 的矿石样本远远不够 ， 未来他们需要处理数吨的矿石才能提炼出新元素 。
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1911年首届索尔维会议 ， 居里夫人（前排右二）与亨利·庞加莱讨论；后排右四是欧内斯特·卢瑟福；后排左二是马克思·普朗克；右二是阿尔伯特·爱因斯坦；最右的是保罗·朗之万
当时的科学家们并没有认识到放射性物质导致的电离辐射对人体造成的损害 ， 比如居里夫人在 1890 年代完成的论文手稿因带有高放射性而没有予以整理 ， 甚至连她的食谱都具有高放射性 。 至今她的论文手稿都要放在铅盒中保存 ， 阅读论文的人需要穿防护服 。
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弗雷德里克·桑格弗雷德里克·桑格
桑格第一次获得诺贝尔化学奖 ， 是因为「他在蛋白质结构 ， 特别是胰岛素结构方面的工作」；而他第二次获得诺奖 ， 是因为「他对DNA测序上做出的贡献」 ， 在他第一次获得诺贝尔奖的时候 ， 他才 40 岁 。
作为一个如此成功的科学家 ， 他「从没有获得过奖学金 ， 假如不是父母足够有钱的话 ， 也去不了剑桥大学」[2] 。
如果你翻越桑格发表的科学论文列表 ， 会发现一件特别神奇的事情 。 对于这样一个荣誉等身 ， 两度或者诺贝尔化学奖的科学家而言 ， 其发布的论文数量并不算多 。 在他 40 多年作为一个科学家的职业生涯之中 ， 他一共只发表了大约 70 篇原创论文 。 对于他自己来说 ， 他的科研生涯并没有突然的突破 ， 而是由许许多多「小而稳定的进步」所组成的[3] 。
桑格的第一个重大发现是利用自己新发现的桑格试剂 ， 也就是2,4-二硝基氟苯将胰岛素溶解为小片段 ， 再利用蛋白酶水解 ， 实现了对胰岛素氨基酸序列的测定 。 由于不同的蛋白质片段具有不同的电荷和溶解度 ， 在施加电流的情况下这些蛋白质片段最终会在不同的位置上平衡下来 ， 从而能够进一步分辨 。 虽然胰岛素的结构确实很重要 ， 也有很高的医学价值 ， 不过当时桑格选择攻克胰岛素倒有点意料之外的因素——因为高纯度的胰岛素最容易买到 。
随后桑格又发明了有效的 RNA 测序方法和 DNA 测序方法 ， 完成了首次完整的基因组测序 ， 而这项研究后来也成为了人类基因组计划的关键之一 。
在桑格的实验记录本上 ， 很容易就能翻到类似a total waste of time ... will start again ， 这样的字眼[4] 。 说句老实话 ， 这样的记录本更应该是像小编一样的研究生才有 。 在桑格 2001 年接受诺贝尔委员会的采访视频中看到了一段很有意思的话 ， 他对于自己能够两度获得诺奖并没有特别骄傲 ， 反之则是一种平常心
第一个奖比第二个奖难拿得多 ， 因为假如你已经拥有了第一个 ， 那么你就能拥有更多员工工作 ， 你也能拥有更多实验室成员 ， 所有的事情都会变得更简单[5]
传奇的科学家也有一个传奇的落幕方式 ， 在他 65 岁的时候 ， 桑格选择了离开科研 ， 人生来了个 180 度大转弯 ， 因为在当时的同事们看来 ， 桑格正带领着 DNA 测序方法探索和创新走向高潮 。 不过 ， 他自己却对这个领域已然没劲 。
不如退休 ， 侍弄花草 。
也许是因为桑格盛名太大 ， 在江湖上有很多他的传说 ， 虽然桑格所有的发表的论文都能查到 ， 但依旧有传闻说他十年磨一剑 ， 像一个大侠一样每次只发表重大内容 ， 比如胰岛素一级结构、RNA 测序、DNA 测序[6] 。 也有传说他当年退休时其实正在做实验 ， 不过突然厌倦 ， 便停下手来 ， 走出实验室 ， 关上大门 ， 宣布退休 。
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约翰·巴丁约翰·巴丁
巴丁因发明晶体管和其相关研究 ， 以及提出解释超导现象产生的 BCS 理论别分在 1956 年和 1972 年 2 次获得诺贝尔物理学奖 。 对于每一个学物理的人而言 ， 巴丁的名字应该都不陌生 。
巴丁的父亲是一个医学院的教授 ， 同时也是医学院的院长 。 虽然他很早就显露出自己在科学方面的才能——小学三年级就直接跳级进入初中[7] ， 不过他并不愿意沿着他父亲的道路 ， 在学术圈子里混 。 在他的传记中提到 ， 在选择大学专业时 ， 他之选择了电机工程系 ， 就是因为他觉得这是一个就业前景更好的专业 。 当然另外一点则是因为 ， 去电机系就读还能学很多他最心爱的数学 。 不过大学期间巴丁也是颇为抉择 ， 一方面曾经中途出去工作过一年 ， 也在本科阶段就参加了所有他自己感兴趣的数理方向的研究生课程 。 不幸的是 ， 在他本科毕业的那个时候 ， 正好赶上了美国大萧条 ， 真的是毕业即失业 ， 他最想去的贝尔实验室当时大门紧闭 ， 不再对外招人 。 巴丁只能去石油公司干了几年活 。
在辗转多个地方之后 ， 最终巴丁还是选择了走向学术 ， 开始了自己传奇的科研之路 。 他先在贝尔实验室研究半导体和金属的相关的固体物理内容 。 他所在的固体物理组阵容十分豪华 ， 组长之一是之后和巴丁一起获得诺奖的肖克利 。
他们原本是希望寻找一个固态放大器来取代易碎的真空管放大器 ， 不过一直不太顺利 ， 直到巴丁提出他关于金属和半导体表面的表面态机制 ， 才获得了进展 。 而这相关的研究最终也让他们获得了1956年诺贝尔物理学奖 。 当年的三极管还挺大的 ， 不过如今几乎人人都能拥有关于它几十亿甚至上百亿的大项目 。 现在常见手机芯片里 ， 就是有这么多三极管 。
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1947 年 12 月 23 日在贝尔实验室发明的第一个晶体管复制品的照片
之后由于和肖克利产生了一些隔阂 ， 巴丁果断跳槽去了伊利诺大学香槟分校 ， 准备研究自己更心爱的超导物理 。 其实他早在1950年就意识到了电子和声子的相互作用是解决问题的关键 。 比如超导体具有同位素效应 ， 在将超导体中的元素替换为相应的同位素时 ， 超导体的临界转变温度会发生变化 。 这其实就在暗示科学家们原子核 ， 也就是晶格其实对超导电性的形成至关重要 。 在这基础之上 ， 巴丁和库珀、施里弗共同创立了BCS理论 ， 对超导电性做出了合理的解释 。 BCS理论在提出之处还遭受到了很多质疑 ， 不过最终经受住了时间的考验 。 这项成就也让巴丁成为第一位 ， 也是目前为止唯一一位两次获得诺贝尔物理学奖的人 。
不过每每回看这段历史 ， 总有那么多巧合 。
假如巴丁没有去石油公司的那几年 ， 那他在 1933 年就不会遇到因为核物理领域受挫心灰意冷而转投凝聚态的物理大师维格纳 (Wigner) ， 是不是因此研究方向发生变化不会去研究固体物理？[8]
假如巴丁没有被肖克利排挤走从而离开贝尔实验室 ， 那当时选择在半导体之路上越走越远的他是否会和超导理论失之交臂？
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双极性晶体管 ， 图片来自维基百科
大家应该都知道 ， 诺奖公布的时候获奖人其实刚接到电话没多久 ， 真正的颁奖仪式和晚宴是在每年的 12 月 10 日 ， 诺贝尔逝世纪念日举行的 。 今年因为疫情影响 ， 不再举办一年一度的颁奖晚宴[9] 。 在巴丁第一次获得诺奖 ， 参与晚宴的时候 ， 大家都很疑惑这么重要的庆祝的时刻 ， 他的三个孩子却只带了一个来？巴丁解释道 ， 另外两个还有学业 ， 他向当时的瑞典国王保证 ， 下次他一定会把他所有的孩子都带过来 。
可能这就是大佬的自信吧 ， 这种玩笑话 ， 竟然最后也能实现 。 1972 年 ， 巴丁真的把所有的孩子带去了斯德哥尔摩……[10] 。
参考资料
[1]
Marie Sk odowska Curie:
https://en.wikipedia.org/wiki/Marie_Curie[2]
Sanger, F. (1988) Sequences, sequences, and sequences. Annual review of biochemistry, 57(1), 1-29.:
https://doi.org/10.1146/annurev.bi.57.070188.000245[3]
Fields, S. (2014). Would Fred Sanger get funded today?. Genetics, 197(2), 435-439.:
https://doi.org/10.1534/genetics.114.165134[4]
A LIFE IN SCIENCE. (2007). Science, 317(5840), 879e–879e.:
https://doi.org/10.1126/science.317.5840.879e[5]
Frederick Sanger Interview:
https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1980/sanger/interview/[6]
Brenner, S. (2014). Frederick Sanger (1918–2013).:
https://doi.org/10.1126/science.1249912[7]
John Bardeen, Whispering John:
https://www.pbs.org/transistor/album1/bardeen/index.html[8]
True Genius: The Life and Science of John BardeenLillian Hoddeson and Vicki Daitch:
https://web.archive.org/web/20071020192456/http://physicsworld.com/cws/article/print/17406[9]
2020年诺贝尔奖颁奖晚宴因新冠疫情取消 ， 新华社:
http://www.xinhuanet.com/world/2020-07/22/c_1126269738.htm[10]
John Bardeen In Illinois:
https://www.pbs.org/transistor/album1/bardeen/bardeen3.html
编辑：NKXXX


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