“疫情年的科学力量”线上直播活动对诺奖进行实时解读

整理 | 汤佩兰

责编 | 叶水送

2020年诺贝尔物理学奖授予了英国数学物理学家彭罗斯（Roger Penrose），以及德国天文学家根泽尔（Reinhard Genzel）和美国天文学家盖兹（Andrea Ghez），表彰他们关于黑洞的发现。

英美德3位科学家获诺贝尔物理学奖以表彰他们在黑洞研究领域的贡献

主持人：欢迎大家收看由看看新闻、腾讯新闻以及知识分子联合推出的“疫情年的科学力量”，2020年诺贝尔奖特别报道系列直播。纵观整个诺贝尔物理学奖，它一共颁布了113次，是三个科学奖中颁发次数最多的一个奖项，共有213人获奖。单就结果来看，美国第一，然后是英国。刚才收看的短片按照时间的顺序看各国的诺贝尔物理学奖得主的一个分布情况。三位嘉宾读出了什么？

彭良友：上个世纪中叶以前，基础物理的科学中心在欧洲，实际上当时具有很大的群聚现象，群聚现象可以从两个方面讲：第一，从领域来看，在世纪之交量子力学的发展，包括后来量子场论、粒子物理，还有原子核物理、原子物理，里面群聚了很多诺奖，比如第一个发现X射线的伦琴，在X射线基础上，电子、分子甚至生物的病菌、病毒、DNA等，得诺奖可能多达20多位学者；第二，有些实验室群聚效应非常明显，英国剑桥大学的卡文迪学实验室，到目前产生了近30位诺奖获得者，另外是美国的贝尔实验室，英国多数获奖者是在上世纪30、50年代。1950年之后，美国迅速就赶到第一了，地位不可撼动。实际上是因为美国对基础科学的投入，上世纪50年代美国成立了国家自然科学基金，大规模投入基础物理的研究，吸引了世界各地的人才来建实验室，这些对它的基础研究推动非常大。

储祥蔷：上世纪初叶，量子力学发展非常迅猛，然后核物理，很多诺贝尔物理学奖都是集中在核物理上，如发现各种基本粒子，各种放射性的发现，奠定了核物理学的基础，所以50年代之前很多诺贝尔奖都是核物理。但50年代之后进入了两极分化，要么是与应用相关的，比如说我们熟悉的像LED，要么偏向阳春白雪、高精尖，一般人无法理解的那些，有一点两极分化。

徐飞虎：刚才的短片，我印象最深的，其实是整个诺奖随着国家的变化，也反映了一个国家的发达程度。一开始德国，后面英国发达了，再后面美国，到近代日本也赶上来了。其侧面可以反映出国家发达（的程度）。国家发达了，有经费去支持相关的基础研究以及相关的应用研究，那么必然会诞生出很多原创性的成果。我觉得中国目前属于在初期，在物理学领域也有越来越多的投入，我相信未来几十年，中国会随着科研投入的提升，也会慢慢赶上来。

黑洞的发现完全是好奇心的驱使

主持人：提到华裔科学家，我们发现有半数以上是在物理学领域，比如说杨振宁先生，我记得之前听过这样一句话：杨振宁先生所做的发现和科学贡献对很多物理学家影响不一样。这句话我觉得很有意思，我们该怎么理解？

徐飞虎：杨先生确实是一位大家，在各个物理学领域都做出了开创性的贡献，所以你刚才那句话非常正确。2012年，杨振宁先生90岁生日，收到一个清华大学的一个礼物，是一个黑色的立方体，这上面就刻了杨先生13个最重要的科学成果，包括年份。

其中一个是大家不太熟悉的、比较高深的杨——米尔斯方程。我是做激光跟原子、分子相关作用的研究。自然界现在有四种基本相互作用：电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用以及大尺度的引力相互作用。杨——米尔斯方程这个发现最早于1953年左右提出来，当时没有引起太大的重视，这是因为当时理论要求所有的粒子质量是0，但60年代、70年代大家提出了一个“自发对称性破缺”的概念，这个概念2008年获得了诺贝尔奖。之后经过很多物理学家的努力，在杨——米尔斯方程的基础上建立了现在所说的标准模型。怎么理解这个标准模型？刚才我说了自然界存在四种相关作用力，其中有三种都可以统一在杨先生这个方程之下。所以有人就认为杨先生的杨——米尔斯方程主导了20世纪50年代以后非常基础的物理学研究，这个一点都不过分，确实是非常非常伟大的发现。

另外，大家所说的杨先生做出的贡献就是诺贝尔奖工作，1957年获得了诺贝尔奖，他可以说创造了获得诺奖的最快（纪录）。他是在1956年10月1日国庆期间发表出来的，1957年2月份被吴健雄的实验证实了，弱相互作用中宇称不守恒，紧接着1957年10月份就获得诺贝尔奖，不到一年的时间就获得诺贝尔奖。这是我所知的最短时间就得到诺奖承认的成果。在其他方面杨先生也做了很多贡献。

储祥蔷：我先引用一下中物院研究生院院长孙昌璞院士，他曾经是杨振宁先生的博后，所以我也问过他对杨振宁先生的评价。他说杨振宁先生是现在还活着的最伟大的理论物理学家，没有之一。正如彭老师所说，其实他的工作有很多诺奖级的工作，可以得不止一次诺奖，但是因为诺奖从来不给理论物理学家两次，包括爱因斯坦都没有得过两次，所以他只得了一次，但是他的很多工作真的是非常重要。

徐飞虎：我非常同意刚才彭老师和储老师对杨先生贡献的评价。确实，杨先生在物理学方面有一个非常卓越的贡献。我这里只想补充一点，杨先生不仅在科学方面有巨大的贡献，其实他对中国整个物理学的发展也有一个非常卓越的贡献。2017年，我有幸去清华大学参加全球华人物理与天文学会组织的一个年会，杨先生也在大会上做了主题报告。他先讲了自己早期的研究，后面讲到他回国以后，他劝说了很多知名的华人物理学家回到中国来工作。当初听到这块内容，我印象非常深刻。因为我发现这些科学家都是现在中国物理学界各个领域的中流砥柱。这些科学家对中国物理学做出了巨大的贡献。同时，杨先生在早期也倡导，比如说在中科大创建“少年班”，在清华大学创建高等研究院。我相信这些教育机构不仅对中国物理学的发展，尤其对中国整个科学和教育的发展有着深远的影响。

主持人：说到疫情年的科学力量，我们应用到了医疗领域的有X光、核磁共振等，各位专家怎么看待物理领域的科学发现应用于医疗领域？

储祥蔷：诺奖医学相关的领域特别多，首先是影像方面X射线还有CT，这些都是诺奖级别的工作。刚才彭老师也说了，核磁共振成像也是。2017年得奖的是冷冻电镜工作。

我是核技术专业，核技术的应用在医学方面，除了影像，放疗方面也是一个非常重大的应用，放射线本来就是诺奖级别的工作，当年居里夫人和贝克勒尔发现了放射线，1903年得的诺贝尔奖。后来居里夫人又得了诺贝尔奖化学奖，因为发现的钋和镭，其实居里夫人后来就一直在致力于用放射线来治疗各种病症，所以核医学也是居里夫人发展起来的。像卢瑟福也是在放射性方面做出了很大的贡献，但给的是诺贝尔化学奖，所以他非常郁闷这件事，他应该得物理学奖。

说到普通放疗就是用X射线，用光子来治疗肿瘤，它的一个缺点是无差别的治疗，不管是癌症细胞还是正常的细胞都会无差别杀伤，所以副作用非常大。现在最新的科技叫做精准放疗，精准放疗的意思是只杀伤癌细胞，而不伤害旁边的正常的细胞。现在比较成熟的技术是质子重离子治疗。

徐飞虎：疫情年，我觉得印象最深的就是感受到信息化社会的伟大。我们的手机电脑，这里面芯片的构成就是晶体管效应，发明人是约翰·巴丁。他不仅在1956年获得了诺贝尔奖，1972年也因为超导的BCS理论获得了诺贝尔奖，他是目前历史上唯一一位两次获得诺贝尔物理奖的科学家。

可以说晶体管基本上改变了我们的生活，把我们带入了信息社会。如果没有晶体管，我们就没有电脑也没有手机。另外，巴丁的超导BCS理论听着很拗口，很高深，其实我们目前接触到的磁悬浮列车用的就是这样的一个理论。

好奇心驱使人类走出地球

主持人：为什么连续两年天体物理学会获得诺奖，这是史无前例的。是不是意味着我们跟宇宙之间的关系和过去我们所理解的不太一样了呢？

彭良友：是的。之前说具有什么特性才能把科学研究做好，这就是好奇心。实际上好奇心一直驱使你去做。今年黑洞领域的三位专家获奖，其中一位获奖者彭罗斯是霍金很好的搭档。今年的三位获奖者发明了很高深的数学，完全enjoy这个数学，然后真的阐明了黑洞怎么形成，这完全是好奇心的驱使。

人类一直在好奇有没有地外生命，包括马斯克要移民火星，所以人类探索宇宙的好奇心一直驱使我们向前走，也创造了纪录。四年间，有三年颁给了天体物理方面，这确实令我们感到很意外。

注：本文未经过专家审核，略有删减。