10月5日起，2020年諾貝爾獎相繼出爐。去年的諾貝爾生理學或醫學獎、物理獎、化學獎等自然科學類獎項都花落誰家？每位獎項背后都有著如何的成果和故事？一上去和小加君了解一下吧！
諾貝爾生理學或醫學獎
2020年諾貝爾生理學或醫學獎于上海時間10月5日17時30分即將出爐，由分別來自英國、英國和法國的科學家J.Alter，和M.Rice共同獲得，得獎理由是因發覺丙型腦炎病毒。
正當全世界與新型冠狀病毒進行纏斗時，去年的諾貝爾生理或醫學獎頒授給了丙肝病毒的三位發覺者。
▲2020年諾貝爾生理或醫學獎宣布現場（來始于網路）
在她們的工作之前，乙型腦炎和甲型腦炎病毒已被發覺，但80%以上的血源性貧血病例一直“不明緣由”。丙型腦炎病毒的發覺闡明了其余慢性腎病病例的緣由，并使抽血檢查和新抗生素成為可能，因而拯救了數百萬人的生命。
丙肝病毒的發覺，花了科學家們數六年時間。這是由于，確認造成某流行性疾患的病原，一般要滿足以下幾點：
（1）可疑病原須在患者中均有發覺，在患者臨床樣本中可測量到病原核苷酸；
（2）從患者臨床樣本中可成功分離到病原；
（3）分離的病原感染寄主植物后可導致相同的病癥病狀。
為什么發覺丙肝病毒用了20多年，而發覺新冠病毒只用了一周？
2019年底，北京發生了多起“不明緣由腦炎”，此后，致病原迅速被確覺得“新型冠狀病毒”。
按照新華社的報導，明年1月2日，接到云南省送檢的病例標本后，中國疾控中心隨即投入一場“接力賽”：提取核苷酸、基因測序、比對剖析……連續鏖戰30多個小時，病毒的遺傳密碼總算在第一時間被破譯。根據這份全基因組序列，核苷酸檢查試劑快速研發成功。
第二步是病毒分離。冠狀病毒的分離培養本就不易，標本又經歷了凍融和長途運輸，更降低了分離難度。但耗時5天，科研人員第一時間分離鑒別了新冠病毒，獲得全球首張新冠病毒電鏡相片，為病原的快速鑒別“一錘定音”。
1月12日，中國疾控中心、中國醫學科大學、中國科大學上海病毒研究所作為國家衛生健康委員會指定機構，向世界衛生組織遞交新型冠狀病毒基因組序列信息，在全球鼠疫共享數據庫發布共享，這為全球舉辦卡介苗研制、藥物研究、疫情控制等提供了重要基礎。
▲丙肝病毒示意圖（圖片來源：）
相比于新冠病毒才能被迅速“發現”，丙肝病毒的發覺實在是慢。這其中似乎有科學技術發展的緣由。諸如，核苷酸檢查是新冠病毒被發覺的關鍵，而最原始的基因測序技術要到上世紀70年代后期才被發展下來。
1972年，Alter證明一種“非甲非乙”的病毒是慢性腎病的病癥后，病毒的分離遲遲不能實現。仍然要到1989年，等人才用最新的分子技術分離出丙肝病毒的核苷酸；1997年，Rice團隊借助基因工程的方式“改造出”有活性的丙肝病毒，并證明了病毒本身就可導致丙型腦炎。
諾貝爾化學學獎
2020年諾貝爾化學學獎將一半頒給了羅杰·彭羅斯（Roger）以嘉獎其給出的黑洞產生的證明，并成為廣義相對論的有力證據。另一半由萊因哈德·根澤爾（）和安德里亞·格茲（Ghez）共享，嘉獎她們發覺銀河系中心的超高質量萊西度物質。
去年的諾貝爾化學學獎授予了清遠美三位科學家，以嘉獎她們在天體化學學，非常是"借助廣義相對論預測黑洞產生"以及"發覺銀河中心超大質量物體"方面取得的科學成果。
其中，美國物理化學學家羅杰·彭羅斯爵士從理論上推表演黑洞的產生是廣義相對論原理的必然推論，因而獲得了去年一半的獎金。
哪些時侯物理家也能獲得諾貝爾獎了？雖然，那位任性的物理家的研究成果還"跨界"過生物學、化學等領域……
物理、生物、化學…獲得化學諾獎的霍金舊友，還是一位“任性”的跨界鵜鶘
羅杰·彭羅斯出生于20世紀科學快速發展的時代，他的女兒萊昂奈爾·彭羅斯是一位杰出的精神病學、遺傳學家，哥哥則是知名的超現實主義作家羅蘭·彭羅斯。成長于這樣"人才輩出"的家庭，彭羅斯從小就玩起了物理，例如和媽媽組裝四面體玩具。"女兒的打鬧和他的工作，并沒有清晰的界限。"在媒體的專訪中，他這么追憶。
其實是由于這段與眾不同的童年，對于長大后的彭羅斯來說，物理仍然是一種"愛玩"的體驗。幾何圖產生了他所有思維過程的一部份，在他寫過的許多書中，高深難懂的理論常伴隨著圖形化的解釋。
▲1965年的論文中，彭羅斯解釋物質坍縮為奇點的過程
（圖片來始于諾獎委員會，并非原始論文圖）
羅杰·彭羅斯常與復雜的空間關系打交道，他本人也非常欣賞德國作家埃舍爾的作品。
▲埃舍爾代表畫作之一（圖片來始于網路）
深受那位作家的啟發，還在上研究生的彭羅斯，和他的妻子合作，創造出了知名的"不可能物體"概念。這種不可能物體的每位細節的聯接處都看似合理，但整體是不可能存在于現實中的。從最簡單的"彭羅斯三角"，到它的各類變體如"彭羅斯階梯"，雖然都是視覺上的錯覺。
▲電影《盜夢空間》中出現的彭羅斯階梯
（圖片來始于網路）
在一次化學學家弗雷德·霍伊爾在皇家學會進行的講堂中，當時早已須要手杖的霍金從聽眾席站上去，直白地強調了霍伊爾的一個錯誤；而同樣發覺異常的彭羅斯則是離開講堂檢測結果。這兩個人有著不同的性格，但共同的學術興趣讓她們走到了一起。
70年代，她們意識到，"宇宙大爆燃雖然可以看作星體崩塌為奇點的反向過程。"這一理論將不受歡迎的黑洞概念，和宇宙學理論聯系在了一起。她們的成果，就是知名的"彭羅斯-霍金奇點定律"。由于這一成果，她們共同獲得了1988年的沃爾夫數學獎。
▲彭羅斯與生前的霍金合照（來始于網路）
然而黑洞的概念，和數學學中另外一個基礎理論量子熱學有所矛盾。量子熱學覺得，宇宙存在最小的單元，不能被無限分割，因而奇點這些"容積無限小"的概念是不創立的。為此，黑洞成了20世紀兩大化學理論的對決之處。
從上世紀60年代開始，彭羅斯還發明了"扭量理論"，企圖聯接量子熱學和相對論。
▲上世紀60年代的彭羅斯，黑板上圖形即"扭量"（圖片來源：.co.uk）
彭羅斯對于量子疊加態的思考，讓他提出了一個驚人的理論，即"生物的意識可能始于量子效應"。在出版于1989年的專著《皇帝的新腦》中，彭羅斯和一位麻醉學家提出，腦部中一種稱為微管的蛋白纖維，可能是攜帶量子震動疊加態的載體。
彭羅斯現在承認他的看法有點瘋狂，但其實不是沒有依據的推測。彭羅斯覺得自己有這種看法，源自他對宇宙形狀和規律的直覺，以及對職業安全感和科學獎項的不甚關心。那位來自愛因斯坦時代的老物理家，經常提出讓年青學者大開眼界的理論，但彭羅斯覺得自己"更傾向于接受傳統智慧"，不太認同他人給他貼上"特立獨行"的標簽。
彭羅斯的科學之路，除了能帶我們回顧上個世紀的科學黃金時代，回顧黑洞理論從暗處亮相的過程，他對于昨天的科學家們也是一個血淋淋的見證：任性的科學家也可以成功。
諾貝爾物理獎
2020年諾貝爾物理獎即將出爐，兩位“剪刀手”女科學家——美國加洲學院伯克利校區院長A.和日本馬普感染生物學研究所院士獲得這一獎項，以嘉獎其“開發了一種基因組編輯方式”。
“我認識好多今生都與它（這個獎）無緣的杰出科學家物理有哪些著名的獎，這（無緣獎項）跟她們是不是杰出的科學家雖然并沒有哪些關系”，珍妮弗·道德納說——在接到《自然》雜志打來的賀電之前，那位新晉諾貝爾獎得主甚至還不曉得物理有哪些著名的獎，去年“勝出”的人竟是自己。可以說，現在只要談及基因編輯，“珍妮弗·道德納”這個響當當的名子絕對難以避免。
2012年，珍妮弗·道德納和埃瑪紐埃勒·沙爾龐捷三人聯合發表論文，首次向世人揭露了-Cas這三天然免疫系統的神奇之力，從理論上解釋了-Cas這一系統的生物學現象，富有創新性和開拓性地向世人揭露了這把“基因剪子”的神秘面紗，因此后人類對基因進行“定點”剪裁和編輯提供了堅實的理論基礎。
▲-Cas9基因編輯技術原理漢化版（圖源：）
事實上，自從1970人類就開始嘗試“剪切”、“粘貼”重組基因編輯技術來改寫細胞。但是，彼時科研人員所使用的方式基于天然真菌酶，難以精準地靶點定位研究人員所需的特定基因序列，在“剪裁”基因時出現誤差并造成最后被改寫的基因結果未能預測。相比于此前的其它技術，-Cas基因編輯技術除了精準度高且“準入門檻”低，這些易用性為該技術博得了更高的普及性，讓-Cas基因編輯技術在全球各大實驗室中得以快速推廣。
此后，更多的科學家開始嘗試借助-Cas基因編輯技術“修復各種基因損傷”，其研究范圍也快速從基礎細胞生物學、動物研究，發展到了對細胞性胃炎、HIV等更為寬廣的人類癌癥醫治。
在該技術應用最為普遍的農業領域，研究人員借助-Cas基因編輯技術改良了小麥、棉花等農小麥的先天不足，讓基因經過“剪刀”修剪后的創新性農小麥顯得更抗病、更耐寒、更不易得病；在醫學上，一方面，科學家和大夫嘗試借助-Cas基因編輯技術，“從骨子里”精準地幫助患者發覺病癥、治療癌癥，這也為人類醫治例如乳癌、漸凍癥這種現在屬于“不治之癥”的疾患提供了希望和可能；另一方面，-Cas基因編輯技術的出現也為人類抵御癌癥提供了更多的主動性——在忽然襲來的疫病面前，該技術能幫助人類更快更精準地“剪”出“最可疑”的基因片斷，便捷科學家定點、高效地放大檢查“嫌疑對象”。
針對2020年席卷全球的新型冠狀病毒，珍妮弗·道德納曾于去年9月公開表示，-Cas基因編輯技術的三大優勢——能提供更直接的RNA檢查、能更簡單地被改寫以應對病毒的突變、能更容易地批量制造相關檢查設備，將有望為人類抵御新型冠狀病毒提供更加大有力的支持。
“如果你要問我為何覺得公眾應當多多支持什么以興趣為驅動的科學研究，這么我要說，其緣由就在于這（以興趣為驅動）才是科學的本質。雖然，我們永遠沒法預測未來的邁向”，珍妮弗·道德納說。
文字|天津科技報記者丁林、王雪瑩
編輯|丁林、王雪瑩
新媒體編輯丨許藐文
