從科學(xué)哲學(xué)視角看技術(shù)創(chuàng)新與學(xué)科交叉諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)與跨學(xué)科研究

從科學(xué)哲學(xué)視角看技術(shù)創(chuàng)新與學(xué)科交叉諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)與跨學(xué)科研究

1901年12月10日公布的《諾德科學(xué)獎(jiǎng)》已有一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，諾德科學(xué)獎(jiǎng)已有一個(gè)多世紀(jì)。由聞名遐邇的著名瑞典化學(xué)家、發(fā)明家、實(shí)業(yè)家阿爾弗雷德·諾貝爾(AlfredNobel)捐助巨額遺產(chǎn)而設(shè)立的這項(xiàng)自然科學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng),如今已成為世人矚目的科學(xué)界的“奧林匹克”。盡管諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)曾因?yàn)閮纱问澜绱髴?zhàn)而暫停頒發(fā),評(píng)議上還出現(xiàn)過(guò)不少爭(zhēng)議,但它無(wú)論是在科學(xué)家的心目中,還是在一般公眾的觀念上,都是當(dāng)今世界上最具權(quán)威、最負(fù)盛名的自然科學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)。諾貝爾獎(jiǎng)作為自然科學(xué)上的杰出成就的最高象征,凸顯了20世紀(jì)以來(lái)原創(chuàng)性的重大研究成果,反映了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的主要特點(diǎn)與趨勢(shì),展示了一幅科學(xué)世界的絢麗多姿、波瀾壯闊的歷史畫(huà)卷,極大地影響和推動(dòng)了人類文明社會(huì)的進(jìn)步,也為人們開(kāi)展諾貝爾獎(jiǎng)的人文社會(huì)科學(xué)等方面的研究提供了與日俱增的、翔實(shí)豐富的思想資料。本文從科學(xué)哲學(xué)的視角,或者說(shuō)主要從科學(xué)認(rèn)識(shí)論與方法論的角度,緊密聯(lián)系與結(jié)合諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)所提供的思想資料,解析了“跨學(xué)科”的基本內(nèi)涵與跨學(xué)科理念的確立,揭示了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)“跨學(xué)科”研究的特點(diǎn)與趨勢(shì),闡明跨學(xué)科研究對(duì)于科學(xué)和技術(shù)上的重大突破、新的生長(zhǎng)點(diǎn)以及新學(xué)科產(chǎn)生的重大意義;彰顯合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)、不同學(xué)科理論和方法的有機(jī)融合,對(duì)原創(chuàng)性科學(xué)研究的重要作用,為培養(yǎng)跨學(xué)科人才,推進(jìn)通識(shí)教育提供啟示與借鑒。一、學(xué)科內(nèi)的交叉和交叉“跨學(xué)科”(Interdisciplinary),是指跨出學(xué)科界限,在學(xué)科之間發(fā)生相互交叉、滲透、融合所形成的新學(xué)科或新理論。由于它是應(yīng)用兩門(mén)或兩門(mén)以上學(xué)科的概念、理論和方法所形成的新學(xué)科或新理論,故亦稱“交叉學(xué)科”。以T·S·庫(kù)恩的“范式論”觀之,各門(mén)學(xué)科都有自己的“范式”(paradigm),即由理論、方法、模型、范例和研究傳統(tǒng)等相互聯(lián)系與相互作用的要素組成的整體;“跨學(xué)科”研究或“交叉學(xué)科”研究,本質(zhì)上是突破學(xué)科之間的限制,跨越不同“范式”之間的邊界或“范式”之間的轉(zhuǎn)換,它產(chǎn)生創(chuàng)造性的成果,甚至引發(fā)科學(xué)技術(shù)的革命性變革。正如約翰·齊曼(JohnZiman)所言:“從認(rèn)知的觀點(diǎn)來(lái)看,‘學(xué)科際性’(interdisciplinarity)是精神創(chuàng)造力的主要源泉之一。”“我們對(duì)于重大科學(xué)想法獨(dú)創(chuàng)性的直覺(jué)度量,是它跨越的范式和學(xué)科之間屏障的高度和厚度。提倡在研究中更多的學(xué)科際性,實(shí)際上是對(duì)更多科學(xué)獨(dú)創(chuàng)性的要求。”“跨學(xué)科”或“交叉學(xué)科”,有著不同的層次。通常,它可以被具體分為一級(jí)交叉、二級(jí)交叉、三級(jí)交叉等。所謂一級(jí)交叉,是指自然科學(xué)、人文科學(xué)和社會(huì)科學(xué)中各一級(jí)學(xué)科所形成的在概念、理論與方法上的交叉,如研究自然界物質(zhì)運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律的基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域之間的交叉就屬于一級(jí)交叉,它形成了諸如物理化學(xué)、生物物理、生物化學(xué)之類的新學(xué)科。而隨著一級(jí)交叉研究的深入,物質(zhì)層次結(jié)構(gòu)中各種原先孤立而毫不相干的運(yùn)動(dòng)形式開(kāi)始相互聯(lián)系、相互滲透、相互轉(zhuǎn)化,從而對(duì)原有的學(xué)科對(duì)象的某一側(cè)面或某一部分進(jìn)行深入研究,實(shí)現(xiàn)多級(jí)交叉,學(xué)科內(nèi)的這種交叉,就是所謂的二級(jí)交叉、三級(jí)交叉等。需要強(qiáng)調(diào)指出的是,不僅具有原創(chuàng)性的跨學(xué)科研究成果的取得,并且這種成果要被諾貝爾獎(jiǎng)所認(rèn)可,都得以確立跨學(xué)科的理念、打破狹隘的學(xué)科間的門(mén)戶壁壘與學(xué)科偏見(jiàn)為先決前提。就諾貝爾獎(jiǎng)的評(píng)選而言,在其評(píng)選的早期,諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)認(rèn)為諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)不僅是為了“所謂純物理”上的成就,而且也是為了“與物理學(xué)有密切聯(lián)系的其他學(xué)科,和培育使用物理學(xué)方法的領(lǐng)域”。182那時(shí)候,天體物理學(xué)、宇宙物理學(xué)、氣象學(xué)、物理化學(xué)等都沒(méi)有被認(rèn)為是屬于不考慮之列。這方面的不少提名都曾經(jīng)受到認(rèn)真對(duì)待。但是,不久,諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)內(nèi)部圍繞著如何界定諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)范圍問(wèn)題發(fā)生了爭(zhēng)議,一位重要委員在結(jié)論中說(shuō),“天體物理學(xué)在1900年被認(rèn)定有獲物理學(xué)獎(jiǎng)的資格,此后的發(fā)展非常迅速,以致幾乎成了天文學(xué)的全部,而諾貝爾獎(jiǎng)對(duì)象中未設(shè)天文學(xué)”,184-185并以此為由取消了天體物理學(xué)作為諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)資格。此后,一些被提名的著名天體物理學(xué)家都一概被否決了,包括H·N·拉塞爾(HenryNorrisRussell)、A·S·愛(ài)丁頓(ArthurStanleyEddington)、E·哈勃(EdwinHubble)、H·貝特(HansBethe)等。直到20世紀(jì)60年代,由于越來(lái)越多的物理學(xué)家確立了跨學(xué)科的理念,沖破狹隘的學(xué)科偏見(jiàn),一再提名,H·貝特才在1967年由于“對(duì)核反應(yīng)理論研究的貢獻(xiàn),特別是他對(duì)恒星能源的發(fā)現(xiàn)”而被授予諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。事實(shí)上,自然學(xué)科中跨學(xué)科理念經(jīng)歷了一段歷史過(guò)程,才得以牢固確立。在自然科學(xué)領(lǐng)域中,跨學(xué)科的理念可以追溯到1922年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主、著名物理學(xué)家N·H·D·玻爾于1927年在意大利科摩召開(kāi)的國(guó)際物理學(xué)會(huì)議上所提出的“互補(bǔ)原理”。這一原理認(rèn)為,在經(jīng)典力學(xué)框架內(nèi)用經(jīng)典物理學(xué)概念描述原子現(xiàn)象,不可能具有像經(jīng)典物理學(xué)所要求的那種完全性;一些經(jīng)典概念的任何確定應(yīng)用,將排除另一些經(jīng)典概念的同時(shí)應(yīng)用,而這另一些經(jīng)典概念在另一些條件下卻是闡明現(xiàn)象所同樣不可少的。按照這一原理,光所具有的相互矛盾的波動(dòng)性和粒子性,兩者同時(shí)存在、互為補(bǔ)充,無(wú)法在驗(yàn)證一種特性的同時(shí)保證另一種特性不受到干擾或破壞。量子力學(xué)正是用一對(duì)互補(bǔ)的變量來(lái)對(duì)物理體系的性質(zhì)進(jìn)行描述的。1932年后,N·H·D·玻爾將這一原理推廣到人類的一切知識(shí)領(lǐng)域中,認(rèn)為互補(bǔ)原理還可以應(yīng)用于科學(xué)研究的其他領(lǐng)域,指出生物學(xué)規(guī)律和用來(lái)說(shuō)明無(wú)生命物體的屬性的自然規(guī)律之間存在著互補(bǔ)關(guān)系。這在自然科學(xué)界產(chǎn)生了廣泛的影響。就以當(dāng)時(shí)在N·H·D·玻爾的研究室做研究助手的M·德?tīng)柌紖慰藖?lái)說(shuō),他本來(lái)是一位物理家,因受N·H·D·玻爾的互補(bǔ)性思想的影響,毅然從理論物理轉(zhuǎn)向生物學(xué)研究。1932年至1937年期間,他與遺傳學(xué)家一起,在離子輻射能產(chǎn)生定量突變研究方面進(jìn)行出色的工作。為了考察遺傳過(guò)程和掌握基因本身的性質(zhì),1937年,M·德?tīng)柌紖慰说矫绹?guó)遺傳學(xué)研究的中心即T·H·摩爾根所在的加州理工學(xué)院生物系,很快選擇了噬菌體這種最易培養(yǎng)的最簡(jiǎn)單的生物體作為遺傳學(xué)研究的模型,研究病毒的自我復(fù)制。并于1943年和內(nèi)科醫(yī)生S·E盧里亞、生物化學(xué)家A·D·赫爾希等人組成了“噬菌體小組”。M·德?tīng)柌紖慰艘晕锢韺W(xué)家具有的數(shù)學(xué)頭腦,制定了測(cè)定噬菌體生物效應(yīng)精確的實(shí)驗(yàn)條件,從而把噬菌體研究從以前的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)變成了一門(mén)科學(xué)。他與S·E·盧里亞等一起精心設(shè)計(jì)出定量的方法,并以確立的統(tǒng)計(jì)求值的標(biāo)準(zhǔn),對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行理論分析,于1945年證明了DNA就是遺傳物質(zhì)的載體,揭示了生物遺傳的秘密。他們因?yàn)椤鞍l(fā)現(xiàn)病毒的復(fù)制機(jī)制和遺傳結(jié)構(gòu)”共同獲得了1969年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。20世紀(jì)40年代,奧地利物理學(xué)家、波動(dòng)理論的創(chuàng)始人、1933年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主E·薛定諤進(jìn)一步確立了自然科學(xué)中的跨學(xué)科理念。當(dāng)時(shí),他在愛(ài)爾蘭皇家科學(xué)院和都柏林高級(jí)研究所從事教學(xué)與研究工作。他經(jīng)常到各高等學(xué)府舉辦學(xué)術(shù)和科普講座,其中生命科學(xué)的系列講座特別受到聽(tīng)眾的歡迎。1944年,E·薛定諤把1943年在都柏林三一學(xué)院作的講演稿整理成一本題為《生命是什么?》的著作予以出版。在本書(shū)中,他總結(jié)分析了當(dāng)時(shí)遺傳的最新研究成果,包括X射線誘發(fā)的細(xì)菌、噬菌體的突變以及M·德?tīng)柌紖慰说摹澳Ｐ汀钡挠懻撆c檢驗(yàn),指出生命有機(jī)體在空間和時(shí)間上發(fā)生的事件,可以用物理學(xué)和化學(xué)來(lái)解釋;他從一個(gè)物理學(xué)家的視角,用熱力學(xué)、量子力學(xué)和化學(xué)理論來(lái)解釋生命的本質(zhì),引進(jìn)“非周期性晶體”、“負(fù)熵”、“密碼”傳遞、“量子躍遷”式的突變等概念,來(lái)說(shuō)明有機(jī)體的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、生命活動(dòng)的維持和延續(xù)、生物的遺傳和變異等問(wèn)題。這本書(shū)的出版,對(duì)于促進(jìn)物理學(xué)家注意生命科學(xué)領(lǐng)域中提出的課題,引導(dǎo)人們運(yùn)用物理學(xué)和化學(xué)的概念、理論和方法來(lái)探索生命活動(dòng)的本質(zhì),確立跨學(xué)科理念,加強(qiáng)學(xué)科間的相互交叉與滲透,起了很大的作用。深受《生命是什么?》一書(shū)的影響,從物理學(xué)專業(yè)進(jìn)入生命科學(xué)研究領(lǐng)域的,其中就有因建立DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型而獲1962年生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的F·H·C克里克和M·H·F·威爾金斯,因提出測(cè)定DNA中核苷酸順序的方法而獲得1980年化學(xué)獎(jiǎng)的W·吉爾伯特,因建立晶體電子顯微技術(shù)、測(cè)定核酸-蛋白質(zhì)復(fù)合體結(jié)構(gòu)而獲得1982年化學(xué)獎(jiǎng)的A·克盧格,因確定細(xì)菌光合作用反應(yīng)中心的三維結(jié)構(gòu)而獲得1988年化學(xué)獎(jiǎng)的J·戴森霍弗,因發(fā)現(xiàn)RNA具有像酶一樣的生物催化功能而獲得1989年化學(xué)獎(jiǎng)的S·奧爾特曼,因創(chuàng)立放射性免疫分析法而獲得1977年生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的美國(guó)女科學(xué)家R·S·耶洛等人。特別值得一提的是,E·薛定諤的《生命是什么?》一書(shū)深深影響物理學(xué)家和生物學(xué)家的思想的一個(gè)重要方面,是促成了分子生物學(xué)研究領(lǐng)域誕生出三個(gè)著名的學(xué)派:即以1958年生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者G·W·比德?tīng)枮榇淼幕瘜W(xué)學(xué)派、以1962年化學(xué)獎(jiǎng)獲得者J·C·肯德魯和M·F·佩魯茨為代表的結(jié)構(gòu)學(xué)派和以1969年生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者M(jìn)·德?tīng)柌紖慰?、A·D·赫爾希、S·E·盧里亞等人為代表的信息學(xué)派。二、科學(xué)獎(jiǎng)中交叉研究成果的表現(xiàn)諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)設(shè)立之時(shí),適逢近代科學(xué)技術(shù)向現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)折之際,它的頒發(fā)與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展相伴而行。它作為自然科學(xué)上最高成就的象征,幾乎囊括了20世紀(jì)以來(lái)科學(xué)技術(shù)所有最具原創(chuàng)性的重大成果。在這里,我們旨在通過(guò)對(duì)一百多年來(lái)諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)中精彩紛呈的跨學(xué)科研究成果的統(tǒng)計(jì)分析,揭示現(xiàn)代自然科學(xué)學(xué)科交叉的發(fā)展趨勢(shì),彰顯跨學(xué)科研究對(duì)于取得原創(chuàng)性成果和突破性進(jìn)展的重大意義。根據(jù)所搜集的截止2008年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)、化學(xué)獎(jiǎng)、生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的資料,1我們首先將有關(guān)諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)的總體情況概括說(shuō)明如下:從1901年到2008年的108年間,諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)共授予356項(xiàng)成果、530人次、527名科學(xué)家;兩度獲獎(jiǎng)的科學(xué)家是法國(guó)的M·居里(1903年物理學(xué)獎(jiǎng)和1911年化學(xué)獎(jiǎng))、美國(guó)的J·巴丁(1956年和1972年物理學(xué)獎(jiǎng))、英國(guó)的F·桑格(1958年和1980年化學(xué)獎(jiǎng));其中,物理學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)122項(xiàng)、102次,獲獎(jiǎng)人數(shù)為184人(次);化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)113項(xiàng)、100次,獲獎(jiǎng)人數(shù)為154人(次);生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C發(fā)121項(xiàng)、99次,獲獎(jiǎng)人數(shù)為192人。對(duì)于諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)獲得者的“跨學(xué)科”或“交叉學(xué)科”研究工作而言,差不多都是屬于物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、生理學(xué)或醫(yī)學(xué)等一級(jí)學(xué)科之間及其內(nèi)部各二級(jí)學(xué)科之間的交叉的范疇。不過(guò),為了清晰地反映和展現(xiàn)諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)中跨學(xué)科或交叉學(xué)科研究成果的情況和變化趨勢(shì),我們將諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)中跨學(xué)科或交叉學(xué)科研究成果的考察與分析,主要放在自然科學(xué)的基礎(chǔ)科學(xué)之間的一級(jí)交叉上。據(jù)此,我們制得了如表1所示的諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)中交叉研究成果在不同時(shí)段獎(jiǎng)項(xiàng)中所占的比例。表1中的統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示,從1901年至2008年這108年間,在總共授予356項(xiàng)諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)的獎(jiǎng)項(xiàng)中,交叉研究成果有185項(xiàng),占52.0%,表明在整個(gè)諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)成果中有半數(shù)以上屬于交叉學(xué)科研究成果;在不同的時(shí)段,交叉學(xué)科研究成果在頒獎(jiǎng)項(xiàng)數(shù)中所占的百分比依次為32.0、41.7、54.0、56.8、61.1、66.7,反映了諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)中交叉研究成果逐漸上升的趨勢(shì);諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)成果在20世紀(jì)50年代以前,大部分成果是屬于本學(xué)科的,而在50年代以后,大部分成果則是交叉性的,顯現(xiàn)了20世紀(jì)以來(lái)自然科學(xué)學(xué)科交叉的發(fā)展態(tài)勢(shì)。在諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)中,占有較大比例的交叉研究成果是物理化學(xué)和天體物理學(xué)。物理化學(xué)是物理學(xué)與化學(xué)的巧妙結(jié)合。例如,法國(guó)的A·H·貝克勒爾因發(fā)現(xiàn)天然元素的放射性而獲得1903年物理學(xué)獎(jiǎng),英國(guó)的L·瑞利因研究氣體的密度、發(fā)現(xiàn)氬而獲得1904年物理學(xué)獎(jiǎng),英國(guó)的J·D·科克羅夫特和E·T·S·瓦爾頓因利用人工加速粒子進(jìn)行原子核衰變的開(kāi)創(chuàng)性工作而獲得1951年物理學(xué)獎(jiǎng),瑞典科學(xué)家K·M·B·西格巴恩因開(kāi)發(fā)高分辨率測(cè)量?jī)x器以及對(duì)光電子和輕元素的定量分析而獲得1981年物理學(xué)獎(jiǎng),法國(guó)科學(xué)家P·G·德熱納因發(fā)現(xiàn)把研究簡(jiǎn)單體系中有序現(xiàn)象的方法推廣到液晶和聚合物之類的復(fù)雜物質(zhì)形式的研究中而獲得1991年物理學(xué)獎(jiǎng)等。天體物理學(xué)是利用物理學(xué)的概念、理論、方法研究天體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、物理形態(tài)和演化規(guī)律的科學(xué)。1901年以來(lái),獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的天體物理學(xué)項(xiàng)目,除了上述提到的H·A·貝特因根據(jù)核反應(yīng)理論建立太陽(yáng)和一般恒星能源的理論于1967年獲獎(jiǎng)之外,還有:M·賴爾因研制成功綜合孔徑射電天文望遠(yuǎn)鏡,標(biāo)志著射電天文學(xué)進(jìn)入成熟階段,于1974年獲獎(jiǎng);A·休伊什因發(fā)現(xiàn)射電脈沖星,于1974年獲獎(jiǎng);A·A·彭齊亞斯和R·W·威爾遜因使用無(wú)線電天線發(fā)現(xiàn)宇宙微波背景輻射,為大爆炸宇宙論提供了直接的有力證據(jù),于1978年共同獲獎(jiǎng);H·S·錢(qián)德拉塞卡因建立了恒星結(jié)構(gòu)和演化過(guò)程的理論(包括白矮星理論),解釋了超新星爆發(fā)現(xiàn)象,于1983年獲獎(jiǎng);T·H·泰勒和R·A·赫爾斯因發(fā)現(xiàn)射電脈沖雙星,為研究引力特別是廣義相對(duì)論所預(yù)言的引力波開(kāi)辟了新的途徑,于1993年共同獲獎(jiǎng);R·賈科尼因發(fā)現(xiàn)宇宙X射線源,開(kāi)創(chuàng)X射線天文學(xué),于2002年獲獎(jiǎng);R·戴維斯和小柴昌俊因探測(cè)到宇宙中(太陽(yáng)和超新星)的中微子,導(dǎo)致中微子天文學(xué)的誕生,于2002年共同獲獎(jiǎng);J·C·馬瑟和G·F·斯穆特因發(fā)現(xiàn)宇宙微波背景輻射的黑體形式和各向異性,為大爆炸宇宙論提供了新的支持,于2006年共同獲獎(jiǎng)。諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的獎(jiǎng)項(xiàng)覆蓋了從物理化學(xué)、量子化學(xué)到生物化學(xué)以及環(huán)境化學(xué)等基礎(chǔ)化學(xué)的各個(gè)交叉學(xué)科的成果。在諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)中,最具代表性的物理化學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)是:荷蘭化學(xué)家J·H·范特霍夫因發(fā)現(xiàn)化學(xué)動(dòng)力學(xué)和溶液滲透壓的相關(guān)定律,于1901年獲獎(jiǎng);瑞典化學(xué)家S·A·阿倫尼烏斯因提出電解質(zhì)溶液電離學(xué)說(shuō),于1903年獲獎(jiǎng);德國(guó)化學(xué)家F·W·奧斯特瓦爾德因在催化作用、化學(xué)平衡條件和化學(xué)反應(yīng)速率方面取得重要研究成果,于1909年獲獎(jiǎng)。J·H·范特霍夫、S·A·阿倫尼烏斯和F·W·奧斯特瓦爾德在19世紀(jì)80年代運(yùn)用物理學(xué)的理論和方法研究化學(xué)反應(yīng),共同奠定了包括化學(xué)動(dòng)力學(xué)、化學(xué)熱力學(xué)和電化學(xué)在內(nèi)的物理化學(xué)基礎(chǔ),被稱為“物理化學(xué)三劍客”。1887年,F·W·奧斯特瓦爾德創(chuàng)辦的《物理化學(xué)雜志》,是物理化學(xué)誕生的重要標(biāo)志之一。著名英國(guó)科學(xué)家J·D·貝爾納曾這樣高度評(píng)價(jià)物理化學(xué):“這是第一種混生科學(xué),以后要成為其他各種‘橋梁’科學(xué)的原型,而各門(mén)‘橋梁’科學(xué)在20世紀(jì)就要把全部科學(xué)連成一個(gè)有實(shí)效的統(tǒng)一體?！?68在已授予的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)中,生物化學(xué)方面的研究成果占1/4以上。例如:1897年,德國(guó)生物化學(xué)家E·布希納發(fā)現(xiàn)引起發(fā)酵的物質(zhì)是酶,從而把酵母細(xì)胞的生命活力與酶的化學(xué)作用聯(lián)系起來(lái),建立了酶化學(xué),于1907年獲獎(jiǎng);1926年美國(guó)生物化學(xué)家J·B·薩姆納發(fā)現(xiàn)和分離出結(jié)晶蛋白酶,1926年美國(guó)生物化學(xué)家J·H·諾斯羅普分離和提純胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等,證明酶是一種具有催化作用的蛋白質(zhì),于1946年共同獲獎(jiǎng);1953年,英國(guó)生物化學(xué)家F·桑格測(cè)定出胰島素分子中全部氨基酸的排列順序并證明了其內(nèi)部氨基酸的結(jié)合方式,于1958年獲獎(jiǎng);1959年,英國(guó)分子生物學(xué)家M·F·佩魯茲和J·C·肯德魯測(cè)定出血紅蛋白分子、肌紅蛋分子的原子結(jié)構(gòu),于1962年獲獎(jiǎng);1971年美國(guó)生物化學(xué)家P·伯格把兩種剪切后的DNA分子連接組成新的DNA分子,首創(chuàng)基因重組技術(shù),于1980年獲獎(jiǎng);1978年和1981年,美國(guó)化學(xué)家S·奧爾特曼和T·R·切赫發(fā)現(xiàn)核糖核酸自身具有酶的生物催化作用,不僅為探索RNA的復(fù)制能力提供了線索,而且說(shuō)明了最早的生命物質(zhì)是同時(shí)具有生物催化功能和遺傳功能的RNA,打破了蛋白質(zhì)是生命起源的定論,于1989年獲獎(jiǎng)。在諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)中,屬于量子化學(xué)的研究成果主要有:1936年,美國(guó)化學(xué)家L·C·鮑林將量子力學(xué)理論引進(jìn)化學(xué)研究之中,提出現(xiàn)代價(jià)鍵理論,闡明化學(xué)鍵的本質(zhì),并用于復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)的研究,于1954年獲獎(jiǎng);1927年,美國(guó)物理化學(xué)家R·S·馬利肯用量子力學(xué)理論闡明分子中電子運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜過(guò)程,提出了化學(xué)結(jié)構(gòu)的分子軌道理論,為發(fā)展量子化學(xué)奠定了基礎(chǔ),于1966年獲獎(jiǎng);1965年,波蘭裔美國(guó)化學(xué)家R·霍夫曼提出以量子力學(xué)為基礎(chǔ)的化學(xué)反應(yīng)的分子軌道對(duì)稱守恒原理,于1981年共同獲獎(jiǎng);1965年和1970年,美國(guó)化學(xué)家W·科恩和J·波普爾提出密度泛涵理論,發(fā)展了量子化學(xué)計(jì)算方法,于1998年獲獎(jiǎng)。環(huán)境化學(xué),是因環(huán)境污染問(wèn)題而興起的一門(mén)交叉學(xué)科,它涉及化學(xué)污染、預(yù)防和控制、提高環(huán)境質(zhì)量等。1995年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了荷蘭的P·克魯岑、美國(guó)的M·莫利納、F·S·羅蘭三位科學(xué)家,表彰他們?cè)?974年研究和解釋大氣中臭氧形成和臭氧空洞擴(kuò)大的原因及對(duì)地球環(huán)境的影響方面所做出的杰出貢獻(xiàn)。這是有史以來(lái)諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)首次進(jìn)入環(huán)境化學(xué)領(lǐng)域,體現(xiàn)了人類對(duì)自身生存環(huán)境的重視。諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的獎(jiǎng)項(xiàng)相當(dāng)普遍地反映了物理學(xué)、化學(xué)與生物學(xué)之間的交叉融合,它包含了生物化學(xué)、分子生物學(xué)、基因工程、生物醫(yī)學(xué)、物理醫(yī)學(xué)等交叉學(xué)科的研究成果。特別是作為現(xiàn)代生命科學(xué)、生理學(xué)和醫(yī)學(xué)臨床研究的分子生物學(xué)的研究成果,在諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)中得到了極為充分的展示。1943年,德裔美國(guó)生物學(xué)家、物理學(xué)家M·德?tīng)柌紖慰?、意大利裔美?guó)生物學(xué)家盧里亞和美國(guó)遺傳學(xué)家A·D·赫爾希發(fā)現(xiàn)了病毒的復(fù)制機(jī)制,1952年又發(fā)現(xiàn)在病毒的復(fù)制機(jī)制中起決定性作用的遺傳物質(zhì)DNA,于1969年共同獲獎(jiǎng)。1953年,美國(guó)生物學(xué)家J·D·沃森和英國(guó)生物物理學(xué)家F·H·C·克里克提出脫氧核糖核酸(DNA)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型,揭開(kāi)了生物遺傳信息傳遞的秘密,從遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)變化的角度解釋了遺傳性狀突變的原因,標(biāo)志遺傳學(xué)完成了由“經(jīng)典”向“分子”時(shí)代的過(guò)渡,于1962年獲獎(jiǎng)。1956年,美國(guó)生物化學(xué)家A·科恩伯格和S·奧喬亞發(fā)現(xiàn)核糖核酸(RNA)和脫氧核糖核酸(DNA)的生物合成機(jī)制,于1959年獲獎(jiǎng)。1961年,法國(guó)分子生物學(xué)家F·雅各布和J·L·莫諾提出“信使核糖核酸”和“操縱子”概念,闡明RNA在遺傳過(guò)程中的信息傳遞作用和乳糖操縱子在蛋白質(zhì)生物合成中的調(diào)節(jié)控制機(jī)制,于1965年獲獎(jiǎng)。1963年,美國(guó)生物化學(xué)家M·W·尼倫伯格因發(fā)現(xiàn)細(xì)胞合成蛋白質(zhì)的自然指令,打開(kāi)了用化學(xué)方法破譯基因密碼的大門(mén),于1968年獲獎(jiǎng)。1968年瑞士微生物遺傳學(xué)家W·阿爾伯發(fā)現(xiàn)并分離出生物體內(nèi)存在一種具有切割基因功能的限制性內(nèi)切酶,1970年美國(guó)分子生物學(xué)家H·O·史密斯從大腸桿菌中提取出限制性內(nèi)切酶,D·內(nèi)森斯使用限制性內(nèi)切酶,首次完成對(duì)基因的切割,為人類在分子水平上實(shí)現(xiàn)人工基因重組提供了有效的技術(shù)手段,于1978年獲獎(jiǎng)。1975年,阿根廷裔英國(guó)生物化學(xué)家C·米爾斯坦和德國(guó)免疫學(xué)家G·J·F·科勒因發(fā)明研制單克隆體(被稱之為克隆高手“生物導(dǎo)彈”)的新技術(shù),于1984年獲獎(jiǎng)。1998年,美國(guó)科學(xué)家A·Z·法爾和C·C·梅洛因發(fā)現(xiàn)RNA具有可以干擾基因的機(jī)制、雙鏈RNA對(duì)基因的抑制,為控制基因信息提供了基礎(chǔ)性的依據(jù),于2006年獲獎(jiǎng)。上述對(duì)諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)中精彩紛呈的交叉學(xué)科研究成果的統(tǒng)計(jì)分析表明,20世紀(jì)以來(lái)自然科學(xué)愈來(lái)愈顯示出學(xué)科交叉的發(fā)展趨勢(shì),現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的重大發(fā)現(xiàn)與發(fā)明,大多是學(xué)科交叉的成果,科學(xué)和技術(shù)上的重大突破,新的生長(zhǎng)點(diǎn)和新學(xué)科的產(chǎn)生,往往是在不同學(xué)科彼此交叉和相互滲透的過(guò)程中形成的。從而彰顯了交叉學(xué)科研究對(duì)于人們?nèi)〉每茖W(xué)技術(shù)的原創(chuàng)性成果和突破性進(jìn)展的重大意義。三、教育研究工作的成就W·I·B貝弗里奇說(shuō)過(guò):“在其他條件相同的情況下,我們知識(shí)的寶藏豐富,產(chǎn)生重要設(shè)想的可能就越大。此外,如果具有有關(guān)學(xué)科或者甚至邊緣學(xué)科的廣博學(xué)識(shí),那么,獨(dú)創(chuàng)的見(jiàn)解就更可能產(chǎn)生。”我們?cè)趯?duì)諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)獲得者的知識(shí)背景的考察中發(fā)現(xiàn),絕大多數(shù)諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)獲得者都擁有廣泛的興趣愛(ài)好、既專深又淵博的科學(xué)知識(shí),具有多學(xué)科匯通交叉的知識(shí)和理論背景,科學(xué)家是激發(fā)豐富的想像力,打破習(xí)慣性思維定勢(shì),取得原創(chuàng)性成果的重要因素之一。這就告誡人們,從事跨學(xué)科研究,不僅需要確立跨學(xué)科的理念,打破狹隘的學(xué)科偏見(jiàn),而且還得具有多學(xué)科匯通交叉的知識(shí)和理論背景。諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)獲得者的跨學(xué)科知識(shí)背景主要體現(xiàn)在如下兩方面:其一,在研究生學(xué)習(xí)期間,曾獲得過(guò)其他學(xué)科的學(xué)位。如1928年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者、德國(guó)化學(xué)家A·O·R·溫道斯先后在柏林大學(xué)和弗賴堡大學(xué)求學(xué)。原先學(xué)醫(yī)學(xué),21歲時(shí)在柏林大學(xué)獲醫(yī)學(xué)學(xué)士學(xué)位,之后受H·菲歇爾的影響,又攻有機(jī)化學(xué),23歲時(shí)獲弗賴堡大學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位。1901年開(kāi)始從事膽固醇研究,1903年測(cè)出膽固醇的結(jié)構(gòu),并發(fā)表開(kāi)創(chuàng)性的論文《膽固醇的結(jié)構(gòu)》,1927年發(fā)現(xiàn)膽固醇中的麥角甾醇經(jīng)過(guò)光照會(huì)轉(zhuǎn)化為維生素D2。由于他對(duì)膽固醇的開(kāi)創(chuàng)性研究工作,以及發(fā)現(xiàn)膽固醇與維生素的關(guān)系而榮獲諾貝爾獎(jiǎng)。1948年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者、瑞典生物化學(xué)家A·W·K·蒂塞留斯,22歲時(shí)獲得瑞典烏普薩拉大學(xué)文學(xué)碩士學(xué)位,但他同步學(xué)習(xí)了化學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)和數(shù)學(xué),28歲時(shí)又獲得了該?；瘜W(xué)博士學(xué)位。之后,留校從事生物化學(xué)研究工作。由于他在物理學(xué)、化學(xué)及生物學(xué)之間的邊緣位置不斷開(kāi)拓,從中結(jié)合和交換,于1937年發(fā)明電泳技術(shù)和吸附色譜法,揭示了血清蛋白的復(fù)雜性質(zhì),從而成功地登上了諾貝爾獎(jiǎng)的領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)。1972年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者之一、美國(guó)生物化學(xué)家G·M·埃德?tīng)柭畛醌@得的是賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)博士學(xué)位,但后來(lái)轉(zhuǎn)而接受大分子物理化學(xué)的訓(xùn)練,在洛克菲勒研究所獲得了哲學(xué)博士學(xué)位。他通過(guò)研究藥物學(xué)轉(zhuǎn)到化學(xué),又轉(zhuǎn)到遺傳學(xué),然后再轉(zhuǎn)向立體化學(xué),研究抗體的化學(xué)結(jié)構(gòu),最終于1969年成功地測(cè)定了抗體分子的結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)抗體的氨基酸順序。1984年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者之一、英國(guó)和阿根廷科學(xué)家C·米爾斯坦,30歲時(shí)獲布宜諾斯艾利斯大學(xué)生物化學(xué)博士學(xué)位,33歲時(shí)又獲劍橋大學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位。他先是研究酶的結(jié)構(gòu)與功能,然后轉(zhuǎn)向免疫系統(tǒng)中能與抗原結(jié)合的抗體方面,即對(duì)抗體的活性位點(diǎn)進(jìn)行探討。1975年他與來(lái)自瑞士的博士后研究生G·J·F·科勒合作,首次成功地制備了能分泌特異性抗體的雜交瘤,從而發(fā)明了研制單克隆體的新技術(shù),為腫瘤免疫診斷和治療開(kāi)辟了新的途徑。其二,較多的諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)獲得者雖然沒(méi)有獲得其他學(xué)科的學(xué)位,但在從事交叉學(xué)科的研究過(guò)程中,卻有著跨學(xué)科或交叉學(xué)科的知識(shí)組成。例如:1985年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者之一、美國(guó)生物化學(xué)家J·卡爾勒,1933年入紐約市立學(xué)院學(xué)習(xí),那里對(duì)所有的學(xué)生都有廣泛的課程要求,從數(shù)學(xué)到物理科學(xué),又到社會(huì)科學(xué)和文學(xué)。J·卡爾勒所學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)和物理學(xué)比要求的還多,畢業(yè)后取得了生物學(xué)的碩士學(xué)位。他在密執(zhí)安大學(xué)攻讀博士學(xué)位時(shí),掌握了確定分子結(jié)構(gòu)的氣相電子衍射技術(shù)。1946年在密西西比州美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)所工作中,他又學(xué)會(huì)了用于晶體結(jié)構(gòu)分析的X射線衍射法。1951年,他與H·A·豪斯特曼利用電子計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算,提出測(cè)定晶體結(jié)構(gòu)的直接方法,這大大增加了X射線晶體學(xué)的可能應(yīng)用范圍,并為他贏得了諾貝爾獎(jiǎng)。1998年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者之一、英國(guó)物理化學(xué)家J·A·波普爾,是從數(shù)學(xué)家轉(zhuǎn)為化學(xué)家的。1951年獲劍橋大學(xué)數(shù)學(xué)系哲學(xué)博士學(xué)位以后,轉(zhuǎn)而研究理論化學(xué)。1970年,在量子化學(xué)和計(jì)算化學(xué)的研究中因發(fā)展了量子化學(xué)的計(jì)算方法而獲得諾貝爾獎(jiǎng)。J·A·波普爾說(shuō):“在過(guò)去50年里,我為自己在很多不同的科學(xué)分支領(lǐng)域里得到的機(jī)會(huì)而感到欣喜,從數(shù)學(xué)開(kāi)始,接著利用物理學(xué)基本原理,輔以不斷發(fā)展的計(jì)算機(jī)科學(xué),我看到了化學(xué)和生物學(xué)許多分支理論的擴(kuò)展?？茖W(xué)正在日益統(tǒng)一?！?003年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者之一、美國(guó)分子神經(jīng)生物和生物物理學(xué)家R·麥金農(nóng),原從事醫(yī)學(xué)研究,并于26歲時(shí)(1982年)在波斯頓塔夫茨大學(xué)醫(yī)學(xué)院獲得醫(yī)學(xué)博士學(xué)位。在哈佛大學(xué)工作數(shù)年之后,當(dāng)他確認(rèn)到對(duì)于理解離子通道如何起作用就必須借助于X射線晶體學(xué)所能提供的高分辨率的圖像時(shí),毅然決定學(xué)習(xí)X射線晶體學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí),并從哈佛大學(xué)轉(zhuǎn)到洛克菲勒大學(xué)從事研究,終于在1998年發(fā)現(xiàn)令科學(xué)界震驚的細(xì)胞膜離子通道結(jié)構(gòu)和機(jī)理。R·麥金農(nóng)在回憶這段經(jīng)歷時(shí),說(shuō)過(guò):“醫(yī)學(xué)學(xué)習(xí)需要大量的記憶,較少的分析與解決問(wèn)題。為使我的頭腦靈活,我開(kāi)始學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)并且保持到現(xiàn)今……但是我還是愿意進(jìn)行基礎(chǔ)科學(xué)研究,我應(yīng)該成為電化學(xué)、隨機(jī)過(guò)程、線性理論等有關(guān)方面的專家?！边@樣的學(xué)科交叉知識(shí)背景正是他日后研究細(xì)胞膜離子通道結(jié)構(gòu)和機(jī)理并作出開(kāi)創(chuàng)性貢獻(xiàn)的基礎(chǔ)。事實(shí)表明,這些具有廣博的知識(shí)而又掌握了精深的專業(yè)知識(shí)的科學(xué)家,往往比那些只有單一的專業(yè)知識(shí)的研究者更容易產(chǎn)生新的思想和獨(dú)到的見(jiàn)解。“不株守一隅,以自己的專業(yè)知識(shí)作為扭結(jié),建立一個(gè)適應(yīng)性較大、并能在廣大范圍內(nèi)左右馳騁的知識(shí)之網(wǎng),是諾貝爾獎(jiǎng)得主成功的顯著特點(diǎn)之一?！痹S多諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)獲得者既是某門(mén)學(xué)科的專才,又是進(jìn)行跨學(xué)科的綜合性研究的通才。他們都能夠在掌握精深的專業(yè)知識(shí)和熟悉相鄰或相關(guān)學(xué)科的理論與方法的基礎(chǔ)上,將相鄰或相關(guān)學(xué)科的理論與方法移植和應(yīng)用到本學(xué)科的研究中,從而顯身手、露崢嶸,取得科學(xué)發(fā)現(xiàn)或技術(shù)發(fā)明的原創(chuàng)性成果與突破性進(jìn)展。如X射線斷層掃描攝影儀(CT)的發(fā)明,就是1979年生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者之一、南非裔美國(guó)物理學(xué)家A·M·科馬克將物理學(xué)中的X射線技術(shù)與電子計(jì)算機(jī)相結(jié)合、并應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域而取得的一項(xiàng)原創(chuàng)性成果。A·M·科馬克出生于南非約翰內(nèi)斯堡,1945年從開(kāi)普敦大學(xué)獲得物理學(xué)碩士學(xué)位后,到英國(guó)劍橋大學(xué)圣約翰學(xué)院及卡文迪什實(shí)驗(yàn)室從事物理學(xué)研究。1950年回到開(kāi)普頓大學(xué)任物理學(xué)講師,并于1955年該市格洛特·肖醫(yī)院的有關(guān)同位素方面工作,開(kāi)始對(duì)癌癥的放射性診斷和治療發(fā)生濃厚的興趣。他注意到,當(dāng)時(shí)在治療中對(duì)放射線劑量的掌握,要先由技術(shù)員把等劑量圖疊加起來(lái),做出劑量等高線后,再由醫(yī)師作反復(fù)調(diào)整,方能找出和確定滿意的劑量分布。其程序非但煩瑣費(fèi)時(shí),而且誤差極大。出于對(duì)問(wèn)題的興趣,以及物理學(xué)家的特長(zhǎng),使A·M·科馬克意識(shí)到,解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵即在于首先搞清人體各部分組織對(duì)X射線的不同的衰減系數(shù)分布,通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的處理,可以將其轉(zhuǎn)換成構(gòu)成體內(nèi)一系列斷層圖像,而分析這些圖像,就能與體內(nèi)疾病聯(lián)系起來(lái)。于是,他花了六年的時(shí)間,推演出了計(jì)算人體不同組織吸收X射線的數(shù)學(xué)公式,完成了數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換成圖像的數(shù)學(xué)計(jì)算。1963年,他在《應(yīng)用物理學(xué)雜志》上發(fā)表了題為《用線性積分表示一函數(shù)的方法及其在放射學(xué)上的應(yīng)用》的論文,宣告了他提出的X射線斷層掃描技術(shù)的理論。X射線斷層掃描技術(shù)(CT)的本質(zhì),是借助于計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和成像的一種X射線斷層圖像。它是計(jì)算機(jī)圖像處理在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用,是自W·C·倫琴發(fā)現(xiàn)X射線以來(lái)在放射醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的一次革命性的突破。1969年,A·M·科馬克的理論得到了英國(guó)電器樂(lè)器工業(yè)公司(EMT)的重視,由電子工程師G·N·豪斯菲爾德于1971年研制成功第一臺(tái)可供臨床實(shí)際應(yīng)用的X射線CT。之后,經(jīng)過(guò)不斷地改進(jìn),已由最初的只對(duì)顱腦疾病的診斷,發(fā)展到如今的可以檢查人體的各個(gè)部位。A·M·科馬克因?yàn)閷?duì)這一重大發(fā)明奠定了理論基礎(chǔ),而與G·N·豪斯菲爾德共同獲得了1979年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。四、合作研究趨勢(shì)對(duì)我國(guó)科學(xué)突出性的拓展由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在繼續(xù)分化的同時(shí),愈來(lái)愈趨向交叉、綜合,許多課題需要多學(xué)科聯(lián)合探究的方式,才能取得原創(chuàng)性的成果與突破性的進(jìn)展。因此,“科學(xué)探索最基本的組織單元已從20世紀(jì)以前的個(gè)體為主,轉(zhuǎn)向了20世紀(jì)中葉以來(lái)的課題組為主。單槍匹馬式的研究逐漸讓位于高效率、快節(jié)奏、協(xié)同性的合作研究,合作研究已經(jīng)成為當(dāng)今科學(xué)技術(shù)研究的主要形式”。與此相應(yīng),榮膺諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)研究工作愈來(lái)愈明顯地呈現(xiàn)出合作的趨勢(shì)。下述有關(guān)諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)研究工作中的合作研究趨勢(shì)的統(tǒng)計(jì)分析,試圖揭示:“協(xié)作產(chǎn)生生產(chǎn)力”這一著名的馬克思的經(jīng)濟(jì)學(xué)原理,同樣適用于諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)研究工作;從事跨學(xué)科研究也需要眾多科學(xué)家在各項(xiàng)研究工作中的通力協(xié)作。早在1977年,美國(guó)著名科學(xué)社會(huì)學(xué)家H·朱克曼在其發(fā)表的《科學(xué)界的精英:美國(guó)的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者》一書(shū)中就曾揭示出諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)研究工作中的協(xié)作研究這一趨勢(shì);在諾貝爾獎(jiǎng)?lì)C發(fā)的第一個(gè)25年中,因合作研究而獲獎(jiǎng)的占41%,第二個(gè)25年達(dá)65%,第三個(gè)25年已增到79%。并指出:“這一顯著的合作趨勢(shì),是19世紀(jì)末開(kāi)始發(fā)生的、所有科學(xué)部門(mén)中從單干轉(zhuǎn)向合作研究的整個(gè)長(zhǎng)期變化的一部分?！彪m然,他的研究已經(jīng)過(guò)去了30多年,但為我們現(xiàn)在進(jìn)行諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)研究工作中的合作研究趨勢(shì)的統(tǒng)計(jì)分析,提供了值得借鑒和比較的范例。在我們看來(lái),榮膺諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)研究工作所呈現(xiàn)從單干轉(zhuǎn)向合作研究的趨勢(shì),主要反映在如下兩個(gè)方面。(一)個(gè)銀事獎(jiǎng)得的比例通過(guò)統(tǒng)計(jì)1901—2008年間諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)在不同時(shí)段的獎(jiǎng)項(xiàng)分布,我們發(fā)現(xiàn)授予協(xié)作研究成果的獎(jiǎng)項(xiàng),即由2至3人共同獲得同一個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)的比例不斷增加(見(jiàn)表2)。統(tǒng)計(jì)表明,總數(shù)超過(guò)三分之一的諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)的獎(jiǎng)項(xiàng)(36.2%)是由共同合作的研究者所分享的;由2至3人共同獲得同一個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)的比例增長(zhǎng)情況是:授獎(jiǎng)的第一個(gè)20年為12.0%,第二個(gè)20年是18.3%,第三個(gè)20年是31.7,第四個(gè)20年是38.3%、第五個(gè)20年為55.6%,最近8年為70.0%;自20世紀(jì)80年代以來(lái),2至3人一起獲得同一個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)項(xiàng)的情況比1人單獨(dú)獲獎(jiǎng)的情況更多見(jiàn)。這些數(shù)據(jù)也說(shuō)明了諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)正在越來(lái)越經(jīng)常地發(fā)現(xiàn),合作進(jìn)行研究的科學(xué)家乃是研究工作的主導(dǎo)力量。在諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)中,由2至3人共同獲得同一個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)的,諸如:1956年,李政道與楊振寧合作提出了弱相互作用下的宇稱不守恒原理而共獲1957年物理學(xué)獎(jiǎng);1974年,M·S·布朗與J·L·戈德斯坦合作研究發(fā)現(xiàn)了機(jī)體對(duì)膽固醇代謝的調(diào)節(jié)功能及血液膽固醇過(guò)高引起疾病的機(jī)理而共獲1985年生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng);1979年,A·切哈諾沃、A·赫什科和I·羅斯合作,發(fā)現(xiàn)泛素-蛋白酶體降解系統(tǒng),并揭示蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)選擇性降解的普遍方式而共獲2004化學(xué)獎(jiǎng);等等。(二)發(fā)現(xiàn)了脈沖星的身份,加強(qiáng)了學(xué)科主義的關(guān)系隨著時(shí)間的推移,諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)人數(shù)愈來(lái)愈多,即每一項(xiàng)獲獎(jiǎng)的人數(shù)由原來(lái)的一個(gè)人到后來(lái)二至三個(gè)人共同獲獎(jiǎng)。意味著諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)中靠合作成功獲獎(jiǎng)的人數(shù)所占比例也隨著時(shí)代的演進(jìn)而不斷增長(zhǎng)。從1901年至2008年,共有530名科學(xué)家獲得諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng),其中有367人即69.2%是靠合作成功的,而且合作獲獎(jiǎng)的人數(shù)在不同時(shí)段獲獎(jiǎng)人數(shù)中的比例不斷增長(zhǎng),如表3所示,在諾貝爾獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)的第一個(gè)20年,因協(xié)作進(jìn)行研究而獲獎(jiǎng)的人數(shù)只占獲獎(jiǎng)人總數(shù)的35.0%;在第二個(gè)20年中,這一比例上升至51.5%;在第三個(gè)20年中,這一比例達(dá)到63.6%;在第四個(gè)20年中,這一比例增至77.8%;在第五個(gè)20年中,這一比例已增至81.9%;而在最近8年中,由協(xié)作進(jìn)行研究而獲獎(jiǎng)的人數(shù)則達(dá)到了該時(shí)段獲獎(jiǎng)人數(shù)的86.9%。需要指出的是,在諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)授予一個(gè)人的獎(jiǎng)項(xiàng)獎(jiǎng)中,也有不少是因與別人合作進(jìn)行的研究而獲獎(jiǎng)的。也就是說(shuō),其獲獎(jiǎng)研究的論文出自合作,或者諾貝爾獎(jiǎng)獲得者本人在公開(kāi)場(chǎng)合,如在獲獎(jiǎng)演講中,毫不含糊地歸功于合作者。因而在表3中所統(tǒng)計(jì)的全作獲獎(jiǎng)人數(shù)中,也包括了部分由一個(gè)人獨(dú)得的卻與別人合作進(jìn)行的研究而獲得的獎(jiǎng)項(xiàng)。下述三位獲獎(jiǎng)人是頗有代表性的。一是劍橋大學(xué)的物理學(xué)家A·休伊什。他因發(fā)現(xiàn)脈沖星而被授予1974年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。然而,首先觀測(cè)到脈沖信號(hào)并且第一個(gè)確認(rèn)脈沖星實(shí)質(zhì)上就是恒星產(chǎn)物的并不是A·休伊什,而是他的一名叫J·貝爾(JocelynBell)的年輕研究生。當(dāng)宣布發(fā)現(xiàn)脈沖星的論文在1968年《自然》雜志上發(fā)表時(shí),J·貝爾的名字在五位作者中排在第二位,A·休伊什的名字列在首位。按照學(xué)術(shù)論文寫(xiě)作的規(guī)則,這篇論文的作者排序向科學(xué)界傳送了一個(gè)明確的信息:脈沖星的發(fā)現(xiàn)者是A·休伊什,而其他四位都是他的研究小組的成員。事實(shí)上,發(fā)現(xiàn)脈沖星是一項(xiàng)共同合作的成果。J·貝爾的功勞在于她第一個(gè)發(fā)現(xiàn)了脈沖星信號(hào),并鍥而不舍地進(jìn)行追蹤,A·休伊什的功勞在于他是J·貝爾的導(dǎo)師,J·貝爾是在他的提議和指導(dǎo)下用他的望遠(yuǎn)鏡對(duì)天空進(jìn)行觀察的。二是因發(fā)明放射免疫測(cè)定法而獲1977年生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的美國(guó)生物化學(xué)家R·S·耶洛。在完成此項(xiàng)獲獎(jiǎng)研究工作的過(guò)程中,她的合作者S·A·柏森博士做了許多工作,起了重要作用,人們稱他是“頭腦”,R·S·雅洛是“發(fā)動(dòng)機(jī)”。不料,1972年S·A·柏森博士因心臟病突發(fā)而離開(kāi)了人世。以后,她接替了S·A·柏森高級(jí)醫(yī)學(xué)研究員的職務(wù),更加發(fā)奮努力,終于完成了這項(xiàng)研究工作。獲獎(jiǎng)時(shí),她為合作者不能與她共享榮譽(yù)而深感遺憾,在授獎(jiǎng)演講中,一再提到S·A·柏森的名字,強(qiáng)調(diào)這個(gè)成就是他們兩人共同研究的成果,她說(shuō):“S·A·柏森博士從1950年到1972年為止一直是我在這項(xiàng)科學(xué)探索中的合作者,……我們共同創(chuàng)立和培育了一種幾乎能測(cè)定與生物學(xué)上有關(guān)的所有物質(zhì)的強(qiáng)有力工具。要是他能在這里分享這個(gè)重要的時(shí)刻就好了?！比遣ㄌm裔美籍化學(xué)家R·霍夫曼。他因提出了分子軌道對(duì)稱守恒原理從而發(fā)展和完善了分子軌道理論而獲得1981年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。被譽(yù)為現(xiàn)代以來(lái)化學(xué)理論方面最大成就之一的分子軌道對(duì)稱守恒原理,是他與哈佛大學(xué)教授R·B伍德沃德在1965年共同提出的。這一原理不但可以解釋過(guò)去無(wú)法解釋的化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象,而且可以預(yù)測(cè)更復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象,使化學(xué)鍵理論進(jìn)入了研究化學(xué)反應(yīng)的新階段?？墒?正當(dāng)諾貝爾獎(jiǎng)的榮譽(yù)向他們走來(lái)時(shí),1979年7月R·B伍德沃德教授卻過(guò)早去世了。通過(guò)對(duì)諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)獲得者的研究工作的進(jìn)一步細(xì)致分析,便可發(fā)現(xiàn)合作研究有種種不同方式。既有一般同事之間的合作,又有師生之間、父子之間、夫婦之間的合作;既有較小組合的2至3位科學(xué)家之間的合作,又有較大組合的跨學(xué)科研究小組成員之間的合作;既有一次性合作、短期合作,又有長(zhǎng)期合作。組合的方式形形色色,不一而足。其中,1962年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主、美國(guó)生物學(xué)家J·D·沃森和英國(guó)物理學(xué)家F·H·C·克里克之間的合作,是短期而富有成效合作的范例。他倆從1951年11月開(kāi)始在英國(guó)劍橋大學(xué)卡文迪什實(shí)驗(yàn)室合作研究DNA的分子結(jié)構(gòu)。J·D·沃森曾專門(mén)研究過(guò)噬菌體,專長(zhǎng)遺傳學(xué),F·H·C·克里克則對(duì)X射線晶體衍射進(jìn)行過(guò)深入研究,這使他們能夠取長(zhǎng)補(bǔ)短、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ);J·D·沃森作為基礎(chǔ)扎實(shí)、訓(xùn)練有素的生物學(xué)家,能夠準(zhǔn)確地把握和分析各種資料和現(xiàn)象,給予合乎分子遺傳學(xué)的解釋,而F·H·C·克里克作為一名具有一定物理基礎(chǔ)的生物學(xué)“新兵”,不受傳統(tǒng)生物學(xué)和遺傳學(xué)觀念的束縛,能以一種全新的視角來(lái)思考問(wèn)題。僅僅經(jīng)過(guò)18個(gè)月的協(xié)同合作,他倆便于1953年4月完成了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型并提出了DNA作為遺傳物質(zhì)的復(fù)制機(jī)制,從而贏得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。美國(guó)德克薩斯大學(xué)的M·S·布朗和J·L·戈德斯坦之間的合作,則是經(jīng)過(guò)13年長(zhǎng)時(shí)間的親密無(wú)間的合作而發(fā)現(xiàn)膽固醇代謝調(diào)控機(jī)制和血液膽固醇含量過(guò)高引起的疾病的治療,才獲得1985年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的。這兩位臨床醫(yī)師專長(zhǎng)現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù),實(shí)際上,M·S·布朗既是內(nèi)科醫(yī)師,又是一個(gè)生物化學(xué)家,而J·L·戈德斯坦既是內(nèi)科醫(yī)師,也兼作流行病