在德国北部石荷州的首府基尔市有一个诺贝尔奖获得者公园，里面摆放着7位曾经在基尔大学工作过的获奖者的铜像。基尔大学在德国并不算有名，在世界上就显得更加默默无闻。我有点好奇为什么这所不怎么知名的大学会有如此多的大师，于是仔细看了一下这些获奖者的信息。这七个诺贝尔奖里有3个化学奖、2个物理奖、1个生理学或医学奖以及1个文学奖。
其中最著名的获奖人应该是马克斯·普朗克（Max Planck），他因为开创量子力学理论获得了1918年的诺贝尔物理学奖，德国最大的研究机构马克斯·普朗克学会（大概相当于中国科学院）就是以他的名字命名的。值得注意的是，他们都是在上个世纪上半叶获奖的，1950年后基尔大学再也没有学者获得过诺贝尔奖。
这种现象并非基尔大学所独有，记得若干年前参观柏林的洪堡大学，也有类似的印象：洪堡大学荣誉室里所陈列出的诺贝尔奖获奖者清单里，大多数也是出现在二十世纪上半叶。仔细想来，这从一个侧面反映了德国在世界科学史上地位的变迁：从二十世纪上半叶之前的领头羊到之后的追赶者。导致这种变化的原因很多，但发生在二十世纪的两次世界大战应该是主要因素之一。
为了验证这个猜想，我试着分析了一下三个诺贝尔自然科学奖（化学、物理、生理学或医学）在不同时期里各个国家间的分配情况。
以三个划时代意义的时间为节点（1918年第一次世界大战结束、1945年第二次世界大战结束、1991年前苏联解体同时冷战结束），可以将时间分成四段：第一次世界大战前（1901- 1918）、第一次世界大战后到第二次世界大战结束（1919-1945）、第二次世界大战后到冷战结束（1946-1991）、冷战结束以后（1992-2019）。
所有用来分析的数据都来源于诺贝尔奖的官方网站[1]以及维基百科的“List of Nobel laureates by country” 词条 [2]。根据诺贝尔奖官方网站的信息 [1]，从1901年开始颁奖到今年，化学、物理和生理学或医学奖共分别颁发了 111、113、110次，有613位科学家获奖。在这篇文章里，我选取了六个大国进行分析，包括美国、英国、德国、法国、日本和俄罗斯。
以上六个国家在诺贝尔化学、物理和生理学或医学三个科学奖项里获得诺贝尔奖的总人数及排名情况分别是：美国（287人，第1）、英国（96人，第2）、德国（91人，第3）、法国（38人，第4）、日本（24人，第5）和俄罗斯（18人，第8）[2]。如果将各国获奖情况按前述四个时间段来分别统计，则会发现上面几个国家的排名随时间有着明显的变化，这种变化从一个角度反映了这些大国在科学世界里的地位变迁。
1901年，诺贝尔奖开始颁发，开设了五个奖项，其中就包括化学、物理学和生理学或医学。1914年第一次世界大战爆发，期间几个奖项的颁发都因受到影响而停发（物理1次，化学3次，医学4次）。截至到1918年一战结束，共有55人获得了诺贝尔化学、物理以及生理学或医学奖。从图中我们可以看到，德国在上面六个国家里一枝独秀，它不仅在总数上（18人）取得了绝对的优势，而且在三个单项上也取得了领先。
紧随其后的是法国，它的获奖总人数是12人。在三个单项的排名里，法国在化学奖和生理学或医学奖上都取得了第二名，而物理学则以1人次之差排名第三。总数排在第三的是英国，它有8人获奖，其中2次化学、5次物理学以及1次生理学或医学。排在英国后面的是俄罗斯，它在三个单项里也都有斩获，其中化学和物理各1次、生理学或医学2次。在这18年里，美国只获奖两次，一次是化学奖，另一次是物理学奖。
比美国更差的是日本，它在这期间的获奖数是0。在第一次世界大战结束到第二次世界大战结束的这段时间里，世界尤其是欧洲动荡不安，这种动荡也影响到了科学界。不仅科学家的正常工作受到干扰，其中有些人还不得不离开自己的祖国。1940年到1942年，因为挪威被德国占领，诺贝尔奖在此期间还停止了颁发。和第一次世界大战结束之前相比，这期间的各国获奖情况已经有了明显的变化。
从上图中我们可以看到，虽然德国在获奖总人数上依然以21人高居首位，但在单项上它只在化学上保持了领先地位，而物理学上则输给了美国，生理学或医学上则更是排在美国和英国之后。英国的获奖总人数上升到了第二位（17人），并且在生理学或医学单项上取得了领先。进步更大的是排在第三美国，它不仅在总数上从前一时期的2人上升到了这一阶段的16人，而且它在物理学单项上已经排名第一，生理学或医学上也超过了德国排名第二。
退步最大的法国，不仅在获奖总数上下滑到了第四位，在三个单项上也只能排在第4。之前排名第四的俄罗斯和日本并列最后一位，因为这期间它们都没有获奖。二战后，世界分化成为了资本主义和社会主义两大阵营，各自的领头羊美国和苏联也成为了两个超级大国。世界从此开启了冷战时代，直到1991年苏联解体。在这长达近半个世纪的时间里，虽然依然发生了几次国际战争，但没有再爆发世界大战。
这一相对和平的环境让科学得到了长足的发展，诺贝尔奖在各大国间的分配再次发生了较大的变化。二战前开始发力的美国在科学上持续进步，在诺贝尔奖获得者的数量上远远把其它国家抛到了身后，甚至超过了其它五个国家的总和。即使是用人口基数来进行校正，每千万人口的诺贝尔获奖人数这一指标上美国也是超过了传统的欧洲列强。
另外，美国不仅在总数量上遥遥领先，在化学、物理学以及生理学或医学这三个单项上也都让其它国家难以望其项背。英国依然排在第二的位置，并且在化学和生理学或医学两个单项上也排在第二位，只是物理学比德国稍差而屈居第三。之前排名第一的德国下滑到第三位，除了物理单项第二外，化学和生理学或医学均排名第三。法国以11人的获奖数依旧排在第四，但已经显得有些勉强，因为排名第五的俄罗斯也有9人获奖。
关于俄罗斯，值得注意的是它的绝大多数获奖者（9人中的7人）都是来自物理学领域。排名最后的依然是日本，但它已经在这个期间取得了0的突破，并在三个单项上都有所斩获。自1991年苏联解体后，世界从冷战时代里脱离了出来，迎来了人类历史上最为和平的年代。同时，因为苏联的解体，美国成为了唯一的超级大国。世界的和平为科学的发展提供了良好的环境，美国这一超级大国在科学上的优势越来越大。
从上图中我们可以看到，美国进一步在诺贝尔奖获得者人数上巩固了自己的优势，以126人的成绩遥遥领先。实际上，这一数字已经超过了同期世界上所有其它国家获奖人数的总和。排名第二的依然是英国，这让它成为了在诺贝尔奖历史上排名最稳定的国家。最令人惊讶的是日本，在上一时期里排名最后的它取代了德国排在第三位。日本不仅在三个单项里都有4个以上的获奖人，其中物理学的获奖人数更是以8人排名第二。
德国进一步下滑到了第四名，它在三个单项上也都恰恰在排在第四位。排名第五的是法国，比法国表现更差的是冷战后的俄罗斯，它只在物理学领域有5人获奖，在化学和生理学或医学领域则是颗粒无收。以上就是过去一百多年的时间里诺贝尔科学奖在六个大国间的分布情况。需要指出的是这个分析有三点不足。第一，获奖人员的国家归属是按国籍来定义的，而不是他们做出获奖工作的地方，所以这个差异会多少影响到国家科学实力的评价。
第二，获奖人所属国家的定义依据的是诺贝尔奖官方网站的信息，在这个网站上有极少数的科学家被定义属于两个国家，所以各国间的数据会有所重复。第三，以上分析都是按照获奖人数来做的，因为诺贝尔奖可以奖励1-3人，独享和分享一个奖项的分量是不同的，所以这个分析也没有把这一点考虑进去。尽管存在不足，以上分析依然能很大程度上反映上述六个国家在科学世界里的地位。
从上面的数据里，我们可以看到这样一个大致的变迁：基本上以二战为界，诺贝尔奖的获奖重镇从欧洲转移到了美国，同期也伴随着日本的异军突起。因为从做出杰出的工作到获奖需要一段时间，所以世界科学中心转移的时间要更早一些，这和日本学者汤浅光朝提出的1920年世界科学中心从欧洲转移到美国的观点基本一致 [3]。做出杰出的工作需要两个必要的条件：人才和环境。
人才可以是引进或者自己培养，而环境则需要每个国家自己去营造。在第一次世界大战前，德国和法国在诺贝尔奖获得者的数量上领先世界，就是因为它们在19世纪末期和20世纪最初10年在人才和环境方面都做的很好。一个能反映这种地位的例子就是在生命科学领域，法国的路易斯·巴斯德（Louis Pasteur）和德国的罗伯特·科赫（Robert Koch）所代表的科学家让这两个国家成为了生物医学的研究重镇。
美国在二战后的全面繁荣，还有再后来日本的崛起，其中的原因也基本相似。在诸多环境因素里，战争是一个极大的破坏因素，它不仅会破坏科研环境，还会导致人才的流失。德国和日本都是二战的战败国，从表面上看，二战后德国在科学界的地位下降了，而日本却反而急剧上升，二战在两个国家好像产生了不同的作用，但实际上二战对两个国家的作用都是负面的。
日本在二战后异军突起并不是偶然，早在一百多年前日本科学家就做出了一些杰出的工作，比如在1890年和埃米尔·冯·贝林（Emil von Behring）一起发现了抗毒素的北里柴三郎、在1898年发现了痢疾杆菌的志贺洁。如果不是因为二战的影响，日本的第一个诺贝尔奖会来得更早一些。诺贝尔奖奖励的都是杰出的原创性发现，这是规划不出来的成果，需要科学家静下心来去持续的努力。
在国家层面，政府所要做的就是吸引一流的人才、提供持续的经费支持、营造一个自由以及鼓励原创的科学环境。然后就是耐心等待，一切都会随着时间水到渠成。