给理工科学子带来噩梦的诺奖得主

作者: 窗敲雨、矩阵星

来源: 果壳

发布日期: 2020-10-03

本文盘点了给理工科学子带来噩梦的诺贝尔奖得主,包括德里克·巴顿、奥德·哈塞尔、沃纳·亚伯、丹尼尔·那森斯、汉弥尔顿·史密斯、J.J.汤姆孙、詹姆斯·查德威克、卡尔·戴维·安德森、默里·盖尔曼、欧内斯特·卢瑟福、凯利·穆利斯、沃尔夫冈·泡利、汉斯·阿道夫·克雷布斯、弗里茨·阿尔贝特·李普曼、亨德里克·洛伦兹、欧内斯特·劳伦斯、约翰·巴丁、沃尔特·布拉顿和威廉·肖克利。这些科学家因在化学、物理学和生物学领域的重大发现和发明而获得诺贝尔奖,他们的研究成果对理工科学生的学习和考试产生了深远影响。

在学生时代,总有一些让你背吐血的公式、永远记混的名词、老是做不完的实验……但你或许不知道,这其中有不少都是诺贝尔奖得主捣鼓出来的。冤有头债有主,今天就来盘点一下,给理工科学子带来噩梦的诺奖得主都有谁!

随着单键的旋转,化学分子的空间排列会变成不同的样子,这就被称为“构象异构”。学习这个概念时,我们会首先见到绕着单键转圈的烷烃分子,以及一会儿扭成船式、一会儿扭成椅式的环己烷……但由于太过抽象,这些构象在学渣眼中往往都扭得很别扭。德里克·巴顿与奥德·哈塞尔,因为发展了构象的概念并将其运用在化学当中,获得了 1969 年的诺贝尔化学奖。

如今时髦的基因编辑技术是 CRISPR-Cas9,而你或许还记得,高中生物课上学到过的上一代“基因剪刀”——限制性内切酶。利用限制性内切酶将质粒 DNA 分子“剪开”,用 DNA 连接酶加上新的基因,再把它转给细菌,这种技术带来了许多重要的应用——供糖尿病患者使用的人源胰岛素就是这样实现量产的。

沃纳·亚伯、丹尼尔·那森斯与汉弥尔顿·史密斯,因发现限制性内切酶及其在分子遗传学方面的应用而获得诺贝尔生理学奖。

物质最终都是由微观粒子组成的,比如原子、电子,而原子又是由质子和中子构成的,再往下分解还有夸克等更基本的粒子。

微观粒子和诺贝尔奖有着很深的渊源,J.J.汤姆孙(发现电子)、詹姆斯·查德威克(发现中子)、卡尔·戴维·安德森(发现正电子)、默里·盖尔曼(提出夸克模型)等物理学家,都因为实验发现微观粒子而获得了诺贝尔物理学奖。不过,通过 α 粒子散射实验发现质子的欧内斯特·卢瑟福是一个特例,因为对元素放射性的深入研究,他获得了 1908 年的诺贝尔化学奖而非物理学奖。

PCR(聚合酶链式反应)可以说是无数生物科研民工的噩梦好伙伴。这种方法能将基因序列在短时间内大量复制;除了搞基础研究,PCR 离生活其实也很近:亲子鉴定、病毒核酸检测和法医 DNA 检测都离不开它。1993 年的诺贝尔化学奖有一半颁给了凯利·穆利斯,以表彰他开发了聚合酶链式反应技术。

泡利不相容原理指出,两个全同的费米子不能处于相同的量子态,因此处于同一原子轨域的两个电子必定拥有相反的自旋方向。虽然理论总是学得不太明白,但化学课上填原子轨道的↑↓小箭头可是没少画,它们代表的就是自旋相反的电子。因为发现泡利不相容原理,沃尔夫冈·泡利在 1945 年获得了诺贝尔物理学奖。

学过生物化学的人们,可能不再记得三羧酸循环具体是什么,但那种在考试前背它的痛苦大概是毕生难忘的……这些羧酸转来转去的反应是细胞有氧呼吸的关键步骤,我们都要靠它才能活下来。因为发现三羧酸循环,汉斯·阿道夫·克雷布斯获得了 1953 年的诺贝尔生理学奖。顺便说,同年另一位获奖者弗里茨·阿尔贝特·李普曼研究的正是在这一代谢过程中发挥重要作用的辅酶 A。

看到这些密密麻麻的代表磁场的圈圈叉叉,有没有回想起被高中物理题支配的恐惧?高考物理最喜欢的题型之一就是带电粒子在磁场中的运动,这其中也藏着多位诺奖得主。例如亨德里克·洛伦兹。他是 1902 年诺贝尔物理学奖得主,以他名字命名的洛伦兹力是决定粒子在磁场中运动轨迹的关键之一。

洛伦兹是 20 世纪初理论物理学界的领袖人物之一,他提出的电子理论成功解释了许多电磁学实验现象,构造的洛伦兹变换更是爱因斯坦提出狭义相对论的重要基础。德高望重的他还担任了多届索尔维会议的主持人,在那张举世闻名的会议合影上,与爱因斯坦共同坐镇 C 位的那位白胡子老爷爷便是洛伦兹。

晶体管被称为现代历史中最伟大的发明之一。

它淘汰了笨重的电子管,大大提高了电子产品的便携性;我们手上的电脑、手机等几乎所有电子设备都有晶体管的身影。世界上第一个点接触晶体管,是由约翰·巴丁和沃尔特·布拉顿共同发明的,他们因此获得了 1956 年的诺贝尔物理学奖;同年分享该奖项的还有威廉·肖克利,他发明了 PN 二极管。

值得一提的是,约翰·巴丁是唯一一位获得过两次诺贝尔物理学奖的人,1972 年,他又因为提出了解释常规超导体超导电性的微观理论超(BCS 理论)而获奖。

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