风向| 20年狂揽16个,量产诺奖的日本,居然留不住顶尖科学家?
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风向| 20年狂揽16个,量产诺奖的日本,居然留不住顶尖科学家?

2021年10月14日 17:33:14
来源:风向

文/凤凰网《风向》特约作者,日本史作家 萧西之水

本庶佑教授荣获2018年诺贝尔生理学或医学奖。当天,本庶佑身着日本和服“花纹羽织袴”出席颁奖典礼,这是自1968年获诺贝尔文学奖的川端康成以来,第二个穿和服出席颁奖典礼的日本人 图源:朝日新闻网

编者按:10月5日,日裔科学家真锅淑郎荣获2021年诺贝尔物理学奖,成为第28位摘取诺奖的日本人(包括加入外国国籍的人在内),日本已成为获得诺奖最多的非欧美国家。进入21世纪以来,日本几乎以每年获得1枚诺贝尔自然科学奖项的速度,令国际社会惊羡不已。事实上,2001年日本政府便出台了《第二个科学技术基本计划》,雄心勃勃地提出“日本要在50年里拿下30个诺贝尔奖”。该计划发布之初引发不少争议,如今回头看来或许并非豪言。50年30个诺奖的计划从何而来?是日本教育塑造了这一成功吗?日本出现诺奖井喷现象的深层原因是什么?凤凰网《风向》栏目独家解读。

吉野彰是现代锂离子电池(LIB)的发明者,获得2019年诺贝尔化学奖

核心提示:

1. 2001年,日本政府颁布“50年30人”计划以来,16位日本人先后获得三项自然科学诺奖(物理、化学、生理或医学)。然而这项2001年启动的计划不可能在20年内砸出这么多诺奖得主。与其称之为战略规划,不如说是基于当时科学界实际情况的合理预测。

2. 日本之所以能成为获诺奖最多的非欧美国家,不仅是因为有良好的教育体系和专项投资,更重要的是研究者本身已具备获奖资质,并获得了国际学界的认可。许多日本诺奖得主都是在海外确定了研究领域,如2016年、2018年生理学或医学奖得主大隅良典、本庶佑分别在美国洛克菲勒大学、卡内基研究所确立研究方向。

3. 诺奖也颁给各类产品发明家,许多名不见经传的人物也能偶然摘得诺奖,2002年化学奖得主田中耕一便是如此。应用科学也需要通过有效的国际合作与宣传,获得国际学界的重视和诺奖委员会的关注。

4. 日本诺奖得主的家庭背景也应受到重视。1981年化学奖得主福井谦一最具代表性,其父是外贸商人,为他提供优渥生活环境,远亲为京都大学应用化学系教授,引领他报考京都大学化学系,走上通往诺奖之路。

2001年,日本政府宣布“以诺贝尔奖为代表的国际科学奖项获奖者,应与欧洲主要国家相似(50年内30人左右获得诺贝尔奖)。”的确,“50年30人”计划颁布以来,先后有16位日本人获得三项自然科学诺奖(物理、化学、生理或医学),这自然让人感觉:日本大举通过投资科研与教育,才让许多人荣获诺贝尔奖。

这种观点并不值得赞同。毕竟三项自然科学诺奖的表彰重点是“作出最重要发现或发明的人”,为了确认某个发现或发明是否真有巨大影响,一般需要多年的沉淀,许多获奖者在八九十岁获奖也不稀奇。比如2021年物理学奖的获奖项目之一是地球温室效应的实证模型,该模型早在上世纪80年代就已经完成,“全球变暖”与低碳环保更已成为人类的共识——总体来说,只有这类发现或发明,才有获得诺贝尔奖的基础条件。换言之,一项2001年启动的计划不可能在20年内砸出这么多诺奖得主。

2021年物理学奖的获奖项目之一是地球温室效应的实证模型,图为2021年地球气候物理模型的开发者、气象学家真锅淑郎

实际上,诺奖预测已是一个存在很久的产业。 最权威者便是美国科学信息研究所(ISI)颁发的引文桂冠奖(Citation Laureates),该奖项每年衡量物理学、化学、生理学或医学、经济学四大领域的论文引用量,预测未来的诺奖得主名单。1997年以来,每年至少有一位诺奖得主出自这个名单;2002年至2017年间,更有43位诺奖得主曾登上这份榜单。

换句话说,“50年30人”计划与其说是一项战略规划,不如说是基于当时科学界的实际情况进行合理预测。 目前,引文桂冠奖每年至少还会有两三位日本学者进入名单,如果一切顺利,日本“50年30人”计划应该能够如期完成。

只是需要注意,日本之所以成为获得诺奖最多的非欧美国家,并不仅是因为日本有着良好的教育体系,也不仅是有着专项投资,更重要的是,这些研究者本身已经具备获奖资质,并且获得了国际学界的认可。

想夺诺贝尔奖,首先要跳出日本学术环境

2021年10月5日,新一届诺贝尔物理学奖一共颁给三位科学家,其中一位便是地球气候物理模型的开发者、气象学家真锅淑郎。但需要注意,真锅淑郎早在1975年就加入美国国籍,研究成果也均在美国完成,这次获奖并没算给日本,而是算给美国。

10月5日,真 锅淑郎与普林斯顿大学的学生交谈。图源:普林斯顿大学

获奖后,真锅淑郎在普林斯顿大学举办记者会,有人问他为什么要更换国籍,他回答道:“日本人说‘YES’不一定真是‘YES’,也可能是‘NO’。他们非常不愿意伤害他人的感情,也不愿意给其他人添麻烦。但在美国我可以做想做的事情,不需要太担心他人感受。”“我人生中从没写过一篇研究计划书,我想要计算机就能拿到,我想做什么就能做,这就是我不愿意回日本的原因,我没办法生活在与他人协调的环境中。”

从个人履历来看,真锅淑郎1958年进入美国气象局工作,迅速拿到当时IBM生产的新式计算机,运算速度是当时日本国内拥有计算机的30倍以上,这为他的气象学研究打下坚实基础。同时,他的工资也是日本国内的25倍,对比同时代日本人来说绝对是“人生赢家”。在新式计算机与高额工资的加持下,经历十年深入研究,真锅淑郎在1967年至1969年先后发表大量气象学实证文章,为他夺得诺奖打下坚实基础。

进入人生晚年,真锅淑郎曾在1997年返回日本工作,担任地球温室效应预测研究领域的主任。但仅仅工作4年,真锅淑郎就不满于日本科学技术厅的官僚作风,辞职回到美国。之所以说“没办法生活在与他人协调的环境”,恐怕与这段不愉快的回忆有着密切关系。

2008年物理学奖得主南部阳一郎

相似人物还有2008年物理学奖得主南部阳一郎, 他在1952年31岁时前往美国从事理论物理学研究,并在1960年前后连续发表关于对称性破缺的论文,随后在1970年前后加入美国国籍。他固然是在日本接受完整的基础教育与大学教育,但若说这些研究成果是诞生于日本学术环境中,恐怕也很牵强。

2012年生理学或医学奖得主山中伸弥

2012年生理学或医学奖得主山中伸弥也曾体验过日美学术环境的差距。 1993年,山中伸弥远赴美国,在洛杉矶的格拉德斯通研究所做博士后。本想研究动脉硬化,但由于试验小鼠意外患上癌症,山中伸弥转而研究有可能治疗癌症的人工多功能干细胞(iPS细胞),这项研究也成为他的毕生事业。

回到日本后,山中伸弥本想大干一番,但他就职的大阪市立大学研究室条件却比美国差了太多,甚至要自己养育试验小鼠;同时,人工多功能干细胞尚未受到学界的重视,他遭遇同行的不理解与学校官僚作风的阻碍,搞得他经常处于抑郁状态。日后回忆这段时光,山中伸弥自嘲是患上了“PAD(离开美国抑郁症)”,甚至一度想放弃研究,转行去做收入较高的整形外科医生。

转机来自于1999年奈良先端科技大学的公开招聘,这座新建的大学为了招揽学术人才,愿意为研究者提供资金支持与美式实验室环境。山中伸弥通过面试,重新拾起自身热爱的人工多功能干细胞研究,最终在2006年至2007年发表多篇论文,获得世间瞩目。

仔细梳理日本诺奖得主履历不难发现,许多研究者都是在海外发现自己醉心的研究领域,甚至主要获奖成果都是在海外完成。1965年物理学奖得主朝永振一郎早年曾在德国参加“测不准定理”发现者海森堡的研究小组,二战结束后也曾在美国普林斯顿高等研究院开展量子力学研究;1987年生理学或医学奖得主利根川进,工作履历是瑞士巴塞尔免疫学研究所与麻省理工大学;2000年化学奖得主白川英树,他的主要研究成果在1976年至1978年间完成于宾夕法尼亚大学麦克戴米德研究室,与合作者麦克戴米德等人一起荣获2000年化学奖; 2001年化学奖共同得主野依良治、夏普莱斯两人的交流开始于1969年野依良治留学哈佛大学期间;2016年、2018年生理学或医学奖得主大隅良典、本庶佑分别在美国洛克菲勒大学、卡内基研究所确立研究方向。

2002年7月,“国际纯粹与应用化学联合会2002年世界高分子大会”在北京召开。图为三位诺贝尔化学奖得主Alan J.Heeger教授(美)、Alan G.MacDiarmid教授(美)和白川英树教授(日)在交流。图源:中国科学院

这也符合现代科学研究的实际情况:越是从事高精尖的科学研究,越不能闭门造车,必须与全世界顶尖科学家保持长期交流与反复合作,才能选对学术方向,将人类科技向前步步推动。

产品研发人员的诺奖之路

提到三项自然科学诺奖,许多人都会想到名字都没听过的理化生名词,想到高深难懂的理论成果,但实际上,诺贝尔奖不仅颁给理论研究者,也颁给各类产品发明家。毕竟阿尔弗雷德·诺贝尔本人也是发明家,靠着改良炸药赚得大量资金,这才设立起这个传承百年的奖项。正因如此,许多名不见经传的人物有时候也能偶然摘得诺奖。

2002年化学奖得主田中耕一

2002年化学奖得主田中耕一便是如此。他是日本岛津制作所一名研究人员。 1985年一次实验过程中,他错把甘油与超细金属粉末混在一起,为了不浪费公司财产,他便想方设法除去甘油,重新使用超细金属粉末。但在这个过程中,他在监测仪器中偶然发现甘油与超细金属粉末的混合物可以促进生物大分子软解吸——他随后将这种方法申报专利。获得诺奖以后,他也撰写《人生最棒的失败》一书来详细描述那次经典试验。

这项专利之所以受到学界重视,主要是因为田中耕一在上世纪90年代以后长期派驻英国工作,期间多次在学术会议介绍研究成果,对西方学界形成启发,推动建立更加成熟的理论体系。 那么等到颁奖时,追根溯源,自然就追回到田中耕一身上。

但对于这项研究的贡献,无论是田中耕一本人还是长期关注诺奖的日本媒体都没太意识到。2002年接到诺奖委员会打来的获奖电话时,田中耕一依然在公司加班,从电话中听到“诺贝尔奖”“祝贺”这些英语单词,英语不太流利的他还以为是同事在恶作剧,直到媒体闻讯赶来才意识到是真的获奖。来不及刮胡子,也来不及换西装,田中耕一就以一副朴素的上班族神态出现在媒体面前,这种“反差萌”让他成为“小人物成就大业”的标志性人物。

2014年物理学奖得主、高亮度蓝色发光二极管的发明者、“明星发明家”中村修二

当然,并不是每位技术人员都像田中耕一这么默默无闻,2014年物理学奖得主、高亮度蓝色发光二极管的发明者中村修二就是一位享誉多年的“明星发明家”。

发光二极管(LED)颜色原本只有红、黄、绿三种,应用场景仅限于指示灯与渲染灯,必须蓝色LED才能将应用场景推广至日常照明,但研发工作比普通LED复杂许多。为了攻关突破,中村修二受到日亚化工公司的官方委派,前往美国研发氮化镓制作蓝光LED的工艺,最终在1991年研制成功,不仅为日亚化工带来龙头产品,发明本身也受到美国物理学界的重视。

随后,中村修二与日亚化工产生严重矛盾。中村修二多次在演讲中提到,自己作为蓝光LED的研发核心,仅仅得到2万日元的奖金,这让他在美国有了“奴隶中村”(Slave Nakamura)的诨名。但另一方面,日亚化工认为自己全额出资委派中村修二前往美国研究,所以将蓝光LED的生产工艺申请为公司专利。1999年12月,中村修二辞职,前往美国加州大学圣芭芭拉分校任教。

然而双方矛盾仍未停止。2000年12月,日亚化工在美国北卡罗来纳州起诉中村修二泄露商业机密,搞得他被迫停止日常工作而专心打官司。为示反击,2001年8月,中村修二在日本反诉日亚化工,要求从高亮度蓝色LED的生产工艺专利中获得应属于自己的一部分报酬。美国法院在2002年驳回日亚化工的诉讼,而日本法院在2004年要求日亚化工支付中村修二200亿日元的研发费用。最终经过调解,日亚化工支付给中村修二8.4亿日元,双方和解。

蓝光LED专利诉讼关系图。图源:日经中文网

两项诉讼引来多国媒体的关注,更让中村修二与蓝光LED名声大噪。 2002年,中村修二的名字出现在引文桂冠奖名单中,意味着他获得诺贝尔物理学奖只是时间问题。最终经历12年的等待,他与从事氮化镓研究的另两位日本物理学家一起荣获诺贝尔物理学奖,只不过这时,中村修二已经放弃日本国籍,成为一名美国学者。

理论科学需要广泛的国际交流,应用科学更需要有效的国际合作与宣传,只有不停地扩大自身发明的影响力,才更有可能获得国际学界的重视,受到诺奖委员会的关注。

家庭出身与诺奖

当然,在日本环境下,有一个因素也应受到重视,那就是诺奖得主的家庭背景。 截至2021年,三项自然科学诺奖的日本籍得主一共是23人(包括中村修二,他的主要成果是在日本完成),其中13人的父辈是大学教授、工程师或医生等专业人才,6人的父辈是军人或商人,只有4人出身于农民或市民家庭。甚至于美籍日本获奖者南部阳一郎、真锅淑郎也分别有一位担任英语老师、医生的父亲。

福井谦一自幼家境优渥,图为福井谦一青年时期

1981年化学奖得主福井谦一最具代表性。他的父亲是一名外贸商人,为他提供优渥的生活环境。少年时期的福井谦一不太喜欢死记硬背的化学,反而喜欢具有研究性的数学。听说这个消息后,福井谦一的远亲、京都大学应用化学系教授——喜多源逸发话:“喜欢数学就该搞化学!让他来我这里吧!”这才引领他报考京都大学化学系,走上通往诺奖之路。

换言之,与其说是日本过往的教育模式让诺奖得主有了科学兴趣,不如说他们是从小就受到父辈的熏陶,获得充足的教育资源,这才能够一步步走上研究之路。 这些成长于上世纪中叶、家境殷实的老一辈学者是日本敢于制定“50年30人”计划的核心力量,相信这些人创造的学术传统也能够延续下去,为日本在“50年30人”计划结束以后继续培养诺奖得主。