无所不在的诺贝尔：2021年诺奖带给我们什么

墨子沙龙现场。中科大上海研究院供图

一百二十年前，根据瑞典科学家诺贝尔生前遗嘱设立的诺贝尔奖首次颁发，此后，每年评选和颁发一次，用以表彰对人类作出重大贡献的人士。

日前，中国科学技术大学赵纯教授、康彦彪教授和复旦大学唐逸泉教授来到墨子沙龙，用他们的专业眼光，与大家一起分享今年的诺奖成果如何推动文明进步，诺奖故事又带来哪些启发。本次活动由中国科大蔡一夫教授主持。

极端天气是可以预测的吗

我们可否预测甚至影响天气和环境变化？

地球气候系统是一个复杂系统，大气圈、水圈、岩石圈、生物圈都处于这个系统里，最后都会影响地球的气候。从数学上说，这就意味着系统的方程是高度非线性的，对初始条件误差更加敏感，初始条件任何一点不完美的测量，都将使得我们无法对系统进行准确预测。”在亚马逊的雨林当中，蝴蝶它扇动了一下翅膀，可能在北京的上空就会下一场雨。”蝴蝶效应通俗地描述了这种系统的复杂性。

了解了这个背景，再看今年的诺贝尔物理学奖获奖成果，他们的意义就明确了：“虽然在微观尺度，混沌效应的确存在，但当我们考虑全球气候变化这样的大尺度问题时，混沌效应所产生的不确定性就可以被视为噪音涨落而忽略掉，从而得到确定性的结论。因此，我们不仅能够预测全球大尺度气候系统的宏观行为，甚至还可以评估人类的活动是如何对全球气候变化造成影响的。”赵纯对此次诺奖给出了自己的理解。赵纯把这种过程比作“遛狗”——狗会随机运动，但是由于主人会带着它朝一个方向去走，所以长期来看的话，它一定是有一个固定的走向，并不会受狗的随机运动所影响。

人和环境的关系，一直是人类文明和发展的重要课题。在赵纯看来，有了科学的预测方法还不够，大到国家战略、小到日常生活，人们如何去应对气候变化、能否把对气候的关切变成实际行动，才是这些研究最终的意义。

右转是天堂，左转是地狱

上世纪中期，西德各地出生过很多手脚异常的畸形婴儿。科学家研究发现，造成这一现象的罪魁祸首，是一种叫做“反应停”的镇定剂，这种镇定剂当时在欧洲被允许开具给孕妇，用以减轻妊娠期的呕吐反应，最终导致了这种悲剧的发生。

事实上，“反应停”本名叫做沙利度胺，它就是一个典型的手性分子，右旋的它可以抑制妊娠反应，而左旋的它就是导致胎儿畸形的毒药。

今年，德国科学家本杰明·李斯特（Benjamin List )和美国科学家戴维·麦克米伦（David MacMillan）因开发了一种新的、独创的分子构建工具——不对称有机催化而摘得诺贝尔化学奖。

催化是一种神奇的化学反应，它可以加速甚至引起某一类化学反应。说起催化的神奇，科学家们都不约而同会举士的宁（马钱子碱Strychnine）的例子：1952年第一次合成士的宁时，需要29种不同的化学反应，只有0.0009%的初始物质形成士的宁，剩下的都浪费了。2011年，研究人员利用有机催化和级联反应，只需12步就能生产士的宁，生产效率提高了7000倍。这种革命性突破的例子还有很多，其中离不开有机催化的巨大贡献。

在康彦彪看来，今天谈到不对成有机催化的时候，除了应当致敬两位此次获奖的科学家，也不应当遗忘其他的在这个领域作出开创性工作的各国科学家。“对于基础研究来说，我们都不应该忘记首创的人，即便是像牛顿这样的伟人，也是站在巨人的肩上。”

把辣椒当作钥匙

很多人都是川菜的拥趸，你可能不知道，之所以迷恋辣味，其实是迷恋辣椒带来的痛感，今年的诺贝尔生理学或医学奖 ，就与辣椒带来的痛感有关。

2021年诺贝尔生理学或医学奖授予戴维·朱利叶斯（David Julius）和阿登·帕塔普蒂安（Ardem Patapoutian），以表彰他们在“发现温度和触觉感受器”方面作出的贡献。其中，David Julius利用辣椒素来识别皮肤神经末梢上对热做出反应的感受器。Ardem Patapoutian利用压力敏感细胞发现了一种对皮肤和内部器官的机械刺激作出反应的新型感受器。

诺奖的获奖历史上，多次出现与感觉有关的研究成果。可见，对于我们无时无刻不沉浸其中的各种感觉，人类一直有着极大的好奇心。

20世纪90年代后期，美国加州大学旧金山分校的大卫·朱利叶斯想要分析化学化合物辣椒素是如何导致我们接触辣椒时产生灼烧感的。他和同事推测，某些DNA片段与表达能对疼痛、热和触摸作出反应的感觉神经元中的基因相对应。于是，他们创建了一个由数百万个DNA片段组成的文库，并发现了一个能够使细胞对辣椒素敏感的基因——TRPV1， 这是一种由高温激活的离子通道。TRPV1的发现引领了解开其他温度敏感受体的道路。

而阿登·帕塔普蒂安用培养的机械敏感细胞来识别由机械力激活的离子通道。经过艰难的搜索，Piezo1和Piezo2两个离子通道相继被发现。唐逸泉特别提到，本体感觉这个概念，是1932年的诺贝尔生理学或医学奖得主Charles Scott Sherrington在他的经典神经科学专著中首次提出的。这种穿越时空的呼应，也正是科学的魅力所在。

最后的圆桌环节，主持人和3位嘉宾一起，与现场观众就诺奖成果进行深度互动。