《诺贝尔奖中的科学：化学奖卷》从最近30年的诺贝尔化学奖获奖者当中甄选出15位“科学巨星”，让我们一起来看看他们的探索之旅、他们的喜怒哀乐和酸甜苦辣，看看那些公众注意力之外的故事和情节……

本书收录的二十多位获奖者中，多数人如书里所写的一样，把自己的毕生都献给了这些研究事业，并取得了值得诺贝尔奖彪炳青史的伟大成果。读者们可以通过本书来了解这些科学家的研究领域和人生轨迹，就算自认对化学没什么认识的人，相信也一定能获得对化学世界和和化学家成才之路最直观的感受。本书由日本矢沢科学事务所编著，郑涛、宋天译。

诺贝尔奖是这个时代最富有神秘色彩的奖项了。获得这一无上荣誉的科学家们，有的原本默默无闻，获奖之后便声名鹊起、妇孺皆知，也有的本来就是各媒体争相报道的知名学者，所到之处人们无不仰慕追随。他们的成长、性格、人生经历不一而同，最终却都得到了诺贝尔奖的青睐。为什么是他们获得了诺贝尔奖、他们的研究成果意味着什么？《诺贝尔奖中的科学：化学奖卷》从最近30年的诺贝尔化学奖获奖者当中甄选出15位“科学巨星”，让我们一起来看看他们的探索之旅、他们的喜怒哀乐和酸甜苦辣，看看那些公众注意力之外的故事和情节……

《诺贝尔奖中的科学：化学奖卷》适合广大青少年、科研工作者、关注科学最高奖项诺贝尔奖的人们，以及所有热爱科学的读者阅读。本书由日本矢沢科学事务所编著，郑涛、宋天译。

访谈录 诺贝尔化学奖获得者独家专访

 哈罗德·克罗托教授(1996年获得)

 宗教和“科学的心”——写给年轻人的话

 野依良治教授(2001年获奖)

 日本的高等教育体制改革

第1章 2008年诺贝尔化学奖

 下村修

 发光海蜇开创的生物化学新时代

第2章 2007年诺贝尔化学奖

 格哈德·埃特尔

 让“表面化学”向前飞跃前进的科学家

第3章 2003年诺贝尔化学奖

 彼得·阿格雷

 罗德里克·麦金农

 细胞膜的“水通道”和“离子通道”的发现

第4章 2002年诺贝尔化学奖

 田中耕一

 测量生命的根本——蛋白质的质量

第5章 2002年诺贝尔化学奖

 库尔特·维特里希

 描述巨大蛋白质分字立体构造的新NMR

第6章 2001年诺贝尔化学奖

 野依良治

 因“手性催化剂”而使化学产业变革的日本人

第7章 2000年诺贝尔化学奖

 白川英树

 导电塑料的发现者

第8章 1996年诺贝尔化学奖

 哈罗德·克罗托

 理查德·斯莫利

 罗伯特·科尔

 发现了“富勒烯”的男人们

第9章 1993年诺贝尔化学奖

 凯利·穆利斯

 让DNA研究飞跃发展的PCR法

第10章 1989年诺贝尔化学奖

 西德尼·奥尔特曼

 托马斯·切赫

 揭开“RNA”新篇章的年轻化学家

第11章 1988年诺贝尔化学奖

 哈特穆特·米歇尔

 约翰·戴森霍弗

 罗伯特·休伯

 首次确定了光合作用蛋白质的立体结构

第12章 1981年诺贝尔化学奖

 福井谦

 罗德·霍夫曼

 用“前线轨道理论”阐述化学反应过程

第13章 1977年诺贝尔化学奖

 伊利亚·普利高津

 “耗散结构理论”和“复杂体系”的真正前驱

 诺贝尔化学奖获奖者一览表(1901～2009年)

 主要参考文献与资料

第二次世界大战后的1946年到1947年两年时间里，下村先后报考过三所大学，但都没有被录取。“战争期间，我在谏早高中没上过一天课就毕业了，没有留下任何关于高中教育的记录。”下村在简历中写道。

但他听说离家不远的长崎医科大学附属药学部正准备使用战时的陆军宿舍来进行临时授课(长崎大学因原子弹的爆炸而完全消失了)，于是他于1948年在这里入学了。他并不想当药剂师，但在当时的环境下他别无选择。

1951年，下村以班级第一的成绩从长崎大学(长崎医大于1949年编入长崎大学)毕业，并得到了这所大学的分析化学研究室助手的职位。四年后的1955年，在长崎大学教授的推荐下他“国内留学”来到名古屋大学有机化学专业的平田义正教授(以研究河豚毒著称，1990年获文化功劳者称号)的研究室。

平田研究室的气氛对下村来讲非常理想。没有人教他，他一边看着周围的人工作一边学习。

下村来到研究室的第一天，平田教授就把一个大的真空干燥装置搬进研究室，对他说：“这里放着干燥的海萤”，然后交给了他研究课题：提纯荧光素。荧光素是海萤放出的让海水发出蓝光的发光物质，提纯和结晶这种物质是海外科学家经过长年的尝试和研究都没有成功的难题。

但下村只用了10个月的时间就攻克了这个难题，而这也成为了他以后人生的重大转折点。美国普林斯顿大学的弗兰克·约翰森教授看到了提纯荧光素的论文后，注意到了下村的研究能力，1959年，他向下村发出了招聘书邀请他到美国来。

平田教授知道这件事后马上以海萤的研究成功为名授予了下村博士学位，虽然下村当时并不是博士生。因为平田教授凭自己的留学经验知道，如果有博士学位就可以在普林斯顿大学拿到两倍的工资。下村靠富布赖特奖学金的资助得到了旅费，通过相亲和药学部的毕业生大久保明美结婚，开始准备前往美国。1960年8月27日，他乘上了从横滨港出发前往西雅图的轮船(这时他的新婚妻子因为没有及时拿到签证而不能与他同行，他们约定以后在美国团聚)。

下村当时乘坐的是自战前起就已经30余年往返于北太平洋航线的冰川丸号轮船。凑巧的是，下村乘坐的正是冰川丸号的最后一次太平洋航海(那之后便退役的冰川丸号现在还被拴在横滨的山下公园里，图1.4)。

到美国后，下村从西海岸横穿整个美国大陆来到东海岸，终于在9月17日抵达了位于新泽西州中部的普林斯顿大学。之后他和约翰森教授投入到了新课题的研究中，即研究另一种海洋发光生物碗水母的发光机理。

前面讲到的海萤的发光机理是由被称为“荧光素——荧光素酶反应”的化学反应产生的。即海萤产生的发光素——荧光素蛋白质在荧光素酶的催化作用下氧化，这种氧化了的荧光素再和二氧化碳相结合而发出荧光。

但碗水母却是由其伞周围排列的数百个发光器官发出绿光，与“荧光素——荧光素酶反应”具有不同的发光机理。下村和约翰森在位于华盛顿州的星期五港(图1.5)的普林斯顿大学研究室里建立研究据点，开始了碗水母的采集和发光物质的提纯精炼工作。

但一只水母里只含有其极微量的发光物质，为了提取它就必须先收集数量庞大的水母。下村马上开始着手这个听起来遥遥无期的工作，实验所需的几乎所有的水母都是他自己收集的，他不依赖销售水母的公司或助手，只偶尔雇佣打工的高中生。从1960年年末开始，他动员妻子和年幼的女儿全家一起出动收集水母。

就这样，下村一家在每年夏天水母出现的时候就到星期五港收集无数漂浮在海里的水母。柔软的水母很容易受伤，所以他们在水里把水母翻过来后用手抓进手工制作的网兜里。

他们一天收集3000只，一个夏天能收集5万到10万只的水母，然后把它们搬运到废仓库改选的临时处理厂。约翰森教授把切肉用的刀改造成“水母刀”，用它快速地把发光器官集中的水母伞的边缘切下来，然后再从中提取蛋白质做成被称为“水母蛋糕”的蛋白质块。整个夏天的成果也就是比足球还小的一个水母蛋糕。

终于解开了碗水母的发光机理之谜

1962年，下村和约翰森通过精炼这些水母蛋糕确定了发光蛋白质。他们把这个蛋白质命名为水母发光蛋白，并阐明了它之所以发光的机理。这个名字是根据碗水母的学名里的水母而命名的。

他们发现，水母发光蛋白存在于水母的发光器官中，它与细胞内的钙离子结合后分解变成脱辅水母发光蛋白和氧化荧光素，发出蓝色的光(特征峰波长是460nm)。但这却与水母本来发出的绿光颜色不同，水母的发光机理一定还与别的物质有关。

做了这样的预测之后，下村他们开始收集精炼更多的水母蛋糕。几个月后，他们终于成功地分离提取出了绿色荧光蛋白质GFP(图1.6)，原来是水母发光蛋白与GFP形成了复合体的缘故。

但他们又用了十多年的时间才完全解开碗水母的发光机理之谜。终于在1974年被完全阐明的发光机理是这样的，GFP在吸收了水母发光蛋白吸收钙离子后发出蓝光，之后又变成波长为508nm的绿色荧光。这个反应被称为“荧光共振能量转移”。

GFP不仅能吸收水母发光蛋白的蓝色光，只要接收到从外部而来的激发3光能量，GFP还可以自己发光。下村他们为完成这项研究共捕获水母85万只，总重量达50吨。P26-30

自1901年第一次颁奖以来，诺贝尔奖已经有将近110年的历史了。这期间，人类社会经历了第一次世界大战、第二次世界大战、经济危机和长达数十年的东西方冷战，几度处在大动乱、经济低迷和紧张对抗的时代，这些动荡对诺贝尔奖的历史都产生过看得见或看不见的影响。

尽管如此，如今重温这些已经逝去的时代，我们发现，诺贝尔奖作为对在科学领域做出重大贡献的科学家们的最高奖项，这个世界上家喻户晓的荣誉同20世纪初直至21世纪科学技术的主要发展历史和重大事件基本上保持了一致，尤其是物理学、生理学或医学和化学这三个领域的授奖，简直就像是在重现过去一个多世纪以来的科学史。

如大家所知道的，诺贝尔奖是根据19世纪瑞典化学家、工程师和发明家，同时也是一家世界著名武器制造公司(博福斯公司)的老板阿尔弗雷德·诺贝尔(Alfred Nobel)生前的遗愿设立的。诺贝尔发明了使用安全的炸药。这种炸药立即被用在土木工程和战争中，并在全世界得到推广，他也因此积累起巨大的财富。诺贝尔于1896年12月10日因心脏病发作在意大利圣雷莫逝世，享年63岁。逝世前一年，他在法国再次修改了以前已经多次修改过的遗嘱，并在上面签下自己的名字。那份遗嘱指明将他的遗产的大部分用来设立诺贝尔奖(他没有提到用自己的名字命名)，不分国籍，每年把此项奖状连同奖金授予“为人类做出杰出贡献的人”。

按照诺贝尔财团公布的资料，诺贝尔逝世时留下的作为诺贝尔奖基金的遗产为3100万克朗，相当于现在的数百亿日元。作为一名成功的实业家，诺贝尔还在遗嘱里具体要求，应该把这笔基金进行除股票、不动产投资之外的低风险投资，将投资利润用作奖金和相关事务的经费。

诺贝尔为什么要对自己的遗嘱进行如此重大的修改呢？这大概同他还活着的时候看到法国报纸的一条假消息有关。那条误传诺贝尔死亡的消息称：“制造死亡的商人死了。因发明能够以前所未有的速度杀死更多人的方法而致富的阿尔弗雷德·诺贝尔博士于昨日去世”。诺贝尔没想到因为炸药的发明而受到如此的谴责和诋毁，他备受打击。因此，有人认为诺贝尔是希望自己在死后能够得到较高的社会评价才在死前对遗嘱做出了重大修改，这种说法也是有道理的。

根据诺贝尔财团的有关记录，诺贝尔去世后，他的遗嘱收到了外界各种各样的怀疑、批判和议论。尽管如此，为了执行他的遗嘱，不久之后的1897年4月诺贝尔财团正式成立，并相继完成了建立管理基金和选拔获奖者的独立机构，以及选定举行授奖仪式的场所等工作。1901年的第一次授奖，被选拔出来的获奖者共有6位，其中物理学奖1人，是发现×射线的威廉·伦琴(Wilhelm Roentgen)。其他5位获奖者是化学奖、生理学或医学奖和文学奖各1人，和平奖2人。

然而，这样诞生的诺贝尔奖当然不会只有辉煌和平静祥和。如前面所提到的，两次世界大战和经济危机曾经多次使全球笼罩在阴影之中，而早期的那些获奖者又明显地偏向于欧美人，诺贝尔奖评选自然会有未必反映诺贝尔真实意愿的一面。不过，在一个多世纪的历史中，诺贝尔奖不仅遴选出来许多不愧为世界科学精英代表的获奖者，而且它独立性越来越高的运行机制和获奖者选拔的过程也已经使它经得起更加严厉的挑剔。如今，诺贝尔奖已经是一项既显示了公平性又显示了权威性的真正代表国际荣誉的成熟奖项。

拿到这本书的读者，如果在知道了这些作为现代科学领头人的诺贝尔奖获得者们的精神面貌，并在接触到他们的那些乍一看似乎很难搞懂的研究内容(当然有一部分内容真的很难搞懂)之后，能够多少增加一点对科学世界的兴趣的话，便是我们这些撰稿人、编辑和发行人员最高兴不过的事情了。

编著者：矢沢洁

年轻人需要偶像。这是一本对十几位诺贝尔化学奖获得者的素描，它让人们感受到了伟大人物的人格震撼力和独特吸引力。阅读这本书，人们还可以发现原来化学是如此美妙，化学研究是如此有趣。年轻人可以追随书中偶像的脚步，开始自己的探索之旅。

——清华大学化学系教授 李艳梅

这本书像一面镜子，既反射出数十位诺贝尔化学奖获得者最灿烂的光芒，又透过浮尘，映照出化学科学的本来面貌。

——中国科学院化学研究所副研究员 宋恺