被物理學家搶走的諾貝爾化學獎

2017年的諾貝爾化學獎授予了Jacques Dubochet、Joachim Frank和Richard Henderson，以表彰他們對冷凍電鏡技術惡發展，提高了生物分子成像品質。這一獎項給做生物物理的同行帶來了很大激勵，

更加促使了物理、化學、生物和數學各學科的融合，以及物理技術對分子層次生命科學的推動。

無獨有偶，物理學家搶走諾貝爾化學獎並不只這一次。根據維琪百科列出的1990年以來諾貝爾化學獎的名單，其中有13次發給了物理學家：

1911年瑪麗亞·居裡（法）：發現了鐳和釙，提純鐳並研究鐳的性質

1920年沃爾特·能斯特（德）：對熱力學的研究

1921年弗雷德里克·索迪（英）：對放射性物質以及同位素的研究

1922年法蘭西斯·阿斯頓（英）：使用質譜儀發現了非放射性元素的同位素，並且闡明了整數法則

1936年彼得·約瑟夫·威廉·德拜（荷）：通過對偶極矩， X射線和氣體中電子的衍射的研究來瞭解分子結構

1944年奧托·哈恩（德）：發現重核的裂變

1960年威拉德·利比（美）：發展了使用碳14同位素進行年代測定的方法

1964年桃樂西·克勞福特·霍奇金（英）：通過X射線在晶體學上確定了一些重要生化物質的結構

1977年伊利亞·普裡高津（比）：對非平衡態熱力學（不可逆過程熱力學）的貢獻

1998年沃特·科恩（美）：密度泛函理論的研究；約翰·波普（英）：量子化學計算方法的研究

1991年理查·恩斯特（瑞士）：對開發高解析度核磁共振（NMR）的貢獻

2014年威廉姆·莫爾納爾（美）、埃裡克·白茲格（美）、斯特凡·W·赫爾（德）：超分辨螢光顯微技術

2017年雅克·迪波什（瑞士）、約阿基姆·弗蘭克（德）和理查·亨德森（英）：冷凍電鏡技術的發展

仔細分析近些年諾貝爾化學獎，會發現諾貝爾化學獎十分注重生物化學的發展。除了物理學家拿到諾貝爾化學獎以外，自1990年以來，也有15次諾貝爾化學獎頒給了生物學方面的成就。小編出身物理學，研究生物物理，十分關注近些年諾貝爾化學獎在生物、物理、化學交叉領域方向的獎項：X射線晶體學、高解析度核磁共振、超分辨螢光顯微技術、冷凍電鏡技術，這幾大領域的共同特點都是先進物理學技術在生命研究上的應用。

那麼，這些物理學家為什麼能夠搶走諾貝爾化學獎?

化學的進步依賴于人們對分子層次、微觀結構的瞭解，所以在原子、分子層面的研究，都有資格來拿諾貝爾化學獎。對於原子、分子的研究，依賴于先進的技術。很大一部分物理學家在做應用物理的發展，促進物理技術對生物大分子的研究。

例如， 2014年諾貝爾化學獎得主Eric·Betzig，先後畢業於加州理工學院的物理學系和康奈爾大學的工程物理學博士專業,是應用物理學家。早些年他博士期間以及在貝爾實驗室工作時，研發了近場光學顯微鏡（SNOM)，之後憑藉螢光活化定位顯微技術(FPALM)實現超高分顯微成像，獲得2014年諾貝爾化學獎。超高解析度成像極大促進了細胞內螢光成像的發展。而後Eric·Betzig又研製了柵格鐳射層照顯微鏡技術（lattice Light Sheet)，能夠實現對厚組織樣品的測量。物理光學螢光成像技術已經對整個生物學的發展起到了極大推動作用。 2017年, Eric·Betzig在加州大學伯克利分校任職，小編當時在Eric那裡尋求一份博士後工作， Eric說他兩年內不開實驗室，不再做螢光成像顯微鏡。這和螢光成像顯微技術無關，而是他個人要尋找自己下一個研究目標，他能做的技術工作已經帶給生物學家了。

而對於一些具有重大價值的物理理論，能夠應用于原子、分子層面的研究，也能夠拿到諾貝爾化學獎。

（Walter Kohn）

例如，1998年的諾貝爾化學獎頒與沃特·科恩（美）和約翰·波普（英）。沃特·科恩提出的密度泛函理論對化學作出了巨大的貢獻。密度泛函理論是指一個量子力學體系的能量僅由其電子密度所決定，將電子密度作為研究目標來取代薛定諤方程中複雜的波函數。多電子波函數有 3N 個變數（N 為電子數，每個電子包含三個空間變數），而電子密度僅是三個空間變數的函數，無論在概念上還是實際上都更方便處理。密度泛函理論對化學作出了巨大的貢獻，標誌著古老的化學已發展成為理論和實驗緊密結合的科學。物理學理論帶來了化學革命性地發展。

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作者：林文霞

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編輯：zkai

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Eric說他兩年內不開實驗室，不再做螢光成像顯微鏡。這和螢光成像顯微技術無關，而是他個人要尋找自己下一個研究目標，他能做的技術工作已經帶給生物學家了。