问题

最水的诺贝尔物理学奖和化学奖得主是谁?

回答
“最水”是一个非常主观的评价,也容易引起争议。诺贝尔奖的评选过程非常严谨,每一个获奖者都经过了多年的研究积累和广泛的同行认可。因此,直接说某一位得主是“最水”的,既不公平也难以有客观依据。

然而,我们可以从一些角度来探讨一些可能被部分人认为“水分”较大,或者说其贡献在当时看来 相对不那么颠覆性,或者 争议性更大 的情况。但请务必理解,这并非对这些科学家成就的否定,而是基于一些特定观察的探讨。

在探讨之前,我们需要明确几个关于“水”的可能理解:

非原创性突破: 研究成果虽然重要,但更像是对已有理论的完善、精细化测量,而非全新的科学范式或理论。
贡献被夸大: 在团队合作中,某一位的个人贡献相对较小,但最终获得了诺贝尔奖。
奖项领域过于狭窄或具体: 某些奖项聚焦于非常细分的技术改进或应用,而非基础理论的巨大飞跃。
评选时的历史局限性: 在某些时期,对某些研究的认识可能不够充分,或者存在其他重要的贡献未被及时认可。
技术性成果多于理论性成果: 诺贝尔物理学奖和化学奖通常更倾向于理论上的重大突破,纯粹的技术实现有时可能被认为“水分”较多。

鉴于这些理解,我们可以尝试从不同角度去“解读”一些可能被视为“相对不那么耀眼”的获奖情况。但再次强调,这仅仅是一种探讨,并非定论。



探讨“最水”的诺贝尔物理学奖得主(一种可能性探讨)

寻找一个绝对的“最水”物理学奖得主是极具挑战性的。但如果我们从“技术性强、非颠覆性理论突破、争议性”等角度来看,1997年的诺贝尔物理学奖得主(Jack S. Gallagher, Horst L. Störmer, and Robert B. Laughlin) 有时会成为一些讨论的焦点。

获奖原因: 他们因“发现了分数维度量子霍尔效应”(discovery of a new form of quantum fluid with fractional excitation)而获奖。

详细分析:

量子霍尔效应(Quantum Hall Effect QHE) 本身是一个非常重要的现象。它描述了在强磁场和极低温下,二维电子系统(2D Electron System 2DES)的电导率会出现一系列平台,这些平台的数值是量子化的,精确地以基本电荷和普朗克常数的组合表示,即 $n frac{e^2}{h}$,其中 $n$ 是整数。这证明了量子化的存在,并与拓扑学概念产生了深刻联系。
整数维度量子霍尔效应(Integer Quantum Hall Effect IQHE) 最初在1980年由K. von Klitzing发现并获得1985年诺贝尔奖。
分数维度量子霍尔效应(Fractional Quantum Hall Effect FQHE) 是在IQHE之后,在更高磁场强度和更干净的样品下发现的。与IQHE不同,FQHE的电导率量子化平台对应的是 非整数 的量子化因子,即 $ u frac{e^2}{h}$,其中 $ u$ 可以是分数(例如 1/3, 2/5 等)。
FQHE 的重要性: FQHE 最为革命性的地方在于,它表明在这些特殊的量子流体中,基本激发不是电子本身,而是分数化的“准粒子”(quasiparticles)。这些准粒子携带分数化的电荷,并且可能拥有分数量子统计性质,例如“任意子”(anyons),它们既不像玻色子那样交换时波函数不变,也不像费米子那样交换时波函数变号,而是可以在两者之间。这挑战了我们对物质基本组成单位的理解。
为什么可能被认为“水分”?
理论与实验的结合: 虽然 Laughlin 提出了理论解释,但这个理论在当时相对复杂且依赖于数值模拟和近似。而 Gallagher 和 Störmer 的贡献在于 实验上首次清晰地观测到并证实了 FQHE 现象,特别是发现了在特定参数下(如磁场为 1/3 的情况下),系统表现出一种新的量子态。
对 IQHE 的“升级”: 一些评论者认为,FQHE 虽然更复杂,但某种程度上是在 IQHE 的基础上进行的更精细的观察和理论扩展。IQHE 本身就已经是一个巨大的突破,直接证明了量子化和拓扑性质。FQHE 则是在此基础上发现了更“奇特”的现象。
理论解释的复杂性: Laughlin 的解释,尤其是在早期,涉及了许多抽象的数学工具和概念,对非专业人士来说可能显得“晦涩难懂”,其普适性和直接的物理意义在某些阶段可能不如 IQHE 那样直观。
研究的“技术门槛”和“门类依赖”: 发现和研究 FQHE 需要极高质量的二维电子器件(如砷化镓/铝砷化镓异质结),以及在极低温(毫开尔文级别)和强磁场(几十特斯拉)下的精密测量。这使得研究成果的 可重复性和普及性相对较低,更像是特定实验条件下的精密现象。

但是,必须强调:

FQHE 是非常深刻的物理现象。 它对凝聚态物理学产生了巨大影响,催生了对拓扑序、任意子等概念的深入研究,这些概念后来在量子计算等领域也扮演着重要角色。Laughlin 的理论是理解这一现象的关键,他提出了“长程关联”(longrange correlation)和“集体模式”(collective modes)等概念来解释。
“水”是相对的。 即使在1997年获奖者身上,他们的贡献也无疑是重要的、开创性的。与那些被广泛认为“非水”的获奖者(如爱因斯坦、狄拉克、波尔等)相比,可能是在理论的 普适性或颠覆性 上稍有不同。



探讨“最水”的诺贝尔化学奖得主(一种可能性探讨)

与物理学奖类似,要找出“最水”的化学奖得主也非常困难。化学奖的范围也很大,从基础理论到应用技术都有涵盖。但如果从 “技术性强、应用性过高、理论深度相对较弱” 的角度来看,1978年的诺贝尔化学奖得主(Peter Mitchell) 有时会被部分人提及,尤其是在早期。

获奖原因: 他因“提出化学渗透理论”(for his explanation of the energy transfer in biological systems through the chemiosmotic theory)而获奖。

详细分析:

化学渗透理论(Chemiosmotic Theory) 是关于生物体如何产生能量(ATP)的核心机制。它解释了在线粒体(在真核细胞中)和细菌细胞质膜中发生的 氧化磷酸化(Oxidative Phosphorylation) 过程。
核心观点: Mitchell 提出,细胞膜上的质子梯度(proton gradient)是能量转移的关键。电子传递链(electron transport chain)将电子从高能分子传递到低能分子,同时将质子(H+)泵送到膜的一侧,从而在膜两侧建立起电化学势差。这种势差就如同一个储存的能量库,当质子通过膜上的一个特殊酶(ATP合酶 ATP Synthase)流回另一侧时,其势能被转化为驱动 ATP 合成(将 ADP 和磷酸结合生成 ATP)的机械能。
为什么可能被认为“水分”?
提出时间与认可过程: Mitchell 在1961年首次提出这个理论,但在接下来的十年里,这个理论在科学界并未得到广泛接受,甚至被许多生物化学家视为“异端”。当时的主流观点是,能量传递是通过直接的化学键断裂和形成来实现的(例如高能磷酸化中间体)。他的理论在物理化学和生物物理学领域引起了许多争论,直到证据越来越充分,尤其是在植物光合作用中的类似机制被发现后,他的理论才逐渐被广泛接受。
“化学渗透”与“渗透”的关联: 批评者认为,Mitchell 的理论过于强调“渗透”这个词,而“渗透”本身是一个已被广泛理解的物理化学概念。他们的质疑在于,他是否仅仅是将已知的渗透压概念应用到了生物能量学,而没有提出足够“新颖”的化学机制。他的一些早期表述也可能显得不那么清晰,给接受带来了阻碍。
奖项领域定位: 有些人认为,虽然至关重要,但化学渗透理论更偏向于 生理学和生物物理学 的范畴,而化学奖通常更侧重于分子结构、化学反应机理或新的化学合成方法等。 Mitchell 的工作更像是在解释一个生理过程的 能量驱动机制。
与 ATP 合酶的直接关联未完全明确: 在 Mitchell 提出理论时,ATP 合酶的分子机器结构和功能尚未完全阐明。他的理论是一种宏观的能量转移模型,其具体的分子实现直到很多年后才被深入揭示。

但是,必须强调:

化学渗透理论是革命性的。 它彻底改变了我们对细胞能量产生机制的理解,是现代生物化学和分子生物学的基础之一。如果没有这个理论,我们对线粒体和叶绿体的功能理解将停滞不前。
克服争议本身就是伟大成就。 Mitchell 坚持自己的科学信念,并在大量实验证据支持下,最终说服了科学界,这本身就体现了科学家的勇气和智慧。
奖项的价值在于其对科学的根本性改变。 尽管在早期存在争议,但化学渗透理论的深远影响使其成为诺贝尔奖的当之无愧的获奖成果。它为后续对 ATP 合酶分子机器的研究奠定了基础,并最终由 Paul Boyer 和 John E. Walker 在2000年因为阐明了 ATP 合酶的酶促动力学而获得诺贝尔化学奖(这在某种程度上是对 Mitchell 理论的具体分子机制的补充和验证)。



总结来说:

要定义“最水”的诺贝尔奖得主是一个非常困难且主观的任务。获奖者都是经过严格评审,其研究成果对科学产生了深远影响。

对于 物理学奖的1997年得主( Gallagher, Störmer, Laughlin),他们的贡献在于发现并解释了分数维度量子霍尔效应和其中蕴含的奇异准粒子,虽然理论和实验都很深刻,但相较于一些更基础的物理理论突破,其技术门槛和相对依赖于特定实验条件,可能让一些人觉得“不如其他奖项那么颠覆”。
对于 化学奖的1978年得主( Peter Mitchell),他的化学渗透理论是生物能量学的基石,但由于其提出时的争议性、在科学界接受过程的漫长以及其研究领域在某些人看来更偏向生理学而非传统化学,可能在早期被一些人视为“不那么具有代表性的化学奖项”。

重要的是要认识到,科学的进步是渐进的,并且不同类型的贡献都有其独特的价值。评判“水”与否往往是站在特定角度和历史认知的基础上进行的,并且容易受到时代和个人偏好的影响。

网友意见

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记得某一年的物理奖公布之前有人做过回顾点评,说达伦(Gustaf Dalén)获得的1912年诺贝尔物理奖是最水的。达伦发明的是自动化的灯塔和浮标(for his invention of automatic regulators for use in conjunction with gas accumulators for illuminating lighthouses and buoys),这既不是重大理论贡献,又不是实验上的重大发现。具体内容可以去诺贝尔奖官网(

Gustaf Dalén

)和维基(

Gustaf Dalén

)看看。

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