通俗解释 2023 诺贝尔奖
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2023-10-12 09:02
2023 年国庆期间,诺贝尔奖陆续公布了,今年没出门旅游也没回家,就代替大家去学习一下诺贝尔奖,尽量用通俗的语言来给大伙说说。
上图是 B 站今年诺奖直播的时间表,以上五个奖项加上诺贝尔和平奖,就是诺奖的六个具体奖项(其中经济学奖是 1968 年新增的)。
比较有讨论价值的就是这里面的生理学或医学奖(叫它生物学奖也行)、物理学奖、化学奖,其实就是高考的理综科目。
专业的解读网上一搜一大把,我就用我自己的理解先通俗给大家说一下,如果有专业同学欢迎批评指正。
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生理学或医学奖 -- mRNA 疫苗
生理学或医学奖给的是对新冠疫情有一定帮助的 mRNA 疫苗,具体说来是让 mRNA 疫苗顺利进入人体而不引起炎症反应的一整套方案。
把 mRNA 打入人体并不是新鲜事,但有个问题是打进去的 mRNA 非常容易被人体自身免疫系统误杀,就没有后文了。后来人们发现把 mRNA 进行一些化学修饰(就是伪装一下),可以绕过人体免疫系统的检测。
这次获奖就是给这套伪装法的。伪装后的 mRNA 顺利进入人体内,表达出病毒的蛋白质结构,触发人体的免疫机制产生抗体,这样下次真病毒来的时候提前产生的抗体就可以起作用了。
除了 mRNA 疫苗外,更常见的是灭活疫苗和减毒活疫苗,就是把病毒直接杀死或者减弱它的毒性。但这种方式都需要体外大量培育病毒本身,时间周期很长,应对变异速度快的流感病毒就很吃力了。
物理学奖 -- 阿秒光脉冲
物理学奖给的是阿秒光脉冲,是把一束激光的脉宽缩短到阿秒这个极短的时间内,这样可以观测到更细致的微观物理过程。
可以简单用相机类比来理解,想要捕捉到更"瞬间"的画面,就需要更短的曝光时间,也就是更高的快门速度,否则就会出现残影。
拍摄人跑步的过程很容易,但要把类似子弹穿透苹果的过程拍出来就需要非常高的快门速度才可以,也就是高速摄影技术了。在视频拍摄中有一个参数叫做帧率 fps,即一秒拍多少张照片。大部分普通生活视频用手机的 30fps 左右就可以看清了,但高速摄影的帧率可能达到几千几万甚至几十万 fps。
回到阿秒,阿秒到底多短呢?我们都知道秒的概念,陆续缩小 1000 倍分别是毫秒、微妙、纳秒、皮秒、飞秒、阿秒、仄秒... 一阿秒相对于一秒相当于一秒相对于宇宙年龄,短得可怕。
光脉冲的脉宽越短,就能捕捉到运动速度越快的对象,纳秒光可以拍摄到各种化学反应,皮秒光可以拍摄分子尺度的运动,飞秒光可以拍摄原子尺度的运动,要想继续拍摄原子内部的电子尺度的运动,就只有阿秒光才可以完成了。
一旦把电子的运动搞清楚了,很多物理过程化学过程的更本质的原理就有希望揭开了。
化学奖 -- 量子点
化学奖颁给了量子点,量子点是纳米级半导体晶体,和纳米材料有关。
如果你把一个物体切分切分再切分,切分到纳米尺寸时,就会因为尺寸达到了一定的临界值产生量子效应,能够直观体现的变化就是光学特性,大一点的颗粒(里面有更多的原子)就是红色,小一点的颗粒就是蓝色。
这其实是一类全新的材料,能够控制这种材料的发光特性,也就意味着其他相关的材料特性也会跟着改变,包括电、光、磁还有催化效应等。之所以叫做全新的材料,因为你不用改变材料本身的构成,只需要改变材料的基本颗粒的尺寸即可。
量子点的量子效应这个事理论上在上世纪 30 年代人们就预测到了,但持续了 50 年人们始终没有找到方法制造这样的材料。终于等到人们可以在原子尺寸上精确控制材料的大小和结构后,最终才像在诺奖现场上一样在容器中清晰地展现出不同颜色的荧光。
量子点材料已经在我们熟知的一些领域应用起来了,普通老百姓最常见的就是在显示领域作为发光材料制作的量子点显示器,在购物平台上搜 QLED TV 就是这种技术造的显示器。
除此之外在医学领域可以作为荧光探针辅助生物医学研究,在能源领域可以作为太阳能电池材料提高光电转换效率,等等。
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关于本次诺贝尔奖更多信息,直接登陆诺贝尔奖官方网站就可以得到很好的答案了。
www.nobelprize.org
比如说上面这个诺贝尔化学奖的量子点相关的板块,其中一条链接是新闻稿,可以快速了解获奖原因和获奖人;另一条链接是科学背景知识,篇幅不短也不长,会比阅读一篇论文轻松很多,讲述该获奖的技术的科学背景,包括发展历程、具体原理等。
当然,B 站这次全程直播并邀请了专业的嘉宾来解读这次的诺贝尔奖项,每个领域都找了一个专业的科研人员 + 一个我们熟知的知名科普 UP 主来讲解。
生理学或医学奖请的是芳斯塔芙,我看过他的视频但由于人不露脸所以对不上号。物理学和化学奖的两位 UP 主我很熟悉(是看过视频的熟悉),一个是李永乐老师,一个是毕导,他们俩的视频我几乎每一期都看。
在科普 UP 主的范围相比,化学奖解读的毕导的讲解更专业且生动形象,但可惜毕导是在诺奖现场远程连线,所以说话不多。
物理学奖解读的李永乐老师还是提前准备好稿子后给我们"上课"更厉害一些,需要现场发挥体现知识面的时候稍稍有些吃力。
但可能也是由于梁文杰的讲解实在太厉害了,有深度有广度又很通俗。我深深体会到了,在一个擅长科普的专家面前,纯科普爱好者还是会被降维打击的。
每个奖项的全程解读大约一两个小时,主持人作为普通小白提出问题,专家们进行科普和解读互动,总体来说 B 站还是非常用心的,听下来也是很有收获。
大家感兴趣也可以研究研究,希望我的读者也可以拿个诺奖回来,我就可以说某某年诺奖得主是我的粉丝了,我的自媒体生涯的后半程就靠你们了!加油~