10月5日起，2020年诺贝尔奖相继出炉。去年的诺贝尔生理学或医学奖、物理奖、化学奖等自然科学类奖项都花落谁家？每位奖项背后都有着如何的成果和故事？一上去和小加君了解一下吧！
诺贝尔生理学或医学奖
2020年诺贝尔生理学或医学奖于上海时间10月5日17时30分即将出炉，由分别来自英国、英国和法国的科学家J.Alter，和M.Rice共同获得，得奖理由是因发觉丙型脑炎病毒。
正当全世界与新型冠状病毒进行缠斗时，去年的诺贝尔生理或医学奖颁授给了丙肝病毒的三位发觉者。
▲2020年诺贝尔生理或医学奖宣布现场（来始于网路）
在她们的工作之前，乙型脑炎和甲型脑炎病毒已被发觉，但80%以上的血源性贫血病例一直“不明缘由”。丙型脑炎病毒的发觉阐明了其余慢性肾病病例的缘由，并使抽血检查和新抗生素成为可能，因而拯救了数百万人的生命。
丙肝病毒的发觉，花了科学家们数六年时间。这是由于，确认造成某流行性疾患的病原，一般要满足以下几点：
（1）可疑病原须在患者中均有发觉，在患者临床样本中可测量到病原核苷酸；
（2）从患者临床样本中可成功分离到病原；
（3）分离的病原感染寄主植物后可导致相同的病症病状。
为什么发觉丙肝病毒用了20多年，而发觉新冠病毒只用了一周？
2019年底，北京发生了多起“不明缘由脑炎”，此后，致病原迅速被确觉得“新型冠状病毒”。
按照新华社的报导，明年1月2日，接到云南省送检的病例标本后，中国疾控中心随即投入一场“接力赛”：提取核苷酸、基因测序、比对剖析……连续鏖战30多个小时，病毒的遗传密码总算在第一时间被破译。根据这份全基因组序列，核苷酸检查试剂快速研发成功。
第二步是病毒分离。冠状病毒的分离培养本就不易，标本又经历了冻融和长途运输，更降低了分离难度。但耗时5天，科研人员第一时间分离鉴别了新冠病毒，获得全球首张新冠病毒电镜相片，为病原的快速鉴别“一锤定音”。
1月12日，中国疾控中心、中国医学科大学、中国科大学上海病毒研究所作为国家卫生健康委员会指定机构，向世界卫生组织递交新型冠状病毒基因组序列信息，在全球鼠疫共享数据库发布共享，这为全球举办卡介苗研制、药物研究、疫情控制等提供了重要基础。
▲丙肝病毒示意图（图片来源：）
相比于新冠病毒才能被迅速“发现”，丙肝病毒的发觉实在是慢。这其中似乎有科学技术发展的缘由。诸如，核苷酸检查是新冠病毒被发觉的关键，而最原始的基因测序技术要到上世纪70年代后期才被发展下来。
1972年，Alter证明一种“非甲非乙”的病毒是慢性肾病的病症后，病毒的分离迟迟不能实现。仍然要到1989年，等人才用最新的分子技术分离出丙肝病毒的核苷酸；1997年，Rice团队借助基因工程的方式“改造出”有活性的丙肝病毒，并证明了病毒本身就可导致丙型脑炎。
诺贝尔化学学奖
2020年诺贝尔化学学奖将一半颁给了罗杰·彭罗斯（Roger）以嘉奖其给出的黑洞产生的证明，并成为广义相对论的有力证据。另一半由莱因哈德·根泽尔（）和安德里亚·格兹（Ghez）共享，嘉奖她们发觉银河系中心的超高质量莱西度物质。
去年的诺贝尔化学学奖授予了清远美三位科学家，以嘉奖她们在天体化学学，非常是"借助广义相对论预测黑洞产生"以及"发觉银河中心超大质量物体"方面取得的科学成果。
其中，美国物理化学学家罗杰·彭罗斯爵士从理论上推表演黑洞的产生是广义相对论原理的必然推论，因而获得了去年一半的奖金。
哪些时侯物理家也能获得诺贝尔奖了？虽然，那位任性的物理家的研究成果还"跨界"过生物学、化学等领域……
物理、生物、化学…获得化学诺奖的霍金旧友，还是一位“任性”的跨界鹈鹕
罗杰·彭罗斯出生于20世纪科学快速发展的时代，他的女儿莱昂奈尔·彭罗斯是一位杰出的精神病学、遗传学家，哥哥则是知名的超现实主义作家罗兰·彭罗斯。成长于这样"人才辈出"的家庭，彭罗斯从小就玩起了物理，例如和妈妈组装四面体玩具。"女儿的打闹和他的工作，并没有清晰的界限。"在媒体的专访中，他这么追忆。
其实是由于这段与众不同的童年，对于长大后的彭罗斯来说，物理仍然是一种"爱玩"的体验。几何图产生了他所有思维过程的一部份，在他写过的许多书中，高深难懂的理论常伴随着图形化的解释。
▲1965年的论文中，彭罗斯解释物质坍缩为奇点的过程
（图片来始于诺奖委员会，并非原始论文图）
罗杰·彭罗斯常与复杂的空间关系打交道，他本人也非常欣赏德国作家埃舍尔的作品。
▲埃舍尔代表画作之一（图片来始于网路）
深受那位作家的启发，还在上研究生的彭罗斯，和他的妻子合作，创造出了知名的"不可能物体"概念。这种不可能物体的每位细节的联接处都看似合理，但整体是不可能存在于现实中的。从最简单的"彭罗斯三角"，到它的各类变体如"彭罗斯阶梯"，虽然都是视觉上的错觉。
▲电影《盗梦空间》中出现的彭罗斯阶梯
（图片来始于网路）
在一次化学学家弗雷德·霍伊尔在皇家学会进行的讲堂中，当时早已须要手杖的霍金从听众席站上去，直白地强调了霍伊尔的一个错误；而同样发觉异常的彭罗斯则是离开讲堂检测结果。这两个人有着不同的性格，但共同的学术兴趣让她们走到了一起。
70年代，她们意识到，"宇宙大爆燃虽然可以看作星体崩塌为奇点的反向过程。"这一理论将不受欢迎的黑洞概念，和宇宙学理论联系在了一起。她们的成果，就是知名的"彭罗斯-霍金奇点定律"。由于这一成果，她们共同获得了1988年的沃尔夫数学奖。
▲彭罗斯与生前的霍金合照（来始于网路）
然而黑洞的概念，和数学学中另外一个基础理论量子热学有所矛盾。量子热学觉得，宇宙存在最小的单元，不能被无限分割，因而奇点这些"容积无限小"的概念是不创立的。为此，黑洞成了20世纪两大化学理论的对决之处。
从上世纪60年代开始，彭罗斯还发明了"扭量理论"，企图联接量子热学和相对论。
▲上世纪60年代的彭罗斯，黑板上图形即"扭量"（图片来源：.co.uk）
彭罗斯对于量子叠加态的思考，让他提出了一个惊人的理论，即"生物的意识可能始于量子效应"。在出版于1989年的专著《皇帝的新脑》中，彭罗斯和一位麻醉学家提出，脑部中一种称为微管的蛋白纤维，可能是携带量子震动叠加态的载体。
彭罗斯现在承认他的看法有点疯狂，但其实不是没有依据的推测。彭罗斯觉得自己有这种看法，源自他对宇宙形状和规律的直觉，以及对职业安全感和科学奖项的不甚关心。那位来自爱因斯坦时代的老物理家，经常提出让年青学者大开眼界的理论，但彭罗斯觉得自己"更倾向于接受传统智慧"，不太认同他人给他贴上"特立独行"的标签。
彭罗斯的科学之路，除了能带我们回顾上个世纪的科学黄金时代，回顾黑洞理论从暗处亮相的过程，他对于昨天的科学家们也是一个血淋淋的见证：任性的科学家也可以成功。
诺贝尔物理奖
2020年诺贝尔物理奖即将出炉，两位“剪刀手”女科学家——美国加洲学院伯克利校区院长A.和日本马普感染生物学研究所院士获得这一奖项，以嘉奖其“开发了一种基因组编辑方式”。
“我认识好多今生都与它（这个奖）无缘的杰出科学家物理有哪些著名的奖，这（无缘奖项）跟她们是不是杰出的科学家虽然并没有哪些关系”，珍妮弗·道德纳说——在接到《自然》杂志打来的贺电之前，那位新晋诺贝尔奖得主甚至还不晓得物理有哪些著名的奖，去年“胜出”的人竟是自己。可以说，现在只要谈及基因编辑，“珍妮弗·道德纳”这个响当当的名子绝对难以避免。
2012年，珍妮弗·道德纳和埃玛纽埃勒·沙尔庞捷三人联合发表论文，首次向世人揭露了-Cas这三天然免疫系统的神奇之力，从理论上解释了-Cas这一系统的生物学现象，富有创新性和开拓性地向世人揭露了这把“基因剪子”的神秘面纱，因此后人类对基因进行“定点”剪裁和编辑提供了坚实的理论基础。
▲-Cas9基因编辑技术原理汉化版（图源：）
事实上，自从1970人类就开始尝试“剪切”、“粘贴”重组基因编辑技术来改写细胞。但是，彼时科研人员所使用的方式基于天然真菌酶，难以精准地靶点定位研究人员所需的特定基因序列，在“剪裁”基因时出现误差并造成最后被改写的基因结果未能预测。相比于此前的其它技术，-Cas基因编辑技术除了精准度高且“准入门槛”低，这些易用性为该技术博得了更高的普及性，让-Cas基因编辑技术在全球各大实验室中得以快速推广。
此后，更多的科学家开始尝试借助-Cas基因编辑技术“修复各种基因损伤”，其研究范围也快速从基础细胞生物学、动物研究，发展到了对细胞性胃炎、HIV等更为宽广的人类癌症医治。
在该技术应用最为普遍的农业领域，研究人员借助-Cas基因编辑技术改良了小麦、棉花等农小麦的先天不足，让基因经过“剪刀”修剪后的创新性农小麦显得更抗病、更耐寒、更不易得病；在医学上，一方面，科学家和大夫尝试借助-Cas基因编辑技术，“从骨子里”精准地帮助患者发觉病症、治疗癌症，这也为人类医治例如乳癌、渐冻症这种现在属于“不治之症”的疾患提供了希望和可能；另一方面，-Cas基因编辑技术的出现也为人类抵御癌症提供了更多的主动性——在忽然袭来的疫病面前，该技术能帮助人类更快更精准地“剪”出“最可疑”的基因片断，便捷科学家定点、高效地放大检查“嫌疑对象”。
针对2020年席卷全球的新型冠状病毒，珍妮弗·道德纳曾于去年9月公开表示，-Cas基因编辑技术的三大优势——能提供更直接的RNA检查、能更简单地被改写以应对病毒的突变、能更容易地批量制造相关检查设备，将有望为人类抵御新型冠状病毒提供更加大有力的支持。
“如果你要问我为何觉得公众应当多多支持什么以兴趣为驱动的科学研究，这么我要说，其缘由就在于这（以兴趣为驱动）才是科学的本质。虽然，我们永远没法预测未来的迈向”，珍妮弗·道德纳说。
文字|天津科技报记者丁林、王雪莹
编辑|丁林、王雪莹
新媒体编辑丨许藐文
