对诺贝尔自然科学奖测试期的探讨_科学论文

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[中图分类号]N01 [文献标识码]A [文章编号]1672-9021(2010)03-0007-09

一、诺贝尔自然科学奖的同行评议与获奖研究成果的检验期

A·B·诺贝尔在遗嘱中指定:物理学奖和化学奖由瑞典皇家科学院评定、颁发;生理学或医学奖由斯德哥尔摩的卡罗琳医学院评定、颁发。诺贝尔自然科学奖的评选遵守同行评议的制度,其获奖者的产生,从提名、入选、审议、评定等,都有着极为严格的程序。正因为如此,与一般自然科学奖相比,诺贝尔自然科学奖也就更具公正性、严肃性和至高无上的权威性。

通常,科学家取得的科学研究成果,不论是科学发现,还是技术发明,都要经过一番实践检验和同行评议才能为人们所接受,并加入到整个现有社会文化成果系统之中。而同行评议作为一种由科学共同体作出有关科学评价的制度,是科学研究成果获得社会确认的必要依据和前提。虽然,科学共同体生活在社会中,是社会的一个子系统,要受其他子系统的作用,同行评议也会夹杂着经济的、政治的、意识的、心理的等各种社会因素,但是,同行评议制度毕竟把共同体之外的其他因素变成了科学评价的外在因素或间接因素。诺贝尔自然科学奖获奖成果由同行评议而确认,在本质上是一种对科学家所做出的科研成果的社会确认。获得诺贝尔奖的研究成果虽然仅为少数人所理解,授奖决定也是由极少数科学家作出的,但获奖者的荣誉却受到社会全体的普遍认可。究其原因,即在于“社会承认不过是科学界同行承认的扩散,同行承认成为科学发现社会承认的标准。”[1]193

既然诺贝尔自然科学奖的同行评议在本质上是一种对科学家所做出的科学研究成果的社会确认,那么这种评定就不是一个事件,而是一个社会过程。因此,凡诺贝尔自然科学奖获得者从取得获奖研究成果到获得诺贝尔奖都要经过一段间隔期。我们将这一段间隔期称之为诺贝尔自然科学奖获奖成果的“检验期”。例如,J·莱德伯格于1946年发现细菌的基因重组和遗传物质结构,在经过了12年的“检验期”,即1958年才得到诺贝尔生理学或医学奖;P·L·卡皮查因1937年在低温物理学实验中发现液氦的超流动性而获得1978年物理学奖的时候已经84岁了,正如他在诺贝尔演讲中所宣称的,那时他已经离开低温物理学领域30年了;[2]4241985年颁发给H·A·豪斯特曼和J·卡尔勒的诺贝尔化学奖是因为他们共同开发用于X射线衍射确定晶体结构的“直接法”,那时离他们原创新工作的做出有29年之久了;E·鲁斯卡由于设计出第一台电子显微镜,1986年10月,即在他过80岁生日的两个月之前获得诺贝尔物理学奖,而电子显微镜是他1933年在德国柏林技术大学设计的,过了53年,诺贝尔委员会才授予他诺贝尔奖。

那么,一般地,诺贝尔自然科学奖获奖成果的“检验期”究竟有多长?它具有什么特征和呈现怎样的规律性?下面,我们将通过对诺贝尔自然科学奖获奖成果的检验期的描述性统计,就这方面的问题予以分析和讨论。

二、诺贝尔自然科学奖获奖成果的平均检验期及其在不同检验期的人数和比例

根据诺贝尔基金会网站所提供的诺贝尔自然科学奖(包括物理学奖、化学奖、生理学或医学奖)的资料,从1901年到2009年的109年间,诺贝尔自然科学奖共授予359项成果、539人次,536名科学家;其中法国的M·居里(1903年物理学奖和1911年化学奖得主)、美国的J·巴丁(1956年和1972年物理学奖得主)、英国的F·桑格(1958年和1980年化学奖得主)为两度获奖者;物理学奖颁发123项、103次,获奖人数为187人(次);化学奖颁发114项、101次,获奖人数为157人(次);生理学或医学奖颁发122项、100次,获奖人数为195人。并根据“检验期”的定义,我们制得表1和表2。表1显示的是按奖项(学科领域)及授奖年代统计的平均检验期;表2显示的是诺贝尔自然科学奖获奖成果在不同检验期中的人数及其所占的比例。

表1表明:

(1)整个诺贝尔自然科学奖获奖成果的平均检验期为16.6年。在各个单项奖中,化学奖和生理学或医学奖获奖成果的平均检验期稍短,都为16.0年;物理学奖获奖成果的平均检验期稍长,为17.5年。

(2)20世纪20年代以来,整个诺贝尔自然科学奖获奖成果的检验期呈现逐渐上升的趋势。最初的诺贝尔自然科学奖获得者们,是在19世纪完成了自己的研究工作的一些积压下来的科学精英,看来他们是造成初期授奖拖延的部分原因。到20世纪20年代,老一辈科学家已经奖励完毕,之后的候选者出现,这就缩短了从获奖研究到获奖之间的间隔期,虽然缩短的不多。而从20世纪五六十年代以来,物理学、化学、生理学或医学各个领域中研究与授奖之间的间隔期亦呈现略为增长的趋势,这反映了由于人数知识量的不断增长所造成的获奖困难程度越来越大。

表2显示:

(1)诺贝尔自然科学奖获奖成果在不同的检验期的人数及其比例是不同的。检验期1至5年的人数有71人,占总数的13.2%;检验期6至10年的人数为95人,占总数的17.6%;检验期11至15年的人数为107人,占总数的19.9%;检验期16至20年的人数为98人,占总数的18.2%;检验期21至25年的人数为76人,占总数的14.1%;检验期26至40年的人数为78人,占总数的14.5%;检验期41至55的人数为14人,占总数的2.6%。

(2)各个单项奖的获奖成果在不同检验期的人数及其比例也是有差异的。如在检验期1至5年,获物理学奖的人数有29人,占15.5%,获化学奖的人数有21人,占13.4%,获生理学或医学奖的人数为21人,占10.8%;在检验期36至55年,获物理学奖的人数有24人,占12.8%,获化学奖的人数有3人,占1.9%,获生理学或医学奖的人数为7人,占3.6%。

三、诺贝尔自然科学奖获奖成果的检验期与其相应成果数(人数)的统计曲线

图1是根据诺贝尔自然科学奖获奖成果的检验期分布(1901-2009年)而绘制的诺贝尔自然科学奖获奖成果的检验期与其相应成果数(人数)的统计曲线。

图1展示了1901-2009年整个自然科学奖的“检验期-成果数(人数)曲线”是一条连续的、不规则的振荡曲线,其振荡平衡点基本上构成正态分布曲线。在从1年至55年这一宽广的检验期跨度内,除了47年、50年、51年、52年、54年这五个检验期外,在51个检验期内均有相应的成果数(人数)。由于在这五个检验期内没有相应的成果数(人数),加之检验期在30年以上所拥有的成果数(人数)急剧减少,因此整个自然科学奖的“检验期-成果数(人数)曲线”的重心向左偏移了不少。

图1 诺贝尔自然科学奖获奖成果的检验期与其相应成果数(人数)的统计曲线(1901-2009年)

图1的“检验期-成果数(人数)曲线”表明,在6-25年检验期内,拥有376个获奖者,占整个诺贝尔自然科学奖获奖者总数的69.8%,这即是检验期的“高峰区”;在这一“高峰区”中,物理学奖获得者有116人,占62.0%,化学奖获得者有115人,占73.2%,生理学或医学奖获得者有145人,占74.4%。

为了进一步讨论“检验期-成果数(人数)曲线”的特性,我们根据统计学的理论与方法,就诺贝尔物理学奖、化学奖、生理学或医学奖和整个诺贝尔自然科学奖的获奖成果的最小检验期、最大检验期、平均检验期、标准差、中位数、众数,制得表3。

表3显示了诺贝尔自然科学奖获奖成果的检验期所具有的基本特征:

(1)在整个诺贝尔自然科学奖中,其获奖成果的最小检验期仅1年,最大检验期则长达55年。这意味着与取得获奖研究成果的时间相对而言,有些奖项颁发得非常地快,而另一些则拖延得异常地久。例如,杨振宁和李政道(1957年物理学奖得主)、C·鲁比亚(1984年物理学奖得主)、J·G·贝德诺尔茨和K·A·穆勒(1987年物理学奖得主)、M·S·居里(1911年化学奖得主)、V·维格纳奥德(1955年化学奖得主)等获得诺贝尔奖便来得非常迅速,距他们发表获奖研究成果仅仅1年;而S·钱德拉塞卡(1983年物理学奖得主)、南部阳一郎(2008年物理学奖得主)、下村修(2008年化学奖得主)和高锟(2009年物理学奖得主)的获奖却来得相当迟,他们分别整整等了48年、49年、46年、43年。V·L·金茨堡(2003年物理学奖得主)、E·鲁斯卡(1986年物理学奖得主)、F·P·劳斯(1966年生理学或医学奖得主)的获奖迟得出奇,他们分别整整等了53年、53年、55年,时年分别为87岁、80岁、87岁。

(2)整个自然科学奖获奖成果以及物理学奖、化学奖、生理学或医学奖的获奖成果的平均检验期分别为16.6年、17.5年、16.0年、16.0年,亦即它们的平均检验期比较接近且较长。就整体来说,几乎没有其他奖的获得者比诺贝尔奖获得者等待更长的时间。这种情形表明了获得诺贝尔奖的时刻长久滞后于创新工作作出之时;诺贝尔奖往往是授予那些已经经过较长时间检验的不朽的研究成果。

(3)物理学奖、化学奖、生理学或医学奖和整个自然科学奖获奖成果的平均检验期、中位数和众数都相当接近,表明各学科和整个自然科学的诺贝尔奖获奖成果的检验期均呈现一定的对称分布;物理学、化学、生理学或医学这三个学科的获奖成果的检验期分布只相差一个水平方向的平移,即可以通过适当的水平方向的平移将三个学科的正态密度曲线重合;各学科和整个自然科学获奖成果的检验期标准差都比较小,说明这些学科获奖成果的检验期分散程度相当地小,亦即诺贝尔奖获奖成果的检验期分布较为集中于平均检验期;就整个自然科学奖而言,中位数16年分别表明,有近半数的诺贝尔奖获得者是经过了16年才获得诺贝尔奖的;众数16年表明,检验期为16年的获奖成果数(人数)最多。

四、诺贝尔自然科学奖获奖成果较长的检验期所造成的负面影响

首先,较长的检验期,就有可能使得本该获得诺贝尔奖的科学家到了他能够被授奖的时候,他已经过世。下述的三个案例是颇有代表性的。

20世纪30年代,物理学的重要发现之一是瓦维洛夫-切伦科夫效应。1932年,P·A·切伦科夫成为N·I·瓦维洛夫(Nikolai Ivanovitch Vavilov)在莫斯科列别捷夫物理研究所的研究生,他在导师指导下发现了一种特殊的发光现象:在射线照射下,荧光物质除发出荧光外,还发出很弱的一种光,它的性质与荧光完全不同。对此,N·I·瓦维洛夫凭借丰富的经验,断论这种效应不是由射线所直接引起的。他的这一观点为P·A·切伦科夫继续研究指明了方向。之后,他们发现这种光的光谱对任何液体来说都相同,而且发出的光是偏振光,发光强度在空间的分布是各向异性的。1937年,N·I·瓦维洛夫的同事I·M·弗兰克和I·E·塔姆从理论上解释了这种新的发光形式,它是由于速度超过物质中光速的电子在物质中的运动所致,它奠定了光学中新的一章——超光速光学的基础。1958年,P·A·切伦科夫、I·M·弗兰克和I·E·塔姆因此项贡献而获得诺贝尔物理学奖。N·I·瓦维洛夫由于在获奖之前的195 1年逝世而未能获此殊荣。

另一位没有活到颁奖那一天就因癌症逝世的科学家,就是为J·D·沃森和F·H·C·克里克的DNA双螺旋假说提供那张出色的DNA晶体的X射线衍射照片的剑桥大学国王学院女科学R·E·富兰克林(Rosalind E·Franklin)。她在M·H·F·威尔金斯手下工作,用X射线衍射法区别了DNA分子的A型与B型结构,阐明了两种结构过渡的条件,并确定了DNA分子的直径和螺旋重复一次的距离。对此,J·D·沃森曾高度评价说:“她的工作使我们关于TMV螺旋结构的定性概念很快发展成一幅精确的定量图谱,从而确定了基本的螺旋参数,证实了核糖核酸链处于从中心轴到外周的中间位置上。”[3]144当1953年3月18日J·D·沃森和F·H·C·克里克发现DNA双螺旋模型的喜讯传来,她将原准备发表的带有这张X射线衍射照片的文章,改写为支持双螺旋假说的论文。该文后来与J·D·沃森和F·H·C·克里克的著名论文一起于1953年4月25日发表在同一期的《自然》杂志上。可惜R·E·富兰克林于1958年因患癌症过早地去世了,年仅37岁。如果R·E·富兰克林还活着或者诺贝尔奖早些授予DNA双螺旋结构模型的发现的话,那么获得1962年诺贝尔生理学或医学奖的就不是F·H·C·克里克、J·D·沃森和M·H·F·威尔金斯,而是F·H·C·克里克、R·E·富兰克林和J·D·沃森。

再有一位就是哈佛大学教授R·B·伍德沃德。1965年他与美籍波兰裔化学家R·霍夫曼共同在《美国化学学会杂志》上发表“协同环加成反应中的轨道对称和内外关系”等文章中提出了被誉为现代以来化学理论方面最大成就之一的分子轨道对称守恒原理。这一原理不但可以解释无法解释的化学反应现象,而且可以预测更复杂的化学反应现象,标志着化学键理论进入了研究化学反应的新阶段。可是,正当诺贝尔奖的荣誉向他们走来时,1979年7月R·B·伍德沃德教授却过早地失去了他的宝贵生命。而R·霍夫曼与提出化学反应前线轨道理论的福井谦一分享了1981年诺贝尔化学奖。

其次,超过了“平均检验期”时间,就可能会使人抱怨、痛苦,以至当科学家终于获奖时对诺贝尔奖本身产生了矛盾心情。1954年物理学奖获得者M·玻恩十分坦率地讲到他因为对波函数的统计解释而在28年后获奖时的这种心情:“1932年我没有和W·K·海森伯一起得到诺贝尔奖,尽管W·K·海森伯给我写了一封友好的信,这件事当时还是在我的感情上造成了巨大的创伤。”[4]215

I·豪尔吉陶伊也曾指出:“有一种疾病,叫做诺贝尔臆想症,它折磨着那些可能就要得到诺贝尔奖或者他自认为就要得到诺贝尔奖的人。然后,他的生活就以这种可能性为中心了,弄得他很痛苦。这就是J·L·莫诺(1965年生理学或医学奖得主)所说的‘诺贝尔奖对科学而言很好,但是对科学家而言很糟’的原因了。”[5]6

五、为什么诺贝尔自然科学奖获奖成果的检验期比较长

那么,是怎样的一些因素造成了诺贝尔自然科学奖获奖成果的检验期如此之长?归纳起来,主要有以下两大因素。

(一)实践检验因素

即科学理论的实验检验需要经历一定的时间过程。这是最根本的、起决定性的因素。前面已提到,杨振宁和李政道获得诺贝尔物理学奖非常迅速,他们的研究成果在发表的第二年就获得诺贝尔奖。1956年6月,当他们提出弱相互作用中宇称不守恒原理时,得到的反应是大家都不以为然。有三个根深蒂固的原因使得人们坚信宇称是守恒的:物理世界是左右对称的;左右对称有很大的直觉和审美感召力;1920年到1930年以后,量子力学非常准确地指出在原子物理学中宇称一定是守恒的。如果宇称不守恒,那么很多实验结果都将被推翻,因此大家认为宇称不守恒是绝对不可思议的。

当时声名显赫的W·E·泡利就说:“我不相信上帝是一个无能的左撇子,我愿意出大价和人打赌,实验的电子角分布将是左右对称的。我看不出有任何逻辑上的理由说明镜像对称会和相互作用的强度有关系。”[6]73还有美籍瑞士裔著名物理学家F·布洛赫(因发明核磁共振而获得1952年诺贝尔奖),他说如果这种想法和实验证明了的话,就要吃掉自己的帽子。[7]186然而,至1957年1月,与李政道同在哥伦比亚大学的物理学家吴健雄领导一个由实验物理学家、超低温技术专家组成的实验小组,完成了一项日后举世闻名的测试放射性Co[60]的实验,以足够的和相当精确的实验数据确证了“在β衰变中宇称不守恒”,宇称守恒定律在弱相互作用中被否定了。

这样,曾经被视为攻不可破的堤坝被攻破了,物理学家纷纷测试在各种弱相互作用下宇称是否守恒,经过了大量的实验最终证实了“宇称不守恒”是弱相互作用下的一般特征。

像“弱相互作用中宇称不守恒原理”这样的理论,只经过半年多的时间便获得实验的检验,是非常罕见的。通常,科学理论的实验检验是一个历史过程。这是因为:随着现代科学的发展,科学理论的基本概念和基本关系与经验世界的距离变得越来越大了。而检验一种科学理论最初困难的一步,即是把这种科学理论的推论发展成为经验上可以检验的地步。这种情况,就使从基本概念和基本关系到达经验上可以检验的推断之间的逻辑思维的链条变得更加繁难和漫长,从而使科学理论的实践检验受到一定的限制。尤其是,由于实践活动的历史局限性,有些理论虽是可检验的,但当时却难以完成。

例如,2004年诺贝尔物理学奖授予三位美国理论物理学家——加利福尼亚大学的D·格罗斯、麻省理工学院的F·维尔切克、加利福尼亚理工学院的D·波利策,即是由于这种因素所导致的一个迟到的奖项。早在1973年6月出刊的《物理学评论》上,D·格罗斯和他的博士生F·维尔切克就发表题为“非阿贝尔规范场的紫外行为”的论文,D·波利策发表题为“微扰论对于强相互作用可靠吗?”的论文,提出了一个精巧的数学模型,藉此而揭示了夸克的“渐进自由”行为,巧妙地描绘了强相互作用的奇异性状。这两篇论文随着作者获奖而进入了“最重要的历史文献”之列。在这两篇论文面世之前,理论物理学家们都感到求解量子色动力学的场方程非常困难;因为与光子本身无电荷不同,胶子也携带色荷,所以胶子与夸克之间以及胶子彼此之间都有很强的色相互作用。D·格罗斯等三人以如下的模型克服了量子色动力学中的困难:当夸克能量增大——相应地即指彼此靠近——色作用力减弱(足够近时甚至减小为零),亦即夸克的(紫外)行为是自由的,这就是所谓“渐近自由”;相反,夸克若彼此离开(能量降低),色作用力便增强,这就是所谓“红外奴役”,以致形成“夸克禁闭”——夸克不能游离成为单独的自由态粒子。

这是一个具有可检验性的科学理论。然而,由于它的高度抽象性,其检验条件是当时难以在技术上予以实现的。直到上世纪末和本世纪初,在世界上能量最高的加速器——诸如德国高能物理实验室(DESY)加速器和欧洲核子研究中心(CERN)的大型电子-正电子对撞机——上进行的高能碰撞实验,证实了夸克“渐近自由”这一理论假说的某些细节。这正是31年后诺贝尔奖评委会决定对此抽象理论成果的确切意义予以肯定的主要原因。

(二)社会心理因素

诺贝尔奖的社会确认不可避免地掺入人们的社会心理因素,表现为一种复杂的社会活动。

一是权威效应。科学权威,是指在科学上有所建树或取得了辉煌成就的一些科学家。他们是科学共同体(scientific community)中拥有最高承认程度的科学阶层,是科学评价与社会确认的主要实施者。由于他们自身的成功,因此在同行中拥有较高的威信,尤其是在科学成果的确认问题上,人们往往十分重视科学权威的意见。所谓“权威效应”,也叫“社会效标效应”,是一种客观存在的社会心理现象。其涵义可以概括为:发自“社会效标”即享有威信者的信息,其影响力比较大,容易使人信服。正是由于科学界中权威人士的忽视或反对,M·玻恩整整等待了28年后才由于他的研究工作而获得诺贝尔物理学奖。他写道:“尽管占压倒多数的物理学家都同意了我对波函数的统计解释,却总有人不同意,其中包括如M·K·普朗克、A·爱因斯坦、L·V·P·德布罗意和H·施陶丁格这样的伟大人物……这就足以说明为什么整整28年后我才由于自己的工作而获得诺贝尔奖。”[4]218

由于具有原创性的科学发现,超出了当时人们的理解水平,过了许多年,人们可能才意识到这一科学发现的重要意义。许多诺贝尔奖得主的研究非常超前,他们提出的理论往往与其他人的理论很不相同。因此,在他们刚刚发表自己的研究论文时常常不被其他科学家乃至科学权威的理解和认同。1952年,日本京都大学福井谦一教授与他的年轻的合作者T·米泽(T.Yonezawa)和H·新愚(H.Shingu)在《化学物理学报》上发表题为“关于芳烃化学反应的分子轨道理论”的论文,提出了化学反应的前线轨道理论,以较简洁的术语指出:与一个分子结合得最不牢固的电子,就是在两个反应物的反应过程中那些最有可能转移到另一个分子上去的电子;确定反应轨迹的前线轨道,称为最高的被电子占据的分子轨道和最低的未被电子占据的分子轨道。但是,在当时,很多科学家都认为他们的这一理论近乎荒诞。而妨碍人们早期接受这一理论的因素即是:第一,福井谦一运用的数学超出了大多数从事实际应用的化学家的理解水平,因为他们不习惯使用涉及数学方程式的思维模式;第二,理论化学家中许多人都怀疑两个反应物之间的反应会有可能简化到用这样简单的词语表示。直到1965年美国化学家R·B·伍德沃德和R·霍夫曼在《美国化学学会杂志》发表“协同环加成反应中的轨道对称和内外关系”等三篇文章以后,前线轨道理论才开始成为人们解释、探索化学反应的有力工具。福井谦一因此与R·霍夫曼分享了1981年诺贝尔化学奖。

二是潮流效应。新的真知灼见通常意味着要改变公认的观点,因此提出新的理论或新的学说的人往往处于少数派的地位。在面对着大多数人联合反对的情况下,坚持自己的理论观点需要巨大的勇气和坚忍不拔的毅力。但是,“传统是一种巨大的阻力,是历史的惰性力。”[8]717心理学实验表明,人们常常在传统观念控制下,不自觉地产生一种怀疑、抵制、排斥新思想、新理论的心理。这种心理会产生巨大的力量,阻碍着人们对新理论、新学说的社会确认。这就是所谓“潮流效应”。由于这种效应的作用,就使得实际评价过程抑制了新的、非正统的思想的产生,而不管其内在价值有多大。

比如,1951年美国遗传学家B·麦克林托克在冷泉港生物学专题研讨会上发表了关于“转座因子”(transpo sable element)的新理论。她提出,不是所有遗传基因都是静止的,有些基因具有“跳跃”性,能够从染色体的一个位置跳到另一个位置,甚至从一个染色体上跳到另一个染色体上,并把这种可移动的基因称为“跳跃基因”(jumping gene)。这一新理论使人们对生物的奥秘有了进一步的认识,它不仅解决了整个有机体如何从单个细胞发育起来的问题,而且还解决了如何产生所有新种的问题。这是生物学上的一项重大成果。但是,由于这一新理论与原有的关于“生物细胞内的遗传物质比较稳定的基因以一定顺序在染色体上作线性排列,彼此之间的距离不变”的染色体遗传理论相矛盾,人们固守传统理论,因此不理解它,进而排斥它。在报告的当场,就有人说B·麦克林托克是“怪人,百分之百的疯子!”由于与传统的遗传学观念背道而驰,使这位原来在美国遗传学界享有盛誉的女科学家陷于孤立无助的尴尬境地。

随着分子生物学和分子遗传学的进一步发展,细菌、真菌乃至其他高等动植物中都逐渐发现了许多与“跳跃基因”相同或相似的现象,迫使人们不得不重新审视B·麦克林托克的研究成果。1976年,在冷泉港召开的“DNA插入因子、质粒和游离基因”专题研讨会上,终于认识到B·麦克林托克提出的“转座因子”理论,明确地承认可以用她的“转座因子”来说明所有能够插入基因组的DNA片断。1983年,B·麦克林托克以81岁的高龄,成为第一个独自摘取诺贝尔生理学或医学奖的女性。在她固执地坚持了32年后,终于获得了这份迟到的荣誉。

又如,1911年美国医学家、病毒学家F·P·劳斯在实验的基础上提出了病毒癌因的学说,指出正常细胞的癌变不是突然发生的,而是通过若干个变化阶段;在第一阶段是处于“肿瘤进展”期,潜在的癌细胞是处在“休眠”状态;以后的阶段则是由化学致癌剂、病毒或激素等刺激,将其“唤醒”而进入具有侵袭力的状态。但是,整个病毒癌因学说却很难为人们所接受,并遭到了很多批评。这是囿于当时关于病毒的传统观点:既然癌的病因是病毒,那么它就应该是传染性的;然而癌症一般说来是没有传染性的。即使到了1936年有人发现小鼠通过乳汁可以传递乳腺癌病毒、并可诱发同种或异种小鼠的肿瘤以后,这种情况也没有发生根本性的改变。因为人们仍然认为这是极个别的例外,而从理论上又没有出现解释病毒致癌的重大突破。在面临没有把握评定F·P·劳斯的研究工作是否正确时,诺贝尔委员会宁愿冒保守主义之名而不敢承担敢做敢为的风险。诺贝尔生理学或医学奖委员会的一个成员评论说,F·P·劳斯的研究工作是否正确,迟至1959年时仍有争论,卡罗琳医学院的另一位成员宣称,如果F·P·劳斯在那一年获奖,“全世界会说我们是发疯了。”[4]47

1964年,美国病毒学家H·M·特明(1975年诺贝尔生理学医学奖得主)发表“劳斯的肉瘤病毒形成中脱氧核糖核酸(DNA)的参与”一文,提出了关于癌症的前病毒学说,这一局势才发生了急剧的变化。这一学说认为,RNA肿瘤病毒感染细胞之后,该病毒RNA所携带的遗传信息就整合到细胞的DNA中去,从而获得了一种复制肿瘤病毒的能力,结果将正常细胞转化为肿瘤细胞。根据这一学说,负责生成肿瘤病毒的基因交叉地位于细胞的同一染色体上。这种整合之所以能够发生,因为使用了一种病毒逆转录酶,该酶可以制成病毒RNA的DNA拷贝。一旦这一拷贝和细胞DNA整合在一起,癌性转化就不再需要这一酶系统了。1970年,H·M·特明终于在他的实验室里发现了一种聚合酶,该酶后来被称为“RNA依赖性DNA聚合酶”,即“逆转录酶”。从而在理论上解释了肿瘤病毒为何能使某些细胞特性发生永久性的改变,以致正常细胞转化为癌细胞,却并不杀死细胞。

另一方面,人们还发现多种可引起哺乳动物恶性肿瘤的病毒,而且肿瘤病毒也被证明可以在试管内将正常细胞转化为癌细胞。与此同时也有人证明RSV① 可以引起多种哺乳动物产生癌症,甚至在试管内的组织培养中使正常的人体细胞转化为癌细胞。

至此,诺贝尔委员会才于1966年决定授予F·P·劳斯以诺贝尔生理学或医学奖,以表彰他在55年以前所作出的开创性的发现。②

由于人们固守传统理论或观念,新理论或新观念遭到非难而等待许多年方才得到认可,这样的案例在历史上不断重演。我们再来看“朊蛋白”的发现。

传统的疾病传染理论认为,传染因子必须含有遗传物质——核酸(DNA或RNA)。病毒、细菌、真菌和寄生虫是主要的病原体,当它们侵袭正常细胞并大量繁殖,破坏宿主细胞的正常功能,这些过程都涉及核酸的复制和转录。长期以来,差不多所有的生物学家都遵循这一传统的理论寻找病原体,揭示传染病的病因。但是,美国医学家S·B·普鲁西纳于20世纪七八十年代对这一传统理论提出了挑战。

1972年,S·B·普鲁西纳开始研究一种与痴呆症有关的神经系统退行性疾病。由于这种疾病经常出现的病理变化是脑组织出现大量针状孔洞并伴有星形细胞胶质化,故亦称“海绵状脑病”。他通过对上千只小鼠和地鼠的实验,鉴别出了这种疾病的感染因子是蛋白质而不包含核酸。S·B·普鲁西纳给这种蛋白命名为“Prion”(朊蛋白),取“proteinaceous infectious particle”的词的首字母拼写而成。他发现了“海绵状脑病”是由一种既具有传染性又缺乏核酸的非病毒性致病因子朊蛋白所致。

然而,当1982年S·B·普鲁西纳将这一突破性的研究成果在《科学》杂志上发表时,病毒学家对这一发现普遍持怀疑态度,并且一些也从事该病研究的学者对此表示强烈反对。他们坚信感染因子不可能不含有核酸,认为这样一种核酸一旦被发现,那么“prion”就会消失。那时,媒体也卷了进来,反对者利用媒体对S·B·普鲁西纳口诛笔伐,甚至进行恶意的嘲笑与人身攻击。

境遇似乎变得很糟。但S·B·普鲁西纳毫不动摇,他以坚忍不拔的毅力继续着艰辛的研究,以鉴定这种新的感染因子的自然属性。随着实验数据的大量积累,“朊蛋白”的概念越来越得到支持。20世纪90年代,“朊蛋白”的概念终于被广大的科学家所接受,人们也终于认识到除了病毒、细菌……以外,变异蛋白也可以传播疾病。1997年,S·B·普鲁西纳终于获得了诺贝尔生理学或医学奖。

很长的“检验期”,体现了诺贝尔自然科学奖的颁奖原则是要保证获奖成果经得起时间的考验,特别是一些基础性的研究成果,在它被提出之后,往往需要经过相当长的时间检验才能得到广泛认可,许多发表创新成果的年轻科学家到获奖时已经成为古稀老人。很长的“检验期”,反映了诺贝尔奖的评定在本质上是一种对科学家所做出的科学研究成果的社会确认;这种确认并不是一个事件,而是一个社会过程,在这个过程中,科学研究成果所蕴含的价值和意义随着科学实践的发展和人们认识水平的提升而逐渐彰显出来。

诺贝尔自然科学奖往往“姗姗来迟”,它告诫人们,搞科学研究应坚守“正其道不谋其利,修其理不急其功”的治学理念,切不可急功近利、妄想在短短几年内作出特大的科学发现或技术发明;真正的具有原创性的科学研究成果,是需要有足够的甚至是超常的耐心,等待它接受长期的实践检验与社会确认。

收稿日期2010-05-10

注释:

① 1910年,F·P·劳斯在洛克菲勒研究所研究啮齿动物肿瘤时,一位家禽饲养员带给他一只长瘤的母鸡。他将这只母鸡体内自然生长的肉瘤制备成无细胞滤液,然后将其接种到一群健康的小鸡,结果这些小鸡都长出同样的肉瘤。存在于这种滤液中的致瘤因子后来被称为1号劳斯肉瘤病毒,简称RSV。

② 当然,人们对肿瘤病毒病因的认识并没有到此为止。有些不具有逆转录病毒的细胞也可以转化为癌细胞。1975年,美国生物化学家J·M·毕晓普和微生物学家H·E·瓦尔默斯(1989年生理学或医学奖得主)在RSV研究的基础上发现动物的致癌基因不是来自病毒,而是来自动物体内正常细胞内所存在的一种基因——原癌基因。他们指出,位于细胞核内的原癌基因正常情况下是不活跃的,不会导致癌症;当受到物理、化学、病毒等因素的刺激后被激活,成为致癌基因。由此认识到了癌基因是细胞本身的基因,从而阐明了病毒基因与癌基因的异同与相关,把人类对肿瘤病因的认识提高到了一个新水平。

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对诺贝尔自然科学奖测试期的探讨_科学论文
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