20世纪诺贝尔生理学或医学奖获奖分析
作者：王晓勇
单位：南京大学生命科学学院，江苏 南京 210093
关键词：
医学与哲学001219中图分类号：R-05 文献标识码：A
文章编号：1002-0772(2000)12-0054-04
诺贝尔生理学或医学奖(以下简称医学奖)自1901年开始颁奖已有100年的历史。100年来它奖励了生物医学领域最高层次的科研成果，代表了现代生命科学发展的历史，已成为衡量科研质量的尺度。分析医学奖的获奖项目和经历，对把握生物医学发展脉搏、确立科研方向、借鉴科研方法和制定科研战略都有重要意义。
1 国籍分析
20世纪共有172人获医学奖，分布在20个国家，其中美国82人，占47%，英国22人，德国15人，法国、瑞典各8人，瑞士6人，丹麦5人，比利时和奥地利各4人，澳大利亚、意大利各3人，俄国、荷兰和加拿大各2人，西班牙、匈牙利、阿根廷、南非、葡萄牙和日本各1人。德国在第二次世界大战前获奖处于明显优势，共有8人8项获奖，但二战后领先地位由美国取代。美国95%的医学奖是在二战后获得的，50年代后，70%以上的诺贝尔奖归属美国，使美国获奖总数独占鳌头。
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美国获奖科学家的特点是年轻，外国血统人占比例较大。由于美国长期实行开放的移民政策，对科学家比较优待，工作条件优越，因而能吸引外国有成就的科学家到美国去工作，这对美国科学事业的发展起了相当大的促进作用。二战后，大量科学家从欧洲外流到美国，特别是犹太人从德国、意大利大量移民至美国，是美国科学霸主地位形成的重要因素之一。英国也因德国科学家的流入而受益。
德国在本世纪初并不是经济最发达的国家，它之所以成为世界科学中心，关键在于有优良的学术传统和人才优势。二战后，德国由于移民、死亡和监禁等原因，优秀人才损失严重，科研元气大伤，而美国此时却借机网罗人才，加之经济基础未受战争创伤，科研实力大增，科学事业取得长足进展。可见获得重大科学突破需要两个基本要素：一是知识人才大量聚集所形成的知识密度，以及为这些人才所提供的交流思想的完全自由环境；二是资金、资源支持。二战前德国诺贝尔奖的领先地位及战后生物学中最伟大的科学发现——DNA双螺旋结构不是在美国，而是在遭受战争严重破坏的英国卡文迪什实验室发现的事实说明，在条件不够好的地方也可以产生最重要的科学发现，物质条件对重大科学发现只是必要条件而非充分条件，在科学研究中最重要的条件始终是人脑。有了基本物质条件后，关键是营造促使创新思维产生的学术氛围，吸引优秀人才和选择学术带头人。只有在没有条条框框约束、没有官僚风气盛行的社会环境中，思路正确的科学家才可能取得杰出成就。
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一个国家拥有的诺贝尔奖数是其科学水平的标志之一。中国在20世纪未获一项诺贝尔奖，说明我国基础科学研究与世界先进水平相距甚远，究其原因，恐怕很难说与科研经费的高投入有直接联系，而更多的是与其它因素，如优良的学术传统、科学家的素质、科学知识的积累、科研管理体制、社会环境和社会价值趋向等有关。
2 民族分析
分析不同民族的获奖比例发现，亚、非各民族获奖能力较弱，欧、美各民族获奖能力较强，最令人惊叹的是获奖者中出现的“犹太伟人现象”。就民族人口而言，犹太人从未超过2 000万，在数10亿世界人口中微不足道。然而截止1996年已有46位犹太人获医学奖，占获奖者总数的28%，与人口比例极不相称。这样一个小民族能够对世界作出如此巨大的贡献，其中的原因值得我们认真研究。下面几位获奖者的简历有助于我们体会犹太血统和犹太文化背景对他们的影响。
1908年医学奖的两位得主都是犹太人。其中梅契尼科夫是俄国人，1845年生于乌克兰，17岁便进入哈尔科夫大学，后留学德国、意大利，23岁获博士学位，1870年起在敖德萨大学任教，25岁升任教授。1882年俄国出现对犹太人的大规模迫害，他被迫辞职逃到意大利西西里岛，并建立私人实验室从事海洋动物比较学研究。受海星幼虫噬菌现象启发，他提出了免疫吞噬细胞理论，证实吞噬细胞是包括人类在内的大多数动物抵御急性感染的第一道防线，为此与另一位德国犹太人埃利希获诺贝尔奖。
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钱恩是英籍德国人，1906年出生在德国柏林，父亲是来自俄国的犹太移民。1933年希特勒上台后开始对犹太人进行迫害，钱恩离开德国，避居英国，后加入英藉。他先后在剑桥大学、牛津大学任教和研究。1938年钱恩和弗洛里成功进行了青霉素分离和提纯研究，并首次进行了青霉素临床试验。青霉素制服了许多严重危害人类健康的疾病，是医学史上的一大里程碑，为此，钱恩、弗洛里和最早发现青霉素的弗莱明共获1945年诺贝尔医学奖。
很多犹太获奖者，如勒韦(1936年医学奖得主，以下只注获奖年份)、卢里亚(1969)、蒙塔尔西尼(1986)等，也有与梅契尼科夫和钱恩类似的经历。20世纪犹太人对世界文明的贡献超过了历史上所有时期，但20世纪也是犹太民族史上最动荡不定、最苦难深重的时期。人们试图从婚配遗传、环境影响和文化传统等方面来解释犹太人在科学领域出类拔萃的原因，但有一点不能忽视，犹太人的智力优势与这个民族的独特历史和特殊生存环境有关。犹太人过去在西方社会一直受压迫、被歧视，长期以来他们只有在思想学术领域中才能得到较为自由的发展，他们必须加倍努力运用知识、智慧和能力来谋求生存，正是这种压力才使他们成为知识和学术领域中的佼佼者。越是艰苦动荡，作出的贡献越巨大，这种二律背反大概也是犹太民族的一个精神特点。犹太民族值得我们研究和学习的东西还有很多，有人说：“不了解犹太人，就不了解世界”，这话用在诺贝尔奖上也许更准确。
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3 年龄分析
1901-1990年共有151人获医学奖，他们获奖时平均年龄为56岁，其中劳斯(1966)和弗里斯(1973)最大，获奖时年已87岁，班廷(1923)最小，年仅32岁。83%的获奖人获奖年龄在40～70岁之间，考虑到诺贝尔奖通常是在研究成果公布10～20年后才颁发的事实，若按平均15年计，这些获奖者出成果的年龄就在25～55岁之间。事实上，62%的获奖者获奖年龄不足60岁，即他们在45岁以前就已作出了诺贝尔奖级的科研成果(见表1)。这一结果基本符合所谓“科学发现的最佳年龄定律”，即历史上重大科学成果获得者即 时年龄在年龄谱上的分布规律(韦伯尔分布)，该分布显示，重大科学成果大都在25～45岁之间取得，概率峰值是37岁。
表1 1901-1990年诺贝尔生理学或医学奖获奖人年龄分布 年龄(岁)
31～40
, 百拇医药 41～50
51～60
61～70
71～80
81～90
合计
人数
12
40
42
43
10
4
, 百拇医药 151
获奖率(%)
7.9
26.5
27.8
28.5
6.6
2.6
100
注：1990年后获奖人资料不全，未统计。
奥斯特瓦尔德(1909年诺贝尔化学奖得主)认为，人随年龄增长而经常出现的创造力衰退现象是由于对同一问题长期接触所造成的。知识积累妨碍独创精神，当头脑满载知识考虑问题时，知识就成为考虑的焦点，如果这些知识不足以解决问题，反而会成为提出新颖独创见解的障碍。知识积累过多容易使人墨守成规，而摆脱成规和解决问题本身一样费劲。对于中年以后丧失独创性的科学家，奥斯特瓦尔德主张应该更换工作领域。他自己在50岁以后用这种方法保持头脑敏锐非常成功[1]。其实人过中年后创造力衰退的原因很多，如担任行政职务，生活安逸而造成惰怠，丧失进取心等等，不管什么原因，这种现象至少说明知识和经验积累并不是出成果的主要因素。除个别例外，人年过70岁后就基本丧失了创新能力，这提醒科学决策者应该保护处于最佳年龄区的科学家，从物质和精神上支持他们发挥创造力，使他们早出成果。杨振宁认为，中国科学有无希望，关键在于中国的中青年科学家有没有发言权。李政道也曾题词：“江水后浪推前浪，科学未来在青年。”
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虽然医学奖获得者平均年龄在90年中无大波动，但1950年以后，平均年龄却在不断增大(见图l)。出现这一现象的原因可能有两个，一是人的创造期限随寿命不断延长而延长了，二是在某一可发掘的知识领域作出重大贡献前，需要积累的知识和经验的复杂性增加了，这一点，下述事实可为旁证。
二战后，奖金分给两个或三个受奖者的情况激增。这是由于现代生物医学研究课题复杂性、综合性和交叉性越来越强，许多研究都是通过工作组来完成，有时会有几十甚至上百人参与，所以很难将奖金授予一个人。长期以来医学奖是三人分享奖金比率最大的奖项，在所发奖项中占30%，50年代后升至46%。但这种趋势在过去10年中似乎并未继续增强，毕竟在一个工作组里，总有一个或几个人起领导作用，甚至在生理学等具有多学科性质的领域，也经常有一个人或几个人作出巨大贡献。
图1 1901-1990年诺贝尔生理学或医学奖获奖者平均年龄
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4 项目分析
20世纪共有102项研究获医学奖(有11次两项研究同时获奖)，涉及生理、生化、遗传、免疫、药理、临床等9门专业。按研究性质计，80%为基础医学项目，临床项目仅占20%，且有愈来愈少的趋势，重视开创性基础理论研究已构成诺贝尔奖项的显著特点。
20世纪生命科学中最富革命性的领域是生物化学和分子生物学，这两个领域侧重在化学(或分子)层次上研究生命过程。现代生物学家正是通过对构成生命过程的典型反应(生物化学)和导致这些反应产生的分子结构(分子生物学)的研究来从化学和物理角度理解生命现象的。严格说来，生物化学探讨的是一定生命过程中的化学反应，尤其关注化学过程中可能包含的反应物、产物和辅助因子(如维生素)或酶等物质的识别以及导致一些反应产生的可能机理，其目的是定性和定量地描述生命细胞中的多种化学反应。这类研究在50年代前占获奖项目的1/4。传统分子生物学则更关注重要生物分子，如碳水化合物、脂类、蛋白质和核酸等的详细结构和物理特性。
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生物化学和分子生物学的研究对象和方法在许多方面是重叠的。50年代后，分子生物学家和生物化学家发现他们的研究彼此互补，谁都无法忽视对方的工作。研究亚细胞层次的生命过程需要既关注分子结构的详细构成，又关注所含分子之间复杂的化学相互作用。随着生物化学和分子生物学在诸多方面的融合，两者之间的界限也开始变得模糊起来。现代所指的分子生物学包含三方面的研究：①结构方面；②生化方面；③信息方面。50年代末之前，三方面是相对独立的，只是在它们融合之后，分子生物学才在20世纪占据了显要位置[2]。50年代后，医学奖主要集中在分子生物学领域，约占获奖项目的3/4。
分子生物学几乎只在3个国家——英国、法国和美国取得了迅速发展。这一方面是由于这三个国家都享受到20世纪30年代中后期大量中欧知识分子移民而带来的丰富科学遗产，另一方面是由于它们，尤其是美国，有充分的财政条件来大规模支持科学研究，而亚细胞水平的研究正需要这种支持。分子生物学是远比大多数旧式生物学更需要花钱的科学，只有经济富强，才能大规模开展研究。美国和英国在上半世纪内也曾是遗传学研究中心，这给它们继续从事遗传学研究提供了另一种动力。
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一个项目能否获诺贝尔奖，最普遍的决定因素是“发现”。诺贝尔奖并不奖励科学事业的献身者或前人发明的继承者，而是奖励巨大创新成果的发现者。如发现青霉素能获奖，而研制头孢菌素就没获奖，也许后者的开发难度和疗效要超过前者，但却缺少明显的创新因素。头孢菌素并未突破抗生素范畴，和青霉素同属β-内酰胺类抗生素，其杀菌机理都是通过抑制细菌细胞壁基本成分肽聚糖的合成而导致不可逆转破坏。它们对真菌、支原体都无作用，其结构改造也多模仿青霉素结构修饰的方法[3]，由于时代差异，头孢菌素的影响也无法与青霉素相提并论。根据已有成就进行研究，没有理论创新，只是扩大了原有规范的应用范围，提高了应用的精确性和效率，这种研究就属于库恩所说的“常规科学的标准课题，其成功只能使人祝贺，不能使人惊讶。”[4]因此，“发现”和“创新”是诺贝尔奖的灵魂。
从诺贝尔奖发展趋势来看，获奖将越来越困难。这是因为随着时代的发展，社会进步将越来越依赖科学进步，科学研究将越来越受到各国重视，结果一方面全世界科学家总数在迅速增加，另一方面每年在一个领域只有一个或至多两个诺贝尔奖，加之学科的复杂性和综合程度也在不断增加，所以，未来诺贝尔奖的竞争程度将比以往任何时期都激烈。
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5 背景分析
5.l“名师出高徒”
诺贝尔奖获奖者中有一大部分曾是其他获奖者的学生或在其他获奖者的实验室中工作过，出现了很多师徒群落。柯赫是细菌学的两位创始人之一，1905年因研究结核病获医学奖，在他门下培养出4位诺贝尔奖得主：贝林(1901)、艾克曼(1929)、埃利希(1908)和菲比格(1926)，谢灵顿(1932)也在柯赫的实验室工作过。霍普金斯因发现维生素而获1929年医学奖，然而，比获奖更使他出名的是他培养了圣捷尔吉(1937)、克布雷斯 (1953)、钱恩(1945)、赫斯(1949)、桑格(因测定胰岛素结构和确定核酸碱基排列顺序而分获1958、1980年诺贝尔化学奖)等一批诺贝尔奖获奖者。摩尔根因发现染色体在遗传中的作用而获1933年医学奖，他培养的学生穆勒(1946)、莫诺(1965)、德尔布吕克(1969)、比德尔(1958)也先后摘取了诺贝尔奖桂冠，霍奇金(1963)也曾在他的实验室工作过。卢里亚是著名的“噬菌体小组”(phage group)成员，1969年因发现病毒的复制机制和遗传结构而获医学奖，经他栽培的沃森(1962)、杜尔贝科(1975)和巴尔的摩(1975)也成为诺贝尔奖拥有者，在他主管的麻省理工学院癌症研究中心，夏普又获1993年诺贝尔奖。
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诺贝尔奖获得者受名师影响是普遍现象，如瓦尔堡(1931)跟E 费歇尔(1902年诺贝尔化学奖得主)从事多肽合成研究，埃克尔斯( 1963)在牛津大学与谢灵顿一起工作过 10年，戈德斯坦(1985)在尼伦伯格(1968)指导下学会了组织培养技术，奥乔亚(1959)接受过迈尔霍夫( 1922)的指导，USV奥伊勒(1970)是H V 奥伊勒-契尔平(1929年诺贝尔化学奖得主)的儿子，……。有些获奖者甚至受教于不同诺贝尔奖得主，如德尔布吕克先在哥本哈根玻耳实验室跟玻耳(1922年诺贝尔物理奖得主)工作了两年，后又投入摩尔根门下；弗洛里(1945)在牛津高等生理学院和剑桥大学深造时，深受谢灵顿与霍普金斯的影响；赫斯获奖得益于剑桥大学的恩师霍普金斯和戴尔(1936)等。
上述事例说明，有机会成为诺贝尔奖获得者的学生或同事是一条获奖“捷径”。麻省理工学院的萨缪尔森(Paul Samuelson,1970年诺贝尔经济学奖得主)直言：我可以告诉你们怎样获得诺贝尔奖，诀窍之一就是要有名师指点。像柯赫、摩尔根、霍普金斯等他们不仅是科学大师，也是教育大师，是诺贝尔奖人才的“孵化器”，能很快把学生推到世界科学最前沿。聆听他们的教诲，接受他们的学术思想熏陶，参与他们的学术活动，体验他们的治学态度和研究方法，对启发思想、获得高水平成果和早日进入科学交流主渠道无疑是难得的机遇。如果无缘得到这种机遇，研读诺贝尔奖获得者的论文，利用他们的成果作进一步开拓和发展，并让诺贝尔获奖者了解研究成果也是获奖的“捷径”之一。这种“名师效应”从另一方面也得到印证：有1/5的医学奖获得者出自剑桥大学、哈佛大学或哥伦比亚大学，这与特定学术环境下杰出科学家之间的相互交流和影响是分不开的。
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5.2 他山之石，可以攻玉
诺贝尔曾说过：各种学科彼此之间是有内在联系的，为了解决某一个科学领域的问题，应该借助于其它有关的科学知识[5]。学科间相互交流至少有两个益处：一是某些对专家来说理所当然的现象，常常被一些外行视为不可思议，而很多发现正是从这些不可思议中产生的；二是在某一学科中极为平常的技术，很可能成为解决另一学科研究课题的划时代技术。不同专业的科学家能相互交流和协作常常是诺贝尔奖级科研课题成功的关键，DNA双螺旋结构的发现就是一个由物理学家(克里克)、生物学家(沃森)和化学家(威尔金斯)共同攻关，解决生物学重大课题的典型例子。
理论上讲，各学科都可能对生命科学研究产生影响，但相对而言，数、理、化与生命科学关系更密切。一个值得注意的现象是，化学对生命科学研究具有特别重要的意义，考察医学奖获奖者的知识背景发现，很多人有深厚的化学功底。如巴甫洛夫(1904)1870-l875年在圣彼得堡大学攻读化学和动物生理学；麦克劳德(1923)1898年获玛丽歇尔医学院医学与化学学士学位后，又在莱比锡大学生物研究所进修1年化学；米勒(1948)在巴塞尔大学学化学；肯德尔和赖希施泰因(1950)分别在哥伦比亚大学和苏黎士理工学院学化学；霍利和霍拉纳(1968)分别在伊利诺斯大学和旁遮普大学学化学；利根川进(1987)毕业于京都大学理学院化学系；瓦尔堡和圣捷尔吉(1937)都是化学、医学双博士。兰德斯坦纳(1930)、奥伊勒(1970)、克劳德(1974)、巴尔的摩(1975)、范恩(1982)、布莱克、埃利昂、希钦斯(1988)、毕晓普(1989)、费希尔(1992)也是学化学的，化学专业知识对他们获取医学奖发挥了重要作用。
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以兰德斯坦纳为例，他从维也纳大学医学院毕业后，师从著名的糖结构研究专家E 费歇尔学习化学，正因为这种背景，他才能够将生物现象作为物质去探索，证明血型不同是因为血红细胞表面糖类化合物的分子结构不同，因而发现血型，获1930年医学奖。又如奥伊勒，他学过化学，后来中途改学医学，由于掌握了化学微量分析技术，所以改行后很自然地将这项技术用于研究医学领域中的重要微量物质，1970年他因发现前列腺素和去甲肾上腺素获医学奖。再如克劳德曾在矿山学校学过化学，后又考入医学院，毕业后进入洛克菲勒研究所，打算从事分离劳斯肿瘤病毒的研究。正因为他在学化学时做过用离心法鉴别矿物的实验，才建立了细胞破碎法和用于分离细胞成分的离心法，并分离出线粒体、微粒体、小泡体、核蛋白体等，获1974年医学奖。
医学领域充满研究项目，但是只受过医学教育的人通常对许多必须注意的现象只是起个名字并加以注意，却不问一声为什么并穷追到底，这样就漏掉了许多宝贵的研究项目。医学研究者如果接触过化学(或物理)，掌握了相关知识和研究手段，又善于捕捉疑问，他们中许多人都可以从事世界级的尖端研究。不懂化学(或物理)而研究生命科学，好比徒手探险者走入森林，虽然发现宝物，却无法拿出来示人，从这个意义上说，应该为更多其他领域的人员打开进入医学研究领域的大门。从事现代生物医学研究，尤其是分子生物学研究，丰富的化学和物理知识是必备条件，鲍林(1954年诺贝尔化学奖、1962年和平奖得主)早年曾忠告卢里亚：“研究生物化学必须懂许多化学知识，如果没有做到的话，离它远一点。”[6]
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“转域创造法”和渗透法在诺贝尔奖级研究中应用非常广泛，其中技术移植、原理移植或方法移植最常见。我国科学家大多囿于各自专业，在交叉领域彼此无法交流，这样就难以产生思维相干作用，激发不出超过“创造阈值”的智能来，这与我国的教育思想有很大关系。
5.3 试玉要烧三日满，辩才须待七年期
一般说来，诺贝尔奖获得者所作出的贡献在科学史中都具有划时代意义。100年来，几乎所有被选中的获奖者及其贡献都能经受起时间考验，正因如此，诺贝尔奖才被赋予异乎寻常的声誉。如何保证诺贝尔奖的质量呢？
获诺贝尔奖的研究工作，都不是刚刚完成的工作。如沃森和克里克早在1953年就提出了DNA双螺旋结构，到1962年才获奖。再如美国女遗传学家麦克林托克，30年代还是年轻姑娘时，就在研究玉米粒斑点遗传现象时发现了“移动的控制基因”，并在1951年正式发表了这个学说，但未被承认，直到60～70年代，人们从细菌到哺乳动物体中也发现有插入序列、转位子等可移动的成分时，才被科学界承认，到1983年诺贝尔奖降临她头上时，已是年过八旬的白发老妪了。事实上，有拖后近50年授奖的例子，如劳斯1920年就发现肿瘤诱因病毒，1966年才获奖。由于坚持不给科研成果立即颁奖，就使受奖成果能充分经历实践检验，以证明它们确实对科学发展产生了重大影响。从而基本保证发奖对象选得准、水平高。
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虽然颁发诺贝尔奖很慎重，但有时由于委员会仓促做决定也发生个别错误。如菲比格1926年因发现寄生虫是癌症的病原体而获诺贝尔奖，由于他进行独特动物实验的建筑被烧毁，他的发现永远无法得到证实，现在“致癌寄生虫学说”已被全面否定。尽管如此，却由此引起并大大推动了癌症研究，从这个角度看，菲比格的“发现”对人类未必全然不幸。再如莫尼兹1949年因发明脑白质切除术而获诺贝尔奖，但是切除了脑白质的慢性精神分裂症和严重强迫症患者之所以变温顺，并不是因为精神病被治好了，而是因为脑前叶掌管的高级精神活动功能被切除了，结果将精神病人变成了废人，使病人雪上加霜，让科学为之蒙羞。
6 结语
近年来诺贝尔奖在我国逐渐引起人们关注，很多文章都在讨论中国未获诺贝尔奖的原因，但多从历史、文化、经济、制度等角度着眼，较少涉及诺贝尔奖本身，尤其缺乏科学方法和学术传统方面的探讨。本文有意从诺贝尔奖本身出发发掘一些获奖“秘密”，但限于资料和篇幅，只得出一些肤浅结论。从现有资料看，诺贝尔奖是多重因素共同作用的结果，不是靠一时冲击就可取得的。有人认为中国诺贝尔奖呼之欲出或中国首先获取医学奖等等，是缺乏科学考证的主观看法，有些可以说是鼓舞士气的情绪化口号，无益于我国今后的科研事业。我们应该认真研究发达国家100年来的科学发展史，总结科学发展中的经验教训，以确定适应我国基础科学研究的科研体制和人才策略。
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作者简介：王晓勇(1963-)，甘肃敦煌人，理学学士，医学硕士，现为博士研究生，从事药物及西医学研究。
参考文献：
[1] W I B 贝弗里奇.科学研究的艺术[M].北京：科学出版社，1979.163.
[2] 加兰 E 艾伦.20世纪的生命科学史[M].上海：复旦大学出版社，2000.171-259.
[3] Giancarlo Lancini,Francesco Parenti,Gian Gualberto Gallo.抗生素多学科研究入门[M].北京：人民卫生出版社，1998.6-7.
[4] T S 库恩.科学革命的结构[M].上海：上海科学技术出版社，1980.49.
[5] 栾玉广.科技创新的艺术[M].北京：科学出版社，2000.353.
[6] S E 卢瑞亚.考虑机与破试管[M].北京：生活.读书.新知三联书店，1999.55.
收稿日期：2000-01-08, http://www.100md.com
单位：南京大学生命科学学院，江苏 南京 210093
关键词：
医学与哲学001219中图分类号：R-05 文献标识码：A
文章编号：1002-0772(2000)12-0054-04
诺贝尔生理学或医学奖(以下简称医学奖)自1901年开始颁奖已有100年的历史。100年来它奖励了生物医学领域最高层次的科研成果，代表了现代生命科学发展的历史，已成为衡量科研质量的尺度。分析医学奖的获奖项目和经历，对把握生物医学发展脉搏、确立科研方向、借鉴科研方法和制定科研战略都有重要意义。
1 国籍分析
20世纪共有172人获医学奖，分布在20个国家，其中美国82人，占47%，英国22人，德国15人，法国、瑞典各8人，瑞士6人，丹麦5人，比利时和奥地利各4人，澳大利亚、意大利各3人，俄国、荷兰和加拿大各2人，西班牙、匈牙利、阿根廷、南非、葡萄牙和日本各1人。德国在第二次世界大战前获奖处于明显优势，共有8人8项获奖，但二战后领先地位由美国取代。美国95%的医学奖是在二战后获得的，50年代后，70%以上的诺贝尔奖归属美国，使美国获奖总数独占鳌头。
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美国获奖科学家的特点是年轻，外国血统人占比例较大。由于美国长期实行开放的移民政策，对科学家比较优待，工作条件优越，因而能吸引外国有成就的科学家到美国去工作，这对美国科学事业的发展起了相当大的促进作用。二战后，大量科学家从欧洲外流到美国，特别是犹太人从德国、意大利大量移民至美国，是美国科学霸主地位形成的重要因素之一。英国也因德国科学家的流入而受益。
德国在本世纪初并不是经济最发达的国家，它之所以成为世界科学中心，关键在于有优良的学术传统和人才优势。二战后，德国由于移民、死亡和监禁等原因，优秀人才损失严重，科研元气大伤，而美国此时却借机网罗人才，加之经济基础未受战争创伤，科研实力大增，科学事业取得长足进展。可见获得重大科学突破需要两个基本要素：一是知识人才大量聚集所形成的知识密度，以及为这些人才所提供的交流思想的完全自由环境；二是资金、资源支持。二战前德国诺贝尔奖的领先地位及战后生物学中最伟大的科学发现——DNA双螺旋结构不是在美国，而是在遭受战争严重破坏的英国卡文迪什实验室发现的事实说明，在条件不够好的地方也可以产生最重要的科学发现，物质条件对重大科学发现只是必要条件而非充分条件，在科学研究中最重要的条件始终是人脑。有了基本物质条件后，关键是营造促使创新思维产生的学术氛围，吸引优秀人才和选择学术带头人。只有在没有条条框框约束、没有官僚风气盛行的社会环境中，思路正确的科学家才可能取得杰出成就。
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一个国家拥有的诺贝尔奖数是其科学水平的标志之一。中国在20世纪未获一项诺贝尔奖，说明我国基础科学研究与世界先进水平相距甚远，究其原因，恐怕很难说与科研经费的高投入有直接联系，而更多的是与其它因素，如优良的学术传统、科学家的素质、科学知识的积累、科研管理体制、社会环境和社会价值趋向等有关。
2 民族分析
分析不同民族的获奖比例发现，亚、非各民族获奖能力较弱，欧、美各民族获奖能力较强，最令人惊叹的是获奖者中出现的“犹太伟人现象”。就民族人口而言，犹太人从未超过2 000万，在数10亿世界人口中微不足道。然而截止1996年已有46位犹太人获医学奖，占获奖者总数的28%，与人口比例极不相称。这样一个小民族能够对世界作出如此巨大的贡献，其中的原因值得我们认真研究。下面几位获奖者的简历有助于我们体会犹太血统和犹太文化背景对他们的影响。
1908年医学奖的两位得主都是犹太人。其中梅契尼科夫是俄国人，1845年生于乌克兰，17岁便进入哈尔科夫大学，后留学德国、意大利，23岁获博士学位，1870年起在敖德萨大学任教，25岁升任教授。1882年俄国出现对犹太人的大规模迫害，他被迫辞职逃到意大利西西里岛，并建立私人实验室从事海洋动物比较学研究。受海星幼虫噬菌现象启发，他提出了免疫吞噬细胞理论，证实吞噬细胞是包括人类在内的大多数动物抵御急性感染的第一道防线，为此与另一位德国犹太人埃利希获诺贝尔奖。
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钱恩是英籍德国人，1906年出生在德国柏林，父亲是来自俄国的犹太移民。1933年希特勒上台后开始对犹太人进行迫害，钱恩离开德国，避居英国，后加入英藉。他先后在剑桥大学、牛津大学任教和研究。1938年钱恩和弗洛里成功进行了青霉素分离和提纯研究，并首次进行了青霉素临床试验。青霉素制服了许多严重危害人类健康的疾病，是医学史上的一大里程碑，为此，钱恩、弗洛里和最早发现青霉素的弗莱明共获1945年诺贝尔医学奖。
很多犹太获奖者，如勒韦(1936年医学奖得主，以下只注获奖年份)、卢里亚(1969)、蒙塔尔西尼(1986)等，也有与梅契尼科夫和钱恩类似的经历。20世纪犹太人对世界文明的贡献超过了历史上所有时期，但20世纪也是犹太民族史上最动荡不定、最苦难深重的时期。人们试图从婚配遗传、环境影响和文化传统等方面来解释犹太人在科学领域出类拔萃的原因，但有一点不能忽视，犹太人的智力优势与这个民族的独特历史和特殊生存环境有关。犹太人过去在西方社会一直受压迫、被歧视，长期以来他们只有在思想学术领域中才能得到较为自由的发展，他们必须加倍努力运用知识、智慧和能力来谋求生存，正是这种压力才使他们成为知识和学术领域中的佼佼者。越是艰苦动荡，作出的贡献越巨大，这种二律背反大概也是犹太民族的一个精神特点。犹太民族值得我们研究和学习的东西还有很多，有人说：“不了解犹太人，就不了解世界”，这话用在诺贝尔奖上也许更准确。
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3 年龄分析
1901-1990年共有151人获医学奖，他们获奖时平均年龄为56岁，其中劳斯(1966)和弗里斯(1973)最大，获奖时年已87岁，班廷(1923)最小，年仅32岁。83%的获奖人获奖年龄在40～70岁之间，考虑到诺贝尔奖通常是在研究成果公布10～20年后才颁发的事实，若按平均15年计，这些获奖者出成果的年龄就在25～55岁之间。事实上，62%的获奖者获奖年龄不足60岁，即他们在45岁以前就已作出了诺贝尔奖级的科研成果(见表1)。这一结果基本符合所谓“科学发现的最佳年龄定律”，即历史上重大科学成果获得者即 时年龄在年龄谱上的分布规律(韦伯尔分布)，该分布显示，重大科学成果大都在25～45岁之间取得，概率峰值是37岁。
表1 1901-1990年诺贝尔生理学或医学奖获奖人年龄分布 年龄(岁)
31～40
, 百拇医药 41～50
51～60
61～70
71～80
81～90
合计
人数
12
40
42
43
10
4
, 百拇医药 151
获奖率(%)
7.9
26.5
27.8
28.5
6.6
2.6
100
注：1990年后获奖人资料不全，未统计。
奥斯特瓦尔德(1909年诺贝尔化学奖得主)认为，人随年龄增长而经常出现的创造力衰退现象是由于对同一问题长期接触所造成的。知识积累妨碍独创精神，当头脑满载知识考虑问题时，知识就成为考虑的焦点，如果这些知识不足以解决问题，反而会成为提出新颖独创见解的障碍。知识积累过多容易使人墨守成规，而摆脱成规和解决问题本身一样费劲。对于中年以后丧失独创性的科学家，奥斯特瓦尔德主张应该更换工作领域。他自己在50岁以后用这种方法保持头脑敏锐非常成功[1]。其实人过中年后创造力衰退的原因很多，如担任行政职务，生活安逸而造成惰怠，丧失进取心等等，不管什么原因，这种现象至少说明知识和经验积累并不是出成果的主要因素。除个别例外，人年过70岁后就基本丧失了创新能力，这提醒科学决策者应该保护处于最佳年龄区的科学家，从物质和精神上支持他们发挥创造力，使他们早出成果。杨振宁认为，中国科学有无希望，关键在于中国的中青年科学家有没有发言权。李政道也曾题词：“江水后浪推前浪，科学未来在青年。”
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虽然医学奖获得者平均年龄在90年中无大波动，但1950年以后，平均年龄却在不断增大(见图l)。出现这一现象的原因可能有两个，一是人的创造期限随寿命不断延长而延长了，二是在某一可发掘的知识领域作出重大贡献前，需要积累的知识和经验的复杂性增加了，这一点，下述事实可为旁证。
二战后，奖金分给两个或三个受奖者的情况激增。这是由于现代生物医学研究课题复杂性、综合性和交叉性越来越强，许多研究都是通过工作组来完成，有时会有几十甚至上百人参与，所以很难将奖金授予一个人。长期以来医学奖是三人分享奖金比率最大的奖项，在所发奖项中占30%，50年代后升至46%。但这种趋势在过去10年中似乎并未继续增强，毕竟在一个工作组里，总有一个或几个人起领导作用，甚至在生理学等具有多学科性质的领域，也经常有一个人或几个人作出巨大贡献。
图1 1901-1990年诺贝尔生理学或医学奖获奖者平均年龄
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4 项目分析
20世纪共有102项研究获医学奖(有11次两项研究同时获奖)，涉及生理、生化、遗传、免疫、药理、临床等9门专业。按研究性质计，80%为基础医学项目，临床项目仅占20%，且有愈来愈少的趋势，重视开创性基础理论研究已构成诺贝尔奖项的显著特点。
20世纪生命科学中最富革命性的领域是生物化学和分子生物学，这两个领域侧重在化学(或分子)层次上研究生命过程。现代生物学家正是通过对构成生命过程的典型反应(生物化学)和导致这些反应产生的分子结构(分子生物学)的研究来从化学和物理角度理解生命现象的。严格说来，生物化学探讨的是一定生命过程中的化学反应，尤其关注化学过程中可能包含的反应物、产物和辅助因子(如维生素)或酶等物质的识别以及导致一些反应产生的可能机理，其目的是定性和定量地描述生命细胞中的多种化学反应。这类研究在50年代前占获奖项目的1/4。传统分子生物学则更关注重要生物分子，如碳水化合物、脂类、蛋白质和核酸等的详细结构和物理特性。
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生物化学和分子生物学的研究对象和方法在许多方面是重叠的。50年代后，分子生物学家和生物化学家发现他们的研究彼此互补，谁都无法忽视对方的工作。研究亚细胞层次的生命过程需要既关注分子结构的详细构成，又关注所含分子之间复杂的化学相互作用。随着生物化学和分子生物学在诸多方面的融合，两者之间的界限也开始变得模糊起来。现代所指的分子生物学包含三方面的研究：①结构方面；②生化方面；③信息方面。50年代末之前，三方面是相对独立的，只是在它们融合之后，分子生物学才在20世纪占据了显要位置[2]。50年代后，医学奖主要集中在分子生物学领域，约占获奖项目的3/4。
分子生物学几乎只在3个国家——英国、法国和美国取得了迅速发展。这一方面是由于这三个国家都享受到20世纪30年代中后期大量中欧知识分子移民而带来的丰富科学遗产，另一方面是由于它们，尤其是美国，有充分的财政条件来大规模支持科学研究，而亚细胞水平的研究正需要这种支持。分子生物学是远比大多数旧式生物学更需要花钱的科学，只有经济富强，才能大规模开展研究。美国和英国在上半世纪内也曾是遗传学研究中心，这给它们继续从事遗传学研究提供了另一种动力。
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一个项目能否获诺贝尔奖，最普遍的决定因素是“发现”。诺贝尔奖并不奖励科学事业的献身者或前人发明的继承者，而是奖励巨大创新成果的发现者。如发现青霉素能获奖，而研制头孢菌素就没获奖，也许后者的开发难度和疗效要超过前者，但却缺少明显的创新因素。头孢菌素并未突破抗生素范畴，和青霉素同属β-内酰胺类抗生素，其杀菌机理都是通过抑制细菌细胞壁基本成分肽聚糖的合成而导致不可逆转破坏。它们对真菌、支原体都无作用，其结构改造也多模仿青霉素结构修饰的方法[3]，由于时代差异，头孢菌素的影响也无法与青霉素相提并论。根据已有成就进行研究，没有理论创新，只是扩大了原有规范的应用范围，提高了应用的精确性和效率，这种研究就属于库恩所说的“常规科学的标准课题，其成功只能使人祝贺，不能使人惊讶。”[4]因此，“发现”和“创新”是诺贝尔奖的灵魂。
从诺贝尔奖发展趋势来看，获奖将越来越困难。这是因为随着时代的发展，社会进步将越来越依赖科学进步，科学研究将越来越受到各国重视，结果一方面全世界科学家总数在迅速增加，另一方面每年在一个领域只有一个或至多两个诺贝尔奖，加之学科的复杂性和综合程度也在不断增加，所以，未来诺贝尔奖的竞争程度将比以往任何时期都激烈。
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5 背景分析
5.l“名师出高徒”
诺贝尔奖获奖者中有一大部分曾是其他获奖者的学生或在其他获奖者的实验室中工作过，出现了很多师徒群落。柯赫是细菌学的两位创始人之一，1905年因研究结核病获医学奖，在他门下培养出4位诺贝尔奖得主：贝林(1901)、艾克曼(1929)、埃利希(1908)和菲比格(1926)，谢灵顿(1932)也在柯赫的实验室工作过。霍普金斯因发现维生素而获1929年医学奖，然而，比获奖更使他出名的是他培养了圣捷尔吉(1937)、克布雷斯 (1953)、钱恩(1945)、赫斯(1949)、桑格(因测定胰岛素结构和确定核酸碱基排列顺序而分获1958、1980年诺贝尔化学奖)等一批诺贝尔奖获奖者。摩尔根因发现染色体在遗传中的作用而获1933年医学奖，他培养的学生穆勒(1946)、莫诺(1965)、德尔布吕克(1969)、比德尔(1958)也先后摘取了诺贝尔奖桂冠，霍奇金(1963)也曾在他的实验室工作过。卢里亚是著名的“噬菌体小组”(phage group)成员，1969年因发现病毒的复制机制和遗传结构而获医学奖，经他栽培的沃森(1962)、杜尔贝科(1975)和巴尔的摩(1975)也成为诺贝尔奖拥有者，在他主管的麻省理工学院癌症研究中心，夏普又获1993年诺贝尔奖。
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诺贝尔奖获得者受名师影响是普遍现象，如瓦尔堡(1931)跟E 费歇尔(1902年诺贝尔化学奖得主)从事多肽合成研究，埃克尔斯( 1963)在牛津大学与谢灵顿一起工作过 10年，戈德斯坦(1985)在尼伦伯格(1968)指导下学会了组织培养技术，奥乔亚(1959)接受过迈尔霍夫( 1922)的指导，USV奥伊勒(1970)是H V 奥伊勒-契尔平(1929年诺贝尔化学奖得主)的儿子，……。有些获奖者甚至受教于不同诺贝尔奖得主，如德尔布吕克先在哥本哈根玻耳实验室跟玻耳(1922年诺贝尔物理奖得主)工作了两年，后又投入摩尔根门下；弗洛里(1945)在牛津高等生理学院和剑桥大学深造时，深受谢灵顿与霍普金斯的影响；赫斯获奖得益于剑桥大学的恩师霍普金斯和戴尔(1936)等。
上述事例说明，有机会成为诺贝尔奖获得者的学生或同事是一条获奖“捷径”。麻省理工学院的萨缪尔森(Paul Samuelson,1970年诺贝尔经济学奖得主)直言：我可以告诉你们怎样获得诺贝尔奖，诀窍之一就是要有名师指点。像柯赫、摩尔根、霍普金斯等他们不仅是科学大师，也是教育大师，是诺贝尔奖人才的“孵化器”，能很快把学生推到世界科学最前沿。聆听他们的教诲，接受他们的学术思想熏陶，参与他们的学术活动，体验他们的治学态度和研究方法，对启发思想、获得高水平成果和早日进入科学交流主渠道无疑是难得的机遇。如果无缘得到这种机遇，研读诺贝尔奖获得者的论文，利用他们的成果作进一步开拓和发展，并让诺贝尔获奖者了解研究成果也是获奖的“捷径”之一。这种“名师效应”从另一方面也得到印证：有1/5的医学奖获得者出自剑桥大学、哈佛大学或哥伦比亚大学，这与特定学术环境下杰出科学家之间的相互交流和影响是分不开的。
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5.2 他山之石，可以攻玉
诺贝尔曾说过：各种学科彼此之间是有内在联系的，为了解决某一个科学领域的问题，应该借助于其它有关的科学知识[5]。学科间相互交流至少有两个益处：一是某些对专家来说理所当然的现象，常常被一些外行视为不可思议，而很多发现正是从这些不可思议中产生的；二是在某一学科中极为平常的技术，很可能成为解决另一学科研究课题的划时代技术。不同专业的科学家能相互交流和协作常常是诺贝尔奖级科研课题成功的关键，DNA双螺旋结构的发现就是一个由物理学家(克里克)、生物学家(沃森)和化学家(威尔金斯)共同攻关，解决生物学重大课题的典型例子。
理论上讲，各学科都可能对生命科学研究产生影响，但相对而言，数、理、化与生命科学关系更密切。一个值得注意的现象是，化学对生命科学研究具有特别重要的意义，考察医学奖获奖者的知识背景发现，很多人有深厚的化学功底。如巴甫洛夫(1904)1870-l875年在圣彼得堡大学攻读化学和动物生理学；麦克劳德(1923)1898年获玛丽歇尔医学院医学与化学学士学位后，又在莱比锡大学生物研究所进修1年化学；米勒(1948)在巴塞尔大学学化学；肯德尔和赖希施泰因(1950)分别在哥伦比亚大学和苏黎士理工学院学化学；霍利和霍拉纳(1968)分别在伊利诺斯大学和旁遮普大学学化学；利根川进(1987)毕业于京都大学理学院化学系；瓦尔堡和圣捷尔吉(1937)都是化学、医学双博士。兰德斯坦纳(1930)、奥伊勒(1970)、克劳德(1974)、巴尔的摩(1975)、范恩(1982)、布莱克、埃利昂、希钦斯(1988)、毕晓普(1989)、费希尔(1992)也是学化学的，化学专业知识对他们获取医学奖发挥了重要作用。
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以兰德斯坦纳为例，他从维也纳大学医学院毕业后，师从著名的糖结构研究专家E 费歇尔学习化学，正因为这种背景，他才能够将生物现象作为物质去探索，证明血型不同是因为血红细胞表面糖类化合物的分子结构不同，因而发现血型，获1930年医学奖。又如奥伊勒，他学过化学，后来中途改学医学，由于掌握了化学微量分析技术，所以改行后很自然地将这项技术用于研究医学领域中的重要微量物质，1970年他因发现前列腺素和去甲肾上腺素获医学奖。再如克劳德曾在矿山学校学过化学，后又考入医学院，毕业后进入洛克菲勒研究所，打算从事分离劳斯肿瘤病毒的研究。正因为他在学化学时做过用离心法鉴别矿物的实验，才建立了细胞破碎法和用于分离细胞成分的离心法，并分离出线粒体、微粒体、小泡体、核蛋白体等，获1974年医学奖。
医学领域充满研究项目，但是只受过医学教育的人通常对许多必须注意的现象只是起个名字并加以注意，却不问一声为什么并穷追到底，这样就漏掉了许多宝贵的研究项目。医学研究者如果接触过化学(或物理)，掌握了相关知识和研究手段，又善于捕捉疑问，他们中许多人都可以从事世界级的尖端研究。不懂化学(或物理)而研究生命科学，好比徒手探险者走入森林，虽然发现宝物，却无法拿出来示人，从这个意义上说，应该为更多其他领域的人员打开进入医学研究领域的大门。从事现代生物医学研究，尤其是分子生物学研究，丰富的化学和物理知识是必备条件，鲍林(1954年诺贝尔化学奖、1962年和平奖得主)早年曾忠告卢里亚：“研究生物化学必须懂许多化学知识，如果没有做到的话，离它远一点。”[6]
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“转域创造法”和渗透法在诺贝尔奖级研究中应用非常广泛，其中技术移植、原理移植或方法移植最常见。我国科学家大多囿于各自专业，在交叉领域彼此无法交流，这样就难以产生思维相干作用，激发不出超过“创造阈值”的智能来，这与我国的教育思想有很大关系。
5.3 试玉要烧三日满，辩才须待七年期
一般说来，诺贝尔奖获得者所作出的贡献在科学史中都具有划时代意义。100年来，几乎所有被选中的获奖者及其贡献都能经受起时间考验，正因如此，诺贝尔奖才被赋予异乎寻常的声誉。如何保证诺贝尔奖的质量呢？
获诺贝尔奖的研究工作，都不是刚刚完成的工作。如沃森和克里克早在1953年就提出了DNA双螺旋结构，到1962年才获奖。再如美国女遗传学家麦克林托克，30年代还是年轻姑娘时，就在研究玉米粒斑点遗传现象时发现了“移动的控制基因”，并在1951年正式发表了这个学说，但未被承认，直到60～70年代，人们从细菌到哺乳动物体中也发现有插入序列、转位子等可移动的成分时，才被科学界承认，到1983年诺贝尔奖降临她头上时，已是年过八旬的白发老妪了。事实上，有拖后近50年授奖的例子，如劳斯1920年就发现肿瘤诱因病毒，1966年才获奖。由于坚持不给科研成果立即颁奖，就使受奖成果能充分经历实践检验，以证明它们确实对科学发展产生了重大影响。从而基本保证发奖对象选得准、水平高。
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虽然颁发诺贝尔奖很慎重，但有时由于委员会仓促做决定也发生个别错误。如菲比格1926年因发现寄生虫是癌症的病原体而获诺贝尔奖，由于他进行独特动物实验的建筑被烧毁，他的发现永远无法得到证实，现在“致癌寄生虫学说”已被全面否定。尽管如此，却由此引起并大大推动了癌症研究，从这个角度看，菲比格的“发现”对人类未必全然不幸。再如莫尼兹1949年因发明脑白质切除术而获诺贝尔奖，但是切除了脑白质的慢性精神分裂症和严重强迫症患者之所以变温顺，并不是因为精神病被治好了，而是因为脑前叶掌管的高级精神活动功能被切除了，结果将精神病人变成了废人，使病人雪上加霜，让科学为之蒙羞。
6 结语
近年来诺贝尔奖在我国逐渐引起人们关注，很多文章都在讨论中国未获诺贝尔奖的原因，但多从历史、文化、经济、制度等角度着眼，较少涉及诺贝尔奖本身，尤其缺乏科学方法和学术传统方面的探讨。本文有意从诺贝尔奖本身出发发掘一些获奖“秘密”，但限于资料和篇幅，只得出一些肤浅结论。从现有资料看，诺贝尔奖是多重因素共同作用的结果，不是靠一时冲击就可取得的。有人认为中国诺贝尔奖呼之欲出或中国首先获取医学奖等等，是缺乏科学考证的主观看法，有些可以说是鼓舞士气的情绪化口号，无益于我国今后的科研事业。我们应该认真研究发达国家100年来的科学发展史，总结科学发展中的经验教训，以确定适应我国基础科学研究的科研体制和人才策略。
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作者简介：王晓勇(1963-)，甘肃敦煌人，理学学士，医学硕士，现为博士研究生，从事药物及西医学研究。
参考文献：
[1] W I B 贝弗里奇.科学研究的艺术[M].北京：科学出版社，1979.163.
[2] 加兰 E 艾伦.20世纪的生命科学史[M].上海：复旦大学出版社，2000.171-259.
[3] Giancarlo Lancini,Francesco Parenti,Gian Gualberto Gallo.抗生素多学科研究入门[M].北京：人民卫生出版社，1998.6-7.
[4] T S 库恩.科学革命的结构[M].上海：上海科学技术出版社，1980.49.
[5] 栾玉广.科技创新的艺术[M].北京：科学出版社，2000.353.
[6] S E 卢瑞亚.考虑机与破试管[M].北京：生活.读书.新知三联书店，1999.55.
收稿日期：2000-01-08, http://www.100md.com