敢于在模糊地帶探險(xiǎn)者終有收獲

姜雪峰

2019年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)花落鋰離子電池領(lǐng)域。三位獲獎(jiǎng)人分別是：來(lái)自英國(guó)又落戶紐約的化學(xué)家斯坦利·惠廷厄姆（Stanley Whittingham），德州實(shí)驗(yàn)室里永不退休的固體物理學(xué)家約翰·古迪納夫（John Goodenough），以及兼任大學(xué)教授和企業(yè)研究員的日本技術(shù)專家吉野彰（Akira Yoshino）。

惠廷厄姆在開(kāi)發(fā)可能替代化石燃料的新能源技術(shù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一種能量?jī)?chǔ)備非常豐富的材料——二硫化鈦，創(chuàng)建了電池新的陰極；隨后，古迪納夫預(yù)測(cè)，如果使用金屬氧化物而不是金屬硫化物制成陰極會(huì)具有更大的潛力，他在1980年證明了這個(gè)預(yù)測(cè)，嵌入了鋰離子的氧化鈷可以帶來(lái)更強(qiáng)大的電池。吉野彰在古迪納夫研制出的陰極基礎(chǔ)上，于1985年創(chuàng)建了首個(gè)商業(yè)上可行的鋰離子電池，他在陽(yáng)極中使用了石油焦炭。鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)在于，它們的工作原理不是不可逆的分解電極的化學(xué)反應(yīng)，而是基于鋰離子在陽(yáng)極和陰極之間的往復(fù)流動(dòng)。

從這三位科學(xué)家的研究成果可以看出，他們對(duì)鋰離子電池的研究不僅僅在化學(xué)，還有物理學(xué)、材料學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的交叉探索。因此，學(xué)科交叉絕不是新名詞，也不是為了交叉而交叉，是人類發(fā)展面臨的科學(xué)問(wèn)題不斷復(fù)雜化的必然趨勢(shì)。所以，當(dāng)今的科學(xué)既需要精深的“特專”，也需要跨界的“觸角”。2018年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了化學(xué)與生命的交叉領(lǐng)域“酶的進(jìn)化”，而今年頒給化學(xué)與物理的交叉領(lǐng)域“電能儲(chǔ)備的鋰離子電池”，學(xué)科的界限在進(jìn)一步模糊，科學(xué)的發(fā)展在“分而統(tǒng)，統(tǒng)而分”的循環(huán)中不斷前進(jìn)。

另一方面，今年獲獎(jiǎng)的三位科學(xué)家，他們不但有科學(xué)上的重大貢獻(xiàn)，建立起了鋰離子電池的模型，他們更推動(dòng)了產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用，鋰離子電池是具有重要應(yīng)用前景的科學(xué)領(lǐng)域。 20 世紀(jì)微電子技術(shù)飛速發(fā)展，小型化電子設(shè)備日益增多，鋰電池應(yīng)用也愈加廣泛，手機(jī)、計(jì)算機(jī)、電動(dòng)汽車都能見(jiàn)到它的身影。除此之外，它也廣泛應(yīng)用于風(fēng)力、水力、太陽(yáng)能和火力電站等儲(chǔ)能電源系統(tǒng)，郵電通訊的不間斷電源，甚至用于航空航天?？梢哉f(shuō)，鋰電池的應(yīng)用價(jià)值小到千家萬(wàn)戶，大到國(guó)家戰(zhàn)略和能源儲(chǔ)備。而今年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?wù)仟?jiǎng)勵(lì)了這個(gè)關(guān)系到人類生活與命運(yùn)的應(yīng)用性科學(xué)問(wèn)題，授予那些“為人類做出重大貢獻(xiàn)”的人。

除了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)外，本期《世界科學(xué)》專稿還對(duì)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)和生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，讀者可以從中了解獲獎(jiǎng)?wù)咴谟钪胬碚?、系外行星的發(fā)現(xiàn)以及理解細(xì)胞感知、適應(yīng)氧氣變化機(jī)制方面的重要貢獻(xiàn)。

諾獎(jiǎng)，令人鼓舞而振奮，但歡呼的凱歌之后需要我們更加深刻思考科學(xué)的本真，思考榮耀背后數(shù)以萬(wàn)日計(jì)的艱辛努力，思考不被認(rèn)可、甚至被否定時(shí)無(wú)比的篤定和堅(jiān)持，思考不以獲得諾獎(jiǎng)為目標(biāo)的解決問(wèn)題的科學(xué)純粹……而當(dāng)這一切看似萬(wàn)般艱難險(xiǎn)阻，被真正的科學(xué)家無(wú)限“享受”時(shí)，一切的榮耀也變得如此自然而簡(jiǎn)單。

我們的祖國(guó)和民族用短短四十年的改革開(kāi)放之路，追回了西方工業(yè)革命兩三百年的發(fā)展歷程，科技的騰龍飛躍之勢(shì)有目共睹。也正是此時(shí)，更需要我們沉著審慎、靜思科學(xué)：量與質(zhì)的辯證，熱與冷的反轉(zhuǎn)，追與超的特質(zhì)，近與遠(yuǎn)的取舍……諾獎(jiǎng)是美麗的，但不為諾獎(jiǎng)的直面艱辛、執(zhí)著追求、不忘初心、一生求真的科學(xué)精神更加美麗！