“那还是1974年……”“一名研究者逆潮流而上……”“我从未想过这会成为获得诺贝尔奖的基础……”这是从2025年诺贝尔自然科学奖三个奖项获奖者简介和感言中摘取的，它们连在一起，似乎可以帮助我们了解今年诺奖成果的共通之处。

■这是10月8日在瑞典斯德哥尔摩拍摄的2025年诺贝尔化学奖公布现场

数十年的等待

今年的诺贝尔自然科学奖3个奖项共9名得主中，年龄最大的是1937年出生的理查德·罗布森，已经88岁；年龄最小的是1965年出生的奥马尔·M·亚吉，也已经60岁。他们思考、研究并做出诺奖成果的时间，距离获奖往往已有数十年。

在诺奖官方网站的介绍材料中，在描述化学奖得主罗布森研究成果起源时，开头是“那还是1974年”，当时罗布森在大学教书，需要在木球上钻孔并用小木棍连接，以模拟原子和分子结构。他想到可以利用真实原子的固有性质把不同类型分子像搭积木一样连起来，形成所需要的结构。罗布森随后追逐这个想法十多年，到1989年才在《美国化学学会杂志》上发表了关于金属有机框架的创新设想。随后，化学家们逐渐研发出数以万计的这种材料，用途广泛，包括从沙漠空气中收集水分、捕获二氧化碳等。

与之相似，今年的生理学或医学奖得主坂口志文在上世纪80年代初期产生有关T细胞的想法，到1995年才成功向学术界报告发现调节性T细胞。今年物理学奖得主进行开创性的宏观量子力学隧穿效应系列实验的时间是1984年和1985年，距获奖已40年。

他们凭借相关成果在数十年后获得诺奖，符合近年的趋势。英国《自然》网站2023年一篇报道指出，诺贝尔自然科学奖成果从发表到获奖的时间正越来越长：2011年至2019年间，化学奖的“时差”最大，平均达30年；生理学或医学奖的“时差”最短，平均也有26年。这说明重大原创性科研成果往往要经过长期的发展和验证，才能得到广泛认可。

坚持“非主流”选择的勇气

在这期间的漫长岁月里，做出创新性成果的科学家有时也会遭受被认为是“非主流”的质疑。

坂口志文在上世纪80年代研究人体免疫系统中的T细胞时，由于之前学术界一些关于T细胞的设想被证实错误，相关领域被许多研究者放弃。诺奖官方材料如此形容当时的情况：“一名研究者逆潮流而上，他的名字是坂口志文……”

罗布森的经历也差不多。他最开始设想用铜离子和有四条“臂”的分子构建金属有机框架时，大多数化学家并不看好；等他搭建出初步的框架，不结实又容易散架，许多化学家认为这个东西“没什么用”。

今年的诺贝尔物理学奖得主约翰·克拉克在诺奖新闻发布会现场的连线问答环节中，谈到他们上世纪80年代进行的开创性实验时说：“我从未想过这会成为获得诺贝尔奖的基础。”看来，当时他们也并不是在做一个主流热门的研究方向。

始终保持好奇

那究竟是什么让这些科学家能够在“非主流”的方向中坚持研发出诺奖成果？

“当你从事科研时，真正驱动你的，应该是对基础原理的探索欲和好奇心。”诺贝尔物理学委员会成员埃娃·奥尔松在今年的物理学奖宣布后接受新华社记者采访时说，“这种好奇心不仅能带来更深层的理解，也会指向未来的应用。”

回顾诺贝尔自然科学奖设立以来的一百多年历程，许多获奖的科学家正是在好奇心的驱动下，做出了一项又一项造福人类的成果。虽然也有年轻天才在做出成果后快速获奖，但总体来看，大部分科学家还是跟今年的获奖者一样：板凳要坐十年冷，科研不负一生功。

解读

为化学创造“新空间”的金属有机框架

——2025年诺贝尔化学奖成果解读

瑞典皇家科学院8日在宣布2025年诺贝尔化学奖得主时，用一句富有诗意的话总结了获奖者的贡献：“他们为化学创造了新空间。”

这一荣誉属于日本京都大学的北川进、澳大利亚墨尔本大学的理查德·罗布森和美国加利福尼亚大学伯克利分校的奥马尔·M·亚吉。三位科学家因开发出金属有机框架而获奖。这项成果不仅拓展了化学研究的边界，也为能源、环境和材料科学带来深远影响。

金属有机框架是什么

金属有机框架是一种精巧的“分子建筑”。它由金属离子充当“角点”，通过长链有机碳基分子作为“梁柱”相互连接，构成规则整齐的三维晶体结构。框架内部布满宽敞的空腔，气体或液体分子可以在其中自由进出。这种结构可用于从沙漠空气中提取水分、捕获二氧化碳、储存有毒气体或催化化学反应等。

有的金属有机框架材料具备极强的吸附与储存能力，可容纳大量气体分子，如氢气、甲烷或二氧化碳，因此在清洁能源储运和碳捕获等领域表现突出。此外，这类材料在吸附或释放气体时会发生可逆形变，表现出柔性特征，能伸缩而不破坏既有框架。

这种由金属离子与有机分子相互连接形成的结构，既有稳固框架，又具备设计灵活性。科学家可以选择不同的金属离子和有机分子，像建筑师那样“定制”材料的性质，搭建出具有不同性能的金属有机框架。

“分子宫殿”终成现实

20世纪80年代，罗布森尝试以一种新方式来利用原子的固有属性。他将带正电的铜离子与一个具有四条“臂”的有机分子结合，每个“臂”的末端都带有能吸引铜离子的化学基团。两者结合后就形成一个有序且内部空旷的晶体，宛如一座“分子宫殿”。罗布森立即意识到了这一分子结构的潜力。但早期材料结构脆弱，容易坍塌。

1989年，罗布森在《美国化学学会杂志》上发表了这项成果并提出，这种设计思路可能为构建具有全新特性的材料提供路径。然而，当时多数化学家认为他的构想缺乏实用价值。

为罗布森的愿景奠定坚实基础的是北川进和奥马尔·M·亚吉。1992年至2003年间，他们分别取得了一系列突破性成果。

在此基础上，化学家们已构建出数以万计不同的金属有机框架材料，其中许多材料有望帮助人类应对重大挑战。

让分子为人类服务

诺贝尔化学委员会评委、斯德哥尔摩大学结构化学系教授邹晓冬接受新华社记者采访时表示，这项成果是化学领域的重要发现，获奖者首次实现了金属离子与有机分子的有序结合，成功设计出具有较大孔洞的晶体结构，为合成具有可控空间的化合物提供了新方法。今天的研究者正利用这一技术，为人类面临的资源、能源与环境挑战寻找解决方案。

让量子现象“肉眼可见”

——2025年诺贝尔物理学奖成果解读

量子力学诞生百年之际，瑞典皇家科学院7日将2025年诺贝尔物理学奖授予约翰·克拉克、米歇尔·H·德沃雷和约翰·M·马蒂尼斯三名量子物理学家。正是他们在前人百年探索基础上的开创性发现，让我们“看见”曾只存在于微观领域的量子现象，也为新一代量子技术的发展奠定了坚实基础。

系列开创实验

量子力学以“怪诞”和“反直觉”的现象而闻名。比如，在日常生活中，当我们把球扔向墙壁时，每次都会反弹回来。然而在微观世界，单个粒子却会“穿墙而过”，这种量子力学现象被称为量子隧穿效应。

上世纪80年代，三名获奖科学家在加利福尼亚大学伯克利分校进行了一系列开创性实验。他们构建了一个包括两个超导体的电路，并用一层完全不导电的薄材料将这些超导体分开。在这项实验中，他们展示了一种现象：超导体中所有带电粒子都可以表现出“整齐划一”的行为，就好像它们是充满整个电路的单个粒子一样。

这个系统起初被“困在”一个没有电压、但有电流在超导体中流动的状态中。在实验中，该系统展现出量子特性，通过隧穿效应成功“逃离”零电压状态，并产生出一个可测量的宏观效应——可观测的电压。这意味着他们实现了宏观量子隧穿。实验还表明，该系统是量子化的，即只能吸收或释放特定能级的能量，与量子力学的预测相符。

基于百年探索

诞生于1925年的量子力学，在一个世纪的发展中成为现代物理学的重要基础。本次诺奖成果也基于百年来相关领域科学家孜孜不倦的探索。

1928年，物理学家乔治·伽莫夫通过对重原子核的α衰变进行理论分析，首次提出，量子隧穿效应能够解释该衰变过程，从而奠定了隧穿理论在核物理中的应用基础。随后，物理学家很快开始研究多个粒子同时参与的隧穿现象，他们把目光投向了超导。

许多耀眼的名字出现在这条研究道路上。在超导材料中，电子可以形成“同步舞蹈”的“库珀对”，这个名字来源于因在超导领域研究贡献而获1972年诺贝尔物理学奖的莱昂·库珀。如果两个超导体之间用一层薄的绝缘层相隔连接，就会形成“约瑟夫森结”，这个名字来源于因相关研究而获1973年诺贝尔物理学奖的布赖恩·约瑟夫森。

今年获奖的三名量子物理学家正是在这些先行者的成果基础上，通过“约瑟夫森结”实验首次证实，当超导体中的“库珀对”集体呈现量子态时，整个电路能像单个粒子一样实现隧穿跃迁，打破了量子效应仅存在于微观世界中的传统认知。

通向新的世界

诺贝尔物理学委员会主席奥勒·埃里克松当天表示，百年来量子力学不断带来新的惊喜，它大有用处，为数字技术提供了基础。比如计算机芯片中的微晶体管，就是我们身边成熟的量子技术实际应用的一个例子。

诺贝尔物理学委员会表示，今年的诺贝尔物理学奖成果为开发下一代量子技术提供了机遇，包括量子密码学、量子计算机和量子传感器。

避免人体“内战”的免疫“安全卫士”

——2025年诺贝尔生理学或医学奖成果解读

免疫系统是如何精准识别“敌人”，将它们与人体自身细胞区分开，以避免误打“内战”伤及人体自身呢？

2025年诺贝尔生理学或医学奖三名获奖者——美国科学家玛丽·布伦科、弗雷德·拉姆斯德尔和日本科学家坂口志文打破固有认知，发现了能在识别“敌人”同时避免自身“内战”的免疫系统“安全卫士”——调节性T细胞，为开辟外周免疫耐受这一全新研究领域奠定基础。

免疫系统必有“保安”

长期以来，许多研究人员坚信，免疫耐受，也就是人体免疫系统识别“自己人”的机制，仅仅是通过被称为“中枢免疫耐受”的筛选过程来实现的。

然而，20世纪80年代，坂口志文在日本爱知县癌症中心研究所就职期间却产生不同于主流的看法，并有了关键发现。坂口的灵感来自早先的另一项实验，这一实验表明，成熟T细胞具有调控免疫反应的能力，能够抑制那些失控的自身反应性T细胞。

这一结果及其他类似结果也让坂口确信，外周免疫系统——身体里负责实际防御的“前线部队”中，一定存在某种形式的调节性“安全卫士”。在随后实验中，坂口发现了一类此前未知的全新T细胞，将其命名为调节性T细胞。坂口和同事1995年在美国《免疫学杂志》发表的里程碑式论文指出，调节性T细胞是T细胞的特殊亚群，能保护机体免受自身免疫性疾病侵害。

突变导致免疫“失控”

不过，当时许多人仍对坂口的发现持怀疑态度。正是布伦科和拉姆斯德尔的后续研究提供了关键证据。

20世纪40年代，在位于美国田纳西州的橡树岭国家实验室，研究人员在进行辐射影响研究时意外发现，一些雄性小鼠生来皮肤就出现鳞屑状脱落，脾脏和淋巴结极度肿大，只能存活几周。研究人员意识到这种疾病的相关基因突变必定位于X染色体上，因为雌性小鼠能够携带突变生存，它们拥有两条X染色体，其中一条是健康的。

20世纪90年代，分子生物学工具进一步发展后，研究人员调查发现，这些小鼠的器官受到T细胞攻击，T细胞破坏了小鼠体内器官，似乎是相关突变引发了免疫系统的“叛乱”。

经过不懈努力，布伦科和拉姆斯德尔最终找到了这些患皮屑病小鼠的突变基因。他们于2001年发表在英国《自然·遗传学》杂志上的论文指出，该基因在人体内的同源基因FOXP3突变会引起一种罕见自身免疫性疾病，进一步印证了免疫系统“叛乱”的原因。这一关键发现引发全球多个实验室竞相投入后续研究，研究人员逐渐意识到FOXP3基因可能对调节性T细胞至关重要。

推动有前景的新疗法

两年后，坂口的团队将这些发现联系起来，证明了FOXP3基因控制着调节性T细胞的发育。调节性T细胞负责监控其他免疫细胞，可以防止免疫系统错误地攻击人体自身组织，这对于外周免疫耐受机制至关重要。调节性T细胞还能确保免疫系统在清除入侵者后“冷静下来”，不再继续“全速运转”。

评奖委员会6日在一份新闻公报中说，三名科学家的发现开创了外周免疫耐受这一全新研究领域，推动了癌症和自身免疫性疾病治疗的发展。这些发现还可能推动器官移植等领域的进展。

本版文图均据新华社