姜雪峰

2019年的諾貝爾化學(xué)獎花落鋰離子電池領(lǐng)域。三位獲獎人分別是：來自英國又落戶紐約的化學(xué)家斯坦利·惠廷厄姆（Stanley Whittingham），德州實驗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）。

惠廷厄姆在開發(fā)可能替代化石燃料的新能源技術(shù)時，發(fā)現(xiàn)了一種能量儲備非常豐富的材料——二硫化鈦，創(chuàng)建了電池新的陰極；隨后，古迪納夫預(yù)測，如果使用金屬氧化物而不是金屬硫化物制成陰極會具有更大的潛力，他在1980年證明了這個預(yù)測，嵌入了鋰離子的氧化鈷可以帶來更強大的電池。吉野彰在古迪納夫研制出的陰極基礎(chǔ)上，于1985年創(chuàng)建了首個商業(yè)上可行的鋰離子電池，他在陽極中使用了石油焦炭。鋰離子電池的優(yōu)點在于，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極和陰極之間的往復(fù)流動。

從這三位科學(xué)家的研究成果可以看出，他們對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)問題不斷復(fù)雜化的必然趨勢。所以，當今的科學(xué)既需要精深的“特?！?，也需要跨界的“觸角”。2018年的諾貝爾化學(xué)獎頒給了化學(xué)與生命的交叉領(lǐng)域“酶的進化”，而今年頒給化學(xué)與物理的交叉領(lǐng)域“電能儲備的鋰離子電池”，學(xué)科的界限在進一步模糊，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。

另一方面，今年獲獎的三位科學(xué)家，他們不但有科學(xué)上的重大貢獻，建立起了鋰離子電池的模型，他們更推動了產(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、計算機、電動汽車都能見到它的身影。除此之外，它也廣泛應(yīng)用于風力、水力、太陽能和火力電站等儲能電源系統(tǒng)，郵電通訊的不間斷電源，甚至用于航空航天?？梢哉f，鋰電池的應(yīng)用價值小到千家萬戶，大到國家戰(zhàn)略和能源儲備。而今年的諾貝爾化學(xué)獎?wù)仟剟盍诉@個關(guān)系到人類生活與命運的應(yīng)用性科學(xué)問題，授予那些“為人類做出重大貢獻”的人。

除了諾貝爾化學(xué)獎外，本期《世界科學(xué)》專稿還對諾貝爾物理學(xué)獎和生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎進行了詳細介紹，讀者可以從中了解獲獎?wù)咴谟钪胬碚摗⑾低庑行堑陌l(fā)現(xiàn)以及理解細胞感知、適應(yīng)氧氣變化機制方面的重要貢獻。

諾獎，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)以萬日計的艱辛努力，思考不被認可、甚至被否定時無比的篤定和堅持，思考不以獲得諾獎為目標的解決問題的科學(xué)純粹……而當這一切看似萬般艱難險阻，被真正的科學(xué)家無限“享受”時，一切的榮耀也變得如此自然而簡單。

我們的祖國和民族用短短四十年的改革開放之路，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有目共睹。也正是此時，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)，近與遠的取舍……諾獎是美麗的，但不為諾獎的直面艱辛、執(zhí)著追求、不忘初心、一生求真的科學(xué)精神更加美麗！