諾貝爾化學獎歷史上的遺珠之憾:這些大佬們為何無緣諾獎?

文章來自「科學大院」公眾號

作者：望羲

（圖片來源：諾貝爾獎官網）

諾貝爾獎（以下簡稱「諾獎」）已經走過整整兩個甲子。在過去的120年中，化學諾獎得主群星熠熠，皆為一時之選。但也有很多化學家，他們為化學事業做出過巨大貢獻，他們的研究成果在化學課本中一直佔據著重要的位置，卻沒有獲得諾貝爾化學獎。

不得不說，這些是諾貝爾化學獎的遺珠之憾。

01 門捷列夫：可能是諾獎最大的黑點

門捷列夫（圖片來源：wiki）

所有接受過義務教育的人都知道，初中化學課本就開始講授的元素周期表，是俄國化學家門捷列夫（Dmitri Ivanovich Mendeleev，1834-1907）深刻理解了化學元素之間的周期性規律，在1869年編制出來的。但就是這樣一個為化學做出巨大貢獻的人，卻在1905年和1906年連續兩次與諾貝爾化學獎失之交臂。1907年，門捷列夫逝世。

第一版英文周期表（根據俄文第五版翻譯）（圖片來源：wiki）

2019年是元素周期表誕生150周年，聯合國大會將這一年定為「國際化學元素周期表年」，並且評價道：「元素周期表是科學史上最卓越的發現之一，刻畫出的不僅是化學的本質，也是物理學和生物學的本質。」

這張元素周期表是化學學科中最重要的成就之一，很多諾獎成果與之關聯：1906年的諾獎得主亨利莫瓦桑因製造出單質氟而聞名；居裡夫人因發現鐳和釙、並成功分離出鐳獲1911年諾獎；麥克米倫和西博格因發現超鈾元素錼而共同獲得1951年諾獎……這些發現新元素的科學家都獲得了諾獎，但發現元素周期律的門捷列夫卻沒有得獎，真是充滿了諷刺意味。

02 勒夏特列：洞察化學平衡之人

勒夏特列（圖片來源：wiki）

高中化學會涉及一些化學反應本質的問題，比如反應平衡。對化學反應平衡的理解需要很強的抽象思維能力，其中一個反直覺的事實是：所有化學反應都存在平衡。如果改變影響平衡的一個條件（如濃度、壓強或溫度等），平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動。這就是「勒夏特列原理」。

兩次諾獎得主美國著名化學家鮑林（Linus Carl Pauling，1901-1994）曾對青年學生深刻指出：「你們將來可能不再學習化學，你們可能會把在課上學習的一切化學現象都忘記，但是，無論如何，請你們不要忘記勒夏特列原理。」

鮑林（圖片來源：wiki）

這位獲得了諾獎得主如此高評價的亨利·勒夏特列（Henry Louis Le Chatelier，1850-1936），曾獲得32次諾獎提名，卻16次陪跑，一次都沒拿到諾獎。

（圖片來源：諾貝爾獎官網）

除了最早洞察化學平衡這一成就之外，勒夏特列還有一項與諾獎失之交臂的研究。早在1901年，他就獲得了從空氣中合成氨的方法，並取得專利。憑藉對反應平衡的理解，勒夏特列清楚地知道增加壓力肯定會提高產率。可當時的實驗條件很差，一次高壓裝置的意外爆炸造成了他的助手死亡，勒夏特列放棄了這項研究。後來的事情很多人知道了，德國化學家弗裡茨·哈伯（Fritz Haber）憑藉氨的人工合成獲得1918年諾貝爾化學獎。

弗裡茨·哈伯（圖片來源：wiki）

勒夏特列對乙炔氣體還頗有研究，用於金屬的切割和焊接的氧炔焰發生器就是他的發明；此外，他對水泥的煅燒和凝固、陶器和玻璃器皿的退火、腐蝕劑的製造及燃料、玻璃和炸藥的發展等問題都有關注。可以說勒夏特列是那個時代典型的實幹派化學家，關心工業實踐，著眼於解決實際問題。

勒夏特列不僅是一位傑出的化學家，還是一位傑出的愛國者。當第一次世界大戰發生時，法蘭西處於危急中，他勇敢地擔任起武裝部長的職務，為保衛祖國而戰鬥——獲不獲得諾獎又如何？不是戰士的法師不是好化學家。

03 路易斯：以電子理解酸鹼

路易斯（圖片來源：wiki）

初中化學階段對酸鹼的理解基於質子：酸之所以為酸，是因為能給出質子；鹼則能得到質子。吉爾伯特·路易斯（Gilbert Newton Lewis，1875-1946）反其道而行之，用電子定義酸鹼，大大拓寬了化學家對酸鹼的理解。

路易斯的共價理論是中外化學教材的重要知識點。1916年，他通過對實驗現象的歸納總結，提出分子中的原子之間可以通過共享電子對，使分子中的每個原子都具有穩定的稀有氣體電子結構。這樣形成的分子稱為共價分子；原子之間通過共用電子對，形成的化學鍵稱為共價鍵。課本裡寫的「電子式」「結構式」「點線式」都是路易斯結構式的變體。

（圖片來源：作者製作）

路易斯不僅改變了人們對酸鹼的理解，創造了共價鍵理論，而且還是光子的命名者和著名的教育家。他的研究涉獵廣泛，僅從他的學生身上就能看到他在化學領域豐富的「雜學」。作為美國加州大學伯克利分校教授、前伯克利化學院院長，他的學生中出過多位諾獎得主：

哈羅德·克萊頓·尤裡——氘、重水的發現者，1934年諾貝爾化學獎得主；

威廉·弗朗西斯·吉奧克——超低溫化學的應用技術發明者，1949年諾貝爾化學獎得主；

格倫·西奧多·西博格——錼、鋂、鋦和鉳等元素的發現者，1951年諾貝爾化學獎得主；

威拉得·利比——碳14測年的發明者，1960年諾貝爾化學獎得主；

梅爾文·卡爾文——光合作用機理的研究和卡爾文循環發現者，1961年諾貝爾化學獎得主。

無論是自己做研究還是指導學生，路易斯都成績斐然，他一生獲得41次諾獎提名，卻始終與之無緣。

（圖片來源：諾貝爾獎官網）

關於共價理論，還有個小八卦。

1916 年，路易斯在《美國化學會志》（《Journal of American Chemical Society》）上發表了一篇《The Atom and The Molecule》的論文，闡述了自己的共價理論。

（圖片來源：美國化學會官網）

他原本打算繼續再做更詳細的研究，但因故未能很快實現。1919年，朗格繆爾（Irving Langmuir，1881-1957）發展並精煉了路易斯的觀點。這位1932年諾貝爾化學獎得主在公司工作，性格外向，擅長社交和演講，共價鍵的理論於是稱作「路易斯-朗格繆爾」理論。

（圖片來源：美國化學會官網）

這件事讓路易斯很不爽，兩人關係從此變得緊張。1946年，朗格繆爾被加州大學伯克利分校授予名譽博士稱號，彼時作為化學系主任的路易斯被迫和他約了頓飯。當天下午，70歲的路易斯在實驗室中因心臟麻痺而死亡，旁邊放著打碎了的裝有氰化氫氣體的瓶子——他就這麼在帶有苦杏仁味道的空氣中死去。至於是不是自殺，成為了永久的謎團。

04 吉布斯：熱力學奠基人

吉布斯（圖片來源：wiki）

為大家所熟知的熵增原理，是熱力學基本原理之一。楊振寧認為，19世紀物理學的三項最高成就是熱力學、電磁學與統計力。其中，熱力學的奠基人就是吉布斯（Josiah Willard Gibbs，1839-1903年），他被愛因斯坦稱之為「美國歷史上最傑出的英才」。

19世紀60年代的美國正是鐵路大亨的年代，全國大興土木修築鐵路。吉布斯也湊熱鬧，去學了相關專業。1863年，吉布斯憑藉《論直齒輪輪齒的式樣》的論文被耶魯大學授予當時美國第一個工程學博士學位。大有「錢」途的他，畢業後先是留校當了三年助教，順帶申請了一項火車制動技術的專利，然後跟兩位姐姐去了歐洲旅行。

這一趟旅行徹底改變了吉布斯的學術興趣。他在法國和德國旁聽了很多數理化課程，還在海德堡大學找了份見習工作研究物理。1969年回到耶魯後，吉布斯徹底轉行，在1871年成為數學物理學教授。由於這是美國當時首個雙學科並列教授，而且吉布斯還沒有在該領域發表過任何學術成果，所以吉布斯身為教授卻沒有報酬。好在吉布斯家族在美國北方頗有背景，吉布斯此時尚有父母留下的一大筆遺產，日子也算安穩。

兩年後，吉布斯在《康乃狄克學會學報》上發表了兩篇論文，討論如何用幾何方法表示熱力學量。1875年，還是在這份學報上，吉布斯發表了《關於多相物質平衡》的上半部分，1878年，這本書的下半部分也在這份學報發表。雖然發表於學報，但吉布斯的專著足足有300多頁，包括帶有序號的700多個方程。那時的美國學界不注重理論，這樣的學術成果只能牆內開花牆內香。

最早認識到吉布斯天才洞見的人是經典電動力學的創始人，統計物理學的奠基人英國物理學家數學家麥克斯韋（James Clerk Maxwell，1831-1879），他在自己的書裡專門用一章來介紹吉布斯的工作。可惜，麥克斯韋英年早逝，甚至沒有看到吉布斯系統性地完成熱力學的奠基工作。

麥克斯韋（圖片來源：wiki）

直到吉布斯死後，他的工作才引起學者們的關注。1909年諾貝爾化學獎得主物理化學奠基人之一的奧斯特瓦爾德（Friedrich Wilhelm Ostwald，1853-1932）把吉布斯的著作翻譯為德文，並且盛讚道：「無論從形式還是內容上，吉布斯賦予了物理化學整整一百年。」

奧斯特瓦爾德（圖片來源：wiki）

沉迷於自己工作的吉布斯也許並不在乎自己是否得到諾獎。他一生未娶，樂於獨處，據說連學生也很難接近他。根據學生的回憶，吉布斯總是衣著得體，舉止優雅，從不會刻意引人注意，展現那種有時被認為是天才們的與生俱來的怪異舉動。大概科學本身就是對吉布斯一生最大的嘉獎吧。

05 大佬們為何無緣諾獎？

大家不禁好奇，上面大佬們的科研成果都被載入史冊，究竟是為什麼沒得到諾獎。細究起來，每個人的原因都很複雜，總結起來，有以下幾個可能。

第一，不善於交際，得罪同行或前輩。很多硬核大佬性格內向，不擅長社交，比較骨骾，搞不好就得罪人。據說門捷列夫早年曾對阿倫尼烏斯（Svante August Arrhenius，1859-1927）的溶解理論批評頗多。阿倫尼烏斯雖然不是諾貝爾化學委員會的成員，但他是很早登科的化學諾獎得主，是當時瑞典化學界的扛把子。在他的強烈反對下，門捷列夫兩次落選。路易斯和吉布斯也都不太擅長社交，沒能以最快速度把自己驚世駭俗的發現傳播到整個學界。

阿倫尼烏斯（圖片來源：wiki）

第二，生不逢時，懷才不遇。從1922年起到1946年逝世，路易斯一直被提名，但他的學術光芒被當時流行的物理學所掩蓋，特別是當時的歐洲學者更喜歡量子力學。有數學支撐的理論，顯得更可信也更高大上。相比之下，路易斯的酸鹼理論就微不足道了。

第三，研究領域過窄或過寬。勒夏特列最突出的貢獻只有一個勒夏特列原理，不僅太窄而且理論過於粗糙；路易斯研究領域從化學熱力學到化學鍵理論再到同位素、光化學，過於寬泛。研究領域太窄，相對而言知名度較低；太寬，則難以在某一領域獲得突出性的成就。

第四，過於偏重理論。無論是門捷列夫、勒夏特列還是路易斯，他們的最大貢獻都是化學理論。化學諾獎對於理論相對比較保守，更偏向於對實驗事實的獎勵。吉布斯的熱力學就更不用說了，在當時很少有人懂，人們也意識不到他在理論層面指導實驗化學的偉大意義，自然也與諾獎無緣。

第五，壽命與國籍。由於諾獎只頒發給在世的科學家，很多科學家由於太早離世所以無緣諾獎，。門捷列夫1907年去世，僅有六次機會參評；留給吉布斯的時間更短，他在1903年4月去世，只有兩年機會參評。而且剛開始評諾獎的時候，可以備選的牛人實在太多，根本輪不到偏重理論的吉布斯。另外，吉布斯還是美國人，要知道，諾獎評選的頭30年裡，只有一個美國人獲獎……

其實，沒有得諾獎的科學家還有很多很多，雖有遺憾，但這一點也不影響他們的偉大。在諾貝爾獎120周年的日子裡，當我們看著諾獎得主名單上一個個閃光名字的時候，千萬不要忘記這些沒得諾獎但依然偉大的科學家們。

向每一位為消除人類的無知做出貢獻的科研工作者們致敬！

參考文獻:

[1] 《門捷列夫與諾貝爾化學獎》，化學教育，2017年第5期，94-96.

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[3] Prof. H. L. Le Chatelier，https://doi.org/10.1038/130535b0

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[6] 《著名美國化學家G. N. 路易斯》，化學通報，1985年第8期，56-58.

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[8] Josiah Willard Gibbs (1839–1903)，https://doi.org/10.1038/143233c0

[9] Josiah Willard Gibbs，DOI：10.1021/ed032p267

[10] Josiah Willard Gibbs and Wilhelm Ostwald: A Contrast in Scientific Style，DOI：10.1021/ed073p289

[11] 《淺析錯失諾貝爾化學獎背後的原因》，廣東化工，2016年第21期，225-227.

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