10月3日，2022年诺贝尔奖的首个奖项——生理学或医学奖揭晓。瑞典生物学家、进化遗传学权威斯万特·帕博（瑞典语：Svante Pääbo，又译为施温提·柏保，1955年4月20日－）获奖，获奖理由是“因为他发现了已灭绝的人类基因组和人类进化”；

10月4日，诺贝尔物理学奖也被公布，Alain Aspect、John F. Clauser和Anton Zeilinger.获奖。表彰他们用纠缠光子进行实验，证明了贝尔不等式不成立，并以此开创量子信息科学；

10月5日，2022 年 10 月 5 日北京时间 17 时 45 分许，2022 年诺贝尔化学奖授予美国学者卡罗琳 · R. 贝尔托西，丹麦学者莫滕·梅尔达尔，美国学者K. 巴里·沙普利斯，以表彰他们 “对点击化学和生物正交化学的发展” 的贡献。

诺贝尔化学奖

夏普莱斯和梅尔达开启了化学的“实用主义”时代，并奠定了点击化学的基础。而贝尔托西把点击化学提升至新维度，并将其用于细胞中。目前，她开创的生物正交反应，在许多方面都得到了应用，其中就包括癌症靶向治疗的实现。

点击化学（Click Chemistry）是由美国诺贝尔化学奖获得者、史格堡研究院（Skaggs institute）化学生物研究所的研究员贝瑞·夏普利斯（K. Barry Sharpless）提出的一类反应。

这类反应一般是高产率，应用范围广，生成单一的不用色谱柱分离的副产物，反应具有立体选择性，易于操作，反应溶剂易于除去。

化学家们终于看到了希望，从此以后，不用精心设计繁杂的合成路线，而是用一种貌似拼搭乐高积木的方法，就可以得到自己的理想分子。

比较有名的点击化学反应是由夏普莱斯、梅尔达尔分别独立开发出CuAAC点击反应（一价铜离子催化的Huisgen叠氮化物-炔烃环加成反应）来看 CuAAC反应的机理：

即CuAAC点击反应是一个经典的叠氮化物作为1,3偶极的环加成反应。

其中，一价铜离子作为催化剂，相当于是连接两种分子的重要枢纽，起到很好的“点击链接”作用，好比用鼠标点击了下合成按钮一般。

类似地，很多环加成反应也是点击反应。 例如：

因此，特别提醒：叠氮化物、环加成反应及其机理，可能成为各类化学考试的重要考点！

诺贝尔生理学或医学奖

探索是什么让我们成为独特的人类

今年首个公布的诺贝尔自然科学大奖爆冷奖给了发现古代尼安德特人基因组的瑞典遗传学家斯万特·帕博（Svante Pääbo）。

诺贝尔委员会表示，帕博因“发现已灭绝的人类基因组和人类进化”获得诺贝尔生理学或医学奖，并称他“完成了一些看似不可能的任务”。

通过他的开创性研究，斯万特·帕博对尼安德特人的基因组进行测序，尼安德特人是当今人类灭绝的亲属。他还惊人地发现了一个以前不知名的人，杰尼索娃。重要的是，Päbo还发现，基因转移已经从这些现已灭绝的原始人身上转移到智人在大约7万年前移民离开非洲之后。这种古老的基因流到今天的人类有生理上的关联，例如影响我们的免疫系统对感染的反应。

帕波的开创性研究催生了一门全新的科学学科；古基因组学通过揭示区分所有活着的人类和灭绝的人类的基因差异，他的发现为探索人类的独特之处提供了基础。

诺贝尔物理学奖

获得诺贝尔物理学奖的三位科学家——法国科学家阿兰·阿斯佩、美国科学家约翰·克劳泽、奥地利科学家安东·塞林格， 他们通过开创性的实验展示了处于纠缠状态的粒子的潜力，这三位获奖者对实验工具的开发，也为量子技术的新时代奠定了基础。

你明白“纠缠”吗

在所谓的“纠缠对”中，一个粒子发生的事情，会决定另一个粒子发生的事情（不管相距多远）。这意味着什么？

纠缠示意图

量子力学的基础不仅仅是一个理论或哲学问题。其与全世界正密集研发的、以利用单个粒子系统的特殊属性来构建的量子计算机、改进测量、量子网络以及量子加密通信，都能息息相关。

以上应用，均需依赖于量子力学如何允许两个或多个粒子以共享状态存在，甚至无论它们相隔千山万水，均能保持这一状态。

这被称为纠缠。

自从该理论提出以来，它一直是量子力学中争论最多的元素之一。

两对纠缠粒子从不同的来源发射。每对粒子中的一个粒子以一种特殊的方式相互纠缠而聚集在一起。然后，其他两个粒子（图中的1和4）也被纠缠在一起。通过这种方式，两个从未接触过的粒子可以纠缠在一起。

阿尔伯特·爱因斯坦说这是“幽灵般的超距作用”，而埃尔温·薛定谔说这是量子力学最重要的特征。

今年的获奖者们，探索了这些纠缠的量子态，他们的实验为基于量子信息的新技术扫清了障碍，为目前正在进行的量子技术革命奠定了基础。

不断解决漏洞

长期以来存在的一个问题是，相关性究竟是不是因为纠缠对中的粒子包含隐藏变量。1960年代，约翰·斯图尔特·贝尔提出了以他的名字命名的数学不等式。这说明如果存在隐藏变量，则大量测量结果之间的相关性，永远不会超过某个值。然而，量子力学预测某种类型的实验将违反贝尔不等式，从而导致比其他方式产生了更强的相关性。

量子力学的纠缠对可与反方向抛出相反颜色球的机器相提并论。当鲍勃接住一个球，看到它是黑色的时，他立即知道爱丽丝抓住了一个白色的。在使用隐藏变量的理论中，球总是包含有关显示什么颜色的隐藏信息。然而，量子力学却说，这些球是灰色的，直到有人看着它们时，一个随机变成白色而另一个变成黑色。贝尔不等式关系表明，有实验可以区分这些情况。这样的实验证明了量子力学的描述是正确的。

约翰·克劳泽发展了贝尔的想法，并通过一个实际的实验进行测量，测量结果通过明显违反贝尔不等式来支持量子力学。这意味着，量子力学不能被使用隐藏变量的理论所取代。

约翰·克劳泽研究示意图

在约翰·克劳泽的实验之后，一些漏洞仍然存在。阿兰·阿斯佩开发了一种新设置，并以一种弥补重要漏洞的方式使用它。他能够在纠缠对离开其源后切换测量设置，因此在它们发射时既有设置就不会影响结果。

阿兰·阿斯佩研究示意图

使用改良工具和一系列长期实验，安东·塞林格的团队利用纠缠量子态证明了一种称为量子隐形传态的现象，它可以将量子态从一个粒子移动到远距离的另一个粒子。

安东·塞林格研究示意图

“纠缠态”正从理论走向技术

量子力学现已开始得到应用，并产生了很广阔的研究领域，其包括量子计算机、量子网络和更为安全的量子加密通信。

从实践的角度来说，量子纠缠所代表的，其实是一个巨大资源。科学家们对量子纠缠漏洞的不满，正源于每一阶段可应用范围的不够。

诺贝尔物理学委员会主席安德斯·伊尔贝克这样总结道：“越来越清楚的是， 一种新型的量子技术正在出现。我们可以看到，获奖者在纠缠态方面的工作非常重要，甚至超出了关于量子力学解释的基本问题。”

近5年诺贝尔物理学奖得主

2021年，诺贝尔物理学奖授予“对我们理解复杂系统的开创性贡献”。一半由美国科学家真锅淑郎(Syukuro Manabe)和德国科学家克劳斯·哈塞尔曼(Klaus Hasselmann)获得，表彰他们“对地球气候的物理建模、量化可变性和可靠地预测全球变暖”；另一半由意大利科学家乔治·帕里西(Giorgio Parisi)获奖，以表彰他“发现了从原子到行星尺度的物理系统中无序和波动之间的相互作用”。

2020年，诺贝尔物理学奖将一半颁给了英国科学家罗杰·彭罗斯(Roger Penrose)以表彰其给出的黑洞形成的证明，并成为广义相对论的有力证据。另一半由德国科学家赖因哈德·根策尔 (Reinhard Genzel)、美国科学家安德烈娅·盖兹 (Andrea Ghez)共享，表彰他们“在银河系中心发现超高质量高密度物质”。

2019年，美国普林斯顿大学教授吉姆·皮布尔斯（James Peebles）、瑞士日内瓦大学教授米歇尔·麦耶（Michel Mayor）和日内瓦大学教授迪迪埃·奎洛兹（Didier Queloz）获奖，理由是“在天体物理学方面的发现”。

2018年，美国科学家亚瑟·阿斯金（Arthur Ashkin）、法国科学家杰哈·莫罗（Gerard Mourou）和加拿大科学家唐娜·斯特里克兰（Donna Strickland）获奖，理由是“在激光物理领域的突破性发明”。

2017年，三名美国科学家雷纳·韦斯、基普·索恩和巴里·巴里什获奖，理由是“在LIGO探测器和引力波观测方面的决定性贡献”。

获得诺贝尔物理学奖的华人科学家

在诺贝尔奖历史上，诺贝尔物理学奖是华人获奖最多的领域，共有6位华人科学家获奖。

1956年，31岁的美籍华人李政道和35岁的杨振宁提出“李-杨假说”，并于1957年同时获得诺贝尔物理学奖。

1976年，美籍华人科学家丁肇中因发现J粒子获得诺贝尔物理学奖。

1997年，美籍华人朱棣文因“发明了用激光冷却和俘获原子的方法”荣获诺贝尔物理学奖。

1998年，美籍华人崔琦因解释了电子量子流体这一特殊现象，获得诺贝尔物理奖。

2009年，英国华人科学家高锟因在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”作出突破性成就，获得诺贝尔物理学奖。

来源： 九师联盟