透过诺贝尔奖看化学研究范式的演进

    作为一名与分子打了半辈子交道的科研工作者，当我翻完《科学桂冠的启示：诺贝尔化学奖》这本科普书时，像是完成了一场系统性的思想溯源与学术巡礼。本书以诺贝尔化学奖为脉络，为我们描述了从1901年至2024年间，化学这门中心学科如何从经典走向现代，其研究范式如何历经数次深刻的革命。

    本书开篇，将我们带回了化学正从经验规则向理论科学跃迁的奠基时代。我们看到了范托夫如何用热力学原理重构化学反应的秩序，阿列纽斯如何以电离理论揭示溶液行为的本质，以及能斯特如何用热力学第三定律为化学平衡的计算提供标尺。这一时期，诺贝尔奖格外青睐那些为化学建立坚实理论基础的科学巨匠，他们的工作标志着化学不再是“炼金术”式的技艺，而是建立在严格数学和物理规律之上的精密科学。尤值得一提的是，奖项甚至跨越了传统的学科壁垒，1908年的化学奖出人意料地颁给了物理学家卢瑟福，表彰其对元素衰变及原子结构的研究。这一方面说明了当时学科分野的初始模糊性，另一方面也极具前瞻性地揭示了化学与物理学在微观层面的根本交汇。这一时期的工作共同构筑了现代化学的理论基石。

    接下来，本书清晰地展现了化学研究的第二次范式革命：从宏观唯象向微观机理的深入。量子力学的诞生，为化学家提供了研究分子内部世界的关键工具。从鲍林将量子力学引入化学，开创性地阐释化学键的本质，到福井谦一的前线轨道理论、霍夫曼的分子轨道对称守恒原理，化学家们不再满足于知道“是什么”，而是迫切地想要理解“为什么”。他们开始从电子层面理解反应的动力，预测分子的结构与性质。这一范式转变，使得化学从一门主要依赖实验探索的科学，逐渐演变为理论与实验并重，甚至理论能够指导实验设计的科学。本书对这一时期获奖工作的梳理，精彩地呈现了理论化学的崛起及其对整个学科方向的引领作用。

    进入20世纪中后期，尤其是近几十年来，化学研究的重心逐渐从理解自然转向创造新物质，这标志着第三次范式革命的开启。这一阶段的诺贝尔化学奖，越来越多地颁给了交叉学科领域的开拓者。例如，克卢格将电子显微技术与晶体学结合，让我们得以“看见”病毒和生物大分子的精细结构；梅里菲尔德的固相合成法，让多肽乃至蛋白质的合成变得如同搭积木般可控；沙普利斯等学者发展的点击化学，实现了分子模块间高效且精准的连接，为药物合成、材料科学带来了革命性的工具。近年来，诸如基因编辑技术、人工智能预测蛋白质结构等获奖成果，凸显了化学与生物学、信息科学深度融合的时代特征。化学的角色已经从被动地分析自然界存在的物质，转变为主动地设计、合成自然界中不存在的、具有特定功能的新分子与新材料。

    从书中，我们可以看到诺贝尔化学奖的颁发历程本身就是一部化学学科不断打破边界、拥抱融合的演进史。从早期的物理化学奠基，到中期的生命化学渗透，再到当今的材料、能源、信息、生物等多领域的全面交叉，化学不再是一门孤立的学科，而是成为连接各种科学领域、解决人类面临重大挑战的枢纽。对于化学领域的从业者和学习者来说，本书有助于我们定位自身研究在历史长河中的坐标，理解当前热点问题的来龙去脉，甚至预见未来的发展方向。对于广大读者而言，通过本书，也能感受到化学的内在发展逻辑与不朽的生命力。

    （作者为新加坡国立大学教授、化学系主任，新加坡化学会主席，新加坡国家科学院院士）