這些諾獎發(fā)明，徹底地改變了我們的生活

導讀

從藍色發(fā)光二極管（LED）的微光，到體外受精（IVF）的“奇跡”。諾貝爾獎始終表彰那些因其發(fā)現(xiàn)而改變世界的人。

以下這六項創(chuàng)新與發(fā)現(xiàn)不僅改善了我們的日常生活，更拯救了無數(shù)生命，還助力創(chuàng)造出全新的生活方式：血型的發(fā)現(xiàn)實現(xiàn)了安全輸血、體外受精（IVF）為數(shù)百萬不孕人群提供了幫助、鋰離子電池的發(fā)明改變了儲能方式、藍色發(fā)光二極管（LED）催生出持久且環(huán)保的白光、合成靛藍染料讓平價牛仔布成為可能、電荷耦合器件（CCD）傳感器開啟了數(shù)碼攝影時代。

潘 展|翻譯

01

實現(xiàn)安全輸血

你或許認識有過獻血或輸血經(jīng)歷的人。然而，這些能挽救生命的輸血操作曾經(jīng)充滿不確定性，甚至可能引發(fā)致命反應。

直到卡爾?蘭德施泰納（Karl Landsteiner）發(fā)現(xiàn)了人類血型的存在，這種風險才得以降低。他通過實驗檢測血液樣本，觀察一個人的紅細胞與另一個人的血清混合時是否會發(fā)生凝集。實驗結果表明，當受血者體內存在針對供血者紅細胞的天然抗體時，就會出現(xiàn)不良反應。他發(fā)現(xiàn)，在這類情況下供血者血液中的紅細胞會開始聚集，即發(fā)生凝集反應。在受血者體內，這些凝集的紅細胞可能會堵塞血管，導致血液無法輸送到身體各個部位；積聚的紅細胞也可能破裂并向體內釋放有毒物質，最終可能導致受血者死亡。

基于這項研究，蘭德施泰納將人類血液劃分為不同血型。如今，輸血已成為處理創(chuàng)傷或大型手術時的常規(guī)操作。醫(yī)護人員會確保患者輸注與自身血型匹配的血液，以此降低因血型不合引發(fā)致命反應的風險。

02

讓平價牛仔布成為可能

你有最愛的牛仔褲嗎？阿道夫?馮?拜耳（Adolf von Baeyer）推動實現(xiàn)了靛藍染料從傳統(tǒng)的植物提取向工業(yè)化生產的轉變，為數(shù)百萬衣櫥中出現(xiàn)平價牛仔布立下了功勞。

從確定靛藍的大致結構到推算出其精確化學式拜耳花了近20年時間。在此期間，他已掌握足夠信息，能以三種不同方法從富含碳原子的各類原材料中合成這種染料。1897年，首批合成靛藍染料上市，引發(fā)了行業(yè)熱潮。

據(jù)估算，全球每年售出的牛仔褲超過45億條，而其中大部分都使用合成靛藍染料染色。

03

研發(fā)用于電子捕獲圖像的傳感器

從留存珍貴的家庭瞬間到記錄日常晚餐，如今我們拍攝的照片比以往任何時候都多。

威拉德?博伊爾（Willard Boyle）與喬治?史密斯（George Smith）曾是紐約郊外著名的貝爾實驗室的同事，是他們讓電子捕獲圖像成為可能。在一次為研發(fā)新型信息存儲技術而開展的頭腦風暴會議上，二人基于愛因斯坦的光電效應提出了一種圖像傳感器的構想——該傳感器中光電池陣列會根據(jù)入射光的強度釋放出與之成比例的電子。

他們發(fā)明的電荷耦合器件（CCD）引發(fā)了數(shù)碼成像領域的爆發(fā)式變革。除了應用于數(shù)碼相機外，CCD在醫(yī)學與天文學等科學領域也發(fā)揮著關鍵作用。倘若沒有CCD，我們便無法看到哈勃太空望遠鏡拍攝的那些令人驚嘆的太空圖像。

04

為節(jié)能燈具打造白光

發(fā)光二極管（LED）的應用場景十分廣泛，從圣誕樹裝飾到足球場照明比比皆是。但要實現(xiàn)持久且節(jié)能的白光LED燈具，離不開三位獲獎者的研究貢獻。

20世紀90年代初，赤崎勇（Isamu Akasaki）天野浩（Hiroshi Amano）與中村修二（Shuji Nakamura）利用半導體制造出明亮的藍色光束。這項成果與已有的紅色、綠色二極管技術相結合，為照明技術帶來了根本性變革。

相較于傳統(tǒng)光源，LED的節(jié)能優(yōu)勢顯著，對環(huán)境的影響也遠小于前者。與白熾燈相比，LED的能耗至少降低了75%，使用壽命更是前者的約25倍。目前，全球照明用電占總耗電量的15%，同時貢獻了全球5%的溫室氣體排放量。因此，在全球范圍內推廣LED等節(jié)能燈具已刻不容緩，此舉有望將照明相關的溫室氣體排放量減少三分之一以上。

05

實現(xiàn)可充電的世界

電動汽車被視為公路交通脫碳的關鍵技術，而公路交通的排放量占總排放量的六分之一。許多電動汽車都依賴鋰離子電池，這類電池還被用于為手機等小型便攜式電子設備供電，以及儲存太陽能和風能產生的電能，這使得無化石燃料社會的實現(xiàn)成為可能。

鋰離子電池的基礎是在20世紀70年代的石油危機期間奠定的。斯坦利?惠廷厄姆（Stanley Whittingham）研制出一款具有巨大潛力的2伏電池，但該電池極易爆炸，無法投入實際使用。約翰?古迪納夫（John Goodenough）對電池所用材料進行了改良，這一突破為研發(fā)性能更強的電池奠定了基礎，也助力吉野彰（Akira Yoshino）在1985年成功研制出首款具備商業(yè)可行性的鋰離子電池。

鋰離子電池重量輕、耐用性強，可充放電數(shù)百次而性能不衰減。自1991年首次進入市場以來，它徹底改變了我們的生活，為無線化、無化石燃料社會的構建鋪平了道路。

06

研發(fā)不孕不育治療方法

20世紀50年代，羅伯特?愛德華茲（Robert Edwards）提出了一個突破性構想：通過在體外使母親的卵子受精，再將受精卵植入子宮，幫助無法生育的夫婦實現(xiàn)受孕。

1969年，他首次成功演示了人類體外受精（IVF，即試管嬰兒技術），但當時的受精卵最多只能完成一次細胞分裂。為攻克這一難題，他與婦科醫(yī)生帕特里克?斯特普托（Patrick Steptoe）展開合作，斯特普托找到了直接從女性卵巢中提取合格卵子的方法。此外，護士兼胚胎學家瓊?珀迪（Jean Purdy）也加入了團隊。他們不僅共同解決了技術難題，還克服了社會上對這項研究的部分抵制。憑借堅韌不拔的精神和堅定的決心，他們最終在1978年迎來了世界上首個試管嬰兒路易絲?布朗的誕生。

如今，全球每年通過體外受精技術誕生的嬰兒超過50萬名。體外受精已成為一項廣為人知的技術，對許多夫婦而言，當他們在受孕過程中遇到困難時，這是一個觸手可及的選擇。

資料來源：

https://www.nobelprize.org/stories/can-you-imagine-life-without-these-discoveries/

Deep Science預印本