国外化学家获诺贝尔奖社会背景

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摘要:概述了2000—2002年间三位荣获诺贝尔奖的日本化学家的经历及其研究态度以及他们各自获奖的研究内容和意义，考察了产生这些划时代研究成果的社会背景——尤其是教育与研究环境。为了做出划时代的发现和发明，虽然需要研究者个人的“意外发现”能力，但是，要培养具有这种能力的人才，则需要发展重视个性的教育；要充分发挥这种能力，还需要在精神、时间和经济等方面具备充裕的条件。现在，日本几乎失去了在二战后的某一时期曾经具备的这种教育与研究环境，考察了失去这些环境条件的社会因素。

关键词:日本；化学；诺贝尔奖；社会背景；理科教育；意外发现能力

诺贝尔奖开始于1901年。在1999年以前的大约100年间，全世界共有460名学者获得了物理学、化学、生理学或医学奖。其中，日本学者仅有5位。但是，在自2000年以后的3年间，在全世界27位获奖者中，日本学者就占了4位。其中，有3位学者获得了诺贝尔化学奖。本文在介绍3位获奖者——白川英树、野依良治和田中耕一的从学经历及其成长环境、获奖内容及其意义的同时，试图就20世纪70年代至80年代间，日本取得如此出色研究成果的社会原因①进行考察。

一、白川英树

白川英树于1936年出生在东京。他的父亲是医师，由于他父亲工作的关系，白川在中国的台湾和东北(辽阳、鞍山等)地区度过了幼年时代。1944年，白川在上小学3年级的时候，就回国并在其故乡高山市继续读书。直到高中毕业为止，他在那里度过了10年的学习生活。高山是一个被群山环抱的小城市，白川因此获得了许多亲近自然的机会。受此影响，白川打算将来从事改良植物品种的工作。另外，由于白川对组装和制作收音机感兴趣，因此，他也打算在电子学专业方面发展自己；还由于白川对开始上市的塑料这种新材料也很感兴趣，因此，他也想从事这方面的研究。可见，少年时代的白川围绕自己的发展道路抱有各种希望。最后，他考入东京工业大学，开始研究塑料问题[1]56－57。

1961年，白川在东京工业大学毕业后直接考入研究生院深造，并于1966年学完了博士课程。当时，民营企业几乎不招聘博士肄业者，因此他们毕业后很难就业(注:日本企业非常重视职员的归属意识和忠诚心。当时，企业录用应届大学毕业生或者应届硕士毕业生，并对他们进行教育而不录用应届博士毕业生。这是因为应届博士毕业生的研究能力虽然很强，但他们很自负，很难培养他们的归属意识和忠诚心。不过，在1980年以后，民间企业也开始重视基础研究，开始录用应届博士毕业生了。)。这样，工学系的研究生一般在修完硕士课程以后，不直接进修博士课程就到民营企业去工作了。但是，白川为了能够持续地开展自己的研究工作，在修完硕士课程以后，就直接进修博士课程了(他几乎不考虑这样做会对自己将来就业可能产生不利影响)。白川把自己的这种不达到目的不罢休的性格称为“完美主义”。

修完博士课程以后，白川在他的导师池田教授的研究室担任助教。1979年，白川辞去在东京工业大学所担任的助教职务，前往筑波大学担任副教授，并在3年以后晋升为教授。2000年3月，白川退休并获得了名誉教授的称号。同年秋天，白川因发现具有导电性的高分子而获得了诺贝尔奖。

1.发现的过程

白川跟随池田教授研究的课题是“聚乙炔的合成机理”。聚乙炔是由几万个用于照明和焊接的电石气分子结合而成的高分子，它虽然在碳原子排列上和聚乙烯相同，但是，聚乙烯中的每个碳原子分别和两个氢原子结合，相反，聚乙炔中的每个碳原子只和一个氢原子结合，因此，每个碳原子就多余一个电子。由于存在这样的电子，因此，就使得聚乙炔在一定程度上能够导电。就是说，聚乙烯属于绝缘体，而聚乙炔则属于半导体。

要弄清聚乙炔的合成机理，就要知道它的化学结构。为此，需要把它调制成薄膜，对其进行诸如测定红外线吸收光谱等方面的数据分析，从分析的结果中推测出它的化学结构。当时，白川在实验室里制造这种高分子材料的方法是:一边搅拌催化溶液，一边向其中吹入电石气；被吹入的电石气在接触到催化溶液时就会发生化学反应，变成黑色粉末状的聚乙炔并沉淀下来。但是，由于产生出的聚乙炔粉末不溶于任何溶液，因此，采用一般方法不能把它调制成薄膜(注:一般来说，要调制高分子薄膜，就需要把该高分子配制成溶液，把它涂抹在玻璃板上，并对它进行干燥，制成高分子膜。因此，从当时的常识来看，如果找不到适当的溶剂，那么，高分子就不能变成膜。)。因此，白川不得已只能研究处于粉末状态下的聚乙炔的化学结构(注:分析粉末的原初状态，以此推定其化学结构，这虽然是可能的，但其实验操作不仅繁杂，而且也很难获得正确的结果。)。然而，一个偶然的机会使他发现了从电石气直接调制成聚乙炔薄膜的方法。

这个机会是:某位外国留学生依照白川的指导合成的聚乙炔总不是黑色粉末状，而是一种“像黑色破手巾那样的物质”。这种结果自然表明实验失败了。一般来说，在这种情况下，指导老师只要指导学生修改实验方法或程序就可以了。但白川没有这样做。他推测到，造成这种实验结果的原因在于:这位留学生错误地把催化溶液的浓度调制得很高，因此使得合成反应速度加快，膜一旦形成，它就会因受到搅拌而遭到破坏并下垂，最后呈现出“破手巾”状态[2]。受此启发，白川获得了简便制造聚乙炔膜的方法。这种方法是:在做实验以前，在容器的内壁涂上高浓度的催化溶液，然后，再向容器里吹入电石气。这时，由于催化溶液没有受到搅拌，因此，在容器内壁上合成的膜也不会遭到破坏。用这种方法合成出来的聚乙炔膜呈现金属光泽，其外观虽然与铝箔相似，但它不是导电体(注:金属有自由电子，所以它是导电体，自由电子反射光，所以它能够发出光泽。聚乙炔虽然不是导体，但它有π电子，π电子不能完全自由地运动，所以只有当轨道变宽时，它才能够运动，因此，它遇到光就会发生反射，发出光泽。)，而是半导体。

白川利用上述方法所调制成的薄膜，弄清了聚乙炔的化学结构，并于1971年发表了关于聚乙炔合成机理的论文。到了1974年，白川又发表了题为“聚乙炔膜的制法”的论文。后者是使他荣获诺贝尔奖的一篇重要论文。但是，这篇论文在被发表以后几乎没有引起反响。

白川在完成上述实验以后就中止了关于聚乙炔的实验研究。但是，他以和美国Pennsylvania大学的MacDiamid教授的会见为契机，再次开展了这方面的研究。MacDiamid教授此前从事无机高分子的导电性研究(注:是指他与该大学的物理学教授Heeger之间的合作研究。聚乙炔导电性的研究是由他们和白川等3人进行的。2000年的诺贝尔化学奖也是他们3人共同获得的。)，但当他来东京工业大学访问的时候，偶然看到白川制造的聚乙炔膜，并为之惊叹，决定邀请他来自己所在的大学进行合作研究。其间，白川在与MacDiamid教授的共同研究过程中，取得了如下发现:如果在聚乙炔中加入微量的溴，那么，聚乙炔的导电性能就会增加几千万倍，由半导体变成了导体。另外，如果在其中加入碘，那么，其导电效果更显著。在开展合作研究以前，白川在东京工业大学进行聚乙炔方面的实验研究中就观察到，如果在聚乙炔中加入氯，那么，它的电子状态就会发生显著变化(注:白川在向聚乙炔中加入氯并观察其反应的时候，就从其吸收红外线光谱的变化推测，氯可使聚乙炔的电子状态发生显著变化。电子的状态发生变化会引起其导电性发生变化。白川虽然也注意到了这种现象，但是，当时，由于他专心研究自己原来的课题——“聚乙炔的合成机理”，因此，他没有再深入观察和研究这个问题。倘若当时白川有充裕的精力和时间，那么，他也许会发现具有导电性的高分子。)。在聚乙炔中添加溴和碘的想法，是受当时观察结果的启发产生出来的。另外，一般认为，聚乙炔导电性的增加是由下面的结构引起的:添加的溴、碘原子具有较强的电子亲合性，它们能够与聚乙炔中的电子结合，夺走了电子，从而在电子所处的位置上出现了空穴，为了填补空穴，电子就依次产生了移动，最终增强了聚乙炔的导电性。

与以往发表“聚乙炔膜的制法”论文时的情况不同，当白川等人把他们发现聚乙炔具有导电性的研究成果公开发表以后，立即在全世界引起了很大反响。许多研究专家都争先恐后地参与该领域的研究，并陆续发现了新的具有导电性的高分子。与此同时，这些具有导电性的高分子的多种用途也被开发出来了。在理论层面，关于高分子导电机理的研究也获得了很大进展。

2.发现的条件

白川的发现与以下因素有关:①他跟随池田教授从事“聚乙炔合成机理”的研究；②他从自己学生的失败实验中获得启发，发现了聚乙炔膜的制法；③他与MacDiamid教授相会，并被邀请开展合作研究；④他从已往的氯添加实验中获得启发，产生了添加微量碘的设想。其中，①和③是外因，②和④是内因。②是他在其研究生的失败实验中所观察到的现象；④是他在观察实验结果时获得的启发，并通过大胆设想独创出来的。

上述“从被他人忽视的现象中获得启示，就会有出色发现的能力”被称为“意外发现能力”(serendipity)[3]83－85。即使在往往被认为是纯理论的自然科学领域，为了能够完成划时代的发现、发明，这种能力也是不可缺少的。牛顿看见苹果下落就发现了引力的故事就是典型的例子。但是，不管研究者具有多么出色的“意外发现”的能力，都需要在精神、时间和经济方面有充裕的研究环境。如果有精神上的充裕，就可能从被他人忽略过的现象中产生出色的设想。然而，要把这种设想通过实验完成具体的发明与发现，也需要时间和经费。

白川具有的这种“意外发现”的能力和“完美主义”品格固然值得称赞，但是，促使其成为可能的上述研究环境也是不能忽视的。由于青年时期的白川坚持不达到自己满意不的标准，因此，他很少。在研究生院学习期间，白川只发表了一篇论文；在当助教以后的8年间，他也只发表了四篇论文(注:白川在当助教时发表的第四篇论文的题目是“聚乙炔膜的制法”，该文成为他获得诺贝尔奖的理由之一。就是说，白川在当助教时期的数量虽然少，但是，他已经抓住了从事“发现导电高分子”这种划时现的机遇。白川在年轻时期的数量虽然很少，但是，到他63岁在筑波大学退休为止，他已经发表了大约250篇论文。对于这个领域的科学家来说，250篇论文虽然不是特别多，但也绝不是少数。)。近年来，在日本的自然科学领域特别是在化学领域里，试图以数量评价研究者能力的倾向越来越显著了。假如是现在，即使池田教授如何努力推荐，只发表一篇论文的白川能否被聘为助教是很值得怀疑的；即使他能够担任助教，倘若是现在，由于受到需要多发表文章这种客观的压力，因此，他也很难一贯坚持“完美主义”的研究态度。

当时，日本的大学能够平等地给全体教师拨付一定的研究经费，并允许教师自主地使用。因此，教师不仅能够使用这些经费按照计划进行科学研究，而且，当他们突然产生最初预定中所没有的设想的时候，也能够自由地使用这些经费进行研究。白川在发现聚乙炔膜制法的时候，这些研究经费发挥了重要作用[1]128－129。可见，这些研究经费虽然可能被无效地使用，但它能够为研究者发挥其“意外发现”的能力提供保障。然而，近年来，这种“平均主义”的分配经费的方式，正在被另一种“竞争主义”的分配方式(即优先把研究经费拨付给在一定时间内有望取得研究成果者)所替代。总之，从发挥研究者“意外发现”能力方面看，近年来，日本的大学正在失去往日充裕的研究环境。

另外，白川与MacDiamid教授间的合作研究也成为他完成这一科学发现的直接原因。这种现象虽然很少见，但是，在与具有不同经验和思维方式的外国研究者以及不同于自己专业的其他专业领域的研究者之间的交流过程中，能够产生不同寻常的设想，并能够有效地进行研究，这经常被认为是一种经验。然而，不能忽视的是，研究者在交流中学习到什么，这要求他具备良好的素质、充裕的精神和积极的态度。现在的交流机会虽然比当时增加了，但是，如果交流者没有充裕的精神，那么，就不能够有效地利用机会。

二、野依良治

野依于1938年出生在兵库县。他在国立神户大学附属小学、私立灘中学(包括3年初中和3年高中)接受了教育(这两类学校都是当时的精英学校，也就是说，与白川和田中不同，野依受到了当时最好的教育)。他虽然不厌学，但在小学时代，他整天在野地里玩耍；在初高中时代，他热衷于柔道；即使在大学时代，在最后一个学年，直到开始从事毕业研究为止，相对学习而言，他更爱打棒球和麻将。野依的父亲当时是民营化工企业的技术专家，并担任企业研究所所长。野依在小学即将毕业之前，就在跟随父亲参加的讲演会上，听到了“尼龙可由煤、水和空气制造而成”这句话，并受到了较大影响，决心将来沿着化学的道路发展自己。

高中毕业后，野依立即考入京都大学工学部，学习工业化学专业，并在大学毕业后，考入研究生院继续学习深造。在研究生院修完课程以后，他打算去民营企业工作。但是，在他修完硕士课程的时候，他的指导老师野崎先生晋升为教授并聘请他为助教。与白川不同的是，野依的研究领域很广泛，发表的文章也很多:在学习硕士课程的两年间，他发表了3篇论文；在担任助教的五年间，他发表了30篇论文。

野依频繁地参加各种研究活动，他的才能很快就引起了同行的关注。1968年，野依晋升为名古屋大学副教授。不久，他就去美国Harvard大学留学。一年的留学经验特别是他听过Osborn副教授的无机化学课程，这对于他以后的研究起到了很大作用[4]107－108。回国工作了三年以后，他就晋升为教授。这样快的职称晋升速度在日本是一个特例。

野依以其从事的“不对称合成反应的研究”荣获了诺贝尔奖。在此之前，他先后获得了日本化学会奖、日本学士院奖、文化勋章、美国化学会Cope奖等许多项大奖。这一点也与在荣获诺贝尔奖之前只获得过高分子学会奖的白川形成了对比。

1.镜像异构体与不对称合成

在有机化合物中，我们把组成分子的要素虽然完全相同但其结构不同的两种化合物称为“异构体”。其中，我们又把组成分子的要素的位置呈左右分布的两种化合物称为“镜像异构体”(注:组成分子的要素的位置排列与其实体形成了镜与像的关系，所以称之为“镜像异构体”。)，并把其中的一方称为“D型”，把另一方称为“L型”。这两种物质的化学性质虽然相同，但是，它们的生理作用却不同。例如，在谷氨酸中，L型谷氨酸有很好的味道，在日本，它被称为“味素”并受到消费者们的喜爱；D型谷氨酸却完全没有味道。在酞胺哌啶酮中，D型酞胺哌啶酮是一种高效催眠剂；而L型酞胺哌啶酮却具有一种可怕的催畸性，当妊娠妇女服用它的时候，它就会使胎儿的手脚变成畸形。

在一般情况下，如果通过化学途径合成镜像异构体，就会以50比50的比例同时产生D型和L型两种化合物，很难只合成其中的一种化合物(我们把这种合成反应过程称为“不对称合成”)。在合成酞胺哌啶酮的时候，由于人们不知道L型酞胺哌啶酮具有催畸性，因此，人们把合成出来的两种酞胺哌啶酮的混合物作为睡眠药拿到市场上去销售。结果，服用它的大多数妊娠妇女生出了畸形儿。如果人们掌握了这种不对称合成反应技术，那么，就应该不会发生上述悲惨的事件。

然而，在自然界中，几乎所有的镜像异构体却不是成对存在的。例如，在谷氨酸中，只存在L型谷氨酸而不存在D型谷氨酸；在葡萄糖中，只存在D型葡萄糖。其原因是，在生物体内，存在着“酶”这种催化剂——即所说的一种“铸模”，各个物质都按照这种“铸模”的要求被合成出来。例如，就谷氨酸而言，在生物体内，只存在着L型的铸模。这样，当在生物体内合成谷氨酸分子的时候，构成这种分子的各个要素，就会在与L型的铸模相符合的位置上形成谷氨酸分子。其结果，必然只生成L型谷氨酸分子，而不会生成D型谷氨酸分子。

这样，生物体借助于酶的帮助，常常只发生不对称合成反应。因此，如果我们能够创造出具有与酶相同机能的铸模，那么，不管是在实验室还是在工厂，就能够进行不对称合成反应了。之所以授予野依诺贝尔化学奖(2001年)，就是因为他研制出了具有这种机能的铸模——即用于不对称合成反应的催化剂。

2.研究方法及其背景

野依最初从事的是“不对称Carbene反应研究”，其研究成果以论文的形式于1966年发表了。这项研究虽然不是以不对称合成本身为目的的研究[4]104－106，[5]7－8，但是，野依在这项研究中发现，某种镜象异构体的D型和L型是以45比55的比率生成出来的。就是说，尽管不完全但它们确实发生了不对称合成反应。但是，野依在当时并没有立即开展这项研究。他在从美国留学回国以后，于1974年再次开展了这方面的研究。这项研究主要是由高谷秀正副教授在野依指导下完成的。他们在经过6年反复进行试错实验以后，最后成功地合成出了纯度大约为100%的L型薄荷醇(薄荷香气的组成成分)。这种合成技术在日本国内被工业化，其产品也被出口到海外。

野依在研究中选择BINAP作为催化剂，其理由是他“被这种物质分子的美丽的结构形状所吸引”[6]61－64。这种解释对于有机化学家以外的人来说，是很难理解的。总之，他想说的是，他不是仅仅根据理论思考来选择BINAP的，而是让感觉在其中发挥作用。就是说，他所具有的优秀的“意外发现”能力在他发现的深处发挥了作用。野依之所以能够把这种设想用于他的划时代的发现中，是因为他们能够坚持长达6年没有成果的研究。野依所具有的这种持之以恒的研究态度是值得赞赏的，但同时不能忽视的是，作为研究室的负责人，他能够拥有允许进行6年的试错研究的地位。野依主张，不要只要求研究者在短时间内取得成果，而要为他们提供能够长期埋头开展科学研究的场所[5]179。

白川和野依在性格和研究态度上虽然有许多不同之处，但是，他们在都具有优秀的“意外发现”的能力并且都具有能够发挥这种能力的场所这一点上却是相同的。白川和野依都在上个世纪50年代接受了学校教育，都于1961年在大学毕业。当时，日本政府从战前为实现“富国强兵”目的而实施的国家主义教育转变为实施尊重个性、发挥个人能力的教育[7]。1950年是尊重个人的教育的功能得到最好发挥的时期，另外，它还是整个社会逐渐从战后的混乱状态得到恢复的时期。在这个时期，学生们对自己和国家的将来充满希望，他们富有丰富的情感和好奇心，形成了根据个人的想法解决实际问题的习惯，能够轻松愉快、无拘无束地成长起来了。

这样的环境对于形成优秀的“意外发现”能力起到了很大作用。对此，笔者只想谈以下两点。

自然科学的教育方法。在战前的初等教育中，“理科”教育只传授生活中所需要的零散的科学知识。但到了战后，教师开始重点教授“科学的思维方法”了(注:在白川和野依上初、高中的时期，日本曾经实施了旨在提高自发学习兴趣的“解决问题的学习”指导计划。详见拙著《日本学校教育的问题点——以理科教育为中心》(1987年8月，东北师范大学讲演稿)。另外，关于战前的理科教育，参见拙著《日本初等理科教育的特征》，载廖正衡、岛原健三等主编:《中日科技发展比较研究》，辽宁教育出版社出版，1992年，第587—598页。)。在大学教育中，教师更注重把处于未解决状态中的最前沿问题原封不动地展示给学生。这种教学方法对于培养学生的柔性思考和非凡想象力起到了很大作用。白川[1]61－63、野依[6]107－108以及下文所述的田中[3]26都论述了这种教学方法的重要性。例如，白川指出:“对于教师来说，按照已有的体系进行教学，使学生容易理解。……但是，实际上，现在的物理和化学的理论体系似乎只是对其中的一部分进行体系化的结果，并非全部实现体系化。就像竹笋突破地面刚露出其面目一样，在地下，还隐藏着许多不知道的并在今后应该努力做的部分。我认为，这在必须向年轻人教授的知识里是最重要的。”田中写道:“所谓科学，它不是求寻写在教科书中的答案，而是通过自己思考获得发现，这是有意思的。对于科学家和技术专家来说，这是本质的、重要的，这些都是我从泽柿老师那里得到的。”

应试学习的影响。日本的大学入学考试几乎都是实行短时间内的笔试，几乎不把创造性思维能力作为入学考试的内容，因此，教师和学生都只注重应试学习、死记硬背知识以及迅速解题的技法练习等。显然，这种学习方式既不利于培养学生提出并解决问题的能力，更不利于培养学生的自由和柔性创造能力(这是产生“意外发现”能力的根源)。但是，在白川和野依上高中的年代，大学入学者比较少，他们不必要埋头进行应试学习，因此，没有受到上述恶劣影响。

然而，进入20世纪60年代，日本政府把培养有利于企业的人才作为教育目标了(注:政府虽然谋求经济的高度增长，但这并未回归到战前富国强兵的那种状态。然而，教育主要是为了实现国家目的培养人才。从这一点上看，日本的教育开始回归到战前状态了。)。政府制定并实施了奖励政策，希望上大学的人数迅速增加，入学考试竞争激烈，这就迫使学生不得不把时间和精力都浪费在应试学习上(注:这种现象最初只出现在高中，但不久，就从初中波及到小学，在一部分区域，幼儿园也开始实行入园考试，幼儿为此也要学习。就是说，这些人从婴儿时期开始，就按照一定的框子只接受行为和思维方面的训练。)。在理科教学中，教师和学生注重升学率，与讲授“科学的思维方法”相比，他们更注重讲授知识。即使在大学，由于入学者数量急剧增加，学生们的基础能力和水平整体降低，教师不得不对他们进行体系化的、容易接受和理解的教学。这样，以往形成的适合培养优秀的“意外发现”能力的教育环境逐渐失去了。

现在，即使是研究机构，允许从事像白川所说的“完美主义”研究工作这样的研究机构几乎不存在了，能够按照野依所说的坚持“长期不懈的研究”的研究机构也是难能可贵的了。大学在人事管理中，确定了“业绩主义”的评价标准——以的数量(注:最近，不仅根据的数量，而且还根据以后被引用的次数评价论文的质量。这种现象逐渐变得显著起来了。这种评价方法是以“越是高水平的论文，它被引用的次数就越多”为逻辑前提的。但是，正如白川的论文——“聚乙炔膜的制法”在发表后几乎没有引起学术界注意的那样，优秀论文未必就立刻受到许多研究专家的注意并被他们频繁地引用。就是说，判断“越是高水平的论文，它被引用的次数就越多”这一逻辑关系是否正确，需要一个很长的验证过程。如果在短时间内就以被引用的次数多少来评价论文的质量，那么，就会经常得出错误的评价结果，也可能忽略掉真正优秀的论文。)来评价研究者的业绩，把它作为任免(注:以前，大学教师一旦被录用，就能够获得终身保障(即所谓“终身雇佣制”)。但是，近年来，尤其是对助教，许多大学开始实行“任期制”。该制度规定，只要助教不增加的数量，不但不能得到晋升，就连助教的位置也难以继续得到确保。为此，他们就选择那些能在短时间内发表多篇论文的课题进行研究。)和晋升职称和职务的标准；在研究经费分配中，确定了“竞争主义”的评价标准——重点向在一定时间内确实能够取得成果者提供经费。年轻的研究者们为了确保有研究场所和经费，不得不选择能够在短时间内获得成果的“短期研究”课题进行研究。

三、田中耕一

田中于1959年出生在富山市。他出生几星期以后，他的母亲就去世了。于是，他就由从事锉锯齿工作的叔父抚养。由于田中的叔父把家中的一部分空间作为工作场地，并且每天都在这里工作，因此，田中从少年时代就在观看他叔父所从事的反复进行同一个动作，把变钝的工具变成锋利的工具的劳动过程中成长着，并逐渐养成了不知疲倦地、重复地做同一种工作的工匠性格。在上小学期间，教他的泽柿教诚老师注重通过观察和实验发挥学生们的个性，认为“科学不是按照教科书中写的去寻找答案的，而是通过自己思考去发现的”[3]26。这对田中产生了很大影响。

在初中和高中时代，田中虽然人缘较好，却不合群；他虽然擅长数学和物理，但在班里并不显眼。受他养母的教育思想——为参加考试而学习，即使学习成绩有点提高，但对于整个人生来说也没有什么意义——的影响，田中没有上预备学校(注:指讲授报考大学所必要的知识和技能的不属于正规的学校教学体系的教育机构。其主要教育对象是高考落选并愿意在翌年继续报考的高中毕业生，但即使是高中的在校学生，他们中的许多人也在假期和放学以后去那里学习。)，而是独自学习，准备考试。他在高中毕业以后，就考入日本东北大学工学部电气工学科学习。他之所以选择电气专业，除了因为他从孩提时代就喜欢收音机的制造等以外，更重要的是因为他考虑到，如果学习电气专业，将来容易找到稳定的工作。在大学期间，他留级一年，花费了5年时间才毕业。留级的一半原因是，他在食堂打工洗餐具的时候，热衷于研究高效的洗刷方法，从而影响了他上德语课的出勤率。

大学毕业以后，由于经济上的原因，田中决定不去研究生院继续学习，而首先想去索尼公司工作。但是，他没有通过该公司的就业考试。后来，经过他的指导教师的介绍，他到制造自然科学仪器的岛津制作所工作了。在岛津制作所，他被分配在中央试验所工作，参加了“开发和研制蛋白质质量分析仪”的研究团队。1985年2月，田中发现了“温和电离法”，并以此获得了2002年诺贝尔奖。

田中虽然因获得诺贝尔奖而获得了研究专家的声誉，但是，他在岛津制作所并不只从事研究，还从事研制、生产、改进、销售蛋白质质量分析仪的工作。他认为，从事销售工作对于从事开发仪器的企业技术专家来说是有意义的，倾听仪器使用者们的要求和意见，这有助于开发出更优良的仪器。

1.发现的过程

质量分析法是测量分子质量的一种方法，其所依据的原理大致如下。首先，把被测量的分子变成阳离子并把它放在正极处，然后，在两极间直接接通高压电流。此时，阳离子便迅速移向负极。如果这些离子所带的电荷相同，那么，离子的质量越小，它们运行的速度就越大。因此，如果测定出这些离子的运行时间，那么，就能够测量出它所在的被测量分子的质量(注:田中的研究团队所采用的方法，是让被检验物质分子和质子相结合，使其变成阳离子的方法。此外，还有除去电子使其变成阳离子的方法。另外，即使不把被检验物质分子变成阳离子而变成阴离子，也能够进行质量测定。还有，这里谈了根据离子的运行时间测定其质量的方法，此外，还有当离子通过磁场的时候，根据离子的弯曲度测定其质量。详见有关仪器分析的著作。)。为此，要求离子呈现出单个的游离状态。

许多物质一旦被加热就蒸发并分离成单个分子，然而，像蛋白质这样的高分子物质一旦受热，那么，它就在分离成单个分子之前就自身分解完了。因此，即使把它变成离子，用质量分析法所测定出的不是原来的质量，而是分解以后的质量。所以，当时的人们认为，使用这种方法不能测定出蛋白质的质量。

但是，田中所在公司正是让他的研究团队研制测定蛋白质分子质量的质量分析仪。田中在其中承担的任务是寻找不分解蛋白质而使之变成离子的方法。为此，他们采取的方法是:首先，把很细的金属粉末(当时，日本在加工金属超微粉末技术方面是闻名于世的，因此，田中他们容易利用这些金属超微粉末)和被检验物质混合在一起；然后，用激光在极短的时间内照射这些混合物[3]127。由于金属的超细微粉末能够高效地吸收能量，并能够在瞬间升温，因此，如果把它和被检验的物质相混合，那么，处于高温状态中的金属超细微粉末就会立即把它的热传递给蛋白质。这样，蛋白质分子就可能会迅速被加热并在分解之前游离成每一个蛋白质分子(注:如果在高温的基础上再进行加热，蛋白质当然会变质。但是，即使变质，如果不分解，其质量也不会改变，因此，这不影响质量测定。)。这就是他们所希望的结果。

然而，这种结果却怎么也得不到。在实验过程中，田中本来应该先把金属超细微粉末和丙酮混合，再把它和被检验物质混合在一起。但是，他却误把金属超细微粉末和丙三醇混合了。一般来说，在这种情况下，就要抛弃含有丙三醇的实验物质，重新做实验。但是，田中却没有抛弃它，而是直接将它与被检验物质相混合并用激光照射它。并且，他还测量它的质量，虽然结果很微小，但在仪器上看到了像信号那样的图像[3]139。就这样，他进行了半年多的实验观察研究，确定了准确地测定各种蛋白质分子质量的条件[3]151－153。就是说，他成功地发现了测定蛋白质分子质量的方法——“温和电离法”。

田中的研究成果被发表以后，几位从事质量分析的专家又把以往放弃的有机高分子作为研究对象了。其结果是，到现在，生物有机高分子的质量分析法不仅被应用于医学、药学、化学等领域的研究，而且还正在被应用于诊断疾病。完成上述质量分析法的研究工作涉及到了很多研究专家，田中作为其中贡献最大的一个人获得了诺贝尔奖(注:现在不是使用田中发现的方法，而是使用德国Hillenkamp教授和Karas教授发现的另外的方法。诺贝尔奖评审委员会认定做出最大贡献的是田中，但也有不少人认为，Hillenkamp教授的贡献也大，所以也应该给他颁奖。参见大岩ゆり:“ノ—ベル赏の谜に迫る——田中耕一さん受赏の背景とは”，[HTSS]载《世界》(岩波书店)，第722号(2004年1月号)，第296—304页。)

2.研究的社会背景

田中比白川和野依年轻20岁，他不是大学教师，而是隶属于企业的技术专家。与白川和野依所处的年代相比，在田中读初、高中的年代，教育环境和整个社会环境都很坏。但是，田中在上小学的时候就在泽柿老师的教导下，形成了这样的认识:自然科学是“未完成的且是正在发展着的知识”。并且，即使在考大学的时候，他也没有上过预备学校。因此，他似乎没有受到过应试考试的恶劣影响。另外，他虽然乐于与同学交往，却不搞小集团。他与他人和而不同，能够保持自己的相对独立性，能够与时代风潮保持一定距离。因此，年轻的田中就不自觉地形成了一种较强的内向型的性格，一种依照自己所想来处理事物的习惯和成为“意外发现”根源的自由、柔性的创造力。

与白川和野依不同，田中不是在大学搞研究，而是在企业的中央研究所里搞研究。与在大学搞研究不同，在企业内搞研究，确立研究课题的不是研究专家个人而是企业，企业拥有确立研究课题的决定权。在企业，那些不能指望给其带来利益的研究课题经常被束之高阁。可是，作为隶属于企业的岛津制作所之所以敢于确立“研制蛋白质分子质量分析仪”这种在当时的学术界被认为不可能成功且很难给企业带来直接利益的研究课题(注:该课题是田中所属研究团队接受质量分析部门责任者洼寺俊也的建议而设立的。田中说:“正因为他们不是化学家(研究团队中的5人的专业都是物理学或者电气工学)，……所以他们才能够在当时大胆地提出研究计划。”[3]122当然，这样的研究课题只有得到企业的许可才能够得以实施。因此，应该对岛津制作所形成的能够吸收并采纳青年研究专家的创造性设想给予高度评价。)，其主要原因在于有如下作为背景的经济界的普遍风潮和岛津制作所的企业传统:在20世纪80年代的日本，由于经济高速发展，因此，企业有充足的资金资助那些未必能够给企业直接带来利益的基础研究，各企业纷纷成立中央研究所，积极开展基础研究(这种现象被称为“中央研究所热”)。其间，岛津制作所则是一家曾经创造出最早研制出X射线实验仪器等业绩的、积极开发新的自然科学仪器的、具有进取精神(敢于攻克科学难题的精神)的企业。在当时的岛津制作所的中央研究所，一旦确立了研究课题，研究团队开始研究工作，那么，虽然以后的研究工作有一定的时间限制，但是，研究所却能够给予各个研究团队的自主权利，使其研究具有自主性[3]121，124。就是说，研究工作虽然有时间限制，但是，企业却能够为研究团队和研究专家个人提供发挥“意外发现”能力所需要的充裕的精神、时间和经济条件。

但是，当日本进入20世纪90年代且经济变得不景气的时候，以往掀起的所谓“中央研究所热”的风潮退却了，各企业又把研究重点转移到能取得显著效应的开发研究上来了。即使在岛津制作所，中央研究所也把其名称改为基础技术研究所，在组织和研究对象方面也发生了改变[3]40。总之，在80年代形成的支持在短时间内不能取得成果的“长期研究”的宽裕的环境条件，在进入90年代以后，便从整个产业界消失了。

另外，如上所述，田中从事的对仪器的产品化、改良、销售等工作，对其开发研究起到了很大作用[3]74－78。就是说，对于田中来说，这项业务大概和白川与MacDiamid教授间的合作研究、野依到Corey教授研究室留学具有相同的意义吧。但是，即使是在岛津制作所，现在也不能以“培养各部门专家并让其担任各部门工作是提高效率的做法”为由，让一个技术专家掌握各个阶段的业务了[3]75。

四、结语——科学发现的基础

为了完成出色的发现和发明，不仅需要知识的积累，而且还需要从中产生认识上的飞跃。研究专家所具有的“意外发现”能力使这种飞跃成为可能。“意外发现”能力来源于每个人所拥有的自由、灵活的思考力和创造力。在白川和野依上初、高中的时候，日本社会拥有培养具有优秀的“意外发现”能力的人才的能力了。但是，到了20世纪60年代以后，这种能力就迅速衰弱了。田中尽管在70年代上了初中和高中，但是，他由于能够远离那个年代的风潮，因此，他能够获得“意外发现”能力。

要把依靠“意外发现”所获得的新设想变成具体的发现和发明，就要有在精神、时间和经济方面充裕的研究场所。在白川和野依工作的时代，大学虽然能够提供这样的研究场所，但是，在业绩主义和竞争主义盛行的现在却很难做到这一点。另外，在田中进行后来使他获得诺贝尔奖的研究工作的20世纪80年代，企业虽然能够提供一定程度的充裕的研究场所，但在经济不景气且企业间竞争激烈的现在，就很难提供这样的研究环境。总之，无论从培养研究者的角度讲，还是从研究环境的角度讲，我们不能不说，能够具备“诺贝尔奖级”的发现和发明的条件，在现在的日本几乎没有了。

大学盛行业绩主义和竞争主义的结果是，迫使研究者选择在短期内取得成果的课题进行研究。就是说，现在日本大学的研究体制不适应虽有失败的可能性，但若成功就能取得划时代成就的研究实践，而转向支持大量的中等水平的研究。当然，笔者决不否认这种研究的意义。开展这种研究虽然有助于各个领域知识的增长，但是，如果不产生划时代的发现和发明，那么，科学技术就不能不丧失其发展的基础，也不能取得飞跃发展。另外，笔者也不主张完全放弃对研究者进行业绩主义和竞争主义的评价，应该贯彻平均主义原则。过度的平均主义将会使发展停滞下来，这是历史的教训。总之，一方面要重视竞争，另一方面要积极地建立如野依所说的“长期研究”的体制和机构，这是当务之急。

参考文献:

[1]白川英树.私の步んだ道[M].东京:朝日新闻社，2001.

[2]白川英树.化学に魅せられて[M].东京:岩波书店，2001:28－29.

[3]田中耕一.生涯最高の失败[M].东京:朝日新闻社，2003.

[4]野依良治.研究はみずみずしく[M].名古屋:名古屋大学出版会，2002.

[5]大(山鳥)幸一郎·北村雅人.学问と创造[M].京都:化学同人，2002.

[6]野依良治.人生は意图を超えて[M].东京:朝日新闻社，2002.

[7]岛原健三.统一化教育的弊端——日本近代学校教育的缺陷[J].张明国，金仙华，译.北京化工大学学报:社会科学版，2001(1):42－50.