2019年諾貝爾物理學(xué)獎得主迪迪?！た迤?/p>
2019 年諾貝爾物理學(xué)獎得主詹姆斯·皮布爾斯
與其他獎項相比，諾貝爾自然科學(xué)獎在學(xué)界內(nèi)具有極高的公信度與權(quán)威性，其獲獎?wù)叽碇谠擃I(lǐng)域內(nèi)的最高水平。加之諾貝爾自然科學(xué)獎偏重基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域，是關(guān)乎人類對自然認知的基礎(chǔ)性知識，在該領(lǐng)域內(nèi)取得突破性成果，更體現(xiàn)一個國家的整體科研水平與原始創(chuàng)新能力，為隨后的科技應(yīng)用與生產(chǎn)實踐帶來源源不斷的推動力。
因此，諾貝爾自然科學(xué)獎獲獎數(shù)量，像一個不夠精確卻足夠明了的指標，反映著現(xiàn)代自然科學(xué)在國別層面的發(fā)展格局。本文就通過統(tǒng)計歷年諾貝爾自然科學(xué)獎的國別歸屬，來管窺這項科學(xué)榮譽之下的國際競爭。
根據(jù)諾貝爾獎官方數(shù)據(jù)，自1901年頒發(fā)該獎項以來（數(shù)據(jù)截至2019年度獲獎名單公布后），共有612位科學(xué)家獲得諾貝爾自然科學(xué)獎，其中4位科學(xué)家兩次摘得諾獎桂冠。對這612位科學(xué)家所屬國籍進行統(tǒng)計（雙重國籍者統(tǒng)計兩次）發(fā)現(xiàn)，他們分布于世界6大洲31個國家。其中擁有美國國籍的獲獎人就有267位，占比43.63%，并與位居其后的英、德、法等國拉開較大差距，可謂遙遙領(lǐng)先。第五名是日本，共有22位獲獎?wù)摺?/p>
到目前為止，中國籍諾貝爾自然科學(xué)獎得主共有兩位（一位是楊振寧，于1957年與李政道一同在美國獲得諾貝爾物理學(xué)獎，已于2017年加入中國國籍;一位是屠呦呦，于2015年獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎，是第一位獲得諾獎的中國本土科學(xué)家），位居第18位。排名在此之前的國家均為發(fā)達國家，其中位居前列者均為世界經(jīng)濟強國?？梢姡Z貝爾自然科學(xué)獎在地理空間上，存在明顯的集聚現(xiàn)象，并且集中于發(fā)達國家，美、英、德、法四國獲獎?wù)邘缀蹙驼紦?jù)了總數(shù)的3/4。
若想通過諾貝爾自然科學(xué)獎獲得者的數(shù)量來體現(xiàn)一個國家的整體科研實力，那么國籍統(tǒng)計也許并不十分合適。因為科學(xué)精英在人生歷程的不同階段，常常發(fā)生跨國遷移，他們的國籍、出生地、教育地、工作地，以及諾獎成果完成地之間，在空間上并不統(tǒng)一。
考慮到學(xué)術(shù)傳統(tǒng)、工作合作、科研經(jīng)費和設(shè)備對研究工作的重要性，考察諾獎成果的完成地（獲獎的研究工作是在哪個國家進行的）顯得更為準確。例如，楊振寧先生雖然已是中國國籍，但當(dāng)年他獲得諾獎的成果是在美國完成的，即便那個時候楊振寧尚未加入美國國籍，根據(jù)諾獎成果完成地統(tǒng)計原則，他的諾獎歸屬地應(yīng)該被計入美國。
從諾獎成果完成地的角度來看，其空間集聚性現(xiàn)象更為明顯。612位獲獎科學(xué)家的成果，集中于25個國家完成，其中美國幾乎占據(jù)半壁江山。也就是說，一個世紀以來，對人類具有重大意義的科學(xué)發(fā)現(xiàn)與發(fā)明，幾乎一半是在美國國土上誕生的，另外超過1/3的成果完成于西歐。人類現(xiàn)代自然科學(xué)當(dāng)之無愧的主要締造者，是美國與西歐國家。它們在這100多年里，不斷推進著人類對自然的認知邊界，是當(dāng)今世界的科學(xué)中心。
到目前為止，中國籍諾貝爾自然科學(xué)獎得主共有兩位。
在諾獎頒發(fā)至今的近120年間，我們?nèi)绻诓煌臍v史時期截取時間切面，就可以歷時性地考察自然科學(xué)在不同國家的發(fā)展歷程。陳其榮教授在2011年做過該類研究。
自1901年起至今，每20年為一個階段，可以將諾貝爾自然科學(xué)獎的發(fā)展歷程劃分為6個時期。不同國家所完成諾獎成果數(shù)量在各階段的起落，可以大致劃分為三種類型。
直線上升型。此類型以美國和日本為代表。美國自1907年阿爾伯特·邁克爾孫獲得第一個物理學(xué)獎之后，諾貝爾自然科學(xué)獎獲獎人數(shù)逐年上升，且增勢迅猛，至今一直保持在高位，尚未出現(xiàn)衰落跡象。日本的情形與美國較為相似，只是起步晚了近半世紀。1949年湯川秀樹獲得的物理學(xué)獎是日本首座諾貝爾自然科學(xué)獎，進入21世紀后，日本獲獎?wù)邤?shù)量出現(xiàn)“井噴”現(xiàn)象，僅2000年至今，已有19位日本本土科學(xué)家問鼎諾獎，占日本諾貝爾自然科學(xué)獎獲獎總?cè)藬?shù)的86.4%。
諾獎級別的科研創(chuàng)新，與學(xué)科積累傳統(tǒng)、知識傳承體制關(guān)系密切。
直線下降型。與直線上升型相反，德國、法國在20世紀的第一個20年內(nèi)，頻頻獲獎，但隨后獲獎?wù)邤?shù)量逐漸減少。雖然從全球范圍內(nèi)看，德、法兩國依然是諾獎的熱門國家，但早已不及往日輝煌，尤其是在美國的耀眼光芒映照下。同樣走向暗淡的還有近代自然科學(xué)的發(fā)源地—意大利，它在20世紀初期短暫地延續(xù)了往昔余暉之后，幾乎退出了諾獎角逐的舞臺。
單峰型。還有一些國家在某個特定階段，獲獎數(shù)量明顯高于其他時期，形成諾獎小高峰，如20世紀二三十年代的奧地利、六七十年代的英國、八九十年代的瑞士、冷戰(zhàn)時期的蘇聯(lián)，以及21世紀以來的以色列，但這樣的高潮似乎不具有延續(xù)性與穩(wěn)定性。
“現(xiàn)代物理學(xué)之父”愛因斯坦
如果對各階段獲獎人數(shù)進行排序，可以發(fā)現(xiàn)諾貝爾自然科學(xué)獎空間集聚地的轉(zhuǎn)移軌跡，即20世紀前40年德國位居榜首，40年代起美國一枝獨秀，并一直保持至今，只是在21世紀到來之際，出現(xiàn)了新的追趕者—日本。
縱觀諾貝爾自然科學(xué)獎獲獎歷史，美日兩國在獲獎數(shù)量上能成為直線上升型國家，很大程度上源自兩國首先實現(xiàn)的世界經(jīng)濟強國地位。美國在19世紀末（一說是1894年）GDP超過英國成為世界霸主，20多年后成為世界科學(xué)中心，40多年后在諾獎獲獎數(shù)量上一騎絕塵;日本于1970年GDP超過西德，80年代后期超越蘇聯(lián)，成為世界第二經(jīng)濟大國，其后30年，“階段內(nèi)諾獎數(shù)量”躍居世界第二。
由于諾貝爾自然科學(xué)獎側(cè)重于那些對人類科學(xué)認知具有開創(chuàng)性貢獻的基礎(chǔ)研究，而非可以直接指導(dǎo)實踐與進行商業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用技術(shù)發(fā)明，因此，一個國家的總體經(jīng)濟實力是保障科學(xué)家進行諾獎級原創(chuàng)性研究的重要前提。優(yōu)越的經(jīng)濟條件推動科學(xué)創(chuàng)新，而科學(xué)創(chuàng)新又通過隨后的生產(chǎn)實踐反哺經(jīng)濟發(fā)展，經(jīng)濟強國與科學(xué)強國之間的循環(huán)累積效應(yīng)，使得國家的優(yōu)勢在隨后不斷加強、延續(xù)，美國就是最突出的例子。
除了經(jīng)濟基礎(chǔ)之外，日本在國家層面對基礎(chǔ)科學(xué)研究的重視以及對諾貝爾獎的推崇，使其迅速成為一位有實力的追趕者。20世紀60年代，日本提出“振興科學(xué)技術(shù)的綜合基本政策”，將國民收入的2%用于科學(xué)研究，1971年又將目標提高至3%，高于美、德、法等國。進入新世紀的2001年，日本出臺了“第二個科學(xué)技術(shù)基本計劃”，提出在未來的50年內(nèi)獲得30個諾貝爾獎的目標，引發(fā)熱議與爭議。然而，時間僅僅過去了不到20年，50年目標已經(jīng)完成了大半。
如果說，日本的諾獎獲獎人數(shù)爆發(fā)，主要源于諸如本國經(jīng)濟增長、政策導(dǎo)向這樣的“內(nèi)力”，那么美國科研實力的迅速崛起，在一定程度上還借助了難得的“外力”。
20世紀30年代起，法西斯政府推行的種族滅絕政策，以及彌漫整個歐洲的二戰(zhàn)硝煙，迫使大批歐洲科學(xué)家，尤其是猶太科學(xué)家紛紛逃離歐洲，來到美國尋求庇護。據(jù)統(tǒng)計，二戰(zhàn)期間被迫流亡的約1.2萬猶太人中，至少有63%被美國接受，其中約1400名是科學(xué)家，包括“現(xiàn)代物理學(xué)之父”愛因斯坦、“原子彈之父”希拉德、“氫彈之父”特勒等。歐洲的精英流失又以德國為甚，僅1937—1939年，德國高校損失了45%的師資。大規(guī)模的德國知識流亡與美國知識注血，極大地加速了德、美兩國之間的世界科學(xué)中心接替。
美國國家科學(xué)院
從微觀角度來看，諾獎級別的科研創(chuàng)新，與學(xué)科積累傳統(tǒng)、知識傳承體制關(guān)系密切。根據(jù)美國社會學(xué)家哈里特·朱克曼對1901—1972年286位獲獎?wù)叩慕y(tǒng)計，41%的獲獎?wù)咧辽偾髮W(xué)或共事于一位諾貝爾獲獎?wù)咧車?972年前，美國92位獲獎?wù)咧?，存在師徒關(guān)系的比例在物理學(xué)領(lǐng)域為61.3%、化學(xué)為57.9%、生理學(xué)或醫(yī)學(xué)為42.9%。1909年化學(xué)獎獲得者奧斯特瓦爾德（Ostwald）的學(xué)生能斯特（Nernst）獲得1920年化學(xué)獎，能斯特的學(xué)生密立根（Millikan）獲1923年物理學(xué)獎，密立根的學(xué)生安德森獲1936年物理學(xué)獎，安德森的學(xué)生格拉澤獲1960年物理學(xué)獎。
因此，科學(xué)家的大批外流，對于一個國家、一個科研機構(gòu)來說，不僅僅是失去了這些科學(xué)家本身，更是徹底摧毀了科學(xué)創(chuàng)新所必需的學(xué)術(shù)積累與傳承機制，使其難以為繼，更難以復(fù)興。
以德國柏林大學(xué)（今柏林洪堡大學(xué)、柏林自由大學(xué)的前身）為例，該校自1810年創(chuàng)立以來，名師薈萃，不僅有人文領(lǐng)域的世界級大師黑格爾、叔本華，還有自然科學(xué)巨擘愛因斯坦、普朗克、薛定諤、海森堡、玻恩、費歇爾等，在柏林大學(xué)任教或畢業(yè)的學(xué)生中，有21位獲得諾貝爾自然科學(xué)獎。但二戰(zhàn)時期科學(xué)家的集體逃離，使得該校一蹶不振。1954年，柏林大學(xué)誕生了該校迄今為止最后一位諾貝爾自然科學(xué)獎得主博特，其后再無科學(xué)家獲得諾貝爾獎。
學(xué)術(shù)優(yōu)勢一旦形成，就會發(fā)生良性循環(huán)的“邊緣—中央”人才遷移現(xiàn)象，科學(xué)精英紛紛從世界各地匯聚至科學(xué)中心。
從中觀層面的科研機構(gòu)來看，諾獎獲得者無論其受高等教育地還是工作地，都集中在世界一流的研究性大學(xué)。截至2018年，諾貝爾自然科學(xué)獎得主獲得最高學(xué)歷最集中的三所大學(xué)，分別為英國劍橋大學(xué)（61人）、美國哈佛大學(xué)（55人）、加州大學(xué)伯克利分校（34人）。
從宏觀的國家層面來看，截至2018年的603位諾貝爾自然科學(xué)獎獲得者，其中32.67%出生于美國，38.64%在美國接受教育，42.74%擁有美國國籍，47.26%在美國完成諾獎研究工作。美國科學(xué)界吸引和匯聚了世界范圍內(nèi)的優(yōu)秀大腦，維持著其作為世界科學(xué)中心的領(lǐng)先地位。經(jīng)濟實力是一國科研水平提升的內(nèi)生動力，由人才流動形成的空間層面的“馬太效應(yīng)”，則是以外力的方式維持并不斷擴大著已有優(yōu)勢。
2008年，中國在科研領(lǐng)域的經(jīng)費支出超過日本;2018年國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于全面加強基礎(chǔ)科學(xué)研究的若干意見》，確立“到本世紀中葉（2050年），把中國建設(shè)成為世界主要科學(xué)中心和創(chuàng)新高地”的戰(zhàn)略目標。根據(jù)近一個世紀以來世界各國科研實力消長變化來看，中國與諾貝爾自然科學(xué)獎、與世界科學(xué)中心的距離，也許只需要時間來縮短。
