這些諾獎發明，徹底地改變了我們的生活

導讀

從藍色發光二極管（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現而改變世界的人。

以下這六項創新與發現不僅改善了我們的日常生活，更拯救了無數生命，還助力創造出全新的生活方式：血型的發現實現了安全輸血、體外受精（IVF）為數百萬不孕人群提供了幫助、鋰離子電池的發明改變了儲能方式、藍色發光二極管（LED）催生出持久且環保的白光、合成靛藍染料讓平價牛仔布成為可能、電荷耦合器件（CCD）傳感器開啟了數碼攝影時代。

潘 展|翻譯

01

實現安全輸血

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

直到卡爾?蘭德施泰納（Karl Landsteiner）發現了人類血型的存在，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，就會出現不良反應。他發現，在這類情況下供血者血液中的紅細胞會開始聚集，即發生凝集反應。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，輸血已成為處理創傷或大型手術時的常規操作。醫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）推動實現了靛藍染料從傳統的植物提取向工業化生產的轉變，為數百萬衣櫥中出現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，引發了行業熱潮。

據估算，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入射光的強度釋放出與之成比例的電子。

他們發明的電荷耦合器件（CCD）引發了數碼成像領域的爆發式變革。除了應用于數碼相機外，CCD在醫學與天文學等科學領域也發揮著關鍵作用。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

為節能燈具打造白光

發光二極管（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。但要實現持久且節能的白光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。

相較于傳統光源，LED的節能優勢顯著，對環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