諾貝爾獎史話之癡迷晶體的多蘿西

文/朱長超 編輯/暖陽

諾貝爾獎史話之癡迷晶體的多蘿西

文/朱長超 編輯/暖陽

朱長超

上海社會科學院信息研究所研究員，中國思維科學學會籌委會副理事長，中國科普作家協會會員。

在諾貝爾獎獲獎史上，多蘿西·克勞福特是第五個獲得諾貝爾獎的女性，是英國第一個女性獲獎者。

她的獲獎，有很堅實的科學基礎，是實至名歸。她分析出青霉素、維生素B1和胰島素的結構。這三項大成就中的任何一項，都有可能獲獎。而她是以確定維生素B12的結構而獲獎的。她的這三項工作，具有重要的化學和醫學意義。它為人工合成這三種生化物質奠定了科學基礎，而這些物質對于人類的健康關系十分密切。她的工作，為人類方便地合成和提供了治療維生素B12缺乏癥、糖尿病和細菌性傳染病的有效藥物。

從小喜歡實驗的小姑娘

多蘿西·克勞福特出生于一個宗教氣氛濃厚的家庭。母親有很好的音樂素養，父親經常在埃及傳教，對孩子很寬松，積極支持他們的學習和實驗活動。

當時，英國有一種關于教育的民間組織，名叫“全國父母教育聯合會”（PNEU），它們作為地方政府建立的學校之外的一種補充，教師由它培訓，重點是進行人格教育和科學教育。它教育學生的格言是“我是，我能，我應當，我愿意”。聯合會培訓年輕女子做家庭教師，因為她們與孩子們有較強的親和力。學校給12歲以下的孩子上課，課程包括物理和化學，而那時候多數小學的科學課至多不過是“自然”。多蘿西在十歲時進了這樣一個小課堂。這種課程是作為學校教育的補充和提升。

有一次化學課上，老師和同學一起做制取明礬溶液和硫酸銅溶液，從中獲得關于溶液的知識和對硫酸鋁和硫酸銅的認識，還要讓它們析出晶體。多蘿西覺得實驗很有趣，她和同學瞧著溶液慢慢蒸發，晶體逐漸顯現出來了，排列得很整齊，陽光下閃耀著光芒。特別是硫酸銅，帶著美麗的藍色。她被深深地吸引住了。在她看來，化學是一門非常有趣的科學，從此，她迷上了化學，迷上了晶體。她后來回憶說：“我這一生為化學和晶體所俘虜。”她獲得諾貝爾獎，就與晶體和化學有關。

閣樓上的小實驗室

她覺得化學真有趣，化學實驗更有趣。如果有自己的實驗室，可以隨時做自己的實驗，那有多好啊。

這個愿望得到了父母的支持。她在自家的4間閣樓中最小的一間里建起了自己的小實驗室。房間很小，有傾斜的屋頂，只有一扇小窗，光線通風都不夠好。但是，對于一個11歲的孩子，這個實驗室是夠寶貴的了。角落的一張木櫥里，放著她的各種收藏品：古代的罐子碎片，各種鳥蛋，冷杉的球果。有一層放著各種瓶瓶罐罐，瓶子里裝著各種晶體、粉末和溶液，整齊地貼著標簽。桌子上放著燒杯、試管和其他一些化學器皿。還有一只小小的酒精燈，用來加熱和灼燒。

1923年，她14歲，與妹妹在一條小溪里發現了一塊黑石頭。她猜想是寶石，請求父親的朋友、化學家約瑟夫允許她在他的實驗室里分析一下。她用學到的知識進行了分析，約瑟夫指出了她的錯誤，但鼓勵她的探索精神，送給她一箱試劑和一些石頭，供她分析。后來，母親又送給她一本叫《人體生理的生化學基礎》的書，里面有介紹胰島素的章節，引起了她的興趣。胰島素研究后來成為她科學研究的重要方向。

她有空的時候，就到自己的小實驗室做實驗。實驗使她忘記了時間。有時候，她屏住呼吸，用白金絲醮一下配制的溶液，觀察會產生什么顏色的火焰。這間小小的實驗室，點燃了她求知的欲望，她相信隱藏在科學深處的奧秘是可以通過實驗來一點一點地揭示的。童年時代與晶體的相遇，成了她一輩子的緣份。晶體從此成了她眼中的路標，指引她不斷地揭示復雜物質的內在結構；晶體也成了她心頭的魔杖，吸引她用晶柵揭示物質的結構。

通過X光衍射研究物質的結構

在無機化學中，分析物質的構成可以通過沉淀稱量、化學滴定等方法可以知道這種物質由什么原子或者什么基團所組成，再根據它的重量，可以揭示它的組成，推測它的結構。

但是，有機物質的同類衍生物很多，同素異構體很多，構成相當復雜。同樣的分子量和同樣的元素可以構成許多種物質。用分析無機物的辦法無法正確地揭示有機物的組成和結構。而光柵的衍射分析成了分析有機物組成和結構的一種重要方法。

衍射分析的道理是這樣的，晶體排列很整齊，它們存在著一定的晶格。而X射線在經過排列整齊的光柵后，會產生衍射圖像。科學家發現，通過衍射圖像可以分析物質的組成和結構，這種方法就是X射線衍射方法。例如，測定衍射角位置（峰位）可以對化學物質進行定性分析，測定譜線的積分強度可以進行定量分析等等。青霉素、維生素B1、胰島素這些分子量很大、結構很復雜的重要物質的內部結構都被多蘿西用晶體衍射的辦法搞得清清楚楚。1964年，多蘿西·克勞福特由于正確地揭示和解析維生素B12結構的貢獻而獲得諾貝爾獎。1965年，她又獲得英國功績勛章。

多蘿西是三個孩子的母親，她關心愛護自己的三個孩子。平時，她像一個操心著家務的母親；她是一位鋼琴家，她能彈得一手好琴，當她彈琴的時候，她多么像一個沉浸在音樂聲中的音樂家啊。人們平時只知道她是一位好母親，一位有很高音樂素養的人。而誰能想到，她還是一位訓練有素的化學家，她揭示了像維生素B12、青霉素、胰島素這樣復雜物質的結構。

令人想不到的，她還是一些國際性大課題研究的領導者。與她一起從事課題研究的有來自南非、印度、阿拉伯世界、中國等國家和地區的科學家。他們有不同的政治信仰、有不同的宗教信仰，彼此之間，常常爭爭吵吵。但是，在她的統領下，卻很協調地一起工作。她也8次來到中國，她在研究人的胰島素結構，中國人在研究牛胰島素結構，她并不因為中國的封閉（那時還未開放）而對中國留一手，很開放地介紹他們課題的研究，也指導中國學者的研究。對于中國學者的成就，她也在國際會議和國際刊物上加以肯定。她具有非常博大的胸懷，這也許是與她成長過程中的基督精神分不開的。