大家好，这里是最佳拍档，我是大飞。2026年10月第一周，诺贝尔奖连续三天颁出了三大科学奖项。10月5日，生理学或医学奖颁给了光遗传学；10月6日，物理学奖给了一位把南极冰盖变成望远镜的物理学家；10月7日，化学奖则颁给了一个关于“生命为什么只用一只手”的世纪谜题。三个奖横跨神经科学、天体物理和化学，看起来毫不相干，但有一个共同点：它们都在回答人类问了很久很久的问题。我们先从生理学或医学奖说起。
10月5日北京时间17时30分，卡罗林斯卡学院宣布2026年诺贝尔生理学或医学奖授予三位科学家：卡尔·戴塞罗思（Karl Deisseroth）、彼得·黑格曼（Peter Hegemann）和格奥尔格·内格尔（Georg Nagel），表彰他们在光门控离子通道和光遗传学领域的发现。今年恰逢诺贝尔奖设立125周年，单项奖金从1100万瑞典克朗提高到了1200万，三位科学家各得三分之一。
光遗传学是什么呢？简单来说，就是让科学家用一束光精准地打开或关闭活体大脑中某一类神经元。这听起来有点像科幻，但它是怎么做到的？得从一种单细胞绿藻说起。莱茵衣藻是一种生活在水里的单细胞生物，它需要光合作用，但不是单纯追求光越强越好，而是要判断光从哪个方向来，然后摆动鞭毛游到最适合自己的位置。
彼得·黑格曼在马克斯·普朗克生物化学研究所长期研究的，就是衣藻这种迅速的趋光反应。他很早就注意到一个有意思的现象：光线照到衣藻的眼点后，仅0.5毫秒就产生了电脉冲。这个速度快得不像话。我们都知道人眼感知光线要经过多步化学级联反应，最终打开离子通道至少需要10毫秒。而衣藻的反应比人眼快了20倍以上，黑格曼据此推断：衣藻体内存在一种兼具感光和离子通道功能的单一蛋白，不需要中间传递环节，光一来通道就直接打开。随着衣藻基因测序完成，他锁定了两个候选基因。
然后联系了马克斯·普朗克生物物理研究所的格奥尔格·内格尔，内格尔把这两个基因分别导入青蛙卵细胞中做实验。结果证实了黑格曼的判断：这些基因表达的蛋白质确实是受光直接控制的离子通道，光一照，通道在0.2毫秒内打开，带正电荷的离子流入细胞，电信号就产生了。这两组蛋白被命名为通道视紫红质1和通道视紫红质2，也就是后来大名鼎鼎的ChR1和ChR2。
2002年他们报道了ChR1，2003年又在《美国国家科学院院刊》上证明ChR2是一种可以被蓝光直接打开的阳离子通道。对于神经科学家来说，这简直像在自然界的工具箱里翻到了一件量身定做的零件。神经元干的事情，本质上就是靠离子在细胞膜两侧流动来产生和传递信号。如果把这个来自绿藻的光控通道装进哺乳动物的神经元，再用光来控制它，不就等于给神经元装了一个光控开关吗？
这个想法其实更早就有人提过。1979年，发现DNA双螺旋结构的弗朗西斯·克里克指出过神经科学的一个根本困难：大脑里某群神经元活动时，一种行为恰好发生了，但你很难判断是这些神经元造成了行为，还是碰巧跟着一起活动。看见相关性不等于找到因果关系。克里克说，要想理解大脑，必须能只打开或关闭某一种神经元，不影响其他细胞。到了1999年他说：“理想的控制信号也许就是光。”
但ChR2的发现也不是凭空冒出来的。早在1971年，德国科学家迪特尔·奥斯特黑尔特（Dieter Oesterhelt）和瓦尔特·斯托克纽斯（Walther Stoeckenius）在研究高盐环境中的微生物时，就发现了一种叫细菌视紫红质的膜蛋白。光照上去能推动质子跨过细胞膜，把光能转变成跨膜的电化学势。这个当初让同行心存怀疑的蛋白，成了光遗传学故事的第一块基石。
真正把ChR2带进神经系统的，是斯坦福大学的卡尔·戴塞罗思。戴塞罗思本人是一名执业精神科医生，在临床中目睹了重度抑郁症和精神分裂症患者的痛苦。意识到要找到根本治疗方案，必须弄清活体大脑中神经元怎么工作。2004年，他向内格尔获取了ChR2的DNA和团队利用病毒载体把这段基因送进培养皿中的神经细胞。
2004年8月4日凌晨，年轻的爱德华·博伊登（Edward Boyden）坐在显微镜前。打开蓝光的那一瞬间，导入ChR2基因的神经元几乎立刻产生了动作电位。2005年，博伊登、张锋（Feng Zhang）等人在《自然·神经科学》发表成果，实现了对哺乳动物神经元放电的毫秒级控制。一个基因，一种膜蛋白，一束蓝光，光遗传学就这样从一套复杂系统变成了简洁可靠的工具。
在ChR2之前，格罗·米森伯克（Gero Miesenböck）已经用果蝇证明过：用遗传学指定控制谁、用光决定何时控制的可行性。但是他的系统需要被锁住的化学物质和激光共同配合，太复杂了。ChR2的出现在于它把一切变简单了：光来了，ChR2打开，正离子进入；神经元去极化，动作电位产生；光停了，通道关闭，活动停止。
此后戴塞罗思团队和其他研究者继续开发了更多工具，加入了能抑制神经元活动的卤视紫红质等蛋白。神经元终于既可以被光打开，也可以被光关闭了。这项技术为什么被视为神经科学的一场革命？因为它改变了科学家提问的方式。过去看到某一群神经元在行为发生时变活跃，最多只能说“可能与这种行为有关”。
有了光遗传学，你可以只让这类神经元表达光敏蛋白，再打开或关闭它们。打开时行为出现，关闭时行为改变，这才是因果证据。2007年，研究人员用光激活下丘脑参与觉醒的神经元，直接唤醒了睡眠中的小鼠。2012年，利根川进和戴塞罗思重新激活恐惧记忆时活跃的神经元，让小鼠在安全环境中表现出恐惧。触碰到了“记忆印迹”这个抽象问题。
此后科学家陆续找到了参与疼痛、社交、进食、奖励、昼夜节律的神经环路。在临床方向，把光敏蛋白导入视网膜色素变性致盲患者的视网膜，配合特制眼镜，一名失明患者重新获得部分视觉，能辨认并抓取桌面物体。光遗传学不是某一天从某个实验室突然被发明的，更像一场跨越几十年的接力：有人提出问题；有人在微生物中找到零件；有人证明零件怎么工作。
还有人把光变成控制神经元的遥控器，还有人把这一切组装成足以改变整个学科的技术体系。诺贝尔奖只能写下三个名字，但链条上还有奥斯特黑尔特、克里克、米森伯克、博伊登、张锋等很多人。10月6日，诺贝尔物理学奖揭晓。这一年的物理学奖只给了一个人：比利时裔理论物理学家弗朗西斯·哈尔岑（Francis Halzen），表彰他对冰立方中微子天文台的决定性贡献，以及发现源自天体物理过程的高能中微子。
1200万瑞典克朗的奖金全部归他一人，这是诺贝尔物理学奖自1992年以来第一次由一人独得。上一位独得者乔治·夏帕克（Georges Charpak）获奖，同样是因为发明了一种粒子探测器。哈尔岑1944年出生于比利时的蒂嫩，在鲁汶大学获得博士学位，1972年起任教于威斯康星大学麦迪逊分校。他是科班出身的粒子物理学家，和英国物理学家艾伦·马丁合著的教科书《夸克与轻子》，在1984年出版后几十年里一直是粒子物理入门的常用教材。
按他自己的说法，他原本从未打算过做实验，所以投身中微子探测多少带点偶然。要理解哈尔岑做了什么，得先说清楚中微子是什么。20世纪20年代，物理学家研究原子核β衰变时发现电子能量不固定，总有一部分能量凭空“消失”了。1930年，泡利提出衰变中还放出了不带电、质量极小的粒子偷偷带走了能量。费米在此基础上建立β衰变理论，给这种粒子起名“neutrino”，意大利语里的意思是：中性的小家伙。
1956年，克莱德·科温（Clyde Cowan）和弗雷德里克·莱因斯（Frederick Reines）在核反应堆旁首次直接探测到中微子，莱因斯后来分享了1995年诺贝尔物理学奖。中微子是宇宙中数量最多的物质粒子之一，仅太阳核聚变产生的中微子每秒穿过地球上每平方厘米面积的就有约600亿个。所以，此时此刻正有数以万亿计的中微子穿过你的身体，你却毫无察觉。
它不带电荷，不参与电磁相互作用和强相互作用，几乎只通过弱相互作用和其他物质打交道。平均要穿过约一光年厚的铅才可能被拦下，“幽灵粒子”的外号就是这么来的。但正是这种几乎不与物质作用的特性，让中微子成了天文学家梦寐以求的信使。光会被星际尘埃遮挡，我们往往只能看到天体的表皮；高能伽马射线在长途飞行中容易与宇宙背景辐射光子相撞湮灭。
另一类信使是宇宙线，比如1912年由奥地利物理学家维克托·赫斯（Victor Hess）乘气球发现的高能质子和原子核。但是带电粒子在星系磁场中被反复偏折，抵达地球时方向早已打乱。中微子恰好弥补了这两者的短板：它不带电，不会被磁场偏折；几乎不被吸收可以从宇宙深处笔直飞到地球。高能中微子和宇宙线还是一对孪生兄弟，宇宙线质子在源头附近撞上物质或光子时π介子衰变就放出高能中微子。找到高能中微子的来源，几乎就等于找到了宇宙线的加速器。
问题在于：一个几乎不与物质作用的信使同样意味着极难捕捉，所以只能靠数量取胜。这就需要准备足够庞大的探测介质等待极少数中微子恰好撞上原子核，碰撞产生带电次级粒子。当这些粒子在冰中的速度超过光在冰中的传播速度时，会发出一圈淡蓝色的切伦科夫光。记录这些光到达不同传感器的先后时间就能反推出中微子的来向。理论说起来不难，但是做起来很难：高能宇宙中微子通量极低探测器至少做到1立方公里才有意义。
宇宙线轰击大气层产生的μ子数量比中微子事例多出百万倍，怎么把信号从背景里挑出来就成了最大的麻烦。探测介质不仅要大还得足够透明、黑暗、稳定，切伦科夫光才能传得够远被传感器记下来。上世纪70年代起就有几支团队在不同环境中尝试：夏威夷外海的DUMAND计划推进了十几年，1993年终于把一根探测串沉入4800米深的海底。但入水后不久就因为漏水和短路与岸上失去联系，1995年正式终止。
俄罗斯和德国研究者在贝加尔湖的冰面上放下探测串坚持了下来但规模有限。哈尔岑就是在这个时候带着一个“外行的想法”出场的。1987年他去堪萨斯大学做报告，冰川学家告诉他苏联人在南极东方站架设了射电天线探测中微子。哈尔岑计算后发现，射电方法探测门槛太高，转而想到DUMAND在海水里用的那套光学办法也许可以直接搬到冰里。他后来写道：“别人可能也想到过这个主意，只是因为了解冰的光学性质而放弃了。”他自己之所以没放弃，恰恰是因为当时对这些一无所知。
1988年他和勒尼德发表预印本，提出在极地深冰中探测高能中微子。这个想法差点就仅仅停在了纸面上，立项申请被NSF拒绝。后来加州大学伯克利分校的布福德·普莱斯接过手，1990年威斯康星大学的莫尔斯第一次成功测到冰中的切伦科夫光。几方人马在阿德莱德碰头，正式提出AMANDA计划。1993年平安夜，哈尔岑坐在餐桌旁等南极点传来消息：第一根探测串已经放进冰层深处。
然而数据很快出了问题，浅层冰里布满气泡光在冰中不断改变方向有效散射长度只有40到80厘米，粒子轨迹根本无法重建。项目差点终结。转机来自冰芯数据：再往深处去极高的冰层压力会把气泡转化成固态的空气水合物晶体，冰会重新透明。1995到1996年南极夏季团队把探测串放到了1500到2000米深处，结果完全证实了这个预言：那里的冰比所有人预想的还要清澈光要走上百米才被吸收。哈尔岑后来说：“我们非常幸运。”
AMANDA一路扩建到19根探测串和677个光学模块，2001年在《自然》发表了大气中微子的观测结果。但体积偏小始终没能捕获来自宇宙深处的中微子，下一步就是把规模扩大到1立方公里。1999年冰立方计划提交NSF，2002年获批，2004年动工。团队研制了5兆瓦功率的增强型热水钻平均30小时融出一个深2500米的钻孔。从2005年1月到2010年12月18日，冰立方一共布设了86根探测串、5160个光学模块分布在冰面以下1450到2450米之间。
每个模块都是一个承压玻璃球，哈尔岑形容为“反过来的灯泡”。它不发光而是专门把微弱的光转成电信号。项目耗资约2.79亿美元，2011年5月开始全阵列物理运行。第一批的关键信号是在找别的东西时偶然发现的：日本千叶大学的石原安野负责一项超高能宇生中微子的分析，没找到预期信号却在数据里发现了两个能量约为1拍电子伏特（PeV）的异常事件，分别记录于2011年8月和2012年1月。合作组借用电视节目《芝麻街》里的角色名字叫它们“伯特”和“厄尼”。
人类此前从未观测到能量这么高的中微子，大约是大型强子对撞机质子束流能量的150倍。但是单凭两个事件统计上还不够，显著性只有2.8个标准差。合作组的克劳迪奥·科佩尔和内森·怀特霍恩随后改进了分析方法，又找出26个事件加上伯特和厄尼一共28个。2013年11月发表于《科学》，显著性大约4个标准差。一年后加入第三年数据，事件增到37个其中一个约2拍电子伏特的新事件被叫做“大鸟”。
之后，全部来自大气背景的原假设以5.7个标准差被排除跨过了物理学界公认的5个标准差发现门槛。这就是诺贝尔奖表彰的核心发现：宇宙中普遍存在一股从四面八方而来的高能中微子流，主要来自银河系之外。哈尔岑常用一句话概括其意义：“中微子在天文学是存在的。”此后，冰立方开始追踪中微子的具体来源。2017年9月，冰立方记录到一个约290太电子伏特（TeV）的中微子不到一分钟坐标就发给全球天文台。
费米伽马射线望远镜发现中微子来向恰好有耀变体TXS 0506+056正处于爆发活跃期。2022年，冰立方找到79个来自活动星系NGC 1068方向的中微子，显著性4.2个标准差。这个星系距地球约4600万光年，中心的超大质量黑洞被厚厚的气体与尘埃包裹。伽马射线信号远比中微子弱，中微子产生于辐射极其密集的区域同时产生的高能伽马射线大多被吸收了。
2023年，银河系本身也被确认为高能中微子来源最初观测达到4.5个标准差。今年基于12年数据的更新结果升到了5.7个标准差，银河系由此成为第一个跨过发现门槛的高能中微子源。但这些线索只能解释冰立方所见的一小部分，每年约100个宇宙中微子绝大部分高能中微子的真正来源仍没有明确答案。如今下一代探测器已在推进：规划中的冰立方二代计划扩大到8立方公里；地中海的KM3NeT已经报告了约220拍电子伏特的极高能中微子；中国由上海交通大学牵头的海铃计划（TRIDENT）也计划在南海3500米的深海建设。
从泡利笔下一个挽救能量守恒的假想粒子到南极冰下一立方千米的望远镜，中微子花了近一个世纪才从物理学的配角变成观察宇宙的新窗口。哈尔岑曾说：“如果现在就能告诉你我们将会学到什么，那结果反而会令人失望。”10月7日，化学奖继续揭晓。瑞典皇家科学院将2026年诺贝尔化学奖授予了法国化学家亨利·卡根（Henri B.Kagan）和日本化学家硤合宪三（Kenso Soai），表彰他们在不对称有机合成中发现了非线性效应和自催化现象。两人平分1200万瑞典克朗奖金。
卡根1930年出生于法国布洛涅-比扬古，1960年在法兰西公学院获得博士学位长期任教于巴黎南大学现为荣休教授。硤合宪三1950年出生于日本广岛，1979年获东京大学博士学位现为东京理科大学名誉教授。卡根今年95岁，是化学奖历史上仅次于2019年97岁获奖的约翰·古迪纳夫（John Goodenough）的第二年长得主。他们的研究回答了一个困扰化学界一百多年的问题：生命为什么只用一只手？
大家可以观察一下，你的左手和右手看起来几乎一样但是无论怎么旋转都无法重合。有些分子也是这样：原子组成完全相同，结构却互为镜像，化学上叫做手性。氨基酸存在两种互为镜像的形态但是构成我们身体蛋白质的几乎只有其中一种；构成DNA和RNA骨架的糖类分子则清一色全是另一种。化学家管这种现象叫做同手性。这个现象最早是法国科学家巴斯德在19世纪发现的，1848年他在显微镜下观察酒石酸晶体发现两种镜像形态用镊子分开后一种使偏振光右旋另一种左旋。
1857年他发现细菌只愿意发酵葡萄里常见的右旋分子对镜像分子毫无兴趣。这是人类第一次意识到生命的化学有手性偏好。问题在于：当化学家在试管里合成手性分子时得到的永远是左手和右手各一半的混合物叫做外消旋体。但生命只选择其中一种还把这种偏好维持了几十亿年。从巴斯德用镊子分离晶体开始，这个谜题一直困扰着化学界。这不只是哲学问题：20世纪60年代
一种叫沙利度胺的镇静剂在欧洲和日本被广泛用于缓解孕妇晨吐。后来人们发现，这种药物导致了全球数千名婴儿的出生缺陷。沙利度胺就是一种手性药物，它的右手分子能有效镇静，而左手分子却会导致胎儿畸形。当时的制药工艺无法分开两种分子，所以孕妇吞下的药片里天使和恶魔各占一半。这场悲剧让制药行业意识到，生产单一镜像药物有多么重要。
1953年，英国布里斯托大学的物理学家查尔斯·弗兰克提出了一个理论模型。他说如果某个反应同时满足三个条件，同手性就可能自发出现：第一，反应中有手性催化剂参与；第二，有一种机制能增强优势镜像分子的生成同时抑制劣势镜像分子；第三，产物本身能充当催化剂实现自我复制。弗兰克的数学模型完美无缺，但他在论文结尾冷冷地抛下一句：“在实验室里证明这一点也许并非不可能。”此后几十年，这个模型成了一道悬在所有化学家头顶的难题。
1986年，卡根迈出了决定性的第一步。当时化学界有一个根深蒂固的常识：催化剂的纯度决定产物的纯度，两者呈线性关系。但是卡根对这个假设产生了怀疑。他注意到催化剂里的金属原子通常同时与不止一个手性分子结合，如果催化剂中同时存在左手和右手两种配体，金属原子就可能形成三种组合：左左、右右、左右。前两种组合会分别驱动生成两种镜像产物，关键在于“左右”组合，它在反应中的活性远低于另外两种，几乎不工作。
这就产生了一个神奇后果：假设你的催化剂中左手占75%，右手占25%，按照概率，左右混搭组合会大量消耗掉处于少数的右手分子。结果真正起作用的催化剂中几乎全是左左组合，你只用了75%纯度的左手催化剂，却得到了90%甚至更高纯度的左手产物。而故意把催化剂掺“脏”，产物反而更纯。卡根把这种现象命名为非线性效应，1986年他一口气报告了三个不对称反应，产物和催化剂的纯度全都不成正比。
诺奖委员会的科学背景材料说这在当时是不可想象的，更重要的是卡根完美地证明了弗兰克模型中的相互抑制条件：异手性分子的结合会导致催化剂失活，这就是微观世界里的“互相伤害”。他还建立了数学模型来描述这种行为，让后来的化学家可以预测和设计类似的反应体系。非线性效应很快成为不对称催化领域的基本现象，到1990年代末已是化学系研究生课程的一部分。
但卡根只是证明了“不对称放大”，他还没有实现弗兰克模型中最核心的一环，就是产物催化自己的形成。于是接力棒交到了硤合宪三手中。硤合宪三看到了卡根的论文，产生了一个大胆的想法：能不能找到一种分子，它既是催化剂又是产物，在自我复制的过程中还能不断把自己的手性放大呢？这在当时被认为是“化学家的白日梦”。
整个90年代初，他疯狂试错经历了成千上万次的失败。1990年他第一次做出了不对称自催化反应，但是产物纯度只有35%，比催化剂的86%低了一大截。导致弗兰克的三个条件只凑齐了两个，诺奖官方科普材料里这一段的小标题就叫“试错带来结果”。
终于，1995年他撞开了那扇大门。他发现二烷基锌与嘧啶-5-甲醛的反应中，生成的产物是一种醇类分子竟然可以作为催化剂去催化它自身的形成。这不仅是自催化而且是不对称自催化，成果发表在《自然》上。起点只有2%的手性偏差经过自催化被放大到了87%，但是他没有停下，又磨了整整8年。
2003年他完成了那个被诺奖委员会称为有史以来最惊艳的化学实验之一的演示。他们在反应体系中加入了一种纯度低到令人发指的初始催化剂，左手分子只比右手分子多出0.00005%，普通仪器几乎检测不出来。然后奇迹发生了，第一轮反应后左手优势变成57%，第二轮变成99%，第三轮产物纯度超过99.5%。只需三个连续循环，初始那微不足道的不平衡就被放大到了一个纯粹的单手性世界。
硤合宪三还做了更极端的实验，起始溶液完全没有手性一共做了37次。18次一种镜像胜出，19次另一种胜出，哪只手赢全看反应刚开始那一瞬间的偶然。之后自催化会把这点偶然一路放大到底。2009年他在《科学》上把触发信号压到了极限，一个分子只是把碳12换成了碳13这点微乎其微的差别就足以决定整锅产物偏向哪只手。
物理学家弗兰克在1953年写下的预言终于在半个世纪后变成了现实，这个反应后来被命名为“硤合反应”。诺奖委员会评价说除了生命本身此前没有人实现过这样的结果。硤合宪三后来把它发展成研究手性起源的平台，用各种因素测试手性选择包括圆偏振光、磁场和手性杂质。
卡根和硤合宪三的发现对制药工业有着直接的价值，如今药企在合成手性药物时可以通过非线性效应的分析用纯度不高的催化剂得到纯度极高的产物，降低成本、提高效率。不对称催化技术被广泛用于制药、香料、农用化学品和新材料的生产。有趣的是，这一届化学奖和AI也有交集。
两年前诺贝尔化学奖颁给了蛋白质设计的大卫·贝克（David Baker）以及AlphaFold背后的德米斯·哈萨比斯（Demis Hassabis）和约翰·江珀（John Jumper）。但是AlphaFold 3在论文里坦白模型的输出并不总是遵守手性。杜克大学团队用AlphaFold 3做了3255次实验预测D型肽和蛋白质复合物，手性错误率高达51%，平均下来和随机猜差不多。
今天的AI虽然几分钟就能给出一个蛋白质结构，却还分不清分子的左手和右手。卡根本该是2001年拿诺奖的人，那年诺贝尔化学奖颁给了不对称催化获奖三人名单里偏偏没有他。而就在不久前被看作诺奖前厅的沃尔夫奖刚颁给了野依良治、夏普莱斯和卡根三人。法国科研部长甚至致函诺贝尔基金会表达不解，后来卡根出国讲学海报上介绍他的方式正是“本该在2001年拿到诺贝尔奖的人”。
25年后95岁的卡根终于等来了属于自己的诺奖。好了，到这里我们总结一下这三天的诺贝尔奖分别回答了三个问题：能不能用光精确控制大脑中的特定神经细胞？能不能用中微子看到光看不到的宇宙深处？生命为什么只选择一种手性？
三个问题都被人类问了几十年甚至上百年，都曾被认为不可能解决。但是每个问题都只回答了一部分：光遗传学在人体深部脑区的应用还有基因递送和光学设备等难题；冰立方每年只捕捉到大约100个宇宙中微子绝大部分高能中微子来源仍是未解之谜；硤合反应用的是人工分子和早期地球环境差别很大，生物同手性的真正来源至今仍是谜。
卡根等了25年哈尔岑从提出设想到捕获宇宙中微子花了25年，光遗传学从克里克设想到临床应用也走了近半个世纪。科学发现有时来得很快，有时需要漫长等待。今年的诺贝尔奖还留下了一个有意思的思考：当AI几分钟就能预测蛋白质结构时，有些最基本的科学问题比如分子为什么选左手而不是右手AI反而还没搞明白。这也许意味着我们对自然规律的理解仍然缺少某些关键的拼图。感谢收看，我们下期再见。