诺贝尔奖史话之痴迷晶体的多萝西

文/朱长超 编辑/暖阳

诺贝尔奖史话之痴迷晶体的多萝西

文/朱长超 编辑/暖阳

朱长超

上海社会科学院信息研究所研究员，中国思维科学学会筹委会副理事长，中国科普作家协会会员。

在诺贝尔奖获奖史上，多萝西·克劳福特是第五个获得诺贝尔奖的女性，是英国第一个女性获奖者。

她的获奖，有很坚实的科学基础，是实至名归。她分析出青霉素、维生素B1和胰岛素的结构。这三项大成就中的任何一项，都有可能获奖。而她是以确定维生素B12的结构而获奖的。她的这三项工作，具有重要的化学和医学意义。它为人工合成这三种生化物质奠定了科学基础，而这些物质对于人类的健康关系十分密切。她的工作，为人类方便地合成和提供了治疗维生素B12缺乏症、糖尿病和细菌性传染病的有效药物。

从小喜欢实验的小姑娘

多萝西·克劳福特出生于一个宗教气氛浓厚的家庭。母亲有很好的音乐素养，父亲经常在埃及传教，对孩子很宽松，积极支持他们的学习和实验活动。

当时，英国有一种关于教育的民间组织，名叫“全国父母教育联合会”（PNEU），它们作为地方政府建立的学校之外的一种补充，教师由它培训，重点是进行人格教育和科学教育。它教育学生的格言是“我是，我能，我应当，我愿意”。联合会培训年轻女子做家庭教师，因为她们与孩子们有较强的亲和力。学校给12岁以下的孩子上课，课程包括物理和化学，而那时候多数小学的科学课至多不过是“自然”。多萝西在十岁时进了这样一个小课堂。这种课程是作为学校教育的补充和提升。

有一次化学课上，老师和同学一起做制取明矾溶液和硫酸铜溶液，从中获得关于溶液的知识和对硫酸铝和硫酸铜的认识，还要让它们析出晶体。多萝西觉得实验很有趣，她和同学瞧着溶液慢慢蒸发，晶体逐渐显现出来了，排列得很整齐，阳光下闪耀着光芒。特别是硫酸铜，带着美丽的蓝色。她被深深地吸引住了。在她看来，化学是一门非常有趣的科学，从此，她迷上了化学，迷上了晶体。她后来回忆说：“我这一生为化学和晶体所俘虏。”她获得诺贝尔奖，就与晶体和化学有关。

阁楼上的小实验室

她觉得化学真有趣，化学实验更有趣。如果有自己的实验室，可以随时做自己的实验，那有多好啊。

这个愿望得到了父母的支持。她在自家的4间阁楼中最小的一间里建起了自己的小实验室。房间很小，有倾斜的屋顶，只有一扇小窗，光线通风都不够好。但是，对于一个11岁的孩子，这个实验室是够宝贵的了。角落的一张木橱里，放着她的各种收藏品：古代的罐子碎片，各种鸟蛋，冷杉的球果。有一层放着各种瓶瓶罐罐，瓶子里装着各种晶体、粉末和溶液，整齐地贴着标签。桌子上放着烧杯、试管和其他一些化学器皿。还有一只小小的酒精灯，用来加热和灼烧。

1923年，她14岁，与妹妹在一条小溪里发现了一块黑石头。她猜想是宝石，请求父亲的朋友、化学家约瑟夫允许她在他的实验室里分析一下。她用学到的知识进行了分析，约瑟夫指出了她的错误，但鼓励她的探索精神，送给她一箱试剂和一些石头，供她分析。后来，母亲又送给她一本叫《人体生理的生化学基础》的书，里面有介绍胰岛素的章节，引起了她的兴趣。胰岛素研究后来成为她科学研究的重要方向。

她有空的时候，就到自己的小实验室做实验。实验使她忘记了时间。有时候，她屏住呼吸，用白金丝醮一下配制的溶液，观察会产生什么颜色的火焰。这间小小的实验室，点燃了她求知的欲望，她相信隐藏在科学深处的奥秘是可以通过实验来一点一点地揭示的。童年时代与晶体的相遇，成了她一辈子的缘份。晶体从此成了她眼中的路标，指引她不断地揭示复杂物质的内在结构；晶体也成了她心头的魔杖，吸引她用晶栅揭示物质的结构。

通过X光衍射研究物质的结构

在无机化学中，分析物质的构成可以通过沉淀称量、化学滴定等方法可以知道这种物质由什么原子或者什么基团所组成，再根据它的重量，可以揭示它的组成，推测它的结构。

但是，有机物质的同类衍生物很多，同素异构体很多，构成相当复杂。同样的分子量和同样的元素可以构成许多种物质。用分析无机物的办法无法正确地揭示有机物的组成和结构。而光栅的衍射分析成了分析有机物组成和结构的一种重要方法。

衍射分析的道理是这样的，晶体排列很整齐，它们存在着一定的晶格。而X射线在经过排列整齐的光栅后，会产生衍射图像。科学家发现，通过衍射图像可以分析物质的组成和结构，这种方法就是X射线衍射方法。例如，测定衍射角位置（峰位）可以对化学物质进行定性分析，测定谱线的积分强度可以进行定量分析等等。青霉素、维生素B1、胰岛素这些分子量很大、结构很复杂的重要物质的内部结构都被多萝西用晶体衍射的办法搞得清清楚楚。1964年，多萝西·克劳福特由于正确地揭示和解析维生素B12结构的贡献而获得诺贝尔奖。1965年，她又获得英国功绩勋章。

多萝西是三个孩子的母亲，她关心爱护自己的三个孩子。平时，她像一个操心着家务的母亲；她是一位钢琴家，她能弹得一手好琴，当她弹琴的时候，她多么像一个沉浸在音乐声中的音乐家啊。人们平时只知道她是一位好母亲，一位有很高音乐素养的人。而谁能想到，她还是一位训练有素的化学家，她揭示了像维生素B12、青霉素、胰岛素这样复杂物质的结构。

令人想不到的，她还是一些国际性大课题研究的领导者。与她一起从事课题研究的有来自南非、印度、阿拉伯世界、中国等国家和地区的科学家。他们有不同的政治信仰、有不同的宗教信仰，彼此之间，常常争争吵吵。但是，在她的统领下，却很协调地一起工作。她也8次来到中国，她在研究人的胰岛素结构，中国人在研究牛胰岛素结构，她并不因为中国的封闭（那时还未开放）而对中国留一手，很开放地介绍他们课题的研究，也指导中国学者的研究。对于中国学者的成就，她也在国际会议和国际刊物上加以肯定。她具有非常博大的胸怀，这也许是与她成长过程中的基督精神分不开的。