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诺贝尔奖获得者故事:“一生为化学和晶体所俘虏”的霍奇金
发布时间:2025-03-07
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实验室里的桌子上放着一架试管和其他一些化学器皿,瓶子里装着各种晶体、粉末和溶液。11岁的屏住呼吸,把小小的酒精灯火焰里的白金丝转了一下,它的一端渐渐出现了一粒彩色的珠子。

“哇!太奇妙了!”三个小女孩惊奇地望着这一切。过了些日子,多萝西又和同学们制取明矾和硫酸铜溶液,并在此后的几天里瞧着溶液慢慢蒸发,晶体逐渐显现,像珠宝一样有许多切面,闪耀着光芒。多萝西被科学课上看到的奇异现象深深地迷住了。

1925年,在多萝西15岁生日那天,母亲精心给她挑选了一份生日礼物:用X射线研究物质微观结构的先驱威廉·亨利·布拉格的著作《关于事物的本性》《老行当与新知识》。书中有一段描述,多萝西读后非常激动:

我们现在可以了解许多从前不明白的东西,可以看到一个奇妙的世界展现在我们面前,等待探索……X射线的发现使我们能够深入地看到固体的结构,仔细观察其组成的方式。我们进入了这样一个时代……能够看到为什么一种物质包含这样那样的原子,有着这样那样的性质……。

其实,多萝西的母亲对那两本书也很感兴趣。她没有上过什么自然科学课程,完全是靠自学而成为植物学和古代织物的专家。她关注用X射线研究物质微观结构,是出于考古学方面的原因:发现陶瓷碎片、棉花、亚麻丝等不同物质里的原子排列方式。

而多萝西则是为知识获取的方式而着迷:让X射线穿过晶体,研究原子对X射线的衍射。通过课外阅读她早已懂得,晶体外表面特定的夹角以及平坦的面,反映了内部原子排列的规则和重复。晶体包含着在三维上重复的单位,就像墙纸的花纹在二维上无限重复一样。“我开始将X射线衍射看作一种方法,可以用它来探究学校化学课中提出却未得到解答的许多问题——固体和生物物质的结构。我很庆幸自己的愿望得到了满足。”

渐渐地,一度钟情于考古学的多萝西,兴趣转向了与生物有关的化学。一位科学家朋友适时推荐她读了《生物化学基础》一书。书中很有远见地写道:要研究生物体内发生的化学变化,再没有比从研究参与组成所有的细胞与组织的最重要、最富特色的物质——蛋白质的性质与行为开始更合适的了。正是这本书,引领多萝西踏上了科研的正途。

1928年,多萝西进入牛津大学萨默维尔学院学习化学,毕业后又去往剑桥大学学习X射线晶体学。1937年,多萝西获得剑桥大学博士学位,并与非洲事务专家托马斯·霍奇金结婚,名字改为多萝西·克劳福特·霍奇金。这一阶段,正处于事业上升期的霍奇金饱受严重的类风湿关节炎的折磨,还有大学里对女性科研人员的歧视,仍坚持科学研究。

几年间,经过大量的实验分析和上千次计算,这位“晶体魔术师”终于在1945年测定了青霉素的晶体结构。这是人类首次利用X射线晶体学技术测定一种大分子生物化学物质,同时也为研究抗生素的作用方式提供了重要的线索。一套全新的研究生物分子的方法被建立起来。维生素B12和胰岛素的结构又先后被揭示,相关药物由此能以人工合成方式生产出来,大大满足了社会需求。

“我这一生为化学和晶体所俘虏。”霍奇金曾经这样笑谈自己。由于使用X射线结晶分析方法测定出多种重要物质的化学结构,霍奇金于1964年被授予诺贝尔化学奖。