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決賽入圍年份: 1947
他的決賽入圍專案:培養抗青黴素細菌
專案起因:萊昂·庫珀一直熱愛動手科學。在20世紀30年代末和40年代初的童年時期,他在紐約市各個住所的地下室和壁櫥裡建立實驗室,考驗著他父親的耐心。庫珀混合化學品來沖洗照片,在化學品供應商店購買他能買到的東西——在當時,這些商店實際上向孩子們出售濃酸等物質——並且像許多小男孩一樣,對發出“砰”的東西表現出興趣。他用一種增強的火藥混合物製造了一次小型爆炸——“我的耳朵偶爾還會嗡嗡作響,”他今天說——並且,和一個朋友一起,險些製造出他後來才意識到會是TNT的東西。“我想我一直喜歡瞎搞,”庫珀說。“我們沒有互相殺死真是太神奇了。”
他的好奇心將他帶到了紐約市的布朗克斯科學高中,在那裡他幾乎每天放學後都在實驗室裡做實驗,直到老師們關燈。其中一項實驗涉及新的奇蹟藥物青黴素。他對細菌的變異以及耐藥性如何發展感到好奇,因此他嘗試在濃度越來越低的青黴素溶液中培養細菌。有些細菌存活了下來。他培養了這些耐藥細菌的菌落。“這只是我的一個想法,”他說,儘管他沒有資源和裝置來深入研究這個課題。如今我們知道,年輕的庫珀在耐藥性如何發展方面是有道理的:當人們未能完成整個療程的抗生素時,耐藥細菌就會大量繁殖。庫珀將他的成果提交給1947年西屋科學天才獎評選,並被提名為決賽入圍者。
對他的職業生涯的影響:庫珀確信他的獎項是他——一個沒有多少錢的城市孩子——被哥倫比亞大學錄取的原因。在那裡,他權衡是繼續他對生物學的興趣還是學習同樣令他著迷的物理學。“我只是想研究深刻而重要的問題,”他說。“這是一個艱難的選擇。我記得我當時的想法是,我可以隨時學習生物學,但如果我不真正學習物理學,我就永遠無法理解它。”
他於1954年從哥倫比亞大學獲得博士學位,並於1958年加入布朗大學的教職員工(此前曾在其他地方短暫工作過)。在此期間——庫珀當時才20多歲——他與約翰·巴丁和約翰·施裡弗共同發展了超導性理論,該理論解釋了電流如何在完全沒有電阻的情況下流動。這三位科學家後來分享了1972年諾貝爾物理學獎。“巴丁、庫珀和施裡弗所做的是上個世紀最重要的科學發現之一,”加州大學聖巴巴拉分校物理學家道格拉斯·斯卡拉皮諾說,他從事超導性研究。“他們的工作對整個物理學產生了深遠的影響:對高能物理學、核物理學、天體物理學。”
他現在在做什麼:大約在他獲得諾貝爾獎的時候,庫珀有了一個認識。他可以成為超導性的超級大師,撰寫越來越技術性的論文。但這“不是那種讓我非常高興的事情”。因此,他決定轉回生物學領域——特別是大腦研究。為什麼要進行大腦研究?“我偶然進入了這個領域,”他說,儘管他指出,大腦研究提供了20世紀中期物理學所擁有的那種未知的領域和宏大的問題。現在,作為布朗大學腦與神經系統研究所的所長,庫珀研究大腦網路和記憶的生物學基礎。這是一個跨學科的專案,允許庫珀在物理學甚至哲學領域做一些工作。例如,今年秋天,他將教授一門名為“從地平說到量子不確定性”的物理學和哲學課程。
庫珀著迷的哲學概念之一是,即使物理學的理論基礎在相對近期的時期內從經典物理學轉變為量子物理學,結構關係,例如行星的軌道,仍然保持不變。這些軌道並不特別關心新理論,只關心資料——這就是為什麼,儘管他在理論方面取得了進步,庫珀仍然喜歡在實驗室工作。“沒有資料,理論就會在太多的可能性中空轉,”他說。