日本频获诺贝尔物理学奖的奥秘

日本最著名的汽车公司丰田，总部设在爱知县名古屋。仍然有一座古城“名古屋市”，私立大学“美卓大学”位于名古屋市东部。美卓大学，连同名古屋大学、丰田公司和兄弟工业公司，是日本中部的骄傲。

10月7日晚，当美若大学终身教授赤崎勇、美若大学(2010年转到名古屋大学)前教授天野豪、日亚化学工业公司(2000年转到加州大学)前研究员中村修二共同获得2014年诺贝尔物理学奖的消息传来时，美若大学主楼立即悬挂了一条6米长的黑白标语“庆祝赤崎勇教授获得诺贝尔物理学奖”。许多人聚集在大楼前祝贺他们。

“2009年赤崎教授从京瓷获得京都奖后，我们认为他获得诺贝尔奖只是时间问题。这所大学提前为庆祝活动准备了一个口号。每当诺贝尔奖宣布时，学校都会派人在学校等候，期待这一天的到来。”湄京大学管理系的负责人康弘告诉《中国新闻周刊》。

进入21世纪后，随着LED(蓝光二极管)技术的进一步发展，相关产业迅速成长。在家庭照明、手机、数码相机等领域，发光二极管无处不在。“白炽灯将照亮20世纪，而发光二极管和其他将照亮21世纪，”诺贝尔奖委员会在其获奖感言中说。

发光二极管中的红光是在20世纪60年代发展起来的，而绿光是从那时开始发展起来的，但是只有蓝光被认为是一种不能发展的光的颜色。从20世纪80年代末开始，Akazaki教授和其他研究人员发现了一种发射蓝光的方法，然后中村的研究人员研究了其工业化大规模生产模式，为21世纪的发光二极管照明奠定了基础。

最贴近日常生活的重要发明

诺贝尔奖的创始人阿尔弗雷德·诺贝尔在他的遗嘱中说，他将邀请后代在他死后设立一个奖项，“以奖励那些给人类带来巨大利益的人”。瑞典皇家科学院在物理学奖的获奖文件中称，蓝色发光二极管“是一项给人类带来最大利益的发明”，但并非所有获奖者都能获得这样的赞誉。

" Akasaki教授和Amano教授赢得了这个奖项，这是很久以前就应该有的."中国科学院物理研究所研究员陈红告诉《中国新闻周刊》。2007年，陈红邀请了两位教授，Akasaki和Amano，在物理研究所演讲。Akasaki教授因为年老而未能成行。天野之弥来中国演讲，并与物理研究所的相关研究机构进行了交流。陈红是新化合物半导体项目的负责人。他对发光二极管材料进行了理论和实验研究，并与Akasaki和Amano从事相同的行业。

作为取代白炽灯的发光二极管灯，东芝公司是第一个用于住宅照明的公司。根据东芝博物馆展示的内容，2007年，该公司已经生产了发光二极管灯。这种新型灯比过去的白炽灯更节能，使用寿命特别长。

发光二极管灯的使用寿命约为4万至6万小时。通常一盏灯可以使用10年以上，是白炽灯的20到30倍，是荧光灯的3到5倍。就功耗而言，发光二极管灯是白炽灯的1/6，荧光灯的1/2。它可以做成球形或等长荧光灯，在尺寸和形状上优于其他材料。

由于其节能的特点，在2011年日本地震后，使用LED灯已经成为社会的共识。到2020年，日本将完全改用发光二极管，并取消其他材料的照明方式。《中国新闻周刊》记者近日在杭州采访东芝的LED灯厂时，厂长说:“中国和其他国家也将推广LED灯，我们的生产能力在不断扩大。”

日本对发光二极管市场进行了调查。2013年，世界市场规模约为200亿美元，到2020年将增至约700亿美元。在诺贝尔奖获得者创造的实际收益中，这一销售额相对较少。

小柴昌俊教授在2002年发现了宇宙中微子和宇宙X射线源，他在听说Akasaki和其他人获奖后说:“我获奖是因为我发现了微中子，但这对现实生活真的没用。他们的发明已经用于社会实践。”实用性是Akasaki等教授获奖作品的最大特点。

明确的实践研究和产业化目标

“非常明确的研究目标不仅是根据论文的数量来评估研究人员，而且也不是跟随大趋势。这是日本物理学研究的一大特色。”中国科学院物理研究所研究员陈红在分析为什么近年来有大量日本学者获得诺贝尔奖时告诉《中国新闻周刊》。自1949年日本的汤川秀树获得诺贝尔物理学奖以来，日本物理学家已经六次获得该奖。

从赤崎勇教授的简历来看，他不是日本的正统研究员。战前，他在一家军事工厂工作。战后，他终于有机会在京都大学学习。然而，大学毕业后，他没有直接攻读硕士或博士学位，而是在神户工业公司(后来改名为富士通公司)工作。工作一段时间后，我去名古屋大学攻读硕士和博士学位。毕业后，我当了一段时间的老师。之后，我搬到了一家企业，去松下电器公司的研究所做研究。然而，他仍然不愿意在企业工作，并返回名古屋大学成为一名教授，然后转到私立美兆大学。

日本的教育系统允许Akasaki这样的研究人员在企业和大学之间穿梭。与那些在大学里学习和写论文的学者相比，Akasaki的论文数量少得可怜，但是他仍然可以在大学里写论文，并且仍然拥有教授的头衔。

陈红说:“日本的研究以人为本。设定目标后，我们将寻找能够实现这一目标的研究人员。目标是唯一的方向。至于论文数量，这并不是大学和研究机构追求的重要目标。”

20世纪80年代，蓝色发光二极管的发展成为一些大学的研究方向后，Akasaki也承担了这项任务。每个人都知道氮化镓的结晶很难生产，Akasaki决心获得氮化镓。他的力量不够，他让学生们一起做。天野豪此时出现在赤崎的办公室里。老师和学生终于在1989年找到了生产晶体的条件。

另一方面，从事企业研究的中村修二也在致力于大量相关的结晶方法。中村在日本和亚洲化学公司有自己的办公桌，但人们发现他的办公桌上没有一本专业书籍。“如果你读了其他学者的论文和作品，你就想模仿他们。在这种情况下，你永远也找不到划时代的研究方法。”中村说。

Akasaki和Amano大部分时间作为教授在大学里做研究，他们的工资是有保障的。在中村，企业从事研究，情况完全不同。如果公司能开发新产品，销售给企业赚钱，公司什么也不会说。如果开发失败，事故继续，即使老板什么也不说，老板也不会同意。

“你什么时候辞职？”中村的老板不时提醒他。"愤怒是我继续研究的动力。"中村在得知自己获奖后总结了自己的研究过程。有了明确的目标，人们有时需要在中村有那种愤怒，这样愤怒就成为进一步研究的动机。

中村开始开发材料，并能够独立完成一整套用于制造发光二极管的设备。在没有引进其他公司技术的情况下，中村完成了砷化镓单晶的制造技术，使发光二极管完全成熟。

大学的实践研究和企业的工业研究无缝结合。这种结合不仅使企业获得新的发展机会，也使日本研究人员脱颖而出。

日本企业愿意支持昂贵的研究

在谈到企业在实践研究中的作用时，陈红向《中国新闻周刊》强调了丰田合成公司和日兴化学公司的作用。

丰田合成从1986年开始开发发光二极管。当时，我只从Akasaki的一次演讲中听说他正在开发蓝色发光二极管。随后，清福总经理决定与Akasaki合作，“让我们一起发展。”他对赤崎教授说。

虽然这种合作有明确的商业目的，但风险很高。当时，Akasaki开发了一种制造方法，使蓝光看起来更像现有的绿光。他想改变颜色。加入新原料后，产率只有10%左右。

发光二极管关键氮化镓结晶的相关方法很难找到。“当时，我们公司没有专家，也不知道这是因为无知而如此困难，”丰田合成公司负责相关业务的太田光回忆道。

中村的情况类似。中村在日本和亚洲化学的内部评价一直不高，说越来越多的人吃干饭。然而，中村此时却向总经理提议继续研发发光二极管，并同时提议去美国留学。“五秒钟之内，总经理市川信男同意支付我研究费用，并允许我去美国。到目前为止，我非常感谢他。”获奖后，中村感谢企业在这种情况下支持他的研发。

正是因为日本有愿意攀登崎岖之路的研究人员和愿意不计成本支持研究的公司，才使得发现发光二极管蓝光成为可能，并在价值700亿美元的发光二极管市场占据领先地位。如今，丰田合成和日亚化学都从发光二极管市场中受益匪浅，两家公司每年在发光二极管领域的收入都超过数亿美元。