從15世紀末和19世紀初開始，自然科學、社會科學的若干學科分別從哲學中分離出來，到20世紀上半葉，最終確立了自然科學、社會科學和人文科學中若干經典學科的獨立地位。學科的分化是學術研究深入和細化的必然結果，有效促進了科學的發展。
但是從20世紀後半葉開始，由於研究一些複雜問題通常需要多個學科的知識，於是學科發展又出現了融合的趨勢。傳統經典學科間的界限不斷被打破，學科的邊界被重新劃分，一些交叉學科和多學科的研究領域開始大量出現。
回顧百餘年來的諾貝爾獎，超過半數的獲獎者來自于交叉學科。尤其在近幾十年來，這一現象更是層出不窮。
青睞交叉學科
從近半個世紀的諾貝爾獎歷史來看，越來越多的諾貝爾獎獲獎者來自于交叉學科領域。
2016年諾貝爾化學獎授予法國的讓-皮埃爾·索瓦日、英國的弗雷澤·斯托達特爵士和荷蘭的伯納德·費林加，以表彰他們在“分子機器的設計與合成”方面的成就。
這三位科學家的成果實際上就是設計和合成了分子機器。索瓦日成功地將兩個環形分子連接起來，形成一根鏈，命名為“索烴”，這是兩個相互扣合的環形分子，也是它們啟動了分子機器研發的第一步。
斯托達特研究出“輪烷”，並將這個環形分子套在一個線性分子上。該環形分子能夠以線性分子為軸移動，從而完成分子機器研發的第二步。此後，他以輪烷為研究基礎，研發出分子起重機、分子肌肉和分子計算晶片。
費林加研究出分子旋轉葉片，其能同向持續旋轉，而他也成為研製出分子馬達的第一人。利用分子馬達，費林加成功讓一個28微米長的玻璃杯旋轉。此外，他還設計出一輛納米汽車。至此，分子機器研發初步成功。
從描述中可以發現，這項研究並非是純化學血統，因為無論是分子肌肉還是分子馬達，都需要運動做功。分子的運動也像物體的運動一樣，既涉及運動物理，也涉及生物物理和材料物理。
同時，分子機器的發明也起源於物理學的設想。1965年諾貝爾物理學獎獲得者理查·菲力浦斯·費曼早在1959年就在美國物理學會年會上提出，可以製造原子機器和分子汽車，後來他也對一個微型分子齒輪裝置進行了討論。這些概念為後來研究人員研發分子機器帶來了靈感。
另一項因將物理學成果應用於醫學領域而獲獎的是2003年諾貝爾生理學或醫學獎，該獎項授予了美國的保羅·C.勞特伯和英國的皮特·曼斯費爾德，表彰他們發明了磁共振成像技術（MRI）。
在磁共振成像發明之前，對於磁場的研究早就獲得了諾貝爾物理學獎。磁場和無線電波頻率之間的簡單關係控制著共振現象，對於帶有不配對的質子和（或）中子的每種原子核，存在一種數學上的常數，這就有可能確定磁場的波長，以作為磁場強度的函數。早在1946年，美國的菲力克斯·布洛克和愛德華·米爾斯·珀塞爾就在研究質子時證明了上述現象，為此他們分享了1952年諾貝爾物理學獎。
最初，磁共振主要用於研究物質的化學結構。之後科學家發現，人體不同組織和器官中的水分是不一樣的，許多疾病的病理過程會導致水分的變化，而這種變化恰好能在磁共振圖像中反映出來，於是磁共振成像開始應用於醫學領域。
對磁共振現象進行研究所產生的成果還遠不止於此，與這一成果相關的研究還獲得了另兩次諾貝爾化學獎：1991年，瑞士的理查·歐尼斯特因研發出高分辨核磁共振分光術而獲得該年度諾貝爾化學獎；2002年，瑞士的庫爾特·伍思裡克因發明核磁共振分光鏡檢查以確定溶液中的生物大分子的三維結構而獲得諾貝爾化學獎。這兩次化學獎當然也是物理學與化學的融合。
知識彙聚之地
當今世界，科學前沿的重大突破和重大原創性成果的產生，大多數是多學科交叉融合的結果。學科間的交叉融合有利於建構知識之間的聯繫，讓人們更全面地思考問題。
上海交通大學科學史與科學文化研究院教授李俠曾對1998~2018年間諾貝爾三大自然科學獎進行了資料分析。從獲獎內容來看，三大獎項都呈現出學科交叉的情形。
李俠以奧地利物理學家薛定諤的例子來說明這種學科交叉產生的原因是知識擴散導致的知識流動。
1926年薛定諤創立波動力學，成為量子力學的奠基者之一。憑藉這項成果，他於1933年獲得諾貝爾物理學獎。這時的他身處物理學這樣的優勢學科領域內，個人也處於職業生涯的巔峰時期，然而1944年，薛定諤跨界出版了《生命是什麼》一書，嘗試用熱力學、量子力學和化學理論來解釋生命現象，從而成為分子生物學的開拓者之一。
在李俠看來，知識在宏觀層面的擴散就是知識從高梯度向低梯度轉移的過程；在微觀層面就體現為學科交叉、滲透現象，學科交叉領域恰恰是相鄰優勢學科知識彙聚的最佳知識窪地，現代的學科高度分化現象也印證了這種知識擴散的趨勢。
交叉學科還起源於新的研究方向，只有在綜合了數個學科的知識和研究方法時，這些研究方向才有可能取得成功。例如，量子資訊處理綜合了量子物理及電腦科學，而生物資訊學則把分子生物學引入了電腦科學領域。
儘管產生方式各異，但交叉學科成功的基因是相通的。首先，舊有的學科領地已經深耕細作得比較充分，要挖掘出新成果相對困難；二是隨著社會的需求和科學的發展，舊有學科的劃分需要突破，新的學科則會應運而生，而新學科大多會建立在多學科的結合部位上；三是交叉學科本身就是一個新領域，在他人尚未耕種的土地上耕耘，獲得新發現、新成果的概率會更大一些。
向交叉融合轉變
近年來，我國科技及教育決策部門已經注意到交叉學科的重要，並開始對學科建設提出新的思路。
國家自然科學基金委員會主任、黨組書記李靜海曾在《求是》雜誌上發表署名文章《大力提升源頭創新能力 構建面向新時代的科學基金體系》，指出“我國的學科門類劃分過細，學科佈局的綜合性和交叉性不足。這種傳統佈局導致學科疆域固化、互相隔離，已不適應學科之間、科學和技術之間、技術和工程之間、自然科學和人文社會科學之間日益呈現的交叉融合趨勢，不利於學科之間協同創新。因此，儘管有的學科論文數量在世界上數一數二，但少有特色和獨創，自己開闢的領域、自成體系的學派、獨創的理論和技術還很不夠”。
清華大學教育研究院院長、清華大學前副校長謝維和也曾指出，現在的學科體系過於僵硬，學科本來是一個知識劃分的體系，但現在卻把知識劃分的體系轉化成了一個學科發展建設管理的體系，這樣確實束縛了知識的創造和創新，所以應該打破學科的界限，強調學科的融合，這樣有利於創新思維和創新力的培養。
國內一些高校也已經開始佈局前沿交叉學科。比如，2015年10月，復旦大學大資料學院、復旦大學大資料研究院正式揭牌成立。新成立的大資料學院將在數學、統計學、電腦、生命科學、醫學、經濟學、社會學、傳播學等多學科交叉融合的基礎上，致力於中國乃至全球大資料學科的發展。
2017年9月，清華大學設立智慧無人系統研究中心、智慧網聯汽車與交通研究中心、柔性電子技術研究中心三個跨學科交叉科研機構。三個中心將彙聚多個院系的優勢研究力量，圍繞國家戰略需求和科技前沿，承擔國家重大專案。
2018年，南開大學在全校學科建設工作會議上，提出要堅持“前沿交叉式”發展，聚焦世界學術前沿和未來可能產生變革性技術的領域，大力發展新興交叉學科，搶抓學科增長點和制高點。
“4211卓越南開行動計畫”中的第一個“1”，就是在校內建設十大交叉科學中心，以重大科學問題和國家重大需求為牽引，發揮學科群聚集、輻射和平臺優勢，以開展創新性學術研究、培養聚集高層次人才、發揮學科引領作用、提升國際學術影響力為目標，打造國際一流前沿基礎研究和應用研究的交叉科學研究基地。目前，南開大學新能源轉化存儲交叉科學中心已經組建完成，中外文明、數字經濟、細胞應答等交叉科學中心正在籌建過程中。
不同學科彼此交叉融合，不僅有利於在科學上實現重大突破，也有利於培育新的科技生長點，促進新學科的誕生。在未來相當一段時間，交叉學科研究將成為科學發展的主要方向，也勢必會越來越多地獲得諾貝爾獎的眷顧。■