庄小威、陈志坚、许晨阳等获2019年科学突破奖|详解

　　翻译 | 李可蒋海宇杨枭赵亚杰罗睿
　　责编 | 陈晓雪
　　作品来源：《知识分子》http://www.zhishifenzi.com/
　　北京时间10月17日晚，备受关注的2019年科学突破奖（Breakthrough Prize）揭晓，华人科学家庄小威和陈志坚获生命科学突破奖，许晨阳获数学新视野奖。

　　庄小威现为哈佛大学现为化学与化学生物、物理学教授，她也是霍华德·休斯医学研究所的研究员。她获得的奖项为生命科学突破奖，并将因此获得300万美元的奖金。
　　获奖理由：通过开发超分辨率成像技术来发现细胞内隐藏的结构——这种方法超越了光学显微镜的基本空间分辨率极限。
　　1972年1月21日，庄小威出生于江苏如皋市。“庄小威是一位神童”，科学突破奖的官方介绍上说。六岁时，庄小威就能识别出作用在一杯水中的大气作用力，这给她父亲留下了深刻的印象。1991年，庄小威从中国科学技术大学毕业，1997年获得美国加州大学伯克利分校物理学博士学位。之后，她在斯坦福大学从事博士后研究，当时正值显微镜技术的黄金时代。在哈佛大学的实验室里，她发明了一种超分辨率成像方法（STORM），利用可切换的荧光分子打破了传统显微镜的衍射极限，“分子和细胞结构的超高分辨率图像只有一根人类头发粗细的万分之一”。在STORM的帮助下，她的实验室已经发现了新的细胞结构，比如大脑神经元中的周期性膜骨架。

　　陈志坚（James Chen），现为德克萨斯大学西南医学中心生物学系教授，他也是霍华德·休斯医学研究所研究员。
　　他获得的奖项为生命科学突破奖，并将因此获得300万美元的奖金。
　　获奖理由：通过DNA传感酶cGAS的发现，阐明DNA如何从细胞内部触发免疫和自身免疫反应。
　　T细胞和其他白细胞是免疫系统的前线战士。生物化学家陈志坚阐明了潜在的、先天的免疫系统的工作机制。免疫系统在我们体内的每个细胞外运作，触发对病毒、压力、辐射和其他胁迫的展开（或过度展开）的反击。陈的实验室已经展示了入侵者带来的DNA或者从细胞核中渗出的DNA是如何被一种蛋白感知的，这种蛋白最终激活了T细胞和白细胞。他现在正努力利用这种强大的治疗力量来阻止癌症等疾病，并控制这种机制。此外也涉及一些自身免疫性疾病，如关节炎和狼疮。
　　陈志坚于1966年1月出生于福建泉州的一个偏远山村。童年早期，他就表现出与生俱来的好奇心，他的父母鼓励他从事科学事业。1985年，陈志坚本科毕业于福建师范大学。1991年，他从美国纽约州立大学布法罗分校获得博士学位。
　　“他认为科学没有国界，疾病是我们共同的敌人。”科学突破奖的官网介绍说。

　　许晨阳，现为麻省理工学院数学系教授，他也是北京国际数学研究中心的研究员，此次获得科学突破奖数学新视野奖，奖金为10万美元。
　　获奖理由：在最小模型纲领作出的重要进展以及其在代数簇模空间中的应用
　　许晨阳是中国青年数学家中的杰出代表，主要从事代数几何研究，他曾获得拉马努金奖，获选庞加莱讲座教席，并获首届“未来科学大奖-数学与计算机科学奖”。
　　许晨阳1981年出生于重庆。1999年-2004年，他在北京大学学习，获学士和硕士学位。2008年，许晨阳获普林斯顿大学数学博士学位。2012年，许晨阳加入北京国际数学研究中心。今年秋天，许晨阳加入麻省理工学院，担任该校数学系教授。
　　今年9月赴美前，许晨阳接受《知识分子》专访，提出“中国科技有三害”。
　　附：2019年科学突破奖工作详细介绍
　　2019年突破奖宣布生命科学、基础物理学和数学奖获得者总额两千两百万美元的奖金被用于奖励以下领域的研究突破：治疗由基因原因引发的婴儿死亡，超高分辨率成像、新型的电子材料的发现，以及其他重大成就。
　　2019年突破奖生命科学奖颁发给弗兰克·贝内特（Frank Bennett）和阿德里安·克雷纳（Adrian Krainer），安吉丽卡·阿蒙（Angelika Amon），庄小威和陈志坚。
　　2019年突破奖基础物理学奖授予查尔斯·凯恩（Charles Kane）与尤金·梅莱（Eugene Mele）。
　　2019年突破奖数学奖授予文森特·拉福格（Vincent Lafforgue）。总共60万美元的“新视野”奖被用于奖励在物理学和数学领域处于事业早期阶段的杰出青年科学家所有的得奖人。
　　包括2018基础物理特别突破奖得主约瑟琳·贝尔·伯奈尔（Jocelyn Bell Burnell）都将参加11月4号周日举行的全网直播的颁奖典礼。
　　2019年突破奖和新视野奖的获奖人将在第七届突破奖年度颁奖典礼上被授予奖项。突破奖颁奖典礼被誉为“科学界的奥斯卡”，今年将由著名演员、制片人和慈善家皮尔斯布·鲁斯南主持。颁奖典礼将于11月4日，在加利福利亚山景城的NASA埃姆斯研究中心举行，国家地理频道将进行直播。
　　突破奖被誉为全世界最慷慨的科学奖，单奖为三百万美金。该奖项已举办第七个年头，旨在表彰生命科学，基础物理和数学方面的成就，这些学科提出最终极的问题，并寻求最深刻的答案。
　　今年的突破奖的重要发现包括：
　　√ 在生命科学领域，一种非常成功的基因治疗药物，Spinraza，能用于治疗一种致命的婴儿疾病——脊髓性肌肉萎缩症（Spinal Muscular Atrophy）。
　　√ 第二项是超越传统光学显微镜的超分辨率成像技术。该技术揭示了细胞内部的全新结构。
　　√ 第三个发现揭示了细胞检测外源DNA并引发免疫反应的机制。对该机制的揭示，能够影响我们对癌症和自身免疫疾病的治疗。
　　√ 另外一个发现，是染色体数量异常几乎和所有癌症相关，并对人体造成严重破坏。
　　√ 在基础物理学中，有一系列令人惊叹的理论进步，其中包括对全新一类电子材料的发现，该材料能够同时导电和阻电，并将在量子计算领域产生变革性作用。
　　√ 在数学方面，奖励在函数领中，对朗兰兹纲领（Langlands program）做出的优美和开创性贡献。
　　除了七个主要奖项之外，还有每个价值10万美元的六个“新视野奖”，奖励给七位物理学家和五位数学家，以表彰他们在各自领域的早期成就。
　　2019年的科学突破奖和“新视野奖”获奖者，将在11月4日星期日的突破奖颁奖典礼（或称“科学奥斯卡典礼”）上领奖。庆祝活动将由著名演员，制片人，慈善家皮尔斯·布鲁斯南（Pierce Brosnan）主持。科学界和技术界的知名人士，娱乐明星，运动员，及音乐家，都将参加庆典，共同庆祝科学和科学成就。今年的颁奖典礼将在加利福尼亚州山景城的美国国家航空航天局埃姆斯研究中心（NASA Ames Research Center）举行，并将在国家地理频道（Nat Geo），YouTube和Facebook Live上直播。
　　今年9月，基础物理学的另一项特别突破奖也被宣布，以表彰英国天体物理学家约瑟琳·贝尔·伯奈尔（Jocelyn Bell Burnell）在发现脉冲星中的重要角色，以及她在过去五十年里鼓舞人心的科学领导力。脉冲星是一种异乎寻常的新型恒星，于1968年2月首次宣布发现。
　　-2019年突破奖-
　　1.科学突破奖——生命科学奖
　　弗兰克·贝内特（Frank Bennett）和阿德里安·克雷纳（Adrian Krainer）
　　他们分别来自伊奥尼斯制药公司和冷泉港实验室。
　　获奖理由：他们开发了一种有效的反义寡核苷酸疗法来治疗儿童神经退行性疾病脊髓性肌萎缩症。
　　描述：脊髓性肌萎缩症（SMA）是一种罕见但极具破坏性的疾病，是导致婴儿死亡的主要遗传因素。许多患有SMA的孩子在两岁之前就去世了。但是现在它不再是死刑。药理学家弗兰克·贝内特（Frank Bennett）和生物化学家阿德里安·克雷纳（Adrian Krainer）基于他们关于反义技术的发现，以及RNA拼接的自然过程，从而生产出第一种治疗SMA - Nusinersen（由百健Biogen以Spinraza的名义销售）的药物。该药物于2016年获得美国食品及药物管理局的批准，是目前正在开发的一种有望用于治疗家族性自主神经功能障碍、胶质母细胞瘤和肝癌的新型反义治疗药物之一。这项工作也为使用新的基因沉默的方法治疗亨廷顿舞蹈症、肌萎缩侧索硬化（ALS）、脊髓小脑失调、帕金森和阿尔茨海默症铺平了道路。贝内特在自家的旅馆里长大，位于新墨西哥州阿兹特克市。在老师的鼓励下，他开始从事药理学，并对寻找特别可怕疾病的治疗方法产生了热情。克雷纳在乌拉圭蒙得维的亚长大，为东欧裔。他很欣赏孟德尔的研究成果，高中时就对遗传学产生了兴趣。贝内特和克雷纳之前都知道对方的工作，他们在2004年联手研究SMA，并从那以后合作至今。
　　安吉丽卡·阿蒙（Angelika Amon）
　　她来自麻省理工学院和霍华德休斯医学研究所。
　　获奖理由：探究了染色体异倍性的后果，由于染色体错分离而导致的染色体数目异常。
　　额外的染色体可导致破坏性后果（唐氏综合症、流产等）。事实上，80%的癌症都有额外的或缺失的染色体。
　　描述：出生于维也纳的分子生物学家安吉丽卡·阿蒙（Angelika Amon）阐明了染色体数目的不规则性（“异倍体”）如何产生应激反应，并破坏细胞的故障安全、错误修复系统，从而导致基因突变快速积累。她希望对异倍体产生的后果的理解能够有助于了解癌症的演变，并有助于确定新的癌症治疗靶点。阿蒙靠她所谓的“奶奶测试”生活——一个想法必须很容易解释，才能激起她的兴趣。她总是从简单的问题中得到重大的答案。
　　庄小威– 哈佛大学和霍华德休斯医学研究所
　　获奖理由：通过开发超分辨率成像技术来发现细胞内隐藏的结构——这种方法超越了光学显微镜的基本空间分辨率极限。
　　描述：庄小威是一位神童。六岁时，她就能识别出作用在一杯水中的大气作用力，这给她父亲留下了深刻的印象。多年后，她在斯坦福大学（Stanford）获得博士后学位，当时正值显微镜技术的黄金时代开端，她将自己对物理的热爱倾注于生物成像以及对生物系统的探索上。在哈佛大学的实验室里，她发明了一种超分辨率成像方法（STORM），利用可切换的荧光分子打破了传统显微镜的衍射极限。结果是：是人类头发的粗细万分之一的分子和细胞结构形成超高分辨率图像。在STORM的帮助下，她的实验室已经发现了以前不为人知的细胞结构，比如大脑神经元中的周期性膜骨架。
　　陈志坚（James Chen），来自德克萨斯大学西南医学中心和霍华德休斯医学研究所
　　获奖理由：通过DNA传感酶cGAS的发现，阐明DNA如何从细胞内部触发免疫和自身免疫反应。
　　描述：T细胞和其他白细胞是免疫系统的前线战士。生物化学家陈志坚（James）阐明了潜在的、先天的免疫系统的工作——他们在我们体内的每个细胞外运作，触发对病毒、压力、辐射和其他胁迫的展开（或过度展开）的反击反应。陈的实验室已经展示了入侵者带来的DNA或者从细胞核中渗出的DNA是如何被一种蛋白质感知的，这种蛋白质最终激活了T细胞和白细胞。他现在正努力利用这种强大的治疗力量来阻止癌症等疾病；并在这种机制失效的时候，比如在有像关节炎和狼疮这样的一些自身免疫性疾病的情况下，控制这种机制。陈志坚在中国福建省的一个偏远的山村长大，在年幼时，他对自然表现出一种与生俱来的好奇心，他的父母鼓励他从事科学事业。他移居美国并在纽约州立大学布法罗分校获得博士学位。他认为科学没有国界，疾病是我们共同的敌人。
　　“生命科学突破奖的获奖者向我们展示了这一切是如何做到的，”评选委员会主席科里·巴格曼（Cori Bargmann）说。通过创造、创新、坚持和技巧，他们每个人都带来了以前无法想象的进步。
　　2.科学突破奖——基础物理学奖
　　查尔斯·凯恩（Charles Kane）与尤金·梅莱（Eugene Mele），二人均来自宾夕法尼亚大学
　　获奖理由：物理学中拓扑学和对称性的新思想，导致对一类仅在其表面导电的新材料的预测。
　　描述：自本·富兰克林时代以来，我们开始根据电的性质上区分物体，它们要么导电，要么绝缘。但是这一概念被Charles Kane和Gene Mele彻底改变，他们二人预测了一类新的材料——“拓扑绝缘体”。这些材料的边界是不可接触的导体，但其内部为绝缘体。他们的发现对量子计算中的“太空竞赛”具有重要意义，并可能引发在计算中保证巨大的能量效率的新一代电子设备的诞生。拓扑绝缘体还为关于物质和能量的基本性质等深层问题打开了一个窗口，因为它们表现出类似于物理学基本粒子（电子和光子）的粒子状激发，但这种激发可以在实验室以电子和光子无法做到的方式进行控制。这些连接提供了一种新的概念框架，可用于控制不同物质状态下的电荷、光，甚至是机械波的流动。意料之外的应用似乎也是不可避免的：当晶体管于1947年发明时，没有人能够真实地预测，未来的信息技术能够将数TB的数据塞进微小的硅芯片上。
　　“凯恩和梅莱以非凡的方式将拓扑学的新思想引入量子物理学，”评选委员会主席爱德华·威滕（Edward Witten）说。“这一故事徐徐展开，太美好了。”
　　3.科学突破奖——数学奖
　　文森特·拉福格（Vincent Lafforgue），来自法国国家科学研究中心（CNRS），格勒诺布尔弗里埃尔研究所（Institut Fourier， Université Grenoble Alpes）
　　获奖理由：他在数学几个领域内的开创性工作，特别是函数域中对朗兰兹纲领的贡献。
　　描述：文森特是菲尔兹奖得主洛朗·拉弗格（Laurent Lafforgue）的弟弟。洛朗在2002年获得菲尔兹奖，当时的获奖理由是：为数论与分析领域中的朗兰兹纲领做出了突出贡献，并对函数域中的自守群证明了朗兰兹猜想。
　　法国人一向拥有拥有最了不起的数学家——从笛卡尔、费马、帕斯卡到庞加莱。年代较近的，韦伊（André Weil）、塞尔（Jean-Pierre Serre）、格罗滕迪克（Alexander Grothendieck）建立了代数几何学的基础——从中创造了算术几何。文森特·拉福格是这个学术领域的领军者，而且以算术几何为核心延展出在密码学和信息安全技术方面的新发现。拉福格在位于法国东南部的城市格勒诺布尔的CNRS任教，CNRS是欧洲最大的基础科学机构。他拥有终身教职，可以自由地思考不可思议的问题。拉福格深切关注生态危机，现在专注于量子力学中的算子代数，并为清洁能源技术设计新材料。他喜欢在阿尔卑斯山脚下徒步旅行。
　　“文森特·拉福格在函数域中发现了一个优美而简单直接的证明，”评选委员会主席理查德·泰勒（Richard Taylor）说。“在看到它之后，你会问自己，我们其他人怎么会这么久都没有想到。你终于明白为什么朗兰兹纲领的对应关系必须存在——它似乎不再是一种复杂计算下的不可论证的的奇妙结果。”
　　4.科学突破特别奖——基础物理学奖
　　约瑟琳·贝尔·伯奈尔，来自邓迪大学和牛津大学
　　获奖理由：对于脉冲星发现所作出的基础性贡献，以及其一生中在科学界所展示的非凡的领导力
　　5.科学突破奖——物理新视野奖
　　布莱恩·梅茨赫尔（Brian Metzger），来自哥伦比亚大学
　　获奖理由：对于来自中子星合并的电磁信号的开创性预测，以及在新兴的多信使天文学领域所展现的领导力。
　　拉纳·阿迪卡里（Rana Adhikari），丽萨·巴索迪（Lisa Barsotti）和马修·埃文斯（Matthew Evans），第一位来自加州理工学院，后两位均来自麻省理工学院
　　获奖理由：他们在现在和将来的地面引力波探测器的研究工作
　　丹尼尔·哈罗（Daniel Harlow），丹尼尔·贾弗里斯（Daniel L. Jafferis ）和阿伦·沃尔（Aron Wall），他们分别来自麻省理工学院，哈佛大学和斯坦福大学
　　获奖理由：他们关于量子信息、量子场论以及引力研究的基础性的洞见。
　　6.数学新视野奖
　　许晨阳，来自麻省理工学院和北京国际数学研究中心
　　获奖理由：在最小模型纲领作出的重要进展以及其在代数簇模空间中的应用
　　卡里姆·阿迪拉西托（Karim Adiprasito）与俊哈（June Huh），分别来自耶路撒冷希伯来大学和普林斯顿高等研究院
　　获奖理由：他们与Eric Katz一起发展了组合Hodge理论进而解决了Rota的log-concavity猜想
　　凯撒.马托马克（Kaisa Matomki）与马克思姆.兰德兹维尔（Maksym Radziwill），分别来自图尔库大学与加州理工学院
　　获奖理由：他们对于理解乘性函数取值的局部相关性所作出的基础性突破。
　　关于科学突破奖
　　科学突破奖用以表彰全世界最杰出的科学家，这是科学突破奖颁发的第七个年头。科学突破奖分为生命科学奖（每年最多四个奖项）、基础物理奖（每年一个奖项）以及数学奖（每年一个奖项），每个奖项的奖金为三百万美元。此外，每年还会有不超过三个物理新视野奖以及不超过三个数学新视野奖，用以表彰年轻的科研工作者。获奖者将参加全程直播的颁奖典礼用以表彰他们的杰出成就同时启发下一代科学家。做为典礼的一部分，获奖者也会参加主办方组织的讲座以及论坛。
　　科学突破奖的奖金由谢尔盖·布林，普莉希拉·陈和马克·扎克伯格，马化腾，尤里·米尔纳和茱莉亚·米尔纳，还有安妮·沃希斯基。其评审委员会由之前在各个领域的获奖者组成。

　　信息来源：breakthroughprize.org
　　感谢刘若川、韩京俊对数学部分翻译的帮助。
　　《知识分子》是由饶毅、鲁白、谢宇三位学者创办的移动新媒体平台，致力于关注科学、人文、思想