莊小威、陳志堅、許晨陽等獲2019年科學(xué)突破獎 | 詳解
翻譯 | 李可 蔣海宇 楊梟 趙亞杰 羅睿
責(zé)編 | 陳曉雪
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北京時間10月17日晚，備受關(guān)注的2019年科學(xué)突破獎（Breakthrough Prize）揭曉，華人科學(xué)家莊小威和陳志堅獲生命科學(xué)突破獎，許晨陽獲數(shù)學(xué)新視野獎。
莊小威現(xiàn)為哈佛大學(xué)現(xiàn)為化學(xué)與化學(xué)生物、物理學(xué)教授，她也是霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所的研究員。她獲得的獎項為生命科學(xué)突破獎，并將因此獲得300萬美元的獎金。
獲獎理由：通過開發(fā)超分辨率成像技術(shù)來發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)隱藏的結(jié)構(gòu)——這種方法超越了光學(xué)顯微鏡的基本空間分辨率極限。
1972年1月21日，莊小威出生于江蘇如皋市?！扒f小威是一位神童”，科學(xué)突破獎的官方介紹上說。六歲時，莊小威就能識別出作用在一杯水中的大氣作用力，這給她父親留下了深刻的印象。1991年，莊小威從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)畢業(yè)，1997年獲得美國加州大學(xué)伯克利分校物理學(xué)博士學(xué)位。之后，她在斯坦福大學(xué)從事博士后研究，當(dāng)時正值顯微鏡技術(shù)的黃金時代。在哈佛大學(xué)的實驗室里，她發(fā)明了一種超分辨率成像方法（STORM），利用可切換的熒光分子打破了傳統(tǒng)顯微鏡的衍射極限，“分子和細(xì)胞結(jié)構(gòu)的超高分辨率圖像只有一根人類頭發(fā)粗細(xì)的萬分之一”。在STORM的幫助下，她的實驗室已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了新的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，比如大腦神經(jīng)元中的周期性膜骨架。
陳志堅（James Chen），現(xiàn)為德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心生物學(xué)系教授，他也是霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所研究員。
他獲得的獎項為生命科學(xué)突破獎，并將因此獲得300萬美元的獎金。
獲獎理由 : 通過DNA傳感酶cGAS的發(fā)現(xiàn)，闡明DNA如何從細(xì)胞內(nèi)部觸發(fā)免疫和自身免疫反應(yīng)。
T細(xì)胞和其他白細(xì)胞是免疫系統(tǒng)的前線戰(zhàn)士。生物化學(xué)家陳志堅闡明了潛在的、先天的免疫系統(tǒng)的工作機制。免疫系統(tǒng)在我們體內(nèi)的每個細(xì)胞外運作，觸發(fā)對病毒、壓力、輻射和其他脅迫的展開(或過度展開)的反擊。陳的實驗室已經(jīng)展示了入侵者帶來的DNA或者從細(xì)胞核中滲出的DNA是如何被一種蛋白感知的，這種蛋白最終激活了T細(xì)胞和白細(xì)胞。他現(xiàn)在正努力利用這種強大的治療力量來阻止癌癥等疾病，并控制這種機制。此外也涉及一些自身免疫性疾病，如關(guān)節(jié)炎和狼瘡。
陳志堅于1966年1月出生于福建泉州的一個偏遠(yuǎn)山村。童年早期，他就表現(xiàn)出與生俱來的好奇心，他的父母鼓勵他從事科學(xué)事業(yè)。1985年，陳志堅本科畢業(yè)于福建師范大學(xué)。1991年，他從美國紐約州立大學(xué)布法羅分校獲得博士學(xué)位。
“他認(rèn)為科學(xué)沒有國界，疾病是我們共同的敵人。”科學(xué)突破獎的官網(wǎng)介紹說。
許晨陽，現(xiàn)為麻省理工學(xué)院數(shù)學(xué)系教授，他也是北京國際數(shù)學(xué)研究中心的研究員，此次獲得科學(xué)突破獎數(shù)學(xué)新視野獎，獎金為10萬美元。
獲獎理由 : 在最小模型綱領(lǐng)作出的重要進(jìn)展以及其在代數(shù)簇?？臻g中的應(yīng)用
許晨陽是中國青年數(shù)學(xué)家中的杰出代表，主要從事代數(shù)幾何研究，他曾獲得拉馬努金獎，獲選龐加萊講座教席，并獲首屆“未來科學(xué)大獎-數(shù)學(xué)與計算機科學(xué)獎”。
許晨陽1981年出生于重慶。1999年-2004年，他在北京大學(xué)學(xué)習(xí)，獲學(xué)士和碩士學(xué)位。2008年，許晨陽獲普林斯頓大學(xué)數(shù)學(xué)博士學(xué)位。2012年，許晨陽加入北京國際數(shù)學(xué)研究中心。今年秋天，許晨陽加入麻省理工學(xué)院，擔(dān)任該校數(shù)學(xué)系教授。
今年9月赴美前，許晨陽接受《知識分子》專訪，提出“中國科技有三害”。
2019年突破獎宣布生命科學(xué)、基礎(chǔ)物理學(xué)和數(shù)學(xué)獎獲得者
總額兩千兩百萬美元的獎金
被用于獎勵以下領(lǐng)域的研究突破：
治療由基因原因引發(fā)的嬰兒死亡，
超高分辨率成像、新型的電子材料的發(fā)現(xiàn)，
以及其他重大成就。
2019年突破獎生命科學(xué)獎
頒發(fā)給弗蘭克·貝內(nèi)特(Frank Bennett)和阿德里安·克雷納(Adrian Krainer)，
安吉麗卡·阿蒙（Angelika Amon）,
莊小威，
和陳志堅。
2019年突破獎基礎(chǔ)物理學(xué)獎
授予查爾斯·凱恩（Charles Kane）與尤金·梅萊（Eugene Mele）。
2019年突破獎數(shù)學(xué)獎
授予文森特·拉福格（Vincent Lafforgue）。
總共60萬美元的“新視野”獎
被用于獎勵在物理學(xué)和數(shù)學(xué)領(lǐng)域
處于事業(yè)早期階段的
杰出青年科學(xué)家所有的得獎人。
包括2018基礎(chǔ)物理特別突破獎得主
約瑟琳·貝爾·伯奈爾(Jocelyn Bell Burnell)都將參加
11月4號周日舉行的全網(wǎng)直播的頒獎典禮。
2019年突破獎和新視野獎的獲獎人將在第七屆突破獎年度頒獎典禮上被授予獎項。突破獎頒獎典禮被譽為“科學(xué)界的奧斯卡”，今年將由著名演員、制片人和慈善家皮爾斯布·魯斯南主持。頒獎典禮將于11月4日，在加利福利亞山景城的NASA埃姆斯研究中心舉行, 國家地理頻道將進(jìn)行直播。
突破獎被譽為全世界最慷慨的科學(xué)獎，單獎為三百萬美金。該獎項已舉辦第七個年頭，旨在表彰生命科學(xué)，基礎(chǔ)物理和數(shù)學(xué)方面的成就，這些學(xué)科提出最終極的問題，并尋求最深刻的答案。
今年的突破獎的重要發(fā)現(xiàn)包括：
√ 在生命科學(xué)領(lǐng)域，一種非常成功的基因治療藥物，Spinraza，能用于治療一種致命的嬰兒疾病——脊髓性肌肉萎縮癥（Spinal Muscular Atrophy）。
√ 第二項是超越傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的超分辨率成像技術(shù)。該技術(shù)揭示了細(xì)胞內(nèi)部的全新結(jié)構(gòu)。
√ 第三個發(fā)現(xiàn)揭示了細(xì)胞檢測外源DNA并引發(fā)免疫反應(yīng)的機制。對該機制的揭示，能夠影響我們對癌癥和自身免疫疾病的治療。
√ 另外一個發(fā)現(xiàn)，是染色體數(shù)量異常幾乎和所有癌癥相關(guān)，并對人體造成嚴(yán)重破壞。
√ 在基礎(chǔ)物理學(xué)中，有一系列令人驚嘆的理論進(jìn)步，其中包括對全新一類電子材料的發(fā)現(xiàn)，該材料能夠同時導(dǎo)電和阻電，并將在量子計算領(lǐng)域產(chǎn)生變革性作用。
√ 在數(shù)學(xué)方面，獎勵在函數(shù)領(lǐng)中，對朗蘭茲綱領(lǐng)（Langlands program）做出的優(yōu)美和開創(chuàng)性貢獻(xiàn)。
除了七個主要獎項之外，還有每個價值10萬美元的六個“新視野獎”，獎勵給七位物理學(xué)家和五位數(shù)學(xué)家，以表彰他們在各自領(lǐng)域的早期成就。
2019年的科學(xué)突破獎和“新視野獎”獲獎?wù)?，將?1月4日星期日的突破獎頒獎典禮（或稱“科學(xué)奧斯卡典禮”）上領(lǐng)獎。慶?；顒訉⒂芍輪T，制片人，慈善家皮爾斯·布魯斯南（Pierce Brosnan）主持?？茖W(xué)界和技術(shù)界的知名人士，娛樂明星，運動員，及音樂家，都將參加慶典，共同慶?？茖W(xué)和科學(xué)成就。今年的頒獎典禮將在加利福尼亞州山景城的美國國家航空航天局埃姆斯研究中心（NASA Ames Research Center）舉行，并將在國家地理頻道(Nat Geo)，YouTube和Facebook Live上直播。
今年9月，基礎(chǔ)物理學(xué)的另一項特別突破獎也被宣布，以表彰英國天體物理學(xué)家約瑟琳·貝爾·伯奈爾（Jocelyn Bell Burnell）在發(fā)現(xiàn)脈沖星中的重要角色，以及她在過去五十年里鼓舞人心的科學(xué)領(lǐng)導(dǎo)力。脈沖星是一種異乎尋常的新型恒星，于1968年2月首次宣布發(fā)現(xiàn)。
1科學(xué)突破獎——生命科學(xué)獎
弗蘭克·貝內(nèi)特(Frank Bennett)和阿德里安·克雷納(Adrian Krainer)
他們分別來自伊奧尼斯制藥公司和冷泉港實驗室。
獲獎理由：他們開發(fā)了一種有效的反義寡核苷酸療法來治療兒童神經(jīng)退行性疾病脊髓性肌萎縮癥。
描述：脊髓性肌萎縮癥(SMA)是一種罕見但極具破壞性的疾病，是導(dǎo)致嬰兒死亡的主要遺傳因素。許多患有SMA的孩子在兩歲之前就去世了。但是現(xiàn)在它不再是死刑。藥理學(xué)家弗蘭克·貝內(nèi)特(Frank Bennett)和生物化學(xué)家阿德里安·克雷納(Adrian Krainer)基于他們關(guān)于反義技術(shù)的發(fā)現(xiàn)，以及RNA拼接的自然過程，從而生產(chǎn)出第一種治療SMA - Nusinersen(由百健Biogen以Spinraza的名義銷售)的藥物。該藥物于2016年獲得美國食品及藥物管理局的批準(zhǔn)，是目前正在開發(fā)的一種有望用于治療家族性自主神經(jīng)功能障礙、膠質(zhì)母細(xì)胞瘤和肝癌的新型反義治療藥物之一。這項工作也為使用新的基因沉默的方法治療亨廷頓舞蹈癥、肌萎縮側(cè)索硬化（ALS）、脊髓小腦失調(diào)、帕金森和阿爾茨海默癥鋪平了道路。貝內(nèi)特在自家的旅館里長大，位于新墨西哥州阿茲特克市。在老師的鼓勵下，他開始從事藥理學(xué)，并對尋找特別可怕疾病的治療方法產(chǎn)生了熱情?？死准{在烏拉圭蒙得維的亞長大，為東歐裔。他很欣賞孟德爾的研究成果，高中時就對遺傳學(xué)產(chǎn)生了興趣。貝內(nèi)特和克雷納之前都知道對方的工作，他們在2004年聯(lián)手研究SMA，并從那以后合作至今。
安吉麗卡·阿蒙（Angelika Amon）
她來自麻省理工學(xué)院和霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所。
獲獎理由：探究了染色體異倍性的后果，由于染色體錯分離而導(dǎo)致的染色體數(shù)目異常。
額外的染色體可導(dǎo)致破壞性后果（唐氏綜合癥、流產(chǎn)等)。事實上，80%的癌癥都有額外的或缺失的染色體。
描述：出生于維也納的分子生物學(xué)家安吉麗卡·阿蒙(Angelika Amon)闡明了染色體數(shù)目的不規(guī)則性(“異倍體”)如何產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)，并破壞細(xì)胞的故障安全、錯誤修復(fù)系統(tǒng)，從而導(dǎo)致基因突變快速積累。她希望對異倍體產(chǎn)生的后果的理解能夠有助于了解癌癥的演變，并有助于確定新的癌癥治療靶點。阿蒙靠她所謂的“奶奶測試”生活——一個想法必須很容易解釋，才能激起她的興趣。她總是從簡單的問題中得到重大的答案。
莊小威– 哈佛大學(xué)和霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所
獲獎理由: 通過開發(fā)超分辨率成像技術(shù)來發(fā)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)隱藏的結(jié)構(gòu)——這種方法超越了光學(xué)顯微鏡的基本空間分辨率極限。
描述：莊小威是一位神童。六歲時，她就能識別出作用在一杯水中的大氣作用力，這給她父親留下了深刻的印象。多年后，她在斯坦福大學(xué)(Stanford)獲得博士后學(xué)位，當(dāng)時正值顯微鏡技術(shù)的黃金時代開端，她將自己對物理的熱愛傾注于生物成像以及對生物系統(tǒng)的探索上。在哈佛大學(xué)的實驗室里，她發(fā)明了一種超分辨率成像方法(STORM)，利用可切換的熒光分子打破了傳統(tǒng)顯微鏡的衍射極限。結(jié)果是：是人類頭發(fā)的粗細(xì)萬分之一的分子和細(xì)胞結(jié)構(gòu)形成超高分辨率圖像。在STORM的幫助下，她的實驗室已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了以前不為人知的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，比如大腦神經(jīng)元中的周期性膜骨架。
陳志堅（James Chen），來自德克薩斯大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心和霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所
獲獎理由：通過DNA傳感酶cGAS的發(fā)現(xiàn)，闡明DNA如何從細(xì)胞內(nèi)部觸發(fā)免疫和自身免疫反應(yīng)。
描述：T細(xì)胞和其他白細(xì)胞是免疫系統(tǒng)的前線戰(zhàn)士。生物化學(xué)家陳志堅(James)闡明了潛在的、先天的免疫系統(tǒng)的工作——他們在我們體內(nèi)的每個細(xì)胞外運作，觸發(fā)對病毒、壓力、輻射和其他脅迫的展開(或過度展開)的反擊反應(yīng)。陳的實驗室已經(jīng)展示了入侵者帶來的DNA或者從細(xì)胞核中滲出的DNA是如何被一種蛋白質(zhì)感知的，這種蛋白質(zhì)最終激活了T細(xì)胞和白細(xì)胞。他現(xiàn)在正努力利用這種強大的治療力量來阻止癌癥等疾?。徊⒃谶@種機制失效的時候，比如在有像關(guān)節(jié)炎和狼瘡這樣的一些自身免疫性疾病的情況下，控制這種機制。陳志堅在中國福建省的一個偏遠(yuǎn)的山村長大，在年幼時，他對自然表現(xiàn)出一種與生俱來的好奇心，他的父母鼓勵他從事科學(xué)事業(yè)。他移居美國并在紐約州立大學(xué)布法羅分校獲得博士學(xué)位。他認(rèn)為科學(xué)沒有國界，疾病是我們共同的敵人。
“生命科學(xué)突破獎的獲獎?wù)呦蛭覀冋故玖诉@一切是如何做到的，”評選委員會主席科里·巴格曼(Cori Bargmann)說。通過創(chuàng)造、創(chuàng)新、堅持和技巧，他們每個人都帶來了以前無法想象的進(jìn)步。
2科學(xué)突破獎——基礎(chǔ)物理學(xué)獎
查爾斯·凱恩（Charles Kane）與尤金·梅萊（Eugene Mele），二人均來自賓夕法尼亞大學(xué)
獲獎理由：物理學(xué)中拓?fù)鋵W(xué)和對稱性的新思想，導(dǎo)致對一類僅在其表面導(dǎo)電的新材料的預(yù)測。
描述：自本·富蘭克林時代以來，我們開始根據(jù)電的性質(zhì)上區(qū)分物體，它們要么導(dǎo)電，要么絕緣。但是這一概念被Charles Kane和Gene Mele徹底改變，他們二人預(yù)測了一類新的材料——“拓?fù)浣^緣體”。這些材料的邊界是不可接觸的導(dǎo)體，但其內(nèi)部為絕緣體。他們的發(fā)現(xiàn)對量子計算中的“太空競賽”具有重要意義，并可能引發(fā)在計算中保證巨大的能量效率的新一代電子設(shè)備的誕生。拓?fù)浣^緣體還為關(guān)于物質(zhì)和能量的基本性質(zhì)等深層問題打開了一個窗口，因為它們表現(xiàn)出類似于物理學(xué)基本粒子（電子和光子）的粒子狀激發(fā)，但這種激發(fā)可以在實驗室以電子和光子無法做到的方式進(jìn)行控制。這些連接提供了一種新的概念框架，可用于控制不同物質(zhì)狀態(tài)下的電荷、光，甚至是機械波的流動。意料之外的應(yīng)用似乎也是不可避免的：當(dāng)晶體管于1947年發(fā)明時，沒有人能夠真實地預(yù)測，未來的信息技術(shù)能夠?qū)?shù)TB的數(shù)據(jù)塞進(jìn)微小的硅芯片上。
“凱恩和梅萊以非凡的方式將拓?fù)鋵W(xué)的新思想引入量子物理學(xué)，”評選委員會主席愛德華·威滕（Edward Witten）說?！斑@一故事徐徐展開，太美好了?！?/p>
3科學(xué)突破獎——數(shù)學(xué)獎
文森特·拉福格（Vincent Lafforgue），來自法國國家科學(xué)研究中心（CNRS），格勒諾布爾弗里埃爾研究所（Institut Fourier, Université Grenoble Alpes）
獲獎理由：他在數(shù)學(xué)幾個領(lǐng)域內(nèi)的開創(chuàng)性工作，特別是函數(shù)域中對朗蘭茲綱領(lǐng)的貢獻(xiàn)。
描述：文森特是菲爾茲獎得主洛朗·拉弗格（Laurent Lafforgue）的弟弟。洛朗在2002年獲得菲爾茲獎，當(dāng)時的獲獎理由是：為數(shù)論與分析領(lǐng)域中的朗蘭茲綱領(lǐng)做出了突出貢獻(xiàn)，并對函數(shù)域中的自守群證明了朗蘭茲猜想。
法國人一向擁有擁有最了不起的數(shù)學(xué)家——從笛卡爾、費馬、帕斯卡到龐加萊。年代較近的，韋伊（André Weil）、塞爾（Jean-Pierre Serre）、格羅滕迪克（Alexander Grothendieck）建立了代數(shù)幾何學(xué)的基礎(chǔ)——從中創(chuàng)造了算術(shù)幾何。文森特·拉福格是這個學(xué)術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)軍者，而且以算術(shù)幾何為核心延展出在密碼學(xué)和信息安全技術(shù)方面的新發(fā)現(xiàn)。拉福格在位于法國東南部的城市格勒諾布爾的CNRS任教，CNRS是歐洲最大的基礎(chǔ)科學(xué)機構(gòu)。他擁有終身教職，可以自由地思考不可思議的問題。拉福格深切關(guān)注生態(tài)危機，現(xiàn)在專注于量子力學(xué)中的算子代數(shù)，并為清潔能源技術(shù)設(shè)計新材料。他喜歡在阿爾卑斯山腳下徒步旅行。
“文森特·拉福格在函數(shù)域中發(fā)現(xiàn)了一個優(yōu)美而簡單直接的證明，”評選委員會主席理查德·泰勒（Richard Taylor）說?！霸诳吹剿螅銜栕约?，我們其他人怎么會這么久都沒有想到。你終于明白為什么朗蘭茲綱領(lǐng)的對應(yīng)關(guān)系必須存在——它似乎不再是一種復(fù)雜計算下的不可論證的的奇妙結(jié)果?！?/p>
4科學(xué)突破特別獎——基礎(chǔ)物理學(xué)獎
約瑟琳·貝爾·伯奈爾，來自鄧迪大學(xué)和牛津大學(xué)
獲獎理由：對于脈沖星發(fā)現(xiàn)所作出的基礎(chǔ)性貢獻(xiàn)，以及其一生中在科學(xué)界所展示的非凡的領(lǐng)導(dǎo)力
5科學(xué)突破獎——物理新視野獎
布萊恩·梅茨赫爾（Brian Metzger），來自哥倫比亞大學(xué)
獲獎理由：對于來自中子星合并的電磁信號的開創(chuàng)性預(yù)測，以及在新興的多信使天文學(xué)領(lǐng)域所展現(xiàn)的領(lǐng)導(dǎo)力。
拉納·阿迪卡里（Rana Adhikari）, 麗薩·巴索迪（Lisa Barsotti）和馬修·埃文斯（Matthew Evans），第一位來自加州理工學(xué)院，后兩位均來自麻省理工學(xué)院
獲獎理由：他們在現(xiàn)在和將來的地面引力波探測器的研究工作
丹尼爾·哈羅（Daniel Harlow）,丹尼爾·賈弗里斯（Daniel L. Jafferis ）和阿倫·沃爾（Aron Wall），他們分別來自麻省理工學(xué)院，哈佛大學(xué)和斯坦福大學(xué)
獲獎理由：他們關(guān)于量子信息、量子場論以及引力研究的基礎(chǔ)性的洞見。
6數(shù)學(xué)新視野獎
許晨陽，來自麻省理工學(xué)院和北京國際數(shù)學(xué)研究中心
獲獎理由: 在最小模型綱領(lǐng)作出的重要進(jìn)展以及其在代數(shù)簇模空間中的應(yīng)用
卡里姆·阿迪拉西托（Karim Adiprasito）與俊哈（June Huh），分別來自耶路撒冷希伯來大學(xué)和普林斯頓高等研究院
獲獎理由：他們與Eric Katz一起發(fā)展了組合Hodge理論進(jìn)而解決了Rota的log-concavity猜想
凱撒.馬托馬克（Kaisa Matom?ki）與馬克思姆.蘭德茲維爾（Maksym Radziwill），分別來自圖爾庫大學(xué)與加州理工學(xué)院
獲獎理由：他們對于理解乘性函數(shù)取值的局部相關(guān)性所作出的基礎(chǔ)性突破。
科學(xué)突破獎用以表彰全世界最杰出的科學(xué)家，這是科學(xué)突破獎頒發(fā)的第七個年頭?？茖W(xué)突破獎分為生命科學(xué)獎（每年最多四個獎項）、基礎(chǔ)物理獎（每年一個獎項）以及數(shù)學(xué)獎（每年一個獎項），每個獎項的獎金為三百萬美元。此外，每年還會有不超過三個物理新視野獎以及不超過三個數(shù)學(xué)新視野獎，用以表彰年輕的科研工作者。獲獎?wù)邔⒓尤讨辈サ念C獎典禮用以表彰他們的杰出成就同時啟發(fā)下一代科學(xué)家。做為典禮的一部分，獲獎?wù)咭矔⒓又鬓k方組織的講座以及論壇。
科學(xué)突破獎的獎金由謝爾蓋·布林，普莉希拉·陳和馬克·扎克伯格，馬化騰，尤里·米爾納和茱莉亞·米爾納，還有安妮·沃希斯基。其評審委員會由之前在各個領(lǐng)域的獲獎?wù)呓M成。 
信息來源：breakthroughprize.org
感謝劉若川、韓京俊對數(shù)學(xué)部分翻譯的幫助。
制版編輯 | 皮皮魚
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