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科学第一巨奖“突破奖”:拍下首张黑洞照片团队获300万美元奖金

2019-10-08

2019年9月5日,2020年度突破奖(Breakthrough Prize)揭晓。突破奖每年都会表彰在生命科学,基础物理学和数学领域的成就,而这些学科旨在提出最终极的问题,并寻求最深刻的答案。突破奖也被称为全世界最慷慨的科学奖,单奖为三百万美金。

科学第一巨奖“突破奖”:拍下首张黑洞照片团队获300万美元奖金

科学突破奖,又被誉为“科学界的奥斯卡”,已举办第八届,旨在表彰全世界最顶尖的科学家。科学突破奖,每个奖项的奖金为三百万美元,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)。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。获奖者将参加全程电视直播的颁奖典礼用以表彰他们的杰出成就同时激励下一代科学家。作为典礼的一部分,获奖者也会参加主办方组织的讲座以及论坛。

今年,总额两千一百六十万美元的奖金被用于奖励包括以下领域的科学突破:

  • 制作第一张黑洞图像

  • 确定肥胖症的生物学基础

  • 发现痛觉的生物化学机制

其中,2020年突破奖基础物理奖颁发给事件视界望远镜合作组织的347位成员;

2020突破奖生命科学奖颁发给杰弗里·M·弗里德曼(Jeffrey M。Friedman),F·乌尔里希·哈特尔(F。Ulrich Hartl), 亚瑟·L·霍里奇(Arthur L。Horwich),戴维·朱利叶斯(David Julius),以及弗吉尼娅·曼仪·李(Virginia Man-Yee Lee);

2020年突破奖数学奖颁给亚历克斯·埃斯金(Alex Eskin)。

六个每个价值10万美元的新视野奖颁予在事业早期阶段作出成就的物理学家和数学家。

下面是获奖名单:

2020年突破奖——基础物理学奖

获奖者:事件视界望远镜(EHT)项目组

EHT项目负责人,哈佛-史密森尼天体物理中心的谢泼德·杜勒曼(Shep Doeleman)将代表整个合作组织接受奖项。2019年4月10日,EHT项目组发表了6篇论文,论文的347位作者将平均分享300万美元的奖金。

关于他们的工作的解读:

人类第一次看见黑洞!这张黑洞“大头照”是怎么拍出来的?

获奖理由:EHT组成的地球等大的望远镜阵列,为人类拍下首张(超大质量)黑洞照片。

由全球20个国家和地区、60座研究机构的科学家组成的国际合作团队,通过分布在南极洲、智利、墨西哥、美国夏威夷州、美国亚利桑那州和西班牙的8台高灵敏度射电望远镜,首次拍到了黑洞照片。8台望远镜通过原子钟网络实现同步,从而组成大小和地球相当的虚拟望远镜,其分辨率是人类在地球表面从未达到过的。EHT的拍摄目标之一,是位于Messier 87星系中心的超大质量黑洞,其质量相当于65亿个太阳。运用全新的算法和技术,研究团队经过艰苦的数据分析,终于呈现了这只“星系怪兽”的图像:中心黑色的黑洞剪影,被周围旋转的炽热气体环绕。这张照片验证了爱因斯坦引力理论对黑洞的预测:由于光线无法挣脱黑洞的引力,在黑洞周围,存在一个由光线构成、环绕中心黑色区域旋转的亮环。

2020年突破奖——数学奖

获奖者:亚历克斯·埃斯金(Alex Eskin)芝加哥大学

获奖理由:在阿贝尔微分模空间的动力学和几何学上取得了革命性突破,包括与玛丽亚姆·米尔扎卡尼(Maryam Mirzakhani)共同证明了“魔杖定理”(magic wand theorem)。

埃斯金与伊朗著名数学家、菲尔兹奖获得者米尔扎卡尼合作,证明了模空间上的一个动力学定理。2013年,他们的专著《力量之旅》(Tour de Force)在经过五年精心编修后出版。这本书介绍了他们的研究成果。在书中,他们解决了一个持续多年的难题:如果一束来自点光源的光线在一间墙壁由镜子构成的房间里不断反射,那么光线会遍历房间的每一个空间点吗?房间里还会不会有某些区域无法被光照到?在将问题转换成高度抽象的高维数学问题后,两位数学家证明了:在一个多边形的房间里,如果墙角的角度是某些分数,那么这个房间里只有有限数量的点不会被照亮。

埃斯金的合作者米尔扎卡尼在与乳腺癌斗争数年后,于2017年去世,享年40岁。

2020年突破奖——生命科学奖

获奖者:杰弗里·M·弗里德曼(Jeffrey M。Friedman)

洛克菲勒大学、霍华德·休斯医学研究所

获奖理由:发现了一种新的内分泌系统——“瘦素系统”,脂肪组织可以经由该系统向大脑传输信号,调控食物摄入行为。

弗里德曼在1994年发现了调控脂肪的分子通路,此后他一直致力于揭开肥胖背后的生理机制。他的研究阐明了我们身体中的“瘦素系统”,该系统可以在我们无意识的情况下控制进食时间、食物种类以及摄入的能量。现在,瘦素疗法已经被用于治疗脂肪代谢障碍,这是一种发病率低但非常严重的糖尿病。瘦素还可能用于治疗那些体内瘦素水平偏低的肥胖症患者。对于体内瘦素水平过高或者有瘦素抵抗的人群,医生也可以通过瘦素组合疗法进行针对性治疗。瘦素的发现,让科学家找到了调控食物摄入和人体体重的生理学、神经科学机制,从而为理解肥胖的发病机制构建了全新的理论框架。

获奖者:F·乌尔里希·哈特尔(F。Ulrich Hartl)

马克思·普朗克生物化学研究所

亚瑟·L·霍里奇(Arthur L。Horwich)

耶鲁医学院、霍华德·休斯医学研究所

获奖理由:发现了分子伴侣在调解蛋白质折叠以及阻止蛋白质聚合中的作用。

在耶鲁和慕尼黑两地合作,哈特尔和霍维奇联合发现了人体内的一种支持机制,可以确保蛋白质准确折叠成应有的形状并在细胞中发挥各种作用。随着年龄增长,这种机制容易放慢,使得蛋白质聚集混乱,就像“在平底锅中被加热的鸡蛋蛋白一样凝结”。这种问题可能会成为许多疾病的开端,例如癌症、阿尔茨海默病、帕金森病、亨廷顿病以及其他神经退行性疾病。现在,许多研究正在探索如何恢复或者维持这些细胞的折叠机制,这样可以在人体衰老过程中阻止蛋白质的错误聚合,保证身体正常、健康地运转。

获奖者:戴维·朱利叶斯(David Julius)

加利福尼亚大学旧金山分校

获奖理由:发现痛觉涉及的分子、细胞以及机制。

朱利叶斯发现了产生痛觉的细胞信号机制。在其他研究中,他还发现红辣椒和薄荷醇能激活神经系统中对热和冷产生反应的感觉受体。尽管大多数痛觉是身体的一种预警信号,但慢性疼痛会令人身心俱疲。朱利叶斯鉴定出了在肠易激综合征(IBS)、关节炎和癌症等疾病中,与慢性疼痛相关的特定细胞靶点。他的团队为研发新一代非阿片类精准止痛药创造了坚实的理论基础。

获奖者:弗吉尼娅·曼仪·李(Virginia Man-Yee Lee)

宾夕法尼亚大学

获奖理由:发现了额颞叶痴呆和肌萎缩侧索硬化症中的TDP43蛋白聚合体,并揭示了不同细胞类型中不同形式的α-突触核蛋白是导致帕金森病和多系统萎缩的原因。

大多数阿尔茨海默病患者的神经元中会出现由tau蛋白组成的缠结网络。1991年,李提出了“tau蛋白假说”,认为这些缠结会抑制神经元的正常放电。她还在帕金森病和肌萎缩侧索硬化症患者神经元中发现了类似的缠结结构。此后,李揭示了错误折叠的蛋白质在中枢神经系统细胞间扩散的过程。通过重复tau蛋白的病理演化过程,李提出了与神经退行性疾病相关的蛋白质路线图,并阐明了神经退行的常见机制。她的研究为寻找相关药物靶点开辟了一条新道路。

2020年“新视野”物理学奖

获奖者:

陈谐(Xie Chen)

加州理工学院

卢卡什·菲德科夫斯基(Lukasz Fidkowski)

华盛顿大学

迈克尔·莱文(Michael Levin)

芝加哥大学

马克斯·A·梅特利茨基(Max A。Metlitski)

麻省理工学院

获奖理由:为理解物质的拓扑态,以及物质与其拓扑态之间的关系作出重要贡献。

获奖者:

乔·邓克利(Jo Dunkley)

普林斯顿大学

萨马亚·尼桑克(Samaya Nissanke)

阿姆斯特丹大学

肯德里克·史密斯(Kendrick Smith)

圆周理论物理研究所

获奖理由:发展了从天文数据中提取基础物理信息的新技术。

获奖者:

西蒙·卡伦-胡(Simon Caron-Huot)

麦吉尔大学

佩德罗·维埃拉(Pedro Vieira)

圆周理论物理研究所、国际理论物理中心-南美基础研究所

获奖理由:为理解量子场理论作出深刻贡献

2020“新视野”数学奖

获奖者:

蒂姆·奥斯汀(Tim Austin)

加利福尼亚大学洛杉矶分校

获奖理由:为理解遍历理论作出大量贡献,其中最重要的是证明了弱平斯克猜想。

获奖者:

埃米·默夫(Emmy Murphy)

美国西北大学

获奖理由:他与马修·斯特罗姆·博尔曼和雅科夫·叶利阿什贝格一起,提出更高维度上的过扭(overtwisted)切触结构。

获奖者:

朱歆文(Xinwen Zhu)

加州理工学院

获奖理由:在算术代数几何中做出重要工作,包括将志村簇与黎曼-希尔伯特问题应用到p-adic代数簇中。

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。