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上周日晚，科学界最盛大“奖金日”再度登场。此次，“突破基金会”（Breakthrough Foundation）将超过 2500 万美元的年度奖金授予了 1000 多名物理学家、生命科学家和数学家。

今年的获奖者包括 5 位分子生物学家（遗传学和细胞生物学领域，每人各获 300 万美元奖金）、1 位数学家、弦理论学家 3 人团队（3 人分摊 300 万美元奖金），还有 1015 名致力于 LIGO 重力波探测仪的物理学家们（他们将一同分享 300 万美元的特别奖奖金）。此外，还有 6 项“新视野奖”（New Horizons），共计 60 万美元的奖金颁发给了 10 位科研界“新人”，另有两位高中生因制作科学视频，各获得奖金 40 万美元。

突破基金会（Breakthrough Foundation）由 Google 公司的谢尔盖·布林（Sergey Brin）、23andMe 公司的安妮·沃西基（Anne Wojcicki）、阿里巴巴的马云与妻子张瑛、互联网界企业家尤里·米尔纳（Yuri Milner）与妻子茱莉亚·米尔纳（Julia Milner），还有 Facebook 的马克·扎克伯格（Mark Zuckerberg）与妻子普莉希拉·陈（Priscilla Chan）联合创立。

基金会的想法起源于 2012 年米尔纳的一个决定：他要向 9 名理论物理学家颁发每人 300 万美元的奖金，因为在他看来，物理学家与摇滚明星一样，不仅要重金嘉奖，还要隆重地庆祝一番。近年来，随着更多赞助人加入，基金会的奖项也扩展至了生命科学与数学领域。每年的获奖者均由此前获奖者组成的委员会选定。

过去几年，突破奖在美国宇航局艾姆斯研究中心颁布，颇有奥斯卡颁奖礼的风范，好莱坞明星云集。今年的出席者包括摩根·弗里曼（Morgan Freeman）、Alicia Keys 以及 Jeremy Iron。

基础物理学突破奖

今年颁发了两项物理学突破奖。

今年五月，基金会创始人米尔纳宣布，将一笔 300 万美元的特别奖金颁发给 LIGO 激光干涉引力波观察仪团队，他们探测到了去年两个黑洞相撞产生的引力波。三分之一的奖金授予 3 名实验项目领导人 Ronald W.P. Drever、Kip S. Thorne 和 Rainer Weiss，其余奖金分给团队里其他 1012 名科学家。

回归最初的奖项设置，今年常规的物理学突破奖颁给了物理理论学家三人组，他们在弦理论领域取得了重要进展。弦理论在提出后尚未证实，它事关万物，可能会解开黑洞、宇宙的相关问题。获奖者是哈佛大学的 Andrew Strominger、Cumrun Vafa 和加州大学圣巴巴拉校区科维里理论物理研究所（Kavli Institute for Theoretical Physics）的 Joseph Polchinski。

根据弦理论，自然界所有力和粒子都是微小的扭动的弦。1995 年，Polchinski 博士表明，该理论也涵盖二维或多维实体—— “膜”（brane）。这一发现开辟了宇宙学一个全新的分支，膜可能是漂浮在多维空间中的岛状宇宙，就像飘落鱼缸的树叶，它们相互冲撞，或者在更高维空间中相互作用。

1996 年，Strominger 和 Vafa 博士进行了一次著名的运算，他们利用弦理论计算了一个黑洞的信息内容，或者叫“熵”。它们通过更精确的方法得出结果，证实了斯蒂芬·霍金的一项预测：黑洞会泄露辐射，最终会爆炸。

数学突破奖

普林斯顿高等研究所的数学家 Jean Bourgain 在 40 年的职业生涯中，平均每年发表 10 篇论文，解决了数学领域一些最困难的问题。

他最新的研究成果包括“解耦定理”（decoupling theorem）——这一定理是对勾股定理在光、无线电等震荡波上应用的抽象归纳。勾股定理只表明了直角三角形两个短边与斜边的长度关系，但 Bourgain 与印第安纳大学的 Ciprian Demeter 证明的解耦定理表明，波的叠加也有类似的关系。

生命科学突破奖

Stephen J. Elledge，60 岁，遗传学和医药学教授，任职于哈佛大学医学院、波士顿布莱根妇女医院（Brigham and Women’s Hospital），同时是霍华德休斯医学研究所（Howard Hughes Medical Institute）的研究学者。他的获奖原因是，他解释了“细胞如何感知与应对 DNA 损坏”，还对癌症的发生与治疗提出了新见解。

Elledge 描述说， DNA 会不断遭受攻击，但它有能力——他称之为“化学智能”——监控自身的完整性，并启动各种防御机制。

他的研究兴趣广泛。2015 年，他与团队汇报，说他们开发出一种测试方法，用少于一滴血的量，就可以查出一个人曾感染过的几乎每一种病毒。其他科学家从中看到了巨大潜力，认为这种测试可以用于追踪人群中的疾病分布，从而了解更多病毒与免疫系统反应的内容，这对治疗慢性病和癌症都会有贡献。

去年，Elledge 获得了另一项大奖——拉斯克奖（Lasker Award），常被人们称为美国的诺贝尔奖。

Harry F. Noller 揭示了核糖体的结构，并识别出了 RNA 对核糖体运作的重要意义。核糖体就像细胞内的蛋白质组装工厂。它们看起来像是一团缠绕的橡皮筋和线圈。科学家通过解码核糖体的扭转折叠方式，可以更好理解基因编码是如何转录的。

Noller 是加州大学圣克鲁兹校区 RNA 分子生物学研究中心（Center for Molecular Biology of RNA）的生物化学家和主任。他和同事曾利用 X 射线晶体学取得了核糖体分子结构的第一张图片。他的研究还有助于说明，核糖体是核酶，一种能促进化学反应的 RNA 分子。在这种情形下，核酶的作用是将氨基酸组成蛋白质。

Roeland Nusse 是斯坦福大学发育生物学教授和霍华德休斯医学研究所研究员。他在 1982 年协助发现了首个 Wnt 基因。这种基因是 Wnt 信号途径的一部分，在胚胎发育、干细胞、骨骼生长和癌症演变过程中有重要作用，对成年人体和发育胚胎的细胞通讯也十分关键。

科学家在动物界的每个分支都发现了 Wnt 信号途径，它会引发老鼠的乳腺癌，还对协调果蝇的肢体形成有帮助。在生物学的许多领域，Wnt 信号途径都十分重要，因为它所引发的分子作用机制会影响整个生物体生态的演化。

Huda Zoghbi，贝勒医学院（Baylor College of Medicine）神经学教授、霍华德休斯医学研究所研究员、德州儿童医院珍与丹·邓肯神经学研究所（Jan and Dan Duncan Neurological Research Institute）主任。她发现，一种叫做 SCA1 的基因突变会导致脊髓小脑运动失调症（Spinocerebellar ataxia），这是一种神经退行性失调，会剥夺患者的四肢控制与语言控制能力。据估计，美国目前有 15 万人患有该病。这种疾病最终致命，尚无治愈方法。

不过，对病理的深入了解可能会带来抑制病情发展的新方法。Zoghbi 的发现为对抗这一疾病奠定了基础。

Zoghbi 还帮忙解开了另一种神经退行性疾病“蕾特氏症”（Rett syndrome）的病因。这种严重疾病大多发生在年轻女孩身上，经常是致命的，在美国每年不到 1000 例。Zoghbi 的团队为寻找病因研究了 16 年，最终发现是由于 MECP2 基因的突变。通过识别这一基因，她还发现了 MECP2 基因在其他神经性紊乱病症中起到的作用，为这些疾病的防治提供了一个出发点。

大隅良典（Yoshinori Ohsumi），细胞生物学家，日本东京工业大学创新研究所（Institute of Innovative Research）的荣誉教授，他在 20 世纪 90 年代通过酵母研究，开拓了我们对细胞如何自我更新——“自噬”——的理解。

细胞内的细胞器、蛋白质等其他分子在不断损坏或老化，尤其是在细胞分裂过程中。细胞内如果有太多垃圾堆积，产生毒性，就会杀死细胞。自噬还是细胞在急需原料时为自己加油的一个方式。

自噬过程中，细胞内部会生成叫做“自噬体”的垃圾袋，捕获垃圾废物。自噬体由双层膜封闭，废物随一种细胞器溶解。这种细胞器叫做“溶酶体”，它所携带的酶有助于溶解内部物质。

研究者认为，细胞自噬过程的失败可能会导致 2 型糖尿病、几种特定的癌症，还有老年痴呆症与帕金森病。他们还认为，这能帮人们更好理解衰老的过程。

今年，大隅良典由于阐明了细胞自噬的重要性，获得了诺贝尔生理医学奖。

新视野奖

除了 300 万美元的大奖，还有 6 项价值 10 万美元的“新视野奖”（New Horizons），物理学与数学领域各斩获一半。这些年轻的物理学获奖者包括：加拿大安大略湖圆周理论物理研究所（Perimeter Institute for Theoretical Physics）的 Asimina Arvanitaki、斯坦福大学的 Peter Graham 与加州大学伯克利分校的 Surjeet Rajendran（两人共享一份奖金）、普林斯顿大学的 Simone Giombi 与哈佛大学的 Xi Yin（两人共享一份奖金）；还有普林斯顿大学的 Frans Pretorius。

在数学领域，获得新视野奖的是哥伦比亚大学的 Mohammed Abouzaid、日内瓦大学的 Hugo Duminil-Copin、俄勒冈大学的 Benjamin Elias 和京都大学的 Geordie Williamson。

翻译 Alicia Lee

题图来自 Flickr@Steve Jurvetson

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