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为深入探讨温室气体对当地生态和全球气候的影响

作者:SCI职称论文
出处:www.lunrr.com
时间:2020-03-07
作者:肖文来源:新浪科技发布时间:2008

《探索》:美国20名40岁以下最聪明的科学家

中国数学家陶哲轩排名第一

北京时间11月25日消息,美国《探索》杂志最近评选出美国20名40岁以下最聪明的科学家。他们被认为是各自研究领域的天才,并取得了丰硕的成果。这些年轻的人才也因为他们在各个领域的研究成果获得了许多奖项。以下是20位年轻的天才:

1。陶哲轩

陶哲轩

加州大学洛杉矶分校数学家

在我们这个时代的伟大数学家中,许多人在SAT的数学部分可能会得到满分800分。然而,当陶哲轩8岁的时候,他得到了760分的高分,并且在很小的时候就展示了他的数学天赋。二十五年后,33岁的陶哲轩现在已经成为美国最有成就和最受尊敬的数学家之一。1999年,24岁的陶哲轩成为加州大学洛杉矶分校历史上最年轻的教授。后来,他获得了菲尔兹奖章(Fields Medal),这是专门授予40岁以下的杰出数学家的。这个奖项被称为“诺贝尔数学奖”。

在一个有些人可能毕生致力于研究难题的学科中,陶哲轩在许多方面做出了重要贡献,从非线性方程到数论,这在某种程度上解释了为什么同事们仍在寻求他的指导。普林斯顿大学数学家查尔斯费夫曼高度评价陶哲轩:“每一代数学家中只有极少数人名列前茅。他就是其中之一。”费富曼本人就是一个数学天才。

陶哲轩最着名的研究涉及质数或质数的形式。所谓的质数或素数是一个正整数,除了自身和1之外没有其他因素。尽管陶哲轩主要致力于理论研究,但他在压缩传感方面的突破性研究使工程师们能够为核磁共振成像(磁共振成像)、天文仪器和数码相机开发更复杂和有效的成像技术。

陶哲轩说:“科学研究有时就像播出的电视连续剧。一些有趣的情节可能已经被澄清,但仍有许多激动人心的和未解决的情节有待探索。然而,科学研究不同于电视剧。我们必须自己去做,看看接下来会发生什么。”陶哲轩说,他喜欢挑战一些困难的谜题,攀登这座山峰的唯一方法是克服相对较小且更容易处理的问题:“如果有什么事情我知道如何处理,但处理不了,我会非常沮丧。我觉得我必须保持安静、冷静,并仔细探索这个问题。”

2。杰弗里伯德(Jeffrey Bode)

宾夕法尼亚大学有机化学家

34岁的杰弗里伯德说有机化学家没有很多方法来“缝合”复杂的分子。伯德在他的研究中发现了一种新方法,这种方法可能有助于生产基于肽的药物,如胰岛素和人类生长激素,这些药物通常价格昂贵。许多有机化学家曾经认为,制造这些蛋白质的成熟方法像链珠一样添加单一氨基酸效果良好。伯德说:“这些方法真的很好,但前提是你计划制造相对较短的蛋白质或者你想制造少量的蛋白质。”

随着链变得越来越长,如果单个珠子不能与“肽链”串联,就更难将这些错误序列与正确序列区分开来。为了改进这一点,伯德发现了一种新的化学反应(α-酮酸和羟胺之间的反应),它产生酰胺键。他用这种方法将小的、容易合成的肽(氨基酸链)连接成更长的肽。伯德指出,在有机化学中,“我们可能会提出比目前更好、更有效的方法。”

3。凯蒂沃尔特(Katey Walter)

Katey Walter

阿拉斯加大学生态学家

为了进一步探索温室气体对当地生态和全球气候的影响,32岁的凯蒂沃尔特不断寻找从北极湖泊渗出的甲烷。随着温度上升,北极永久冰冻区解冻,冰水流入湖中。湖水中的细菌总是以富含碳的物质(冰河世纪前的动物遗骸、食物和残渣)为食,并产生甲烷一种比二氧化碳强25倍的“集热器”。甲烷的增加导致更高的温度,从而加速永久冻结区的融化。

沃尔特说:“这意味着你打开冰箱门,里面的一切都会融化。”沃尔特和他的同事们正在对阿拉斯加和东西伯利亚北极“冰箱”的碳含量进行分类,试图了解在融冰过程中有多少会转化为甲烷。2006年,沃尔特的团队发现北极产生的甲烷量几乎是科学家先前报告的五倍。

4.艾米瓦格斯(Amy Wagers)

哈佛干细胞研究所干细胞生物学家

1999年,艾米瓦格斯获得了免疫学博士学位,同时她接到了美国骨髓捐赠项目国家登记处的电话。许多年前,威格斯自愿捐献骨髓。现在有些人需要这些骨髓。受此事件的启发,Weggs开发和研究了骨髓干细胞,并将成体干细胞作为博士后研究课题。如今,35岁的威格斯已经成为成人干细胞(产生血液和肌肉的细胞)领域最着名的科学家之一。她的研究包括分离这些细胞群,找出人体如何调节它们,以及理解如何使用这些细胞治疗疾病。

Weggs目前正在确定血细胞如何在血液和骨髓之间迁移以及它们如何繁殖。这项工作可以提高移植细胞的存活率,从而有助于提高骨髓移植的效率。今年夏天,Weggs发布的一项新研究结果称,将肌肉干细胞移植到肌肉萎缩症小鼠体内后,小鼠的肌肉功能得到了改善。韦格斯说:“他们立即开始生产新的肌肉纤维。尽管将这些发现应用到人们身上还有很长的路要走,但结果仍然非常令人鼓舞。”

5。约瑟夫特兰)

约瑟夫特兰

加州大学洛杉矶分校数学家

我们可以想象这样一种情况:在你做手术之前,医生不仅已经做了几百次手术,而且还在你的复制品上做了手术。31岁的数学家约瑟夫特隆正帮助实现这一梦想,使用数学模型模拟涉及病人肌腱、肌肉、脂肪和皮肤的手术。“我们一直在使用数学方程来模拟这些组织的工作,”Tran说。

第一步是将这些方程转化为标准的“数字人体”,它可以实时对外科医生的虚拟手术做出反应。接下来,Tran的想法是让医生定制这个工具。然后在未来,像电脑断层扫描和核磁共振成像这样的医学成像技术可以揭示出病人的肌腱比普通人的肌腱更硬,这样医生就可以相应地调整“数字体倍增器”。“你可能希望它尽可能接近真实的体验,”Tran说。

6。杰克哈里斯)

耶鲁大学应用物理学家

量子力学描述了一个疯狂的微观世界,在这个世界里,粒子以闪电般的速度运动,经常违反我们认为理所当然的经典物理定律。杰克哈里斯的目标是用“奇怪甚至神秘的”微观定律来解决我们在微观世界中遇到的问题。他说,“最终的灵机一动将是突然发现一个微观物体,这个物体从事某些在经典物理学中绝对不可想象的活动。”

36岁的哈里斯目前正在研究从一面移动的小镜子上跳下来的单个光子(电磁粒子)的可忽略压力。我们可以举一个生动的例子来感受这些压力的大小:在晴朗的日子里,太阳以百万分之一磅的力推动你的身体,这是我们肯定感觉不到的。哈里斯希望充分利用光子的特性,使坚不可摧的密码系统和超灵敏的天文仪器最终能够探测到大爆炸后瞬间形成的不可见现象。

7。萨尔基斯马兹曼尼(Sarkis Mazmanian)

加利福尼亚理工学院生物学家

在人体消化道寄生的100万亿细菌中,有些病原体可以诱发疾病和恶性免疫反应,而另一些则有免疫系统来保护宿主。35岁的萨西斯马兹曼亚致力于研究有益菌如何增进人类健康。马兹曼亚说:“他们根本不关心我们,除非我们能为他们提供一个稳定和有营养的环境。”他认为人体和微生物之间的象征性关系是治疗许多疾病的潜在方法的“金矿”。

马兹曼亚认为,人体和肠道细菌之间的相互作用非常重要。例如,我们可以了解人体对这些微生物的异常免疫反应是如何进一步发展成结肠癌的。马兹曼亚说:“有益细菌的潜力似乎是无限的。”他补充说,支撑他研究的哲学是“自然界中一切皆有可能”。因此,我愿意追求科学问题的任何可能的原因或结果。"

8。道格纳特森(Doug Natelson)

莱斯大学凝聚态物质物理学家

37岁的道格纳特森是微观世界中的本杰明富兰克林。他研究原子层面的电子性质。原子级经典物理和量子物理之间的一致性使得电子性质的研究更加重要。纳特森的研究包括流经单分子晶体管的复杂电子,以及专门用来替代电子仪器中硅晶体管的有机碳基材料。这项萌芽中的技术有望实现制造薄而柔韧的有机电子仪器的梦想。

Natson不同于那些把主要精力投入到物理领域的人,比如高能粒子加速器和超大质量黑洞。他传播了凝聚物质和纳米技术的福音。他在一个非常受欢迎的博客中与每个人分享他的快乐。他说:“在我内心深处,我认为自己是一个实验主义者。我正在玩这些新奇的玩具。在这个水平上做物理研究是很有趣的。"

9.迈克尔埃洛维茨(Michael Elowitz)

加利福尼亚理工学院分子生物学家

迈克尔埃洛维茨,38岁,在2000年设计了一种基因电路,使大肠杆菌在培养皿中发光。他说这是一个伟大的时刻。回想起来,这些细胞就像圣诞荧光灯。但是给每个人带来好运的实验最终失败了。虽然这些细胞发光,但它们的发光强度不同。细胞间的这种可变性涉及相同的过程,这促使伊洛维兹进行了一系列全新的实验,他说,这些实验侧重于“是什么让不同的细胞发挥不同的作用”

现在伊洛维兹正在研究一些机制,通过这些机制,具有相同遗传因子的细胞利用和控制其生化分子的随机波动来产生细胞多样性。伊洛维兹说:“理解‘动荡’波动所扮演的角色将有助于我们理解存活的细菌如何多样化,单细胞生物如何形成多细胞生物。”

10。杨昌辉)

加州理工学院电子工程与生物工程师

随着显微镜性能的不断提高,它们的体积和成本也在增加。显微镜的体积和成本对研究有直接影响。36岁的杨昌辉说:“显微镜的功能和基本要求之间的协调不是默契的。”杨昌辉将芯片技术和微流体技术相结合,制造了一种更便宜的显微显微镜。他说显微镜和大黄蜂的体毛差不多大,电路只有一角硬币那么大。它没有光学透镜。它的工作原理是,少量液体流经微芯片,微芯片对样本进行成像,并将其传输到计算机。

显微镜可以安装在一个小型手持显示器上,这个显示器的大小和iPod差不多。杨昌辉的想法是发展中国家的医生可以使用这个工具来检测病人的血液或者检查当地的供水系统。他说:“这将是一个非常坚固耐用的工具,医生可以把它放在口袋里。”

11。亚当里斯)

Adem Riess

约翰霍普金斯大学天体物理学家

阿德姆里斯(Adem Reese)带领天文研究小组发现宇宙正在加速的事实后,他开始将注意力转向天文学。自1929年以来,科学家们一直认为宇宙在膨胀,但直到1998年,科学家们一直认为地球的引力会逐渐阻止宇宙的膨胀。然而,当38岁的里斯试图利用他从观察遥远恒星爆炸中收集的数据来巩固这一理论时,结果与事实不符。几天后,他证明了他的数据显示宇宙正在加速。

这一发现表明,神秘的暗能量产生的巨大排斥力克服了万有引力,加速了宇宙的膨胀。这种暗能量占宇宙总能量的72%。他说:“这就像把球抛向空中。它将继续上升。”9月,他获得了50万美元的麦克阿瑟奖金,现在他计划用这笔钱来揭开这种神秘的暗能量的秘密及其对宇宙的影响。

12。妮可金)

妮可金,加州大学伯克利分校的分子细胞生物学家

38,正在寻找单细胞生物如何进化成植物、真菌、多细胞动物和其他类型生命的答案。为了找到线索,她集中研究了鞭毛虫单细胞真核生物中的一个种群,这种生物被认为是与动物关系最密切的活生物体。

当对其中一种生物体的染色体进行测序时,金和她的同事发现了用于将动物细胞间传递的信息“结合”到细胞上的同一蛋白质片段的遗传密码。在这种有机体中发现这样的发现是非常令人惊讶的。根据金的假设,这些单细胞动物祖先的蛋白质与细胞外环境相互作用。他们捕食细菌,通过将细胞表面结合在一起发现化学信号。这后来促使细胞结合在一起,互相交换信息。金说,解释多细胞体的起源是理解动物起源的关键。她评论说,她的研究“回顾了比我们共同祖先和其他灵长类动物更古老的系谱。”

13。路易斯冯安(Luis von Ahn)

卡内基梅隆大学的计算机科学家

30岁的路易斯冯安在各个网络领域都取得了微小的成就。在线订票和破解扭曲的图像是冯安的工作领域。2000年,他帮助开发了这种反垃圾邮件技术,称为验证码。验证码有效,因为电脑不能回答验证码提出的问题,只有人能回答。冯安的最终目标是不欺骗电脑。他希望利用人类独特的智能来消除计算机在完成一些重要任务时的缺陷。

缩小这种情报差距的一种方法是验证码。每天,他使用大约1800万计算机用户也许是那些买票的人在首页输入信息并扫描文本,以使他们信息化。到目前为止,计算机还没有识别出文本。研究人员希望在20世纪50年代后的明年将《纽约时报》档案完全数字化。冯安还编写了一个游戏程序。他的目标是:你玩得越多,你提供的数据就越多,从而帮助计算机更好地识别图像。他说:“我认为我们所做的不会被品尝。”

14。塔皮奥施奈德(Tapio Schneider)

加利福尼亚理工学院环境科学家

大气湍流和热交换效应之间复杂的相互作用对全球气候有很大影响。36岁的塔贝奥施耐德开发了一个计算机模拟程序,以更好地理解两者之间的相互作用是如何影响气候的。他说:“从概念上讲,我不想在实验室为自己创造小气候,但是我们不能在实验室创造全球气候,所以计算机模拟是最好的第二选择。”

在一个目前处于开发阶段的项目中,他最近使用了地球模拟来显示季风可以在浅水如沼泽中形成。哈雷的传统季风模型不能完全显示全球季风状况。施耐德说,人们对水蒸气在气候系统中的持续运动知之甚少。"这是我将花费多年时间研究的一系列问题之一。"施耐德的目标是为气候制定一系列物理基本定律。他说:“热力学定律给出了微观行为的宏观描述。我希望能为气候问题制定类似的法律。”

15。萨拉西格尔

萨拉西格尔

麻省理工学院天体物理学家

在20世纪90年代末,科学界就系外行星的存在提出了各种各样的问题。当时,36岁的莎拉西格尔(Sara Siegel)做出了大胆的预测,认为这些穿越恒星前方的遥远闪亮天体肯定会成为天文学家的下一个前沿。西格尔有点笃定的预测最终得到了回报她关于系外行星化学性质的理论模型帮助研究人员首次测量了遥远世界的大气层。西格尔认为,我们将在未来几年内找到地球的“远亲”,但她的最终目标不限于此。

“我真正想做的是确定外星生命可能产生什么样的气体,”她说。这些气体会积聚在大气中,可以从很远的地方检测到。作为朝这个方向迈出的一步,西格尔正在寻找地球生命可能留下的非氧“信号”,如硫化氢。西格尔的童年是在加拿大度过的,她的父亲总是用各种各样的想法来发展她的创造力。她说:“幻想是一种非常重要的习惯,正是这种习惯让我成为一名优秀的科学家。"

16。乔恩克莱因伯格)

乔恩克莱因伯格

康奈尔大学计算机科学家

在20世纪90年代中期,在互联网上搜索“《探索》杂志”意味着你必须在数千个无序的结果中努力找到你需要的答案。1996年,24岁的乔恩克莱因伯格开发了一种算法,彻底改变了互联网搜索。今天,如果你在搜索框中键入“《探索》杂志”,你得到的第一个搜索结果是杂志的主页,这完全是由于克莱因伯格。37岁的Kleinberg创建了一个基于超链接分析的主题搜索算法HITS,该算法通过两个指标来评估网页的价值:权威性(发布内容的质量以及是否被其他网页推荐)和中心性(是否与优秀网页连接)。

Kleinberg继续整合计算机科学、数据分析和社会学研究,以帮助开发更好的工具来连接社交网络。根据他的设想,我们能否看到空间信息随时间的增长他称之为互联网上的地理热点取决于我们对某一特定区域的兴趣。Kleinberg说,我们的社交网络链接和友谊可以依靠这些地理热点“通过键入位置而不是姓名或时间”来简化搜索。

17。爱德华博伊登)

麻省理工学院媒体实验室神经工程师

某些类型的细菌和藻类拥有能将光转化为电的基因。29岁的爱德华博伊登(Edward Boyden)已经将其中一个基因植入神经细胞,让它做出类似的反应。他说:“如果我们用光照射这些细胞,我们可以激活它们。”在创造类似基因修饰神经细胞的基础上,博伊登正在使用工程方法研究大脑植入光脉冲可以用来刺激它们。他希望这种植入物能有助于控制帕金森病等疾病。有时,医生会通过植入能产生电流的刺激器来治疗帕金森氏病。博登说:“光可以做许多简单的电刺激器做不到的事情。”利用这项技术,研究人员可以有选择地让他们的转基因神经细胞做出反应。通过植入能够发射不同类型光的光学装置,研究人员可以更精确地控制神经回路。

18.理查德博诺(Richard Bonneau)

纽约大学系统生物学家

33岁的理查德博诺说,按类型记录细胞解剖后获得的所有部分当然是好的,但生物学家真正的“圣杯”是理解每个部分如何控制和支配其他部分的功能。“你可能知道甲和乙是相关的,但这并没有描绘出整个系统的全貌。你不知道这些部分是如何相互影响的。我想在这些线条上标记箭头来显示这些效果。”

通过追踪自由古菌(一种类似细菌的原核生物)几乎所有基因的活动,波努最近将这些部分拼接在一起,以了解基因如何影响它们的表达,然后让他像研究机器一样描述这种有机生物的“控制回路”。在这个过程中,他发现了一些令人惊讶的东西:古细菌对外部刺激(如光和有毒化学物质)没有完全反应,“它将使用相同的积分器来处理这些环境刺激,所以没有无限数量的反应”。他指出,了解微生物行为的有限范围可以为通过基因工程开发药物和生物燃料提供很大帮助。

19。肖恩弗雷恩)

了不起的风能发明家

27岁的肖恩弗兰纳(Sean Flanner)知道如何创造简单实用的技术解决方案,能够给发展中国家人民的生活带来质的变化。他是一名致力于使用甘蔗木炭作为廉价烹饪燃料的团队成员。他的太阳能消毒塑料袋可以净化水,并把它变成饮用水。相比之下,弗兰纳设计的“风带”可能影响最大。

他的设计灵感来自1940年倒塌的塔科马海峡大桥采用的动态原理。经过4年的努力,他终于设计出了世界上第一台不带涡轮的风力涡轮机。刮风时,包着聚酯薄膜的平纹织物片会快速振动,驱动两端线圈之间安装的磁铁发电。在发展中国家,“风力带”只需要产生10瓦的电力就可以照亮一个没有昂贵和危险煤油灯的房间。

弗兰纳希望通过向大公司出售发明的知识产权,为针对发展中国家的创造性项目筹集更多资金。他说:“发展中国家面临着最大的挑战。我认为我生活中的大部分发明和创新将在发展中国家实现。如果换成其他领域,我会疯掉的。”

20。乔纳森普里查德)

芝加哥大学/霍华德休斯医学研究所遗传学家

很容易认为进化发生在几百万年前,但是37岁的乔纳森普里查德证明了我们实际上一直在实时适应环境。简而言之,进化从未停止。prichard和他的同事利用一个以群体中快速传播的遗传变异为指导的统计模型,确定了基因组的数百个区域最近由于自然选择而发生了突变。他说:“如果在确定的人群中有一个新的突变并且它很受欢迎,自然选择将很快增加这个等位基因突变的频率。大多数时候,人与人之间的变异频率差异很小。如果有很大的频率差异,它们自然会显得非常突出。”

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美国《探索》杂志网站报道原件(英文)

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