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　　美國《探索》雜志近日評選出了美國40歲以下的最聰明的科學(xué)家。他們被視為各自研究領(lǐng)域的天才，結(jié)下了累累碩果，這些青年才俊還因各方面的研究成果屢獲殊榮。

　　1.陶哲軒(Terence Tao)

　　在我們這個時代的偉大數(shù)學(xué)家當(dāng)中，許多可能在SAT考試的數(shù)學(xué)部分得過800分的滿分。但陶哲軒8歲時就獲得了760分的高分，小小年紀(jì)便展現(xiàn)出數(shù)學(xué)的天分。25年過去了，33歲的陶哲軒如今已成為美國研究成果最多、最受尊敬的數(shù)學(xué)家之一。1999年，24歲的陶哲軒成為加州大學(xué)洛杉磯分校歷史上最年輕的教授，后獲得專為40歲以下杰出數(shù)學(xué)家頒發(fā)的“菲爾茲獎”(Fields Medal)，這一獎項被譽為“數(shù)學(xué)界的諾貝爾獎”。

　　在一個有些人可能要傾其一生研究某個難題的學(xué)科，陶哲軒卻在從非線性方程組到數(shù)論等諸多方面作出了重要貢獻(xiàn)，一定程度上解釋了同事們?yōu)楹芜€在尋求獲得他的指導(dǎo)。普林斯頓大學(xué)數(shù)學(xué)家查爾斯·費弗曼(Charles Fefferman)給予陶哲軒高度評價：“每一代數(shù)學(xué)家當(dāng)中，只有極少數(shù)位于頂尖之列。他就是其中之一。”費弗曼本人也是一位數(shù)學(xué)天才。

　　陶哲軒最著名的研究涉及質(zhì)數(shù)或素數(shù)(prime number)的形式。所謂質(zhì)數(shù)或素數(shù)，就是一個正整數(shù)，除了本身和1以外并沒有任何其他因子。盡管陶哲軒主要致力于理論研究，但他在壓縮感知(compressed sensing)方面的突破性研究令工程師可以開發(fā)出用于核磁共振成像(MRI)、天文儀器和數(shù)碼相機(jī)領(lǐng)域的更尖端、更有效的成像技術(shù)。

　　陶哲軒說：“科研有時就像是一部正在播出的電視連續(xù)劇，一些令人感興趣的情節(jié)可能已經(jīng)理清，但仍有許多緊張刺激、尚未解開的情節(jié)有待你去挖掘。但科研又與電視連續(xù)劇不同，我們必須親自動手去搞清楚接下來會發(fā)生什么。”陶哲軒表示，他喜歡挑戰(zhàn)一些難解之謎，而攀登這一高峰的唯一途徑是通過克服相對較小、更易控制的難題：“如果有什么事情是我知道該如何處理的、但又不能處理的，我會十分苦惱。我感覺，自己必須安靜下來，冷靜、細(xì)細(xì)探究問題所在。”

　　2.杰弗里·伯德(Jeffrey Bode)

　　賓夕法尼亞大學(xué)有機(jī)化學(xué)家

　　34歲的杰弗里·伯德說，有機(jī)化學(xué)家并沒有許多“縫合”結(jié)構(gòu)復(fù)雜分子的方法。伯德在研究中發(fā)現(xiàn)了一種新方法，這種方法可能便于生產(chǎn)以肽為原料的藥物，如胰島素和人體生長激素，這些藥物一般價格高昂。許多有機(jī)化學(xué)家曾認(rèn)為，用以制造這些蛋白的成熟方法——像鏈珠一樣增加單個氨基酸——效果很好。伯德說：“這些方法確實不錯，但前提是你打算制造相對短的蛋白，或你希望制造數(shù)量很少的蛋白。”

　　隨著鏈條越來越長，如果單個珠子不能串聯(lián)到“肽鏈”上，就更難以將這些錯誤的序列同正確的序列區(qū)別開來。為改進(jìn)這一點，伯德發(fā)現(xiàn)了一種生成酰胺結(jié)合(amide bond)的新化學(xué)反應(yīng)(α-酮基酸和羥胺之間的反應(yīng))，他用這種方法去連接小的、易于合成的肽(氨基酸的鏈)，變成更長的肽。伯德指出，在有機(jī)化學(xué)中，“我們有可能提出比當(dāng)前更好、更有效的方法。”

　　3.凱蒂·沃爾特(Katey Walter)

　　阿拉斯加大學(xué)生態(tài)學(xué)家

　　為深入探討溫室氣體對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)和全球氣候的影響，32歲的凱迪·沃爾特不斷追尋著從北極湖泊中滲出的甲烷。隨著溫度上升，北極永久凍結(jié)帶解凍，冰水匯入湖水中。湖水中的細(xì)菌向來以富含碳的物質(zhì)(動物遺骸、食物和冰河世紀(jì)前的渣滓)為食，同時生成甲烷——比二氧化碳強(qiáng)大25倍的“熱收集器”。甲烷增多導(dǎo)致氣溫更高，因此加速永久凍結(jié)帶的解凍。

　　沃爾特說：“這意味著你打開了冰箱門，里面的所有東西都會融化。”沃爾特和同事正在阿拉斯加州和西伯利亞東部給北極“冰箱”中的碳內(nèi)容進(jìn)行分類，試圖了解在冰融化過程中有多少將會轉(zhuǎn)變?yōu)榧淄椤?006年，沃爾特的研究小組發(fā)現(xiàn)，北極產(chǎn)生的甲烷數(shù)量是科學(xué)家之前報告的近5倍。

　　4.艾米·韋戈斯(Amy Wagers)

　　哈佛大學(xué)干細(xì)胞研究所干細(xì)胞生物學(xué)家

　　1999年，艾米·韋戈斯獲得了免疫學(xué)博士學(xué)位，與此同時，她接到了美國國家骨髓捐贈項目登記處的電話。多年前，韋戈斯志愿捐獻(xiàn)了骨髓，現(xiàn)在有人需要這些骨髓。韋戈斯受這件事的啟發(fā)，開發(fā)研究骨髓干細(xì)胞，并將成體干細(xì)胞作為自己博士后的研究課題。今天，35歲的韋戈斯已成為成體干細(xì)胞(生成血液和肌肉的細(xì)胞)研究領(lǐng)域最著名的科學(xué)家之一。她的研究工作涉及隔離這些細(xì)胞群體，發(fā)現(xiàn)人體如何對它們調(diào)節(jié)，并了解如何利用這些細(xì)胞治療疾病。

　　韋戈斯眼下正在確定血細(xì)胞如何在血液和骨髓之間轉(zhuǎn)移及它們?nèi)绾畏敝?。這項工作或會提高移植細(xì)胞的成活率，從而有助于提高骨髓移植的效率。今年夏天，韋戈斯公布的一項最新研究結(jié)果稱，在將肌肉干細(xì)胞移植到患有肌肉萎縮癥的老鼠身上后，老鼠的肌肉功能得到改善。韋戈斯說：“它們立即開始生成新的肌肉纖維。盡管將這些發(fā)現(xiàn)應(yīng)用到人身上還有很長的路要走，但結(jié)果仍令人大受鼓舞。”

　　5.約瑟夫·特朗(Joseph Teran)

　　加州大學(xué)洛杉磯分校數(shù)學(xué)家

　　我們可以設(shè)想這樣一番情景：在你做手術(shù)之前，醫(yī)生不僅以前已數(shù)百次實施過這種手術(shù)，而且還在你的復(fù)制品上進(jìn)行了實踐。31歲的數(shù)學(xué)家約瑟夫·特朗正幫助將這一夢想變成現(xiàn)實，利用數(shù)學(xué)模型去模擬涉及患者腱、肌肉、脂肪和皮膚的手術(shù)。特朗說：“我們一直在利用數(shù)學(xué)方程式去用于模擬那些組織的工作。”

　　第一步是將那些方程式變成標(biāo)準(zhǔn)的“數(shù)字人體”，這個人體可以實時地對外科醫(yī)生的虛擬操作起反應(yīng)。接下來，特朗的想法是讓醫(yī)生定制這種工具。那么將來，CT、MRI等醫(yī)學(xué)成像技術(shù)就可以揭示某位患者的肌腱比一般人的更硬，這樣，醫(yī)生便能相應(yīng)地調(diào)整“數(shù)字替身”。特朗說：“你可能希望它盡可能地接近于真實的體驗。”

　　6.杰克·哈里斯(Jack Harris)

　　耶魯大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)家

　　量子力學(xué)描述了一個瘋狂的微觀世界，在這個世界里，粒子以電閃雷鳴般的速度運轉(zhuǎn)，經(jīng)常違背我們想當(dāng)然的經(jīng)典物理學(xué)定律。杰克·哈里斯的目標(biāo)是利用“奇特、甚至謎一般的”微觀定律，利用其去解決我們在微觀世界遇到的問題。他說，“終極‘尤里卡時刻’將會是忽然發(fā)現(xiàn)一個微觀物體在從事經(jīng)典物理學(xué)絕對想象不到的某些活動。”

　　哈里斯現(xiàn)年36歲，目前正在研究個別光子(電磁粒子)在從小的活動反射鏡上跳離時產(chǎn)生的微不足道的壓力。我們可以舉一個形象的例子來感受這些壓力的大?。涸谝粋€晴朗的天氣，太陽光會以百萬分之一磅的力量推你的身體，我們肯定感受不到這種力量。哈里斯希望充分利用光子的特性，最終令堅不可摧的密碼系統(tǒng)和超靈敏度天文儀器可以探測到宇宙大爆炸發(fā)生后瞬間形成的無形現(xiàn)象。

　　7.薩基斯·馬茲曼尼亞(Sarkis Mazmanian)

　　加州理工學(xué)院生物學(xué)家

　　在寄生于人體消化道的100萬億細(xì)菌當(dāng)中，有些病原體可以誘發(fā)疾病和惡性免疫反應(yīng)，還有一些則擁有保護(hù)宿主的免疫系統(tǒng)?，F(xiàn)年35歲的薩基斯·馬茲曼尼亞就致力于有益菌如何增強(qiáng)人體健康的研究。馬茲曼尼亞說：“除了想了解我們能否為其提供一個穩(wěn)定、富含營養(yǎng)物的環(huán)境外，它們根本不關(guān)心我們。”他將人體和微生物這種象征性的關(guān)系看作是治療眾多疾病潛在方法的“金礦”。

　　馬茲曼尼亞認(rèn)為，人體和腸道細(xì)菌之間的相互作用至關(guān)重要，比如我們可以借此去了解人體對這些微生物的異常免疫反應(yīng)如何使結(jié)腸癌進(jìn)一步發(fā)展。馬茲曼尼亞表示：“有益菌的潛力似乎是無限的。”他補充說，支撐自己這項研究的哲學(xué)是“在自然界，一切都有可能。所以，我愿意去追尋科學(xué)問題的任何可能的原因或結(jié)果。”

　　8.道戈·奈特森(Doug Natelson)

　　萊斯大學(xué)凝聚態(tài)物理學(xué)家

　　37歲的道戈·奈特森是顯微世界里的本杰明·富蘭克林。他研究原子級別的電子性質(zhì)。原子級別的經(jīng)典物理學(xué)和量子物理學(xué)相一致的部分，使電子性質(zhì)研究變得更加重要。奈特森的研究包括：復(fù)雜的電子流經(jīng)單分子晶體管，以及特意用以半導(dǎo)體碳為基礎(chǔ)的有機(jī)材料(organic semiconductors-carbon-based materials)取代電子儀器里的硅晶體管。這種剛剛萌芽的技術(shù)有望使制造又薄，而且柔韌性又好的有機(jī)電子儀器的夢想變成現(xiàn)實。

　　奈特森跟那些將主要精力投入到超能粒子加速器和超大質(zhì)量黑洞等物理學(xué)領(lǐng)域的人不同，他為凝聚物質(zhì)和納米技術(shù)傳遞了福音，他在非常受歡迎的博客中與大家一起分享他的快樂。他說：“在我內(nèi)心深處，我自認(rèn)是一名實驗主義者，我正在玩這些新奇的玩具。進(jìn)行這個級別的物理學(xué)研究相當(dāng)有趣。”

　　9.邁克爾·伊洛維茲(Michael Elowitz)

　　加州工學(xué)院分子生物學(xué)家

　　現(xiàn)年38歲的邁克爾·伊洛維茲在2000年設(shè)計了一個基因電路(genetic circuits)，促使大腸桿菌在一個培養(yǎng)皿中閃閃發(fā)光。他表示，這是個偉大的瞬間，回想起來，那些細(xì)胞的行為就像圣誕節(jié)的熒光燈。但是這項給大家?guī)砗眠\的試驗最終失敗了。雖然這些細(xì)胞閃閃發(fā)光，但是它們發(fā)光的強(qiáng)度并不一樣。細(xì)胞之間的這種可變性包含相同的程序，這促使伊洛維茲進(jìn)行了一系列全新的試驗，他表示，這些試驗主要研究“是什么促使不同的細(xì)胞發(fā)揮不同的作用。”

　　現(xiàn)在伊洛維茲正在研究一些機(jī)制，遺傳因子完全相同的細(xì)胞正是通過這些機(jī)制利用和控制它們的生物化學(xué)分子里的隨機(jī)波動，以便產(chǎn)生細(xì)胞多樣性。伊洛維茲說：“了解‘紛亂’的波動所扮演的角色，將有助于我們了解幸存下來的細(xì)菌如何才能實現(xiàn)多樣化，以及單細(xì)胞有機(jī)體如何才能形成多細(xì)胞有機(jī)體。”

　　10.楊長輝(Changhuei Yang)

　　加州理工學(xué)院電子工程與生物工程師

　　隨著顯微鏡的性能不斷提高，它們的體積以及造價也在不斷增加，顯微鏡的體積和造價對研究產(chǎn)生直接影響。36歲的楊長輝說：“顯微鏡的功能和基本需求之間的配合并不默契。”楊長輝通過把芯片技術(shù)與微流體技術(shù)結(jié)合，已經(jīng)制成一種更加便宜的微型顯微鏡。他表示，這種顯微鏡大約跟大黃蜂的體毛一樣大，并擁有一個僅同一角硬幣一樣大的電路，它沒有光學(xué)透鏡。它的工作原理是，少量液體流過微芯片，它給樣本拍攝圖像后，將它們傳輸給一臺電腦。

　　這種顯微鏡可以安裝在一個小型手持顯示器里，這種顯示器大約僅同一個iPod一樣大。楊長輝的設(shè)想是，發(fā)展中國家的醫(yī)生可以利用這種工具給病人驗血或者檢查當(dāng)?shù)氐墓┧到y(tǒng)。他說：“這將是一種非常堅固耐用的工具，而且醫(yī)生可以把它放在衣兜里隨身攜帶。”

　　11.阿德姆·瑞斯(Adam Riess)

　　美國約翰霍普金斯大學(xué)天體物理學(xué)家

　　阿德姆·瑞斯領(lǐng)導(dǎo)一個天文學(xué)科研組發(fā)現(xiàn)宇宙正在加速膨脹的事實后，他開始將注意力轉(zhuǎn)向天文學(xué)領(lǐng)域。自1929年以來，科學(xué)家一直認(rèn)為宇宙在不斷膨脹，不過在1998年以前科學(xué)家始終認(rèn)為地球引力將逐漸終止宇宙膨脹。但是，當(dāng)38歲的瑞斯試圖利用他從觀察遙遠(yuǎn)的恒星爆炸收集到的數(shù)據(jù)鞏固這一理論時，得出的結(jié)果卻與事實并不相符。幾天后他證明，他的數(shù)據(jù)顯示宇宙在不斷加速膨脹。

　　該發(fā)現(xiàn)顯示，一種神秘的暗能量產(chǎn)生的巨大的斥力克服引力，促使宇宙不斷加速膨脹。這種暗能量占宇宙總能量的72%。他說：“這就如同向上將一個球扔到空中，它會持續(xù)上升。”9月他獲得50萬美元麥克阿瑟(MacArthur)獎金，現(xiàn)在他打算利用這些錢揭開這種神秘的暗能量和它對宇宙產(chǎn)生的影響的謎底。

　　12.妮可·金(Nicole King)

　　加州大學(xué)伯克利分校，分子細(xì)胞生物學(xué)家

　　38歲的妮可·金現(xiàn)在正在尋找單細(xì)胞有機(jī)體如何向植物、真菌類、多細(xì)胞動物和其他類型的生命進(jìn)化的答案。為了尋找線索，她集中精力研究單細(xì)胞真核生物中的choanoflagellates-a群體，單細(xì)胞真核生物被認(rèn)為是與動物親緣關(guān)系最近的活有機(jī)體。

　　金和她的同事們在給其中一種這類有機(jī)體的染色體進(jìn)行排序時，發(fā)現(xiàn)用來將動物細(xì)胞之間傳遞的信息與細(xì)胞“捆綁”在一起的相同蛋白質(zhì)片段的遺傳密碼，在這種有機(jī)體內(nèi)獲得此類發(fā)現(xiàn)非常令人吃驚。據(jù)金假設(shè)，這些單細(xì)胞動物祖先的蛋白質(zhì)曾與細(xì)胞外的環(huán)境產(chǎn)生互動，它們通過將細(xì)胞表面粘合在一起捕食細(xì)菌和發(fā)現(xiàn)化學(xué)信號，后來這種情況促使細(xì)胞粘合在一起，而且彼此間可以進(jìn)行信息交流。金表示，解釋多細(xì)胞體的起源是了解動物起源的關(guān)鍵，她發(fā)表評論說，她的研究“回顧的族譜比我們以及其他靈長類動物的共同祖先的族譜年代更加久遠(yuǎn)。”

　　13.路易斯·馮·安(Luis von Ahn)

　　卡內(nèi)基美隆大學(xué)計算機(jī)科學(xué)家

　　30歲的路易斯·馮·安已經(jīng)在各個網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域小有成就。網(wǎng)上訂票和破解文字失真的圖像都是馮·安的工作范疇。2000年，他幫助研發(fā)了這種反作弊(anti-spamming)技術(shù)，即已知的驗證碼(CAPTCHA)。驗證碼之所以能夠產(chǎn)生作用，是因為電腦無法回答驗證碼提出的問題，只有人才能回答。馮·安的最終目標(biāo)是不欺騙電腦。他希望利用人類獨一無二的智能消除電腦在完成一些重要任務(wù)時存在的缺陷。

　　縮小這種智能差距的一種方法就是驗證碼。每天他利用大約1800萬名電腦用戶——或許都是購票的人——在首頁鍵入信息掃描文字，以便將它們信息化。到目前為止，電腦還無法識別文字。研究人員希望到明年能把20世紀(jì)50年代以后的《紐約時報》的檔案文件完全數(shù)字化。馮·安還編排了一種游戲程序，他的目的是：你玩的越多，提供的數(shù)據(jù)也就越多，因此會更好地幫助電腦識別圖像。他說：“我認(rèn)為我們所做的事情不會淺嘗輒止。”

　　14.塔佩奧·施奈德(Tapio Schneider)

　　加州理工學(xué)院環(huán)境科學(xué)家

　　大氣湍流和熱交換效應(yīng)之間的復(fù)雜互動，對全球氣候產(chǎn)生很大影響。36歲的塔佩奧·施奈德已經(jīng)研發(fā)出電腦模擬程序，以便更好地了解二者之間的互動是如何對氣候產(chǎn)生影響的。他說：“從觀念上來說，我不想在實驗室里為自己產(chǎn)生一個小氣候，但是我們又無法在實驗室里形成一個全球性氣候，因此利用電腦模擬是最好的第二選擇。”

　　在一個正處于發(fā)展階段的項目中，他最近利用一個地球模擬展示了季風(fēng)可以在沼澤等淺水處形成。哈雷(Halley)的傳統(tǒng)季風(fēng)模型無法全面地表現(xiàn)出全球的季風(fēng)情況。施奈德表示，人們對水汽通過氣候系統(tǒng)不斷運動的情況了解的也不多。“這是我要用很多年時間進(jìn)行研究的一系列問題之一。”施奈德的目的是為氣候制定一系列基本物理學(xué)定律。他說：“熱力學(xué)定律對微觀行為進(jìn)行了宏觀描述。我希望也能給氣候制定一個類似的定律。”

　　15.薩拉·西格爾(Sara Seager)

　　麻省理工學(xué)院天體物理學(xué)家

　　上世紀(jì)90年代晚期，科學(xué)界對系外行星是否存在提出這樣或那樣的疑問，當(dāng)時36歲的薩拉·西格爾作出大膽預(yù)測，認(rèn)為這些在恒星前方穿越的遙遠(yuǎn)閃光天體必將成為天文學(xué)家的下一個前沿。西格爾的這種有些打賭意味的預(yù)測最終得到回報——她有關(guān)系外行星化學(xué)屬性的理論模型幫助研究人員首次對一個遙遠(yuǎn)世界的大氣層進(jìn)行測量。西格爾認(rèn)為，我們將在未來幾年發(fā)現(xiàn)地球的“遠(yuǎn)親”，但她的終極目標(biāo)絕不僅限于此。

　　她說：“我真正想做的是確定地外生命可能產(chǎn)生何種類型的氣體。這些氣體將在大氣層中堆積并有可能從極遠(yuǎn)處被探測到。”作為沿這一方向踏出的一步，西格爾正在尋找類地生命可能留下的非氧基“簽名”，例如硫化氫。西格爾的童年是在加拿大度過的，她的父親總是用各種各樣的想法開發(fā)她的創(chuàng)造力。她說：“愛幻想是一種至關(guān)重要的習(xí)慣，正是這種習(xí)慣讓我成為一名出色的科學(xué)家。”