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世界十大科学才子

2006-09-30 08:38:14 来源: 重庆晚报  网友评论 0 进入论坛
  •   就在诺贝尔奖即将揭晓之际,美国《大众科学》杂志评出了2006年度十大科学才子。相比于诺贝尔奖,这些才子更加年轻,更加富有激情和乐趣。

日前,美国著名的《大众科学》杂志评出了第五届年度十大“科学才子”。为评选出这十大“科学才子”,《大众科学》足足花费了半年时间,咨询了数百名受人尊敬的科学家、大学各系主任和科学杂志总编的意见,旨在选拔那些在本专业并不算太出名的年轻科学家。

《大众科学》写道,科学才子不仅仅意味着某个人“聪明”,还需要有洞察力、创造力和毅力,也需要那种探索、突破现有知识边缘的“鲁莽”,不介意别人将他视为“怪物”。

因此,评选对象主要是那些与众不同的、年轻有为的科学家,他们不仅正在改变我们已知的事物、而且还在改变我们知之甚少的事物的人。最后评选出的这十位“科学才子”平均年龄只有34岁,每个人都是刚被专业外的世界所了解,但在同行中,他们早就因为颠覆传统的观点而赢得非常高的尊敬和钦佩。凭着这些,他们绝对有理由跻身十大“科学才子”。

1、大卫·汤普森 36岁发现北极厄尔尼诺

他所发现的北极气候模式将气候科学推到了新高度

当20多岁的汤普森在美国华盛顿大学研究生院读书时,他就帮助科学家发现了一种现象,这种现象最后从根本上改变了气候学家对北极气候模型的理解。

汤普森和他的导师、气学家约翰。华莱士首先确定北极也存在着一种席卷了1/3个地球的气候模式。他们将之称为“北极涛动”(简称AO),这种现象改变了整个北半球的气候模式。从向北纬55度(大约与莫斯科和美国阿拉斯加州平行)旋起的逆时针大涡流能将它的负性期转变为阳性期,而且时隔不久就会频繁发生。负性期的环形风风速缓慢,风向极易改变,能将北极的冷空气吹进中纬度地区,阳性期的风很强劲,冷空气不会流散,但是,随着时间的推移,它的趋势渐渐明显,正循环与暖冬有关系,这也就是后来说的北极厄尔尼诺现象。

AO的发现直接影响了多个气象研究领域,有些气候变化专家怀疑温室气体排放是造成北极涛动长期保持阳性期的原因。与此同时,已经成为美国科罗拉多州大学教授的汤普森又将他的研究目标南移———由于南极部分地区也正在变暖,怀疑论者以此反驳汤普森的理论。2001年,汤普森和美国国家海洋大气局的苏珊。所罗门为南极温度失常作出了一个新解释:臭氧层漏洞。

他们发现,南极大气层中的巨大臭氧洞改变了南极洲风的模式,导致南极洲地表温度下降———只除了南极洲半岛,这里的冰川正在以惊人速度断裂。

2、尼玛·阿卡尼·哈米德 34岁 第五维研究者

除了对引力进行解释,他还提出了更新奇的观点:我们的宇宙只是数不清的并列的宇宙中的一个

为什么有些引力如此强大,可以牵引行星运转;而有些引力却又如此微弱,简单的一个冰箱磁铁的磁力就能与之抗衡?多年来,这个问题一直困扰着物理学界,所有最权威的理论都无法解释。

尼玛·阿卡尼·哈米德和他的同事提出了是一种出色的“异端邪说”理论来解释:引力总是在渗出我们居住的三维宇宙空间,进入两个非常巨大的多维空间中,引力能量从而被削弱了。换句话说,我们的宇宙有裂缝。

30岁的时候,哈米德成为了哈佛大学的教授,他认为宇宙大概有10500个。他认为我们所在的宇宙只是数不清的、并列存在的宇宙中的一个,每个宇宙都有其各自的物理规则和自然界常数。

明年,物理学家将在日内瓦开启一台大型强子对撞机(LHC)———这是世界上最强大的粒子加速器。如果哈米德的设想是正确的,那么LHC将揭开宇宙的隐藏特征———“分离超对称性”,这种理论是指宇宙中一半的粒子都有相对应的配对粒子,而LHC能够发现这些配对粒子。如果LHC发现了配对粒子,它将是多元宇宙存在的一个有力线索,目前的宇宙理论将再次受到巨大冲击。

3、杰里·格尔德斯坦 35岁 太空气象学家

他的研究解释了为何地球的等离子体磁层不如人们所希望的稳定

还在布鲁克林学院读书时,格尔德斯坦就是物理课上唯一拿到“B”的好学生,最后他也作出了其他务实学生不会做的一个决定:深入研究物理。

现在,他的研究方向是地球磁层———地球外层一个无形的磁性防护罩。虽然科学家已经知道磁层外部会受到太阳风冲击———太阳风是从太阳射过来的微粒流,速度为每小时160万公里———但人们普遍认为磁层内层,即等离子体层,还是相对平静的带电气体层。

但是格尔德斯坦对这些传统观念发起了冲击。参考美国航空航天局(NASA)的卫星图片,他证明了在太阳风最猛烈的时期,那些原本被认为平静的等离子体层完全侵蚀到了太空,这些等离子体的“入侵”会让在太空的宇航员受到严重的电磁辐射,会导致国防和通讯卫星内部的电路板起火,并且使全球定位系统(GPS)产生多达250英尺的误差。为此,格尔德斯坦重建了地球与太阳相互作用的模型以便与新数据相符。在演示过程中,他向人们展示了等离子体磁层远比想象中的要多变。

4、梅勒迪·斯瓦兹 37岁 人体器官建造师

她向人们展示了人体内部一种神秘的液体流如何帮助器官生长

每个伤口都会提醒我们:人体内流淌着热血。但是美国西北大学的生物工程师斯瓦兹却在研究一种不为人知但又很重要的液体流———人体组织之间的细胞间液的缓慢流动。这种缓慢流动很可能是科学家梦寐以求的、成功在实验室里培植人体器官的关键所在。

以前,人们对促进器官生长的过程知之甚少,因此生物工程师只能再造一些简单的人体组织,例如皮肤和心肌。去年,斯瓦兹的人体细胞实验显示,在器官生长过程中,细胞间液的流动能够对一种叫做成形素的蛋白质进行重新分配,这种蛋白质会发出信号“指挥”人体建造毛细管网络来支持器官生长,如果没有这种缓慢流动,某些特定的人体组织就无法正常工作。

斯瓦兹进行这项研究的动力始于她的机械专业背景。在读研究生时,斯瓦兹的专业是工程学而非生物学,直到今天,她还将自己的研究比喻为“拆开一辆汽车来研究它的工作原理”。由于她的研究领域过于新奇,有时候还会遭遇研究项目不被批准的难题。

5、萨拉·西格 35岁 地外生命搜寻者

她通过电脑模拟出太阳外行星的气候、土壤,力求能找到地球的“兄弟”

西格现在是华顿卡内基学院的高级研究员,是对太阳系外的行星大气进行深入研究的先锋。由于她大多数的研究在该领域都出于开创性的,所以她的研究也常常是其他行星大气研究者出发的起点。

在过去10年,天文学家已发现200颗环遥远恒星轨道运行的新行星,而这其中并无一颗行星看似地球。西格认为这种状况将会有所改变。她已想出一种弄清楚遥远行星拥有何种大气层的方式,试图证明类似我们地球一样的行星遍布银河系。

关于遥远行星构成的资料非常少,西格通过想象从数千光年远的地方看地球的样子,制成了外太阳系行星的早期模型。西格的天体库不仅显示了新发现行星可能的构成,也为天文学家的探寻目标提供了思路。

迄今,西格已使用该方法对约12颗行星的大气层进行制表,如今她正在寻找诸如臭氧等“化学签名”,这一点可以说明同地球相似的条件,或许甚至还存在地外生命。

6、埃里希·贾维斯 41岁 鸟语翻译家

他发出的“鸣叫”以假乱真,更重要的是,他揭开了这天籁之音的秘密

贾维斯这位杜克大学神经生物学家唱起雄性斑胸草雀的求爱歌曲的忠实版本时,实在非常悦耳动听。

贾维斯学会草雀唱歌的方法和其他草雀没有两样:通过倾听其他鸣禽鸣叫并模仿它们的音调。这使得人类和雀科鸣禽都成为了“发音学习者”,这在动物王国属于一个罕见的特点(只有人类、鸣禽、蜂雀、鹦鹉、蝙蝠、海豚、鲸鱼和大象能做到这一点)。贾维斯的研究表明,这一共享能力扎根于类似的大脑结构中。这或许能够证明“语言”是被编入所有脊椎动物大脑中的先天能力。

贾维斯的研究证实,雀科鸣禽利用两个独特的神经系统通道来学习唱歌,一个位于大脑前部,一个位于大脑后部。他随后发现,在神经学层面上,人类也以相同的方式学习说话或者唱歌。

贾维斯认为,当我们于三亿年前拥有共同祖先时,大脑就会适应语言变化。倘若他的观点正确,这说明甚至是复杂的人类语言也出自大脑的古老网络,同雀科鸣禽的“语言”来自相同的网络。

一旦神经科学家对这一基因蓝图有更为深刻的理解,他们就可以从理论上对其做出改变,或许是修复大脑损伤或只是增强我们学习新语言的能力。

7、刘易斯·万安 27岁 矩阵建造者

游戏与科学完美结合,让游戏创造价值连城的附加值———海量的数据库

刘易斯·万安是瓜地马拉人,全美计算机第一名校卡内基-梅隆大学计算机博士。

在求学期间,刘易斯陆和伯克利的教授一起研究出了CAPTCHA系统。CAPTCHA是一些自动生成的测试,这些测试人类可以识别,而计算机无法识别。比如认证码,随机生成的字符形状被弄得歪七扭八,尽管对人类来说,这些字依然可以识别,但对于现有的计算机技术来说,很多是很难识别的。Yahoo为了避免被恶意用计算机自动注册其邮箱,率先引进了这一系统。

刘易斯后来研发出一种名叫ESP的游戏。这个游戏的玩法是:随机抽出的两个人被同时给予一张相同的图片,两人之间不能交流。在规定的时间内,每个玩家都必须用几个词或几句话来描述这幅图。如果两人描述的词汇一样,则可以得分。两分半钟以内,以能猜到一致词汇的图片数量,决定分数高低。

游戏结束后,刘易斯就能得到关于图片的准确描述,这些信息逐渐积累称一个可以精确找图的庞大数据库。Google已经买下了ESP游戏,用它来提高图片搜索的精确性。

8、奥马尔·雅奇 41岁 氢纳米建筑师

他建造的“微型脚手架”将来有一天可以让你用气罐盛放氢

走出位于洛杉矶加利福尼亚大学的化学实验室,关上门,又回头看了看。奥马尔。雅奇咧了咧嘴,说道:“对我所从事的职业来说,我有一个天大的秘密,那就是我害怕化学品。”

对一个化学家来说,这是一种不太可能的恐怖症,因为他的研究论文被列为该领域最有影响力的文章之一。但雅奇之所以选择化学这个领域是因为他喜欢攻克化学中活跃思维的一道道难题,而不是与爆炸物有关的因素。他用自己曾发明的一种物质装满水壶,但这个水壶却能比一间空屋子容纳更多的天然气,这可能会带来“氢汽车”可用的第一个燃料箱的发明。如果你将这种物质放大10亿倍,它们看起来就像巨大的脚手架。以前,材料科学家们见过类似的结构,但他们无法将其变成各种用于特殊目的的材料。美国南佛罗里达大学教授迈克。扎沃罗特科表示,按化学家的规范来设计这些结构是个梦想,雅奇正是将这一梦想变成现实的人。

为了建造这种结构,雅奇使用微型金属支架,因为它们能构成稳固的接合点,让他可以建成各种各样的模式。例如,他建造的构造结实的“蜂房”就能储存大量气体,气体分子会粘在横梁上,越聚越紧,在没有高压或低温的情况下将气体压缩。

正如在约旦他还是个小孩时,雅奇就希望独立管理自己的生活,每当父母要求检查成绩单时,他都感到很不愉快。在16岁时,他独自搬到美国开始了大学生活,从那时到现在,他一直致力于科学研究。

9、陶哲轩 31岁 数学领域的“通才”

他在数学领域搜寻他的下一个“诀窍”

2006年8月22日,在马德里第二十五届国际数学家大会上,澳籍华裔数学天才陶哲轩教授与俄罗斯和法国的3位数学家分别获得菲尔茨奖。澳大利亚华裔数学家陶哲轩是个密码破译大师,他开发出了一种崭新有效的破译方法,能够将零散的信息片段拼凑到一起。

陶哲轩的这一成就还得感谢加利福尼亚州大学洛杉矶分校的日托服务。在托儿所外等着接孩子时,陶哲轩和一位来自加州理工学院的数学家埃马纽埃尔。坎德斯突发奇想,想知道在只理解了零碎片段的情况下能否重组一个完整的信息。利用几何学、统计学和微积分学的知识,他们不但证明了这样的信息重组在某些情况下是可能的,而且还推出了重组方法。他们的这项技术正在被那些希望整理混乱信息的人所使用,美国中央情报局窃听可疑电话和医生修复脑扫描图像中的斑点时,都会用到这一技术。

这项技术证明了陶哲轩的才华:在新领域取得突破性发现需要精通数学的各个领域。

正是这个才华让陶哲轩赢得了今年的菲尔兹奖(被誉为数学界的诺贝尔奖)。陶哲轩是1986年以来赢得这个奖项的最年轻的数学家。早在1986年,11岁的陶哲轩就在国际奥林匹克数学竞赛中获胜,是当时最年轻的奥林匹克数学竞赛获胜者。陶哲轩21岁在普林斯顿大学获得了博士学位,24岁就成为美国加州大学洛杉矶分校教授。目前,陶哲轩至少在数学的5个分支领域取得了显著成就。

10、凯利·道甘 26岁 蚓语者

挑战达尔文的蚯蚓吃出一条路的理论,她通过蚯蚓探索神秘的地下世界

凯利·道甘是美国缅因州大学的一名在读博士生,她的工作是要让地下的世界亮出来。她要挑战一个长达一世纪的理论,这个理论正是达尔文所认可的,是有关蚯蚓是如何运动的理论。

蚯蚓是一种非常难以观察的蠕虫,生物学家从来就不能明确地说出它们是如何运动的。达尔文是首先对这个问题进行调查的科学家之一,达尔文认为,当蚯蚓拱进土里时,它会吞掉前面的土,给自己开辟一条道路。达尔文的理论被人接受了120多年,但是后来,科学家提出了一个问题:蚯蚓为什么如此热衷于挖地洞呢?与走路、游泳以及飞行等方法相比,吃出一条路来似乎是一种效率格外低的方法。

道甘认为,蚯蚓一定是在使用一种窍门帮助它们挖通泥土为自己开出一条路来,最后她终于找到了一个被称为“光弹性压力分析”的方法,她发现用海水和白明胶混合在一起具有海底沉淀物的物理特性,然后让其沉在一个容器底下。她把一条蚯蚓放上去,拍摄它挖地洞的情况。通过研究蚯蚓周围的压力场,道甘发现蚯蚓其实是把嘴伸出来像一个木楔子一样撬开泥土,然后很从容易地进入由于裂纹而产生的空隙。为了保持向前运动,它们就不停地撬开泥土产生缝隙,这比蚯蚓吃掉泥土打通道路要少花费很多能量。

道甘的发现改变了科学家对整个地下生态系统的理解,生物学家意识到蛤蜊、海胆甚至生长的树根前端打出的洞穴都是在活的杠杆的作用下完成的。徐默

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