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2022年度邵逸夫奖公布,天体测量学、囊性纤维化机制及治疗、离散数学和模型论分获三大领域奖

整理丨返朴
 

2022年5月24日,2021年度邵逸夫奖得奖者名单公布:

天文学奖

平均授予莱纳特·林德格伦(Lennart Lindegren)和迈克尔·佩里曼(Michael Perryman)

以表彰他们一生对天体测量学的贡献,尤其是在欧洲航天局依巴谷号及盖亚号的构想和设计中扮演的角色。

 

生命科学与医学奖

平均授予奖授予分子生物学家保罗·内古列斯库(Paul A Negulescu)和迈克尔·威尔士 (Michael J Welsh)

以表彰他们发现囊性纤维化是分子、生物化学和功能上出现缺陷所引致,以及鉴别和研发新药物去修复这些缺陷,因而能够治疗大多数患者。这些发现和药物不但减轻人类的痛苦,并挽救了无数生命。

 

数学科学奖

平均授予诺加·阿隆(Noga Alon)和埃胡德·赫鲁索夫斯基(Ehud Hrushovski)

以表彰他们对离散数学和模型论的非凡贡献,尤其是与代数几何、拓扑和计算机科学的相互影响。

天文学奖

莱纳特·林德格伦(Lennart Lindegren,1950-),瑞典隆德大学天文学及理论物理系隆德天文台荣休教授、瑞典皇家科学院院士。

 

林德格伦1980年于隆德大学取得博士学位,其后留校任教,2000年升任天文学教授,2017年退休;期间曾任隆德天文台台长。他是欧洲航天局依巴谷号科学团队(1976–1997)及盖亚号科学咨询小组成员(1997–2000)。他在盖亚号数据处理及分析联盟(DPAC)领导实施天体测量全球迭代方案(AGIS),亦是盖亚号科学团队成员(2001–)。他曾担任玛丽居里研究培训联网ELSA的项目统筹人(2006–2010)。

迈克尔·佩里曼(Michael Perryman,1954-),爱尔兰都柏林大学学院物理学院客座教授。

 

佩里曼在1976年于英国剑桥大学取得数学及理论物理学学士学位,于1980年获得英国剑桥大学博士学位;1980年加入欧洲航天局(ESA),出任依巴谷号的项目科学家(1981–1997),随后出任盖亚号的研究科学家(1995–2000)及项目科学家(1995–2008)。在ESA任何期间,佩里曼同时担任荷兰莱顿大学天文学教授(1993–2009)。2010年他在德国海德堡大学及马克斯普朗克天文研究所联合执教。2011-2012年,任英国布里斯托大学出任物理学客座教授,2012年以来任都柏林大学客座教授。

 

2022年度邵逸夫天文学奖平均颁予莱纳特·林德格伦(Lennart Lindegren)和迈克尔.佩里曼(Michael Perryman),以表彰他们一生对天体测量学的贡献,尤其是在欧洲航天局依巴谷号及盖亚号(以下简称依巴谷及盖亚)的构想和设计中扮演的角色。

 

依巴谷号(Hipparcos)于1989年发射,曾测量超过100,000颗恒星的位置和运动状况,其精确度比地面天文台高出两个数量级。盖亚(Gaia)于2013 年发射,目前仍在运作,以其精确度更高的技术,测量了数以十亿计的恒星、类星体及太阳系天体的位置和转动状况。这两项任务所取得的丰硕成果,为我们精准描绘出银河系里恒星的分布及特性,以及为银河系的形成及历史提供了独特见解,并影响了天文学及天体物理学里几乎所有的分支。这个奖项亦旨在表彰所有令依巴谷及盖亚得以成功的天文学家和工程师。

 

自史前时代开始,测量行星及恒星的位置、距离及转动都对天文学极为重要。早期托勒密(Ptolemy,约100–170),兀鲁伯(Ulugh Beg,1394–1449)和第谷·布拉赫(Tycho Brahe ,1546–1601)透过肉眼观测而编制的星表,在过去两个世纪,无论是数据的数量还是精确度,都已被不断提高的望远镜星表取替。然而,在二十世纪末,由地面光学望远镜所衍生的天体测量学在谋求进一步改进时,遇到难以克服的困难。这些困难来自大气畸变、望远镜所受到的热力及引力问题,不同望远镜的数据也难以整合处理。

 

欧洲航天局的依巴谷(1989–1993)开启了精确太空天体测量学的时代。依巴谷将超过100,000颗亮星编入星表。它测量了这些恒星在天空中的视位置的年度变化,其微细度就相等与从香港望向北京,所见的一个拇指宽度。透过测量地球沿著轨道运转时恒星视位置的细微变化(视差),依巴谷测定了超过20,000颗恒星的距离,不确定性小于10%。

 

欧洲航天局的盖亚于2013年12月启动,其设计以依巴谷的设计准则为基础,但性能大幅提升。盖亚所测量的恒星位置,数量比依巴谷多10,000倍,精确度亦是依巴谷的100倍。盖亚几乎将整个银河系里近百分之一的恒星编入星表,目前已以视差为基准,测定超过5000万颗恒星的距离,不确定性小于10%。视差是天文学里所有距离的基础,因此亦是测量宇宙规模最坚实的基础。

 

盖亚项目的初始星表已于公众平台发布,有关的研究彻底改变了多个领域的天文学认知,并有望在任务结束之前(2025或之后),推出内容更加丰富、数量更加庞大、精确度更加高的星表。盖亚的宇宙普查,无论在数量还是质量上,在未来数十年内也无法被超越。

 

盖亚能够测量恒星在天空上位置的微小变化,细如从香港望向北京,所见一丝头发的宽度;它亦能测量恒星在天空中的运动,可测的幅度则比地球望向月球,所见宇航员头发生长的视速度还要小。盖亚卓越的表现,归根于其独有的设计——盖亚是由两个不同指向的太空望远镜组成,所得影像然后再由单一的探测器组合起来。太空望远镜每六小时转动一次,每当有恒星影像划过探测器的一个定点时,便会将精确的测量数据送回地球。

 

为什么精确的天体测量学如此重要?这是因为它提供了天体的位置、速度及距离等基本数据,为现代天文学及天体物理学里几乎所有的分支奠定了基础。恒星与地球精确的距离,让我们能够测量它们的绝对光度,继而为恒星的内部物理过程,如简并星的内部结晶,提供高敏感度的测量。恒星空间分布中的小规模不均匀性,提供了一个被破坏的恒星团的一瞥,也许类似于太阳诞生的地方。透过测量恒星的速度,我们能推断出它们的银心轨道,继而获得银河系的形成历史和神秘暗物质在银河系里分布的线索。盖亚正在探测很久以前被银河系瓦解的小型伴星系的残骸,以及银盘里恒星分布的不规则性,这有可能反映出最近幸存的伴星系或看不见的暗物质团的干扰。盖亚的测量数据让我们能够首次确定遥远星团和矮星系的轨道。盖亚将会提供大量辅助性的天文观测数据,包括十亿颗恒星的全天多色测光普查,数百万颗恒星的视向速度,数十万颗变星的光变曲线,数千颗太阳系外行星的发现和测量;对小行星和其他太阳系小天体进行前所未有的详细调查;纪录了数十万颗遥远类星体的统一星表,以及对爱因斯坦引力理论崭新而严格的测试。

 

依巴谷和盖亚的成功依赖许多人在过去半个世纪的共同努力。邵逸夫奖表彰其中二人,他们均为这两项任务作出持续且关键的科学贡献。莱纳特·林德格伦在依巴谷的设计上提出许多构想。他是负责分析依巴谷数据的两个独立团队中其中一队的主管,亦是依巴谷科学团队和盖亚科学团队的成员,先后在任时间各达二十多年。迈克尔·佩里曼在1981至1997年期间担任依巴谷的项目科学家,同时期出任依巴谷科学团队的主席,并且是1997年一份描述依巴谷星表的论文的主要作者。佩里曼亦在1995至2008年间担任盖亚的项目科学家,1995至2000年间担任盖亚科学咨询小组主席,并在2001至2008年间担任盖亚科学团队的主席。林德格伦和佩里曼在上世纪90年代提出盖亚的构想,在其科学及技术上的设计扮演著重要角色。

 

生命科学与医学奖

保罗·内古列斯库(Paul A. Negulescu),美国福泰制药公司(Vertex)圣地亚哥研究部高级副总裁暨研究部主管。

 

内古列斯库分别于1986年和1990年获得美国加州大学伯克利分校生理学学士学位及博士学位。他先后在美国加州大学伯克利分校和尔湾分校从事博士后研究工作。他于1996年加入美国圣地亚哥极光生物科技公司成为第一批员工,并与公司一起成长,之后更成为发现生物学部高级副总裁(1999–2001)。2001年福泰制药公司收购极光生物科技公司,他被委任为研究部高级副总裁(2001–)。

迈克尔·威尔士(Michael J Welsh),美国爱荷华大学内科学系教授(肺科、重症监护和职业病医学),神经外科、神经科、分子生理及生物物理教授;霍华德休斯医学研究所研究员,Pappajohn生物医学研究所所长。

 

2022年度邵逸夫生命科学与医学奖平均颁予保罗·内古列斯库(Paul A. Negulescu)和迈克尔·威尔士(Michael J Welsh),以表彰他们发现囊肿性纤维化是分子、生物化学和功能上出现缺陷所引致,以及鉴别和研发新药物去修复这些缺陷,因而能够治疗大多数患者。这些发现和药物不但减轻人类的痛苦,并拯救了无数生命。

 

囊性纤维化(Cystic Fibrosis,CF)是一种很常见的严重单基因遗传疾病,全球有超过80,000人受影响。发生突变而致病的单个基因称为囊性纤维化跨膜调节器(Cystic Fibrosis Transmembrane Regulator),简称CFTR。CFTR蛋白的功能是确保氯离子的正常流动。氯离子是盐的一种成分,存在于人体分泌出来的体液,如汗液、唾液和黏液之中。这些液体能保持细胞润滑,对器官功能的正常运作十分重要。在囊性纤维化患者中,这些分泌物会变得浓缩而黏稠,不能充当润滑剂,尤其是肺部的分泌物,更会堵塞通道,引起致命的病变。很多CFTR中不同的突变都会导致患病,但其中一种称为F508del的突变尤其重要,因为大约90%的CF患者都发现带有这种突变。

 

来自爱荷华大学的迈克尔·威尔士教授于1990至1991年间发现CFTR蛋白可形成一条氯离子通道,并揭示CFTR蛋白的活性是如何被调节的。他通过提供正常的CFTR基因去纠正培养中的病人细胞的囊性纤维化缺陷,从而证明纠正有缺陷的基因是一种可行的治疗策略。在这个非同寻常的研究(1992–1993)中,威尔士证明了不同的囊性纤维化致病突变是如何影响CFTR蛋白的——有些是抑制CFTR蛋白的制造,有些是干扰CFTR蛋白输送到细胞膜,有些是阻止CFTR蛋白的氯离子运输通道的开放或令该通道失去运输功能。威尔士根据这些机制对不同的人类囊性纤维化突变进行分类,并制定出一个方案来纠正每种类型的潜在缺陷。重要的是,威尔士表明具有常见的F508del突变的CFTR蛋白有多种缺陷,该蛋白不能到达细胞膜,并且在氯离子运输方面也出现问题。非常关键的是,威尔士研发出一个实验条件,使CFTR-F508del蛋白能够进入细胞膜,他还证明当该蛋白确实到达细胞膜时,就能发挥其作用。这个突破性的发现意味着如果可以研发一种治疗策略使CFTR-F508del进入细胞膜,将有利于对抗这种疾病。

 

来自福泰制药公司的保罗·内古列斯库实现了从机制至治疗的飞跃。他和福泰团队利用一种极具冒险的方法来筛选出可以“修复”缺陷蛋白的化合物,因而发现了能治疗囊性纤维化的小分子。此外,由于有许多不同的突变会引发囊肿性纤维化,他们仍不确定是否可以研发出一种能够治疗大部分囊性纤维化患者的药物。内古列斯库首先发现了一种可刺激CFTR通道功能的CFTR“增强剂”。这种被称为Kalydeco的药物获得了突破性的肯定。然而,Kalydeco只对少数存在某些罕见CFTR突变的囊性纤维化患者有用,而对绝大多数具有CFTR-F508del突变的囊肿性纤维化患者没有效用。在一项更加大胆的研究中,内古列斯库筛选出能够纠正有贩运缺陷的CFTR-F508del蛋白的分子。值得注意的是,他发现了这种名为“蛋白质矫正剂”(protein-corrector)的分子。他将新的分子与Kalydeco结合在一起,命名为Orkambi。他又对Orkambi进行了两次改进,将两种“蛋白质矫正剂”与一种“增强剂”相结合,制造出三联疗法(Trikafta),并于2019年获得批准临床应用。三联疗法能够帮助患有CFTR-F508del突变以及177种罕见CFTR突变的病人。目前,有50%的囊性纤维化患者服用福泰囊肿性纤维化药物。

 

威尔士和内古列斯库的综合贡献代表了从基础研发到应用到拯救生命的完整生物医药链。他们特别值得授予邵逸夫生命科学与医学奖。

 

数学科学奖

诺加·阿隆 (Noga Alon,1956-),以色列数学家,现任美国普林斯顿大学数学教授,以色列特拉维夫大学数学和计算机科学Baumritter荣休教授。

 

阿隆分别于以色列理工学院和特拉维夫大学取得学士和硕士学位,1983年于以色列耶路撒冷希伯来大学获得数学博士学位;1985年加入特拉维夫大学,先后担任高级讲师(1985–1986)、副教授(1986–1988),自1988年起成为教授直到退休,并于1999-2000年担任数学科学院院长。2018年阿隆到普林斯顿大学担任教授。他是以色列科学与人文学院和欧洲科学院院士、匈牙利科学院荣誉院士、ACM Fellow。主要研究方向是组合数学、图论及其在理论计算机科学中的应用。

埃胡德·赫鲁索夫斯基(Ehud Hrushovski,1959-),以色列数学家,现任英国牛津大学默顿数理逻辑讲座教授及牛津大学默顿学院院士;以色列科学与人文学院院士、美国人文与科学学院院士

 

赫鲁索夫斯基分别在1982年和1986年于美国加州大学伯克利分校获得数学学士学位和博士学位;之后在美国普林斯顿大学任讲师(1987–1988)和客座助理教授(1988–1989);其后加入美国麻省理工学院(MIT),先后担任助理教授(1988–1991)、副教授(1992–1994)和教授(1994)。在MIT工作期间,他还担任以色列耶路撒冷希伯来大学助理教授(1991–1992),并于1994年至2017年间担任教授。他与2016年转到牛津大学担任默顿数理逻辑讲座教授。

 

2022年度邵逸夫数学科学奖平均颁予诺加·阿隆(Noga Alon)和埃胡德·赫鲁索夫斯基 (Ehud Hrushovski),以表彰他们对离散数学和模型论的非凡贡献,尤其是与代数几何、拓扑和计算机科学的相互影响。

 

诺加·阿隆专注于广泛的离散数学。他引进新方法,并取得重要成果,从而全面地影响了这个领域。从一系列可观的成果及应用中,我们可以特别留意以下的贡献。他与马蒂亚斯(Matias)和塞格迪(Szegedy)一起开创了数据流分析的领域。他与米尔曼(Milman)将扩张图的组合特性和代数特性联系起来。他与克莱特曼(Kleitman)一起解决了于1957年提出的哈德威格-德布伦纳(Hadwiger–Debrunner)猜想。在他的“组合零点定理”中,他从代数几何中的希尔伯特零点定理制定了一个特殊情况的显式版本,可以广泛应用于离散问题上。由此促成了周(Chow)于1995年证明有关拉丁方的迪尼兹(Dinitz)猜想,并令其得到进一步推广。他与塔西(Tarsi )定出图的色数的界。他与纳桑森(Nathanson)和鲁萨(Ruzsa)一起研发出一种代数技术,可以解决加法数论中的柯西–达文波特(Cauchy–Davenport)问题。他与斯宾塞(Spencer)合著关于概率方法的书,更成为概率、组合学及其他方面的重要基础手册。

 

埃胡德·赫鲁索夫斯基专注在模型理论的广泛领域上,并应用于代数算术几何和数论方面。在一系列可观的成果及应用中,我们可以特别留意以下的贡献。他提出群构形定理,作为对齐尔伯(Zilber)和马尔切夫(Malcev)定理的重大推广,而这定理就成为几何稳定理论的有力工具,其后更有助他解决了有关稳定理论的库克(Kueker)猜想。他与皮莱(Pillay)一起证明了一个关与群的结构定理,促使他之后证明了正特征代数几何中的莫德尔–兰(Mordell–Lang)猜想。这个发现颇为出人意表。此外,他否定了齐尔伯关于强极小集的猜想,当中引进了一种方法,这种方法成为估算复杂性的基本技术。他与查齐达基斯(Chatzidakis)一起编写了差分域理论,其后他展示这理论在有限域上的几何的动力学有惊人的应用,例如,它是解决关于有限域上D模结构的吉塞克(Gieseker)猜想的关键工具。他使用自己从逻辑发展出的工具来证明马宁–芒福德(Manin–Mumford)猜想(雷诺定理)。他研究出计算线性微分方程的伽罗瓦群的算法。最后,他提出有值域和非阿基米德驯服几何中的积分理论,这项工作始于2006年与卡兹丹(Kazhdan)合作,并于2016年与洛瑟(Loeser)一起完成。


 

资料来源:邵逸夫奖官网

 



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