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2021邵逸夫奖:磁星研究、膜蛋白转运、现代几何获三大领域奖

撰文 | 返朴

昨日(2021年6月1日)北京时间下午3点,2021年度邵逸夫奖现代几何得主名单公布:

天文学奖平均授予两位在磁星领域做出杰出贡献的女性天文学家维多利亚・卡士比(Victoria M Kaspi)和赫里莎・库韦利奥图(Chryssa Kouveliotou);

生命科学与医学奖授予分子生物学家斯科特・埃姆尔(Scott D Emr);

数学科学奖平均授予两位在几何学领域影响深远的数学家尚C米歇尔・比斯姆(Jean-Michel Bismut)和杰夫・奇格(Jeff Cheeger)。

Victoria M Kaspi于1967年生于美国,7岁时举家搬迁至加拿大,博士就读于普林斯顿大学,师从1993年诺贝尔物理学奖得主Joseph Taylor,现任加拿大麦吉尔大学(McGill University)物理学教授暨麦吉尔太空研究所所长。

Chryssa Kouveliotou是一位希腊天文学家。她在希腊接受本科教育,在英国萨赛克斯大学(University of Sussex)取得硕士学位,在德国慕尼黑理工大学(Technical University of Munich)获得博士学位。1991 年进入NASA工作,现任美国乔治华盛顿大学(George Washington University)物理系教授暨系主任。

(左)Victoria M Kaspi,(右)Chryssa Kouveliotou

两人因在理解磁星、脉冲星和γ射线爆发的神秘特性方面所作出的重大贡献而共同获得本届邵逸夫天文学奖。

磁星是一种高度磁化的中子星,与很多壮观瞬变天体物理学现象有关。她们开发了新颖、精确的观测技术,证实了具有超强磁场的中子星存在,并描绘出它们的物理特性。她们已将磁星确立为一种崭新而又重要的天体类别。

Kouveliotou及其同事在1998至1999年间对名为“软伽玛射线重复爆发源”(SGRs)的X射线/ γ射线源类别进行观测,证实了磁星的存在,并为磁星模型提供了令人赞叹的证据。她还开发了用于X射线波长的脉冲星计时的新技术,将其应用於来自罗西X射线计时卫星 (RXTE) 的数据上,於1998年SGR 1806-20的持续射线中,检测到7.5秒周期的X射线脉冲。此后,她测量了脉冲星的自转降速率,并取得了脉冲星的年龄和磁偶极强度。因磁场在预测范围内接近10^14高斯(即10^10 T),而脉冲信号微弱,又需要为多个时段的旋转相位作出校准,因此自转降速测量极具挑战性。

Kaspi证明了第二类发射X射线的稀有脉冲星――即“异常X射线脉冲星”(AXP)――也是磁星。她从射电天文学家在脉冲星计时中常用的方法出发,克服了巨大的技术难题,把相位相干性技巧推广到X射线领域。这样就可以在数月至数年的时间间隔上,维持相位相干,从而对 X射线脉冲星进行非常精确的定时测量,测量出比SGR 1806-20还要低的自转降速率。

Kaspi阐明了磁星与经典射电脉冲星的关系,对整个磁星类属的特性描述作出了根本性的贡献。她的工作巩固了我们对磁星的认知,将磁星确立为一种崭新而重要的天体类别。如今,磁星惯常地被引用来解释各种天体物理瞬变现象,包括γ射线爆发、超高光度的超新星和新生的中子星。

Scott D Emr(1954-),细胞生物学家和分子遗传学家,美国科学院院士、美国艺术与科学院院士。他于1981年从哈佛大学获得分子遗传学领域的博士学位(Ph.D. in molecular genetics),现任美国康奈尔大学(Cornell University)分子生物学及遗传学法兰克・罗德讲座教授,暨威尔细胞及分子生物学研究所(Weill Institute for Cell & Molecular Biology)所长。

Scott D Emr

Emr在细胞内囊泡运输方面获得了开创性的发现,他利用精巧的基因手段,识别出40个编码ESCRT组合成分的基因;又结合分子、生化以及结构的方法找出这40个ESCRT蛋白的特性,并阐明其单个及联合作用。Emr发现ESCRT是一种与囊泡合作的生物机器,用于分选蛋白,确保特定蛋白能够被选择性地送抵亚细胞器中。总括来说,Emr改变了我们对细胞膜运输的途径及机制的认识,细胞膜运输无论是对酵母还是人类的生命进程,都十分重要。

本年度邵逸夫生命科学与医学奖颁予Scott D Emr,以表彰他所发现的内体蛋白分选转运复合体(ESCRT)途径,对於涉及膜生物学的多样化过程至关重要,其中包括细胞分裂、细胞表层受体调节、病毒传播及轴突修剪等。

Jean-Michel Bismut(1948-),法国数学家,法国科学院院士。他于1973年获法国巴黎第六大学(Université Paris-VI)数学博士学位,他的数学生涯涵盖了两个明显不同的数学分支:概率论和微分几何。Bismut现为法国巴黎第十一大学数学系荣誉教授。

Jeff Cheeger(1943-),美国数学家,美国科学院院士,美国艺术与科学院院士。他于1964年毕业于哈佛大学获学士学位,1967年在普林斯顿大学获得博士学位,现任美国纽约大学科朗数学研究所(Courant Institute of Mathematical Sciences at New York University)数学教授。

两人因在几何学领域做出的影响深远的贡献而共同获得本届邵逸夫数学科学奖。

(左)Jean-Michel Bismut,(右)Jeff Cheeger

Bismut职业生涯早期在概率论方面的研究对数学金融理论产生了重大影响。后来,他将概率论思想引入指数理论中,对所有主要定理重新验证,并极大地扩展了研究范围,将指标理论应用于看似遥远的数学甚至物理问题,包括在常用于数论中来研究高维丢番图方程的阿拉克洛夫几何(Arakelov geometry)领域。他开发的工具也已用于计算格罗莫夫C威滕不变量。近年来,他的工作改变了人们对塞尔伯格轨迹公式的思考方式,该研究是表示论和现代数论的一个基本工具。Bismut的研究工作别具特色,通过巧妙运用指标定理,他证明显示表达(explicit formulas)的量是前人从未敢尝试计算的。

Cheeger对现代几何学中的另一个重要领域做出了深刻贡献,即了解曲率条件对流形结构的影响。佩雷尔曼在证明庞加莱猜想中就对此进行了充分的应用。Cheeger还引入了组合数学和理论计算机科学领域中家喻户晓的奇格常数(Cheeger constant)。这是将流形分割成两部分的超曲面的最小面积,Cheeger将此面积与该流形上拉普拉斯C贝尔特拉算子的第一个不平凡特征值联系起来。这一结果应用于图(Graph)的离散模拟,对研究图上的随机游走起到了至关重要的作用,并由此推动了随机采样算法、高维积分及许多其他应用的发展。

Bismut和Cheeger也曾合作,将著名的 eta 不变量从流形扩展到流形族,藉此沿着合并中的空间序列明确地计算出 eta 不变量的极限,这项工作广受好评。

参考来源:邵逸夫奖官网