《大眾科學》雜誌評出世界十大科學才子(組圖)

14日報導， 美國著名的《大眾科學》雜誌評出了世界上前十位「科學才子」這是由數百位受人尊敬的科學家、大學系主任和科學雜誌編輯經過6個月的精心篩選評出來的。

　　《大眾科學》雜誌解釋說，所謂「才氣」的意思不是聰明，或者說至少不僅僅意味著聰明。說一個人有才氣，就是說他有敏銳的洞察力、偉大的創造力和堅韌的毅力，有敢於避開現有知識以便形成自己獨到見解的信心。這些「科學才子」也許在一領域中不是特別知名，也沒有已經取得最突出成就，但是我們要尋找那些言行與眾不同的人、那些年輕有為的人和那些不僅正在改變我們已知的事物還在改變我們知之甚少的事物的人。最後的獲選者都是年輕人(平均年齡是34歲)，他們中的每個人都是剛剛被他們的領域之外的世界所瞭解。但是在他們的同代人中，這些優勝者持有的常常讓人感覺非常激進的觀點正逐漸贏得人們對他們無限的尊敬和讚美。就憑這些，他們就有資格躋身十佳「科學才子」。

1. 尼瑪·阿卡尼-哈米德(Nima Arkani-Hamed)， 34歲，第五維研究者

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引力為何這樣強大，它能牽引行星運轉，然而它又是那樣微弱，連一個簡單的電冰箱磁鐵就能抵禦它的吸引？這一疑問長期困擾著物理學界：我們最權威的理論不能解釋為什麼引力比其他基本力(例如，電磁)還要微弱。儘管這是一個困難的問題，通常需要非常規的解決方法，但是尼瑪·阿卡尼-哈米德和他的合作者卻非常出色地提出了他們的假設。他們假定引力擴展到了我們居住的三維宇宙空間之外，進入非常巨大的多維空間中，從而削弱了它的能量。換句話說，我們的宇宙有漏洞。

　　經過一年的研究，發表了三篇論文後，圍繞這一問題的嶄新的研究領域開始萌芽。僅僅在他從伯克利的加州大學獲得哲學博士學位一年後，阿卡尼-哈米德就已經變成了一個家喻戶曉的名字(確切的說，是在理論家和粒子物理學者這個大家族中)。哈佛大學的理論物理學家霍華德·喬吉說：「對我來說，尼瑪將要成為一顆耀眼明星是顯而易見的事情，即使他還沒畢業。現在他將他的同代人遠遠地拋在後面。提起這些有些令人難為情。」他曾試圖勸說阿卡尼-哈米德來新英格蘭的研究生院就讀，但是沒有成功。

　　阿卡尼-哈米德在30歲時終於從哈佛結束了他的全部學業，之後他順利成為一名物理學教授。但是這次他孤注一擲進行研究的卻不是多維空間，而是另外的宇宙(據他分析大約有10500個)。他和其他正在成長中的有獨特見解的科學家猜想，我們的宇宙只是數不清的並列的宇宙中的一個。它們中的每一個都有自己的物理學規則和自然衡量。

　　他的關於多元宇宙存在的第一條證據雖然很間接，但它可能將於明年得到證明，此時日內瓦的物理學家將展示他們的大型強子對撞機----這個世界上最強大的粒子加速器的威力。如果阿卡尼-哈米德的設想是正確的，大型強子對撞機將顯示出宇宙中被稱作「分離超對稱性」(split supersymmetry)的隱藏特徵，分離超對稱性理論是指宇宙中一半的粒子都有能被大型強子對撞機發現的配對的粒子存在。阿卡尼-哈米德說，如果它起作用了，大型強子對撞機發現了這些配對的粒子，「它將是證明多元宇宙存在的一個巨大線索。」

　　然而，這又預示著什麼呢？還記得500多年前，當一個叫哥白尼的異教徒毅然打破宇宙中心說的情景嗎？你要振作起來，為真理奮鬥。如果阿卡尼-哈米德和他的支持者是正確的，我們現存的理論又將再一次被衝擊。就像他所說的：「我們這個處於多元宇宙的的世界的重要性，將不比與我們宇宙中的所有物質相關的一個原子更強大。」

2. 杰里·格爾德斯坦，35歲，太空氣象學家

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他的研究讓我們知道了，為什麼地球的電漿體磁層總是沒有我們想像的那樣穩定。當他還是布魯克林大學的一名學生時，杰里·格爾德斯坦就獲得了物理課上唯一的一個「B」，所以，他研究的東西並非每個頭腦健全的大學生都能想到的——這也不足為奇了，他決定深入研究物理，用他的話說，「這是唯一一件能讓我從頭做到尾的事情。」他研究地球外層無形的磁屏蔽——磁層，雖然，科學家們知道，磁層的外層會受到了太陽風的衝擊，太陽風是以每小時100萬英里的速度從太陽射過來的微粒流，大多數科學家認為，磁層的內層，即電漿體是一個相對平靜的帶電氣體層。

　　格爾德斯坦挑戰的就是這些深奧的東西，通過IMAGE人造衛星收集到的資料，他證明，在最激烈的太陽風暴期間，那些人們原以為平靜的電漿層幾乎完全沖蝕進了外層，這會讓宇航員們遭受強烈的電磁輻射，讓國防和通信衛星的電路板起火，會讓全球定位系統的指數出現250英尺的偏差。為了與他的新數據伏和，格爾德斯坦改造了地球與太陽相互作用的模型。在演示程序中，他顯示了電漿體層是比我們想像中更加不穩定的一個自然環境。格爾德斯坦在西南研究學院的同事吉姆·布奇說：「如果沒有格爾德斯坦，我們從現在起研究，要弄明白也還得10年的時間。」

3. 梅勒迪·斯瓦茲，37歲，身體部件建造師

 
她正在證明的是人體內部一種神秘的液體流如何幫助我們長出器官。每次受傷都在提醒我們，我們的動脈中流淌著鮮血，但是，梅勒迪·斯瓦茲要證明的卻是，組織的細胞間液體緩慢流動這鮮為人知的事實的重要性。如果你幸運的話，在實驗室裡，你會見證這種流動是我們一直孜孜以求的，組織生長的關鍵所在。

　　在瑞士聯邦理工學院洛桑分校，斯瓦茲指著她電腦顯示器上的管道網問：「看到這些細小的，紡錘型的東西沒有？這就是人體機能網路的開始。」斯瓦茲還是西北大學的一名生物工程師，屏幕上顯示的機能網是她通過研究細胞間的液體流發現的第一個生物系統。以前，人們對循環系統促進器官生長知之甚少，生物工程師只能創建很少的，而且是簡單的組織類型，如皮膚和心肌。但是，去年，斯瓦茲的人體細胞實驗顯示，在生長發育期間，細胞間液體流會重新分布叫做成形素的蛋白質，然後，這種信號細胞會創建支持組織生長的毛細管網。斯瓦茲是發現慢循環對於身體發育重要性的第一人。

　　斯瓦茲這項研究的動力是她的機械思維，學生期間，她的專業是工程學，而非生物學，甚至是今天，她仍她的發現比作「拆卸汽車，檢查問題出在哪裡。」她的研究可以說是尖端的，及其少有的，以致有時她遇到的困難竟是研究是否被准許，她的研究傾向於挑戰權威理論。她的同事表示，這項困難顯示了她的研究是多麼的富有革命性，例如，她的發現暗示，在實驗室創造可移植的器官將必須再造細胞間的循環。理解這種循環也有助於研究人員研發新的抗癌藥物，既然癌細胞到身體的其他部位也需要細胞間的循環。馬薩諸塞州理工學院的生物工程師林達·格裡菲斯說：「她的研究顯示，在身體循環中，細胞的微小變化。這將是一種基本的理念，這種現象將會持久存在。」

4. 大衛·湯普森，36歲，北極厄爾尼諾現象發現者

 
他的北方氣候模式這一重要發現將氣候學推向了一個新的高度。二十幾歲時，在大衛·湯普森還是華盛頓大學的一名研究生時，他幫助發現了一種現象從根本上改變了氣候學家北極氣候的理解模式。湯普森和他的指導老師大氣學家約翰·華萊士最先確定了這種席捲北極的氣候體系，他們稱之為北極濤動，北極濤動改變了整個半球的氣候模式，從克利夫蘭的暴風雨到西班牙的降雨，再到東部沿海地區頻繁的，可怕的風暴，這就是北極的厄爾尼諾現象。

　　從向北緯55度(大約與莫斯科、凱契根和阿拉斯加州平行)旋起的逆時針大渦流能將它的負性期轉變為陽性期，而且時隔不久就會頻繁發生。負性期的環形風風速緩慢，風向極易改變，能將北極的冷空氣吹進中緯度地區，陽性期的風很強勁，冷空氣不會流散，但是，隨著時間的推移，它的趨勢漸漸明顯，正循環與暖冬有關係，例如，20世紀80年代和90年代的氣候情況。

　　北極濤動的發現對很多氣候研究領域都有最直接的影響，特別是研究氣候改變的專家懷疑，尾氣排放可能是造成北極濤動長時期保持陽性期的原因。南極洲部分地區變冷，湯普森(現為科羅拉多州立大學的一名教授)將注意力又轉向了南方，而全球變暖懷疑論者也藉此作為一種否定他理論的證據，事實上，南極洲也正在變暖，2002年，湯普森和美國國家海洋大氣局的蘇珊·索羅蒙提出了一種溫度失常的可能性解釋——臭氧洞。他們發現，巨大的臭氧洞改變了南極洲風的模式，致使南極洲的表面溫度降低，南極洲半島除外，這裡的冰川以驚人的速度在南冰洋中斷裂。與湯普森的全球氣候工作聯繫在一起的是人們對大氣層上層重要性瞭解的缺乏。他說：「這裡發生的一切就是最好的駁斥。」

5. 凱利·道甘，26歲，蚓語者

 
凱利·道甘是美國緬因州大學的一名在讀博士生，她正在為自己的論文做準備，她的工作是要讓地下的世界亮出來。道甘一邊誘使一隻蚯蚓挖通一個盛白明膠的桶，一邊說：「我一向喜歡蚯蚓。」

　　這是一條6英吋長的沙蟲，也就是俗稱的蚯蚓，是由當地一家誘餌商店提供給她的，但這隻蚯蚓並不願意跟她配合，所以，道甘一邊準備好她的錄像設備一邊刺它一下，她需要為完成的畢業論文提供良好的膠片。她打開了背後照明的燈光，那只蚯蚓在白明膠的表面扭來扭去，道甘調整了一下她的監視器，那只蚯蚓到處探來探去，道甘推了它一下，它就扭動一下，還是沒有挖下去。這樣反覆折騰了幾次後，我們的這個「小明星」終於同意跟她配合了，它突然表現出瞭解決一個人們不會期望一隻無脊椎動物動物能夠解決的問題的決心，把自己的頭猛地扎向白明膠，迅速而突然地向下鑽去。

　　道甘大部分時間是在這個寒冷的實驗室裡工作，她要挑戰一個時間長達一個世紀的理論，這個理論正是達爾文所認可的，是有關蚯蚓是如何運動的理論。她的研究工作很快就讓她成為了地下世界方面的權威，美國杜克大學的生物力學教授史蒂文·沃格爾就曾說過：「任何在她研究的領域裡工作的人都是以查看她的論文或者給她寫電子郵件開始工作的。」

　　蚯蚓是一種非常難以觀察的蠕蟲，而且生物學家從來就不能明確地說出它們是如何運動的，一向喜歡蚯蚓的達爾文是首先對這個問題進行嚴肅調查的科學家之一，他不相信當蚯蚓拱進土壤時土會在它周圍鬆開，達爾文認為，當蚯蚓拱進土裡時，它會吞掉前面的土，給自己開闢一條道路。達爾文的這一理論被人接受了120多年，但是後來，科學家提出了一個問題，那就是為什麼它們如此熱衷於挖地洞呢？與其它方法相比，比如走路、游泳以及飛行相比，吃出一條路來似乎是一種效率格外低的方法。

　　道甘認為，蚯蚓一定是在使用一種竅門幫助它們挖通泥土為自己開出一條路來，但研究這種現象的力學需要同等的工程學。她說：「我的學習背景僅限於生物學，我對我需要的物理學一點也不懂。」為瞭解決這一問題，她白天學習工程課程，晚上則搜尋有關蚯蚓挖土的竅門問題，最後她終於找到了一個被稱為「光彈性壓力分析」(photoelastic stress analysis)的方法，這種方法使用了一個用偏振光和照相濾光器精心設計的裝置來測量物體所受的壓力，她發現用海水和白明膠混合在一起具有海底沉澱物的物理特性，然後讓其沉在一個容器底下。她把一條蚯蚓放上去，拍攝它挖地洞的情況。

　　通過研究蚯蚓周圍的壓力場，道甘發現蚯蚓其實是把嘴伸出來像一個木楔子一樣撬開泥土，然後很從容地進入由於裂紋而產生的空隙。為了保持向前運動，它們就不停地撬開泥土產生縫隙。按工程學術語，這是一種裂紋擴展，而道甘的研究認為，這比蚯蚓吃掉泥士打通道路要少花費很多能量。

　　道甘的發現改變了科學家對整個地下生態系統的理解，生物學家意識到蛤蜊、海膽甚至生長的樹根前端打出的洞穴都是在活的槓桿的作用下完成的。道甘下一步計畫研究海岸地區更大規模的洞穴效應，在海岸地區，蚯蚓可以挖開上面四英吋後的泥土，尋找到被埋藏的營養物質而且能夠攪拌像DDT這樣的污染物。科學家自1881年開始就已經研究這種被稱為「生物攪動(bioturbation)」的現象了，當時，達爾文首次試圖描述這種現象。

6. 奧馬爾·雅奇，41歲，氫納米建築師

 
他建造的「微型腳手架」將來有一天將用於你的氣罐盛放氫。走出位於洛杉磯加利福尼亞大學的化學實驗室，關上門，又回頭看了看。他咧了咧嘴，說道：「對我所從事的職業來說，我有一個天大的秘密，那就是我害怕化學品。」

　　對一個化學家來說，這是一種不太可能的恐怖症，因為他的研究論文被列為該領域最有影響力的文章之一。但雅奇選擇這個領域是因化學中活躍思維的一道道難題，而不是與爆炸物有關的因素。他用自己曾發明的一種物質(看起來像嬰兒奶粉)裝滿水壺，這種做法似乎很荒謬，但這個水壺卻能比一間空屋子容納更多的天然氣，這可能會帶來「氫汽車」可用的第一個燃料箱的發明。如果你將這種物質放大10億倍，它們看起來就像巨大的腳手架。以前，材料科學家們見過類似的結構，但他們無法將其變成各種用於特殊目的的材料。南佛羅里達大學教授邁克·扎沃羅特科表示，按化學家的規範來設計這些結構是個夢想，雅奇正是將這一夢想變成現實的人。

　　為了建造這種結構，雅奇使用微型金屬支架，因為它們能構成穩固的接合點，讓他可以建成各種各樣的模式。例如，他建造的構造結實的「蜂房」就能儲存大量氣體，氣體分子會粘在橫樑上，越聚越緊，在沒有高壓或低溫的情況下將氣體壓縮。雅奇說：「我們人類都希望能控制周圍的事物，我也不例外。」

　　正如在約旦他還是個小孩時，雅奇就希望獨立管理自己的生活，每當父母要求檢查成績單時，他都感到很不愉快。在16歲時，他獨自搬到美國開始了大學生活，從那時到現在，他一直致力於科學研究。他承認：「我發現在早上刮鬍子或洗澡會影響工作。」在接下來的數年裡，雅奇的獻身有了回報，他的發明在現實世界中得到應用，比如俘獲從煙窗排放的二氧化碳的過濾器。但對雅奇來說，這些還不算什麼。他說：「我沒準備要去解決一些大的社會問題。」但他總是追逐著未知世界，他說：「如果你真誠地去做，就會變成對社會有用的東西。」

7. 陶哲軒，31歲，數學家

 
著名數學家陶哲軒是一位密碼破譯高手，現在他即將採用一種新方法，這種方法能有效的將破碎的信息拼湊在一起，提到這種方法，陶還要感謝加利福尼亞大學洛杉磯分校的日托呢。這位加利福尼亞大學洛杉磯分校的數學家陶哲軒先生和來自附近州理工學院的埃馬紐埃爾·坎德斯在日托外等著接孩子時，他們突發奇想，想搞清楚是否可以在即使只截取了一些零碎部分就能重組一個混亂信息。利用幾何學、統計學和微積分學等這一領域的概念，他們不僅證明了它的可能性，還指出瞭解決這一難題的方法。他們的技術正在被任何一個想整理混亂信息的人採用，例如，中央情報局利用它竊聽電話內容或者醫生用它修復腦電圖中出現的斑點。

　　這個作品是陶的經典之作：在新領域取得突破性發現需要掌握數學光譜技術。正是這種獨創性讓陶贏得了今年的菲爾茲獎，它是與諾貝爾獎地位相同的數學大獎。他自1986年就投身這一領域，是這一領域中最年輕的數學家，當時年僅13歲的陶，在兩年前就在國際奧林匹克數學競賽中獲勝，成為當時最年輕的奧林匹克數學競賽獲勝者。他在21歲從普林斯頓大學獲得哲學博士學位後，在接下來的十年中，「他確實是以暴風雨般的形式席捲整個數學界，」洛杉磯加州大學物質科學院院長、數學教授陳繁昌說。陶至少已經在數學的五大分支中取得了重要發現，陳說：「這些領域的資深人士都敬畏的搔首而視。」

　　陶最卓著的成就給一項持續了幾個世紀的數學探索畫上句號。他利用幾個領域的技術揭開了質數的另一個讓人驚異的模式。但在陶看來，不同數學領域之間存在的傳統分界線似乎根本就不存在。「它們以某種形式相互聯繫，」陶的加利福尼亞大學洛杉磯分校的同事約翰·加內 特贊同地表示：「你必須以陶哲軒的眼光看待這一切，而且其他人也確實如此。」

8.薩拉·西格，35歲，遙遠行星搜尋者

 
　西格的模擬實驗向天文學家講述了地外生命或許將在其他行星上留下怎樣的指紋。在過去10年，天文學家已發現200顆環遙遠恆星軌道運行的新行星，而這其中並無一顆行星看似地球。華盛頓卡內基研究所天文學家薩拉·西格認為這種狀況將會有所改變。她已想出一種弄清楚遙遠行星擁有何種大氣層的方式，試圖證明類似我們地球一樣的行星遍佈銀河系。

　　關於遙遠行星構成的資料非常少，西格通過想像從數千光年遠的地方看地球的樣子，製成了外太陽系行星的早期模型。隨後，她以無數種不同的方式對她的「地球」做出改變——使其體積擴展一倍，或是為大氣層增加陌生的氣體——每次她都要重新計算其外貌。西格的天體庫不僅顯示了新發現行星可能的構成，也為天文學家的探尋目標提供了思路。舊金山州立大學天文學家黛布拉·費舍爾說：「她正在對那些我們只有少量或是沒有任何實驗數據的天體做出預測。而她的那些預測推動了我們的觀測。」黛布拉·費舍爾所在的研究小組因發現太陽系外多數已知行星而享有很高聲譽。

　　實際上，西格的模型在發現一個遙遠行星周圍的第一個大氣層時派上了用場。1999年，西格剛從哈佛大學獲哲學博士後一個月，天文學家發現了一顆行星，這顆行星運行在能從地球看到的每條軌道期間，經過其母恆星的前面，阻礙少量但卻能探測的星光。西格將她對這顆行星所瞭解的數據加入到模型上，並預測這顆如木星模樣的「氣體巨人」在其大氣層中存在鈉和鉀。兩年後，天文學家進行了搜索，真的發現了這些化學元素的「簽名。」

　　迄今，西格已使用該方法對約12顆行星的大氣層進行製表，如今她正在尋找諸如臭氧等「化學簽名」，這一點可以說明同地球相似的條件，或許甚至還存在地外生命。西格正在將那些或許是由地外生命釋放的每個潛在化學元素列成目錄，並將每個化合物或許留在行星大氣層的生物簽名製成模型。這樣一來，當望遠鏡捕捉到那些天體的最初跡象，我們馬上會確認它是：另一個地球。

9.埃裡希·賈維斯，41歲，鳥語翻譯家

 
　賈維斯有關鳴禽的研究顛覆了我們以往對人類語言的許多看法。倘若你認為身旁有鳴禽齊聲歌唱會是一種令人愉悅的體驗，那麼你可要三思了。步入賈維斯位於杜克大學的斑胸草雀飼養區之中，就好像進入一個有200個小車喇叭在同時尖叫的禮堂一般。當這位杜克大學神經科學家唱起雄性斑胸草雀的求愛歌曲的忠實版本時，房間裡唯一悅耳的聲音恰恰來自賈維斯本人，

　　賈維斯學會了雀科鳴禽的唱歌方式：通過傾聽其他鳴禽並模仿它們的音調。這使得人類和雀科鳴禽都成為了「聲音初學者」，這在動物王國屬於一個罕見的特點(據悉，只有人類、鳴禽、蜂雀、鸚鵡、蝙蝠、海豚、鯨魚和大象能做到這一點)。賈維斯的極富創造力的研究表明，這一共享能力扎根於類似的大腦結構中。這或許也說明，「語言」是被編入所有脊椎動物大腦中的先天能力。

　　賈維斯最初是通過在鳴禽唱完最後的小夜曲後立即對它們的大腦進行阻塞、劃分和染色的方式，來研究鳴禽學習新歌的方法。這一過程證實，雀科鳴禽利用兩個獨特的神經系統通道來學習唱歌，一個位於大腦前部，一個位於大腦後部。他隨後發現，在神經學層面上，人類(以及鸚鵡和蜂雀)也以相同的方式學習說話(和唱歌)。

　　不過，倘若每一群體獨立進化這種「說話」能力的話，我們的大腦又如何全部使用同樣的神經排列？賈維斯認為，答案就在於進化——當我們於三億年前擁有共同祖先時，大腦就會適應語言變化。倘若他的觀點正確，這說明甚至是複雜的人類語言也出自大腦的古老網路，同雀科鳴禽的「語言」來自相同的網路。

　　一旦神經科學家對這一基因藍圖有更為深刻的理解，他們就可以從理論上對其做出改變，或許是修復大腦損傷或只是增強我們學習新語言的能力。賈維斯正在擴展其研究領域。他希望在哺乳動物身上做更多研究工作，尤其是人類身上(儘管他認為不容易找到研究對象)。賈維斯說：「我知道自己是在同人類打交道，但也不僅僅是同人類。畢竟，要向這些鳥類學習的東西太多了。」

10.劉易斯·萬安(Luis von Ahn)，27歲，矩陣建造者

 
如果說電腦還有難題沒有克服的話，他正在動用人的智慧解決這個問題。多數人工智慧研究人員面對的一個艱鉅的任務是，讓電腦像人一樣思考。卡內基·梅隆大學的教授.劉易斯·萬安瞄準的卻是另一個難題，他集合了數萬人的論證技巧，去做那些似乎並不重要，電腦又難以解決的工作。萬安開發的最受歡迎的軟體完成的是電腦科學最難完成的任務：給網際網路上的每一幅照片打上標籤。單憑視角集體，電腦無法完美地區分照片，所以，萬安的「ESP Game」網讓網民們參加網上照片標注大賽。如果成功，你下次再到網上查到圖片，就可以單刀直入了。

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