2023 年邵逸夫奖公布，丘成桐获数学奖

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2023 年邵逸夫奖公布，丘成桐获数学奖

邵逸夫官网 返朴 2023-05-31 09:11 发表于上海

5 月 30 日，2023 年度（第二十届）邵逸夫奖公布。天文学奖授予马修·贝尔斯（Matthew Bailes）、邓肯·洛里默（Duncan Lorimer）和莫拉·迈克劳克林（Maura McLaughlin）以表彰他们发现快速射电暴。

生命科学与医学奖授予帕特里克·克拉玛（Patrick Cramer）和伊娃·诺加利斯（Eva Nogales），以表彰他们开创性的结构生物学研究，使负责基因转录的蛋白质机制能够于单个原子尺度上视觉化。他们揭示了生命的基本过程之一的基因转录机制的每一个步骤，正常的基因转录如何促进健康，以及机能失调如何导致疾病。

数学科学奖授予弗拉基米尔·德林费尔德（Vladimir Drinfeld）和丘成桐（Shing-Tung Yau），以表彰他们对数学物理、算术几何、微分几何和凯勒几何的贡献。

天文学奖


马修·贝尔斯（Matthew Bailes，1963-），澳洲研究委员会 (ARC) 引力波发现卓越中心主任。


邓肯·洛里默（Duncan Lorimer，1969）美国西弗吉尼亚大学物理和天文学系教授和临时主任，及埃伯利文理学院研究副院长。


莫拉·迈克劳克林（Maura McLaughlin，1972），美国西弗吉尼亚大学物理及天文学埃伯利家族杰出讲座教授。

2023 年度邵逸夫天文学奖平均颁予马修·贝尔斯（Matthew Bailes）、邓肯·洛里默（Duncan Lorimer）和莫拉·迈克劳克林（Maura McLaughlin），以表彰他们发现快速射电暴 (FRBs)。

快速射电爆是天文学中最极端、最神秘的现象之一：它们是一种强烈的射电爆发，在千分之几秒之内释放相当于太阳数天辐射的能量。它们的爆发源比地球还小，处于非常遥远的星系中。贝尔斯、洛里默、迈克劳克林 (与合作伙伴纳尔凯维奇和克劳福德) 在 2007 年发表开创性研究论文，描述发现了首个快速射电暴，并推断出其来源的多项特性，特别是它的极远距离、极小尺寸和巨大能量，他们还在论文中估计了快速射电暴在宇宙中产生的速率，并强调它们可以用来探测宇宙的潜在功能。

虽然最初学界曾有怀疑，未能确定这一独特现象是否真正源于天文物体，但贝尔斯、洛里默和迈克劳克林的工作启发其他人去探索这一难以捉摸的现象。到目前为止，已经发现接近一千个快速射电暴。科学家已利用新技术，着手设计和建造专门的望远镜，希望更有效地寻找快速射电暴，并识别它们的寄主星系。

尽管快速射电暴的本质仍是未知之数，但几乎可以肯定它们与中子星有关，中子星是压缩的恒星残余物，直径只有几十公里，其质量与太阳相当。快速射电暴有可能为极端条件下的物理规律和宇宙中的物质分布提供一个独特的探测手段。

马修·贝尔斯于澳洲墨尔本的斯威本科技大学任教。邓肯·洛里默和莫拉·迈克劳克林于美国西弗吉尼亚大学物理与天文学系任教。此奖项亦表彰研究团队的其他成员，以及收集有关原始数据作其他用途的研究人员。

生命科学与医学奖


帕特里克·克拉玛（Patrick Cramer，1969-），德国马克斯普朗克多学科科学研究所分子生物学系主任、马克斯普朗克学会候任主席。


伊娃·诺加利斯（Eva Nogales），美国加州大学伯克利分校分子与细胞生物学系生物化学、生物物理和结构生物学杰出教授。

2023 年度邵逸夫生命科学与医学奖平均颁予帕特里克·克拉玛（Patrick Cramer）和伊娃·诺加利斯（Eva Nogales），以表彰他们开创性的结构生物学研究，使负责基因转录的蛋白质机制能够于单个原子尺度上视觉化。他们揭示了生命的基本过程之一的基因转录机制的每一个步骤，正常的基因转录如何促进健康，以及机能失调如何导致疾病。

弗朗西斯·克里克于 1958 年提出的一套理论——中心法则——是生命的基本概念。当中涉及三个关键分子：脱氧核糖核酸（DNA）包含生物体的基因蓝图。DNA 基因组包含生产生物体所有蛋白质所需的信息。蛋白质赋予细胞、组织和生物体以其形态和功能。特定的 DNA 指令，通过一个称为基因转录的过程，被转化为单独的信使核糖核酸（mRNA）分子，产生特定的蛋白质。至关重要的是，特定基因的转录必须于正确时间和正确的细胞位置发生，这样功能所需的蛋白质子集方会在所需时间和位置产生。基因转录过程有四个步骤：1. 启动；2. 暂停/启动子清除；3. 延伸；4. 终止。本届邵逸夫奖得奖者伊娃·诺加利斯和帕特里克·克拉玛开创了结构生物学研究，使负责基因转录的蛋白质机制能够于单个原子尺度上视觉化。他们揭示了基因转录机制的每一个步骤，正常的基因转录如何促进健康，以及机能失调如何导致疾病。

在原子尺度上，视觉化生物学需要确定进行催化生命过程的蛋白质机器结构，这些结构既微小又异常复杂。要达到这个目的有两种主要方法：X 射线晶体学和冷冻电子显微镜技术。伊娃·诺加利斯将工作重点放在转录前起始复合体 (PIC) 上，开创冷冻电子显微镜技术，改变了我们对基因转录早期步骤的理解。这个微型机器的核心是由 14 种蛋白质和 DNA 组成，是启动基因转录过程所必需的。值得注意的是，PIC 复合体稀少、脆弱且极其灵活，诺加利斯能够捕捉到它们的结构，确实是一项巨大的成就。诺加利斯揭示复合体中主要的参与者，一种被称为 RNA 聚合酶 II 的蛋白质，如何接合 DNA ，如何打开 DNA 双螺旋结构以暴露所需的 PIC 复合体结合位置，一旦结合，PIC 复合体如何固定在 DNA 上，以及如何于不同状态的 PIC 之间实现耦合以允许转录启动。帕特里克·克拉玛使用 X 射线晶体学和冷冻电子显微镜技术捕捉基因转录的连续步骤，从而确定许多叹为观止的结构。克拉玛所发现的一系列结构包括完整的 PIC ，它是一个拥有 46 个蛋白质的机器，当中包括被称为介质和转录因子 IIH（TFIIH）的关键参与者。此外，克拉玛还揭示了在 RNA 聚合酶 II 启动一个 mRNA 信使合成后的结构。这些结构包括暂停的延伸复合物、动态中的延伸复合物、与核小体一起的延伸复合物（核小体是被DNA包裹著的蛋白质，延伸复合物必须清除它们才能进行转录）、与核小体和重塑因子一起的延伸复合物，以及带有 mRNA 前体剪接复合物的延伸复合物（剪接复合物在延伸后将 mRNA 拼接在一起）。综合而言，克拉玛所发现的非凡结构带给我们世界上第一部基因转录的「电影」。

基因转录是生命最核心的过程之一。诺加利斯和克拉玛划时代的发现引发了我们对于基因转录理解模式的转变。他们展示转录如何启动和进行，以及如何调节转录令细胞分化，从而使生物体能够正常发育和发挥作用。

数学科学奖


弗拉基米尔·德林费尔德（Vladimir Drinfeld，1954），美国芝加哥大学哈里·普拉特·贾德森杰出服务数学教授


丘成桐（Shing-Tung Yau，1949-），清华大学丘成桐数学科学中心主任。

2023 年度邵逸夫数学科学奖平均颁予弗拉基米尔·德林费尔德（Vladimir Drinfeld）和丘成桐（Shing-Tung Yau），以表彰他们对数学物理、算术几何、微分几何和凯勒几何的贡献。

他们对数学物理有着共同的兴趣。德林费尔德与贝林森（Beilinson）一起推动了几何朗兰兹纲领，引用威腾 (Witten) 的话，该纲领与量子场论某些方面有一些共同特征，然而却源于数论。而丘成桐则致力于解决广义相对论和弦理论所引起的数学问题。

德林费尔德早年发明 shtukas（源于德文 Stück，意指「物件」），其构造与物理学中的 Korteweg–de Vries 方程产生关联。凭着这一发明，他解决了函数域上的算术朗兰兹纲领的秩 2 情况，因此获得 1990 年度菲尔兹奖。当时已经注意到，他的解法也同时证明了德利涅（Deligne）关于存在相容的 L 进系统猜想的秩2情况。令人瞩目的是，随着洛朗·拉福格（Laurent Lafforgue）于 2002 年按照德林费尔德的方法证明任意秩函数域上的朗兰兹纲领，德林费尔德便可将相容的任意秩L进系统的存在性，由函数域延伸到高维簇。德利涅猜想的完全解决具有多重影响，包括在复几何方面。

正如舒尔茨（Peter Scholze）在 2018 年国际数学家大会（ICM 2018）全体报告中所提及，在现今的 p 进数霍奇理论，以及梦想中的数域上的朗兰兹纲领，预期德林费尔德的 shtukas 会是一个关键概念。此外，德林费尔德关于巴特–舒尔茨棱柱上同调及其系数系统的观点，亦引发了对该理论的新理解和应用。

德林费尔德的工作是算术几何的支柱，也是该领域新发展的核心。

丘成桐在微分几何中系统地发展了偏微分方程的方法。凭借这些方法，他解决了卡拉比猜想，并因此于 1982 年获得菲尔兹奖。他亦以此解决了埃尔米特 (或称「厄米」) 杨–米尔斯联络的存在性【与乌伦贝克（Uhlenbeck）合作】，以及透过极小曲面理论解决正质量猜想【与舍恩（Schoen）合作】。他引入几何方法去解决广义相对论中的重要问题，譬如，舍恩–丘的黑洞存在定理和广义相对论中拟局部质量的内在定义。

丘成桐对凯勒–爱因斯坦度量存在性的研究导致了卡拉比猜想的解决，并引进了卡拉比–丘流形的概念，它们是弦理论和复几何的基石。而施特罗明格–丘–扎斯洛构造则对镜对称的研究产生了重大的影响。

他（与李伟光）在热核估计和微分哈纳克不等式方面的研究改变了流形上的几何方程的分析方法。它还影响了最优运输的发展和汉密尔顿关于里奇流的工作。

丘成桐为几何与分析的融合（即现在被称为几何分析的数学分支）作出了贡献。他的工作对于数学和理论物理学都有着深远而持久的影响。

本文整理自邵逸夫官网。