世界頂尖學術期刊英國《自然》雜志18日發(fā)布了2018年度科學人物，位居榜首的是1996年出生，在美國麻省理工學院攻讀博士的中國學生曹原，下面一起來看下與此相關的內容。

　　95后博士登年度科學人物榜首

　　石墨烯駕馭者

　　22歲的曹原協(xié)助發(fā)現(xiàn)讓石墨烯實現(xiàn)零電阻導電的方法，該成果開創(chuàng)了物理學一個全新的研究領域，能源利用率與能源運輸效率有望大幅提高。

　　曹原的青少年時期異于常人。18歲時，他已從中國科學技術大學拿到了本科學位，并前往美國開始攻讀博士。此后，曹原再接再厲，先后發(fā)表了兩篇關于原子厚度碳片層奇異行為的論文，開啟了物理學的一個全新領域。曹原承認自己的情況有別于常人，但他說自己并不特殊，畢竟他還是用了四年時間讀完大學本科：“我只是跳過了中學里一些無趣的部分。”

　　2014年，曹原加入美國麻省理工學院帕布羅·埃雷羅團隊，該團隊當時已經開始進行將碳片層堆疊和旋轉至不同角度的嘗試。曹原的主要工作是考察在堆疊的雙層石墨烯中，如果將其中一層相對另一層旋轉極小的角度后會發(fā)生什么。根據一種理論預測，這種扭曲會極大地改變石墨烯的行為，但許多物理學家對此持懷疑態(tài)度。曹原決心創(chuàng)造出這種以微妙角度扭曲的雙層石墨烯，并發(fā)現(xiàn)了一些奇異的現(xiàn)象。對石墨烯施加微弱的電場并冷卻至絕對零度以上1.7℃時，會讓能導電的石墨烯變成絕緣體。這一發(fā)現(xiàn)本身足以令人驚訝。

　　曹原說：“我們已經料到這會對整個領域帶來巨大影響。”但更好的消息還在后面：只需稍微調整一下電場，扭曲的雙層石墨烯就能成為一個超導體，讓電子實現(xiàn)零電阻流動。他們在第二個樣本中觀察到了同樣的現(xiàn)象，最終確認了此前親眼所見的事實。

　　通過簡單的旋轉就能讓原子厚度的碳材料產生復雜的電子態(tài)，這一研究成果讓物理學家爭相對其它扭曲二維材料的奇異行為進行實驗。一些物理學家甚至希望石墨烯能夠闡明復雜材料為何會在更高的溫度下成為超導體。哥倫比亞大學物理學家克里·迪恩表示：“我們接下來可以做的事情太多了，眼前的機會巨大。”成功將平行的雙層石墨烯扭曲至約1.1°的“魔角”需要一些試錯，但曹原很快就掌握了可靠的方法。埃雷羅認為，曹原的實驗技巧至關重要。

　　曹原原創(chuàng)的方法先將單層石墨烯撕裂，組成方向相同的雙層石墨烯，并在此基礎上進行微調校準。曹原還通過調整低溫系統(tǒng)，達到了能讓超導態(tài)更為顯著的溫度。

　　曹原喜歡將東西拆了重裝。他的導師說，曹原本質上是個 “動手達人”，他在工作之余會用自制相機和望遠鏡拍攝夜空，這些作品在曹原的辦公室隨處可見。

　　雖然曹原很年輕，略帶羞澀，但在他的同事眼中，曹原的堅持不懈體現(xiàn)了他的成熟。22歲的曹原對自己未來的職業(yè)道路還不確定，他說：“在魔角石墨烯上，我們還有很多事情要做。”

　　發(fā)現(xiàn)混血古人類的古遺傳學家

　　她和同事在對一塊九萬年前的骨骼進行DNA測序時，收獲了2018年度最出人意料的發(fā)現(xiàn)。

　　德國馬克斯·普朗克人類演化研究所的古遺傳學家薇薇安·斯隆及其同事，在對一塊古代骨骼碎片進行DNA檢測時，發(fā)現(xiàn)這塊骨骼碎片屬于生活在約九萬年前的女性尼安德特人和曾在亞洲出現(xiàn)過的男性丹尼索瓦人的后代。

　　尼安德特人和丹尼索瓦人的基因組顯示，兩者存在過基因交流，但此前從未發(fā)現(xiàn)過這種情況的直接后代。

　　這一研究結果于今年8月一經發(fā)表，便引起了科學界和公眾的強烈反響，當時有一位遺傳學家表示：“這是所有接受過基因組測序的人類中最神奇的一位。”

　　斯隆的大多數(shù)古遺傳學研究主要圍繞從丹尼索瓦洞穴中獲得的資料，這一大型洞穴位于西伯利亞南部，以尼安德特人的表親族群——丹尼索瓦人命名。斯隆對洞穴內遺骸開展的首個項目，是對其中發(fā)現(xiàn)的第四個丹尼索瓦人的牙齒進行DNA測序。此外，她共同領導的一個團隊還在挖掘出的塵土中發(fā)現(xiàn)了丹尼索瓦人的DNA，這種方法有望轉變整個古遺傳學的研究方式，因為它不再依賴于尋找較為罕見的古人類骨骼。

　　斯隆現(xiàn)在仍在對丹尼索瓦洞穴中發(fā)掘的材料進行研究，她渴望從古基因組的探索中獲得各式各樣的獨特見解，比如各個古人類之間的家庭關系或生活環(huán)境如何影響個人健康等。她還希望能考察生活在歐亞遺址之外的古人類的生活。她說：“還有一整個世界等著我們去探索。”

　　DNA偵探

　　她通過公開的基因組數(shù)據，協(xié)助警方逮捕了曾在上世紀七八十年代犯下數(shù)起兇殺案的“金州殺手”。

　　芭芭拉·雷伊-溫特是美國加州北部一名退休的專利律師，是引領DNA破案的系譜學家。

　　遺傳系譜學主要通過DNA厘清家譜。雷伊-溫特最早學習遺傳系譜學，是為了尋找自己的祖先來源。后來，她開始運用這一工具幫助他人，比如那些被收養(yǎng)的兒童，這也引起了加州康特拉科斯塔縣地方檢察院偵查員保羅·霍爾斯的注意。

　　霍爾斯負責追捕的兇手，是美國歷史上最臭名昭著的連環(huán)殺手和強奸犯——“金州殺手”。在雷伊-溫特的幫助下，兇手終于在今年落網，基于遺傳系譜學鑒定罪犯的方法雖然存在爭議，但也被證實具有強大作用。

　　雷伊-溫特將犯罪現(xiàn)場搜集的DNA制成一份個人信息，上傳至系譜學家共享的公開數(shù)據庫GEDmatch，并很快鎖定了兇手。雖然GEDmatch的規(guī)模不如商業(yè)系譜網站的大，但GEDmatch的服務條款并未明確禁止其信息用于執(zhí)法搜證。

　　系譜學領域的很多人都知道這種方法可以破案，但關于這種方法是否侵犯隱私，一直未有定論。但對逮捕 “金州殺手”的大范圍報道改變了這一現(xiàn)狀：整個系譜學界大體上贊同這種數(shù)據使用方式，至少贊同將信息用于鑒定暴力型罪犯。此后，GEDmatch的創(chuàng)始人修改了數(shù)據庫的使用條例，明確指出網站信息可用于執(zhí)法目的。

　　論文開放獲取的引領者

　　他大膽發(fā)起推倒科學出版付費墻行動，這是一項推進科研論文開放獲取的大膽倡議，掀起了科學出版業(yè)的巨浪。

　　過去幾十年間，羅伯特-簡·斯米茨都是歐盟委員會科學政策的幕后主導人，擔任研究總司長一職有8年時間，直到今年3月接手一項為期一年的特殊任務——負責向歐洲機構宣傳，讓更多的研究論文更快地發(fā)表在期刊付費墻之外。

　　這項任務名為“S計劃”。斯米茨說，S代表“科學、速度、解決方案、沖擊”。截至本周，16個資助機構已經簽署了這項計劃，并將從2020年開始，要求他們所支持的研究結果一經發(fā)表即能免費獲取。

　　斯米茨表示，幾十年來，出版機構一直主導著論文的發(fā)表方式，“現(xiàn)在輪到資助機構來做決定了，我們會換一種做法。”

　　“S計劃”究竟會給科學出版業(yè)帶來哪些沖擊，現(xiàn)在判斷還為時過早。哈佛開放獲取項目及哈佛學術交流辦公室主任彼得·薩博表示，“S計劃”的細則會公開征求意見，可能主要取決于有多少資助機構愿意采納這一做法，但這項計劃至少能提高研究的可獲取度。

　　雖然四面八方涌向斯米茨的支持信息讓他始料未及，但這項倡議也面臨著阻力：若干出版機構均表示，這項計劃會讓他們的運營模式走向絕路;一些科研人員也表示，不希望自己選擇在何處發(fā)表論文的權利受到限制。

　　星圖繪制者

　　潛心研究數(shù)據集的荷蘭天文學家安東尼·布朗率領其團隊，發(fā)布了“蓋亞”探測器對十多億顆恒星的大規(guī)模追蹤數(shù)據，這一信息寶庫正改變著人類對銀河系演化過程的認知。

　　對于許多天文學家來說，今年的圣誕節(jié)早在4月25日10時整就已提前到來。因為在這一天，領導歐洲航天局“蓋亞”(Gaia)項目的科學家發(fā)布了首組重要數(shù)據——一張大小為551GB、詳細記錄超過13億顆恒星位置和運動的星圖。

　　星圖一經發(fā)布，全世界的研究人員都迫不及待地想深挖這組數(shù)據。但此時，荷蘭萊頓天文臺的天文學家安東尼·布朗的感受只有一個：“太累了。”

　　他這么說是有原因的。他領導了整個 “蓋亞”項目的數(shù)據處理與分析聯(lián)盟，該聯(lián)盟的400多名研究人員在這些數(shù)據上深耕多年。蓋亞探測器于2013年發(fā)射升空，對整個天空進行搜索，并對相機前掃過的星光進行記錄。將蓋亞探測器采集到的數(shù)據轉化為關于恒星位置、運動和其他屬性的精確信息，需要經過異常繁復的數(shù)據處理過程。

　　對于那些有興趣通過“蓋亞”探索銀河系奧秘的研究人員來說，布朗的工作看上去并不那么光彩奪目。他從2012年起擔任數(shù)據處理聯(lián)盟的主席，日常的大量時間都在協(xié)調聯(lián)盟工作，會見聯(lián)盟團隊成員，確保數(shù)據處理工作按部就班地進行，這些數(shù)據主要來自馬德里附近的一個操作中心。

　　布朗的性格沉著冷靜，他的細心和專業(yè)對蓋亞數(shù)據集的發(fā)布至關重要。這些數(shù)據已經在700多篇研究論文中被引用。他為整個聯(lián)盟的協(xié)作掃清了無數(shù)障礙，包括望遠鏡視差數(shù)據的一個系統(tǒng)性誤差——天文學家可以通過視差計算恒星距離。

　　聯(lián)盟成員、荷蘭卡普坦天文研究所天文學家阿米娜·海爾米表示，布朗非常善于引導那些有意做科研的人士加入他的團隊。她說：“我不知道他是如何做到的，我們都很尊敬他。我們所有人都有一個希望，就是蓋亞任務能取得成功。”

　　多樣性大使

　　她為女性科學家創(chuàng)建了數(shù)百條維基百科詞條;對攻擊倡導多樣性政策的言論給予反擊。

　　杰絲·韋德是英國帝國理工學院的一名高分子物理學家，參與過眾多以構建多樣性為目的的科學傳播項目。在得知90%的維基百科編輯都為男性，且百科上有個人詞條的女性只占18%后，她開始了每天為女性科學家編寫一個詞條的習慣。

　　如今，她已經創(chuàng)建了約400個詞條，但這不是今年讓她走進聚光燈的唯一理由。今年9月，在位于瑞士的歐洲核子中心(CERN)組織的大會上，意大利比薩大學的物理學家亞歷山德羅·斯圖米亞在演講中質疑女性在物理學方面的能力，攻擊倡導多樣性的政策，對此，韋德給予了針鋒相對的反駁。目前，針對斯圖米亞的調查正在進行，他在CERN的工作也已暫停。

　　生態(tài)環(huán)境守護者

　　她是馬來西亞新任科學與環(huán)境部長，強烈抵制塑料污染。

　　現(xiàn)年35歲的楊美盈于今年7月2日出任馬來西亞能源、科學、技術、環(huán)境及氣候變化部長后，對馬來西亞治理環(huán)境和管理研究的方式進行了改革。她宣布，到2030年實現(xiàn)可再生能源占總能源產量比重由2%上升至20%的目標，并將改革電力市場，提升能源效率。

　　她還發(fā)起了對抗塑料污染的行動。10月底，楊美盈推出了一項為期12年的工作路線圖和法律框架，爭取讓馬來西亞在2030年底前淘汰一次性塑料用品。

　　楊美盈的努力呼應了國際社會對一次性塑料日益加重的擔憂。10月，歐洲議會投票決定禁止用一次性塑料制作吸管和餐具。越來越多的國家也相繼推出了類似禁令。

　　小行星獵手

　　他領導的“隼鳥2號”任務，將從太空巖石中收集樣本并帶回地球。

　　經過三年多的精確操縱，日本宇宙航空研究開發(fā)機構(JAXA)的天文學家吉川真領導的太空任務“隼鳥2號”探測器，于今年6月成功地與一顆名為“龍宮”的餃子狀小行星一起，同步繞太陽運行。截至10月初，探測器已在“龍宮”上成功投放了三輛小型探測車，并拍下了這顆小行星的首張清晰特寫。

　　“隼鳥2號”明年還面臨一項更嚴峻的考驗，屆時它將在“龍宮”上軟著陸并完成樣品收集。極其微小的導航精度誤差都會導致其撞毀在石塊上。另一個更加大膽的操作將讓探測器朝小行星發(fā)射一顆彈丸，并對彈丸激起的物質進行分析。探測器預計將于2020年返回地球，其攜帶的樣本或有助于闡明太陽系的早期演化過程。

　　吉川真經歷過重重驚險考驗，作為JAXA的天文學家，他曾幫助策劃了太空探索歷史上兩起最為壯觀的救援行動。2005年，最初的“隼鳥號”為收集樣本，抵達小行星“絲川”，但控制中心很快就和“隼鳥號”失去了聯(lián)系。后來，團隊成功恢復通訊，并讓失去主發(fā)動機的“隼鳥號”重返地球。高速行進的“隼鳥號”在返航途中燒毀，但其樣本艙最后被成功找到。

　　2010年，JAXA的“拂曉號”探測器則在嘗試減速進入金星軌道時，因發(fā)動機故障產生偏離。2015年，在“拂曉號”繞太陽多次飛行后，團隊成功讓其在飛掠金星時再次入軌金星。

　　吉川真表示，日本的太空探索歷史不算悠久，有些插曲在所難免。他說：“我們需要積累經驗。”好在如今看來，“隼鳥2號”已為命運多舛的JAXA贏回了一局。

　　“隼鳥2號”著陸器MASCOT的主要開發(fā)者之一、德國航空航天中心的地球物理學家斯蒂芬·烏拉麥克表示，這種敢于承擔風險的精神以及從失敗中學習吸取經驗教訓的能力，讓日本的太空探索有別于西方那些謹小慎微、經費充足的航天機構。“他們敢于執(zhí)行大膽的任務，敢冒NASA不敢冒的險。”

　　法國國家空間研究中心(CNES)天體物理學家、MASCOT聯(lián)合項目經理奧萊利·摩西認為，吉川真擁有一種難得的才能，他有能力帶領許多不同的實驗室進行合作，卻從不自大，這是任務能取得成功的關鍵。她說：“他是我所合作過的待人最友善的科學家。”

　　吉川真在童年時讀了《小王子》后，就對小行星情有獨鐘，《小王子》是一部1943年的短篇小說，講述了生活在一顆小行星上的小男孩訪問地球的故事。吉川真表示，小行星是需要人類密切關注的潛在威脅，但它們也是揭開太陽系奧秘的鑰匙，同時還是未來太空探索的一個潛在材料開采來源。

　　“小行星在宇宙中是非常微小的存在，但它們對人類的未來生活至關重要。”吉川真說。

　　地球監(jiān)測員

　　用不了十幾年的時間，地球平均溫度可能會比19世紀中葉的平均溫度高出1.5℃，接踵而至的變化會導致生態(tài)系統(tǒng)改變、地球上大多數(shù)珊瑚礁消失等等。

　　這則警告來自于政府間氣候變化專門委員會(IPCC)今年發(fā)布的一份專題報告，法國氣候學家瓦萊莉·馬松-戴爾莫特在推動這份沉甸甸報告問世的過程中，發(fā)揮了重要作用。

　　今年10月，瓦萊莉·馬松-戴爾莫特和同事揭示了地球令人擔憂的未來。

　　戴爾莫特是法國伊維特河畔吉夫瓦萊利氣候與環(huán)境科學實驗室的氣候學家，也是評估氣候變化自然科學的IPCC工作小組聯(lián)席主席，她的工作包括集結報告作者、協(xié)調他們的工作，并讓報告通過各國政府的審批。

　　IPCC通常需要近十年的時間才能發(fā)布大規(guī)模評估報告，但這份 《全球1.5℃增暖特別報告》很快就出爐了，里面甚至包含了報告終稿提交政府審閱前幾周才發(fā)表的研究。戴爾莫特說：“我由衷感到自豪。我們的時間非常緊，但我認為我們成功地讓作者們建立起了對報告的信任和責任感。”

　　報告明確指出，將全球變暖控制在1.5℃以內比任由其飆升至2℃來說，收益巨大。不過，要將升溫幅度限制在1.5℃以內，需要采取更有力的控制溫室氣體排放的措施。

　　然而，即便各國做到了這一點，地球仍會發(fā)生很大的變化：地球6%以上的陸地表面生態(tài)系統(tǒng)會遭到破壞，70%至90%的珊瑚礁很有可能會消失。

　　報告共同作者、澳大利亞昆士蘭大學全球變化研究所主任歐夫·古爾德伯格說：“你很難忽略這樣一份報告。”

　　美國亞利桑那大學地理學家戴安娜·利夫曼特別提到了戴爾莫特為提高IPCC成員構成多樣性和代表性所做的努力。在2014年完成的評估中，女性只占整個作者團隊的22%，而今年這份報告的女性作者比例達到了史無前例的40%。戴爾莫特還致力于讓來自南半球國家的青年科學家和研究人員發(fā)揮更大作用。下一次的全面氣候評估將于2021年發(fā)布，為此，戴爾莫特已經開始采用鼓勵所有作者參與的方法，包括為那些不習慣在會上發(fā)言的科學家準備在線參與工具。

　　為了打破科學界的 “筒倉現(xiàn)象”，報告的每一章都凝結了不同學科科學家的合作成果。戴爾莫特認為，這份報告不再過分關注排放場景，而是更關注如何才能制定出能產生影響的社會、技術和政府政策，同時不會進一步加劇全球貧困和不平等。

　　2018年年末，戴爾莫特在聯(lián)合國氣候大會上用了十天時間向與會代表介紹了這份報告以及整個IPCC流程。如今，她和其他聯(lián)席主席正在推動另外兩份報告的編制：一份關于地球生物群落，另一份關于海洋和極地地區(qū)。兩份報告預計將分別于明年8月和9月發(fā)布。

　　和以自愿參與為基礎的IPCC一樣，戴爾莫特表示她也到了極限。她自己的研究只能放在零零散散的夜晚、周末和火車上完成。她與兩個女兒和丈夫見面的次數(shù)也比以往要少。她說：“這讓我有點沮喪，但同時讓我充滿斗志。”