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

　　95后博士登年度科學(xué)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(shí)現(xiàn)零電阻導(dǎo)電的方法，該成果開創(chuàng)了物理學(xué)一個全新的研究領(lǐng)域，能源利用率與能源運(yùn)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(xué)技術(shù)大學(xué)拿到了本科學(xué)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(guān)于原子厚度碳片層奇異行為的論文，開啟了物理學(xué)的一個全新領(lǐng)域。曹原承認(rèn)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(xué)本科：“我只是跳過了中學(xué)里一些無趣的部分。”

　　2014年，曹原加入美國麻省理工學(xué)院帕布羅·埃雷羅團(tuán)隊，該團(tuán)隊當(dāng)時已經(jīng)開始進(jìn)行將碳片層堆疊和旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)極小的角度后會發(fā)生什么。根據(jù)一種理論預(yù)測，這種扭曲會極大地改變石墨烯的行為，但許多物理學(xué)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(dǎo)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(jīng)料到這會對整個領(lǐng)域帶來巨大影響。”但更好的消息還在后面：只需稍微調(diào)整一下電場，扭曲的雙層石墨烯就能成為一個超導(dǎo)體，讓電子實(shí)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(rèn)了此前親眼所見的事實(shí)。

　　通過簡單的旋轉(zhuǎn)就能讓原子厚度的碳材料產(chǎn)生復(fù)雜的電子態(tài)，這一研究成果讓物理學(xué)家爭相對其它扭曲二維材料的奇異行為進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。一些物理學(xué)家甚至希望石墨烯能夠闡明復(fù)雜材料為何會在更高的溫度下成為超導(dǎo)體。哥倫比亞大學(xué)物理學(xué)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(jī)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(rèn)為，曹原的實(shí)驗(yàn)技巧至關(guān)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(chǔ)上進(jìn)行微調(diào)校準(zhǔn)。曹原還通過調(diào)整低溫系統(tǒng)，達(dá)到了能讓超導(dǎo)態(tài)更為顯著的溫度。

　　曹原喜歡將東西拆了重裝。他的導(dǎo)師說，曹原本質(zhì)上是個 “動手達(dá)人”，他在工作之余會用自制相機(jī)和望遠(yuǎn)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(xué)家

　　她和同事在對一塊九萬年前的骨骼進(jìn)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(xué)家薇薇安·斯隆及其同事，在對一塊古代骨骼碎片進(jìn)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(jié)果于今年8月一經(jīng)發(fā)表，便引起了科學(xué)界和公眾的強(qiáng)烈反響，當(dāng)時有一位遺傳學(xué)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(xué)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(nèi)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(jìn)行DNA測序。此外，她共同領(lǐng)導(dǎo)的一個團(tuán)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(zhuǎn)變整個古遺傳學(xué)的研究方式，因?yàn)樗辉僖蕾囉趯ふ逸^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(jìn)行研究，她渴望從古基因組的探索中獲得各式各樣的獨(dú)特見解，比如各個古人類之間的家庭關(guān)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?nèi)ヌ剿鳌?rdquo;

　　DNA偵探

　　她通過公開的基因組數(shù)據(jù)，協(xié)助警方逮捕了曾在上世紀(jì)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(lǐng)DNA破案的系譜學(xué)家。

　　遺傳系譜學(xué)主要通過DNA厘清家譜。雷伊-溫特最早學(xué)習(xí)遺傳系譜學(xué)，是為了尋找自己的祖先來源。后來，她開始運(yùn)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(fù)責(zé)追捕的兇手，是美國歷史上最臭名昭著的連環(huán)殺手和強(qiáng)奸犯——“金州殺手”。在雷伊-溫特的幫助下，兇手終于在今年落網(wǎng)，基于遺傳系譜學(xué)鑒定罪犯的方法雖然存在爭議，但也被證實(shí)具有強(qiáng)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(xué)家共享的公開數(shù)據(jù)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(wǎng)站的大，但GEDmatch的服務(wù)條款并未明確禁止其信息用于執(zhí)法搜證。

　　系譜學(xué)領(lǐng)域的很多人都知道這種方法可以破案，但關(guān)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(xué)界大體上贊同這種數(shù)據(jù)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(jù)庫的使用條例，明確指出網(wǎng)站信息可用于執(zhí)法目的。

　　論文開放獲取的引領(lǐng)者

　　他大膽發(fā)起推倒科學(xué)出版付費(fèi)墻行動，這是一項推進(jìn)科研論文開放獲取的大膽倡議，掀起了科學(xué)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(xué)政策的幕后主導(dǎo)人，擔(dān)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(wù)——負(fù)責(zé)向歐洲機(jī)構(gòu)宣傳，讓更多的研究論文更快地發(fā)表在期刊付費(fèi)墻之外。

　　這項任務(wù)名為“S計劃”。斯米茨說，S代表“科學(xué)、速度、解決方案、沖擊”。截至本周，16個資助機(jī)構(gòu)已經(jīng)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(jié)果一經(jīng)發(fā)表即能免費(fèi)獲取。

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

　　“S計劃”究竟會給科學(xué)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(xué)術(shù)交流辦公室主任彼得·薩博表示，“S計劃”的細(xì)則會公開征求意見，可能主要取決于有多少資助機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)均表示，這項計劃會讓他們的運(yùn)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(quán)利受到限制。

　　星圖繪制者

　　潛心研究數(shù)據(jù)集的荷蘭天文學(xué)家安東尼·布朗率領(lǐng)其團(tuán)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(jù)，這一信息寶庫正改變著人類對銀河系演化過程的認(rèn)知。

　　對于許多天文學(xué)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?yàn)樵谶@一天，領(lǐng)導(dǎo)歐洲航天局“蓋亞”(Gaia)項目的科學(xué)家發(fā)布了首組重要數(shù)據(jù)——一張大小為551GB、詳細(xì)記錄超過13億顆恒星位置和運(yùn)動的星圖。

　　星圖一經(jīng)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(jù)。但此時，荷蘭萊頓天文臺的天文學(xué)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(lǐng)導(dǎo)了整個 “蓋亞”項目的數(shù)據(jù)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(jù)上深耕多年。蓋亞探測器于2013年發(fā)射升空，對整個天空進(jìn)行搜索，并對相機(jī)前掃過的星光進(jìn)行記錄。將蓋亞探測器采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為關(guān)于恒星位置、運(yùn)動和其他屬性的精確信息，需要經(jīng)過異常繁復(fù)的數(shù)據(jù)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(dān)任數(shù)據(jù)處理聯(lián)盟的主席，日常的大量時間都在協(xié)調(diào)聯(lián)盟工作，會見聯(lián)盟團(tuán)隊成員，確保數(shù)據(jù)處理工作按部就班地進(jìn)行，這些數(shù)據(jù)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(xì)心和專業(yè)對蓋亞數(shù)據(jù)集的發(fā)布至關(guān)重要。這些數(shù)據(jù)已經(jīng)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(yuǎn)鏡視差數(shù)據(jù)的一個系統(tǒng)性誤差——天文學(xué)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(xué)家阿米娜·海爾米表示，布朗非常善于引導(dǎo)那些有意做科研的人士加入他的團(tuán)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(wù)能取得成功。”

　　多樣性大使

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

　　杰絲·韋德是英國帝國理工學(xué)院的一名高分子物理學(xué)家，參與過眾多以構(gòu)建多樣性為目的的科學(xué)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(xué)家編寫一個詞條的習(xí)慣。

　　如今，她已經(jīng)創(chuàng)建了約400個詞條，但這不是今年讓她走進(jìn)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(xué)的物理學(xué)家亞歷山德羅·斯圖米亞在演講中質(zhì)疑女性在物理學(xué)方面的能力，攻擊倡導(dǎo)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(diào)查正在進(jìn)行，他在CERN的工作也已暫停。

　　生態(tài)環(huán)境守護(hù)者

　　她是馬來西亞新任科學(xué)與環(huán)境部長，強(qiáng)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(xué)、技術(shù)、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(jìn)行了改革。她宣布，到2030年實(shí)現(xiàn)可再生能源占總能源產(chǎn)量比重由2%上升至20%的目標(biāo)，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(yīng)了國際社會對一次性塑料日益加重的擔(dān)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(lǐng)導(dǎo)的“隼鳥2號”任務(wù)，將從太空巖石中收集樣本并帶回地球。

　　經(jīng)過三年多的精確操縱，日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)的天文學(xué)家吉川真領(lǐng)導(dǎo)的太空任務(wù)“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(yùn)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(yán)峻的考驗(yàn)，屆時它將在“龍宮”上軟著陸并完成樣品收集。極其微小的導(dǎo)航精度誤差都會導(dǎo)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(zhì)進(jìn)行分析。探測器預(yù)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(jīng)歷過重重驚險考驗(yàn)，作為JAXA的天文學(xué)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(dá)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(tuán)隊成功恢復(fù)通訊，并讓失去主發(fā)動機(jī)的“隼鳥號”重返地球。高速行進(jìn)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(jìn)入金星軌道時，因發(fā)動機(jī)故障產(chǎn)生偏離。2015年，在“拂曉號”繞太陽多次飛行后，團(tuán)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(jīng)驗(yàn)。”好在如今看來，“隼鳥2號”已為命運(yùn)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(xué)家斯蒂芬·烏拉麥克表示，這種敢于承擔(dān)風(fēng)險的精神以及從失敗中學(xué)習(xí)吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的能力，讓日本的太空探索有別于西方那些謹(jǐn)小慎微、經(jīng)費(fèi)充足的航天機(jī)構(gòu)。“他們敢于執(zhí)行大膽的任務(wù)，敢冒NASA不敢冒的險。”

　　法國國家空間研究中心(CNES)天體物理學(xué)家、MASCOT聯(lián)合項目經(jīng)理奧萊利·摩西認(rèn)為，吉川真擁有一種難得的才能，他有能力帶領(lǐng)許多不同的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行合作，卻從不自大，這是任務(wù)能取得成功的關(guān)鍵。她說：“他是我所合作過的待人最友善的科學(xué)家。”

　　吉川真在童年時讀了《小王子》后，就對小行星情有獨(dú)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(guān)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(guān)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(jì)中葉的平均溫度高出1.5℃，接踵而至的變化會導(dǎo)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?qū)W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(dān)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(xué)實(shí)驗(yàn)室的氣候?qū)W家，也是評估氣候變化自然科學(xué)的IPCC工作小組聯(lián)席主席，她的工作包括集結(jié)報告作者、協(xié)調(diào)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(rèn)為我們成功地讓作者們建立起了對報告的信任和責(zé)任感。”

　　報告明確指出，將全球變暖控制在1.5℃以內(nèi)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(nèi)，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(diǎn)，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(xué)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(xué)地理學(xué)家戴安娜·利夫曼特別提到了戴爾莫特為提高IPCC成員構(gòu)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(tuán)隊的22%，而今年這份報告的女性作者比例達(dá)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(xué)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(jīng)開始采用鼓勵所有作者參與的方法，包括為那些不習(xí)慣在會上發(fā)言的科學(xué)家準(zhǔn)備在線參與工具。

　　為了打破科學(xué)界的 “筒倉現(xiàn)象”，報告的每一章都凝結(jié)了不同學(xué)科科學(xué)家的合作成果。戴爾莫特認(rèn)為，這份報告不再過分關(guān)注排放場景，而是更關(guān)注如何才能制定出能產(chǎn)生影響的社會、技術(shù)和政府政策，同時不會進(jìn)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(guān)于地球生物群落，另一份關(guān)于海洋和極地地區(qū)。兩份報告預(yù)計將分別于明年8月和9月發(fā)布。

　　和以自愿參與為基礎(chǔ)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(diǎn)沮喪，但同時讓我充滿斗志。”