震撼世界的10位科学家

在这个视频中，摩根·弗里曼想要告诉大家暗能量。

科学频道

《探索杂志》曾说，这个人拥有“40岁以下20个最佳大脑”之一。2012年，这位约翰霍普金斯大学(Johns Hopkins University)天文学和物理学教授已经40多岁了，在接下来的几年里，他的影响力丝毫不减。亚当·里斯的研究试图回答宇宙学中一些最大的问题:宇宙在膨胀吗?如果是的话，以什么样的速度，通过什么样的机制?

1998年，他开始提供关键的答案，当时他领导了高z SN搜索小组——一个由科学家组成的国际小组，使用哈勃太空望远镜研究来自遥远爆炸恒星的光的行为——以调查引力是否将宇宙从大爆炸引起的弹弓之旅中拉回来。令里斯和他的同事惊讶的是，他们发现宇宙的加速并没有停止，而是以惊人的速度加速。里斯创造了这个术语暗能量来描述导致宇宙迅速膨胀的神秘力量。

里斯一直渴望更好地理解和描述暗能量至今。他继续关注超新星，但他也在研究造父变星(脉动恒星)，所有这些都是为了获得更多更好的数据来完善他的计算。这些计算预测暗能量占宇宙的70%以上。他们还没有揭示暗能量本身的性质。它是空间的一种性质，一种新的动力流体，还是一种不同形式的证据重力？这个问题的答案可能是21世纪最大的发现。

那不是凯蒂·沃尔特·安东尼。然而，牛是甲烷的另一个重要来源，沃尔特·安东尼对此进行了研究。

杰瑞Dodrill /盖蒂图片社

作为驻扎在费尔班克斯阿拉斯加大学的生物地球化学家，凯蒂·沃尔特·安东尼研究化学中最为人所知的化合物之一——CH₄或甲烷。不幸的是，甲烷的影响全球变暖这就是为什么沃尔特·安东尼经常长途跋涉到北极附近的西伯利亚，研究一种被称为永冻层即常年保持在水的冰点或冰点以下的土壤。

但是“perma-”并不是永久的。事实上，冻土可以融化，首先形成一个天坑，然后是一个小湖，然后是一个大湖。随着地球变暖，会形成更多这样的水体。就其本身而言，这并不是那么糟糕，但这些永久冻土湖泊还会产生其他东西——甲烷气体，这是微生物分解的副产品，从湖床起泡到表面。在地表，它会冲入大气层，像二氧化碳一样，成为使地球变暖的气体毯的一部分。

沃尔特·安东尼(Walter Anthony)多年来一直在从北极湖泊收集甲烷，他担心地球可能正在经历前所未有的变暖。她的估计表明，到2100年，永久冻土融化可能会使大气中的甲烷含量比所有其他来源产生的甲烷含量高出40%。沃尔特•安东尼］．由于甲烷作为温室气体的威力比二氧化碳更大，它可能会使地球的年平均温度额外升高0.32摄氏度[来源:沃尔特•安东尼］．这可能会加速全球变暖到极端水平，并对天气模式和海平面造成严重破坏。

观看本期视频，了解为什么科学家认为石墨烯是最酷的材料之一。

耶鲁大学

当你想到前沿研究时，你通常会想到充满数十亿美元设备的复杂实验室。但可以说，过去十年物理学和材料科学的最大发现之一，来自于一小块隐形胶带的背面——就是你每天在家里或办公室里使用的那种。这一发现背后的灵感来自曼彻斯特大学的研究人员康斯坦丁·诺沃肖洛夫，他从胶带中提取的新材料是石墨烯．

石墨烯来自石墨，这种碳的形式构成了你的二号铅笔的尖端。多年来，科学家们已经知道了石墨的结构——它由碳原子层相互堆叠而成——但他们一直无法将这种黑色的易碎物质分离成单独的层。然后，在2004年，诺沃肖洛夫(可能是被某个乏味的电话会议困住了)在一段磁带的业务面放了一小块石墨屑。接着，他把胶带折叠起来盖在碎屑上，把它剥开，露出一块更小的石墨。他重复了几次这个过程，直到他终于找到了石墨烯——一层碳原子，排列成一个由相互连接的六边形组成的平面。

在分离出石墨烯后，诺沃肖洛夫能够开始测试这种材料的性能。他和其他科学家发现单分子碳原子层可以导电电在室温下比其他任何物质都快(你好，更快的电脑!)2010年，诺沃肖洛夫获得诺贝尔奖因为他开创性的研究现在，他正在努力将石墨烯转化为有用的产品，比如超高速晶体管，这可能会彻底改变电子工业。

社交网络通常会让我们想到马克•扎克伯格但几个世纪以来，人们如何以及为什么联系一直是社会科学的核心问题。最近，加州大学圣地亚哥分校(University of California, San Diego)医学遗传学和政治学教授詹姆斯·福勒(James Fowler)的研究点燃了这一领域的火花。2007年，福勒与哈佛大学研究员尼古拉斯·克里斯塔基斯合作，研究社交网络对健康结果的影响。

他们的发现让科学家和门外汉都着迷:一个人的朋友可以深刻地影响这个人的健康。他们从肥胖开始，在《新英格兰医学杂志》上报道，如果一个人的亲密朋友同时肥胖，他肥胖的几率会增加57%。即使没有直接的朋友参与，这种影响也同样存在;朋友的朋友的肥胖也会增加一个人变胖的几率。

2008年，福勒和克里斯塔基斯又进行了两项研究，考察社交网络对吸烟和幸福水平的影响。他们在这两项健康指标中发现了相似的模式。如果某人的朋友戒了烟或说自己很快乐，那么这个人也更有可能戒烟或变得快乐。2011年，这两位研究人员在《连接:我们的社交网络的惊人力量以及它们如何塑造我们的生活》一书中总结了他们的发现，这本畅销书已经被翻译成20种语言。

福勒继续将过度自信作为一种进化特征进行研究。他的研究结果表明，在许多情况下，过度自信的人比现实主义者更有竞争力，即使这些人可能会伤害到整个团队。

Zewail在埃及和科学界都是一件大事。这座雕塑的主角是前总统穆巴拉克(左)和埃及诺贝尔奖得主艾哈迈德·泽维尔(左至右)、安瓦尔·萨达特和纳吉布·马哈福兹。

彼得Madiarmid /盖蒂图片社

chemistry这个词来自古埃及Khem描述了尼罗河泛滥时土壤颜色的变化——因此，世界上最重要的化学家之一出生在埃及，这似乎令人奇怪地满意。Ahmed Zewail于1946年出生于埃及Damanhur，在亚历山大大学获得学士和硕士学位，之后前往美国攻读博士学位。快进几十年，你会发现Zewail是加州理工学院化学和物理学的莱纳斯鲍林教授。他也是诺贝尔奖得主，1999年因其使用激光研究化学反应的开创性工作而获得诺贝尔化学奖。

这就是为什么这项工作很重要:大多数化学反应发生在最小的几分之一秒内。过渡状态——中间分子或原子既不是反应物也不是生成物——只存在10到100飞秒(a飞秒等于10^-15年秒或0.000000000000001秒)。Zewail发明了一种技术激光脉冲冻结了这些过渡态，使清晰地观察它们成为可能。化学家们第一次见证了分子的分裂、移动和重组。

他的开创性工作飞秒光谱足以让他在我们的名单上占据一席之地，但他持久的贡献可能来自他为振兴中东科学教育所做的持续努力。在阿拉伯之春起义之后，泽维尔回到他的祖国，讨论该地区如何培养下一代科学家。2011年5月，新政府一致批准了一个名为泽维尔科技城(Zewail City of Science and Technology)的研究中心，希望吸引最聪明的中东人才，让这个国家恢复其作为科学创新中心的荣耀。

华盛顿大学(University of Washington)助理教授丹妮拉•威滕(Daniela Witten)有着令人印象深刻的血统。她的父母都在普林斯顿大学高级研究所工作，这个神圣的研究中心曾是哈佛大学的学术基地阿尔伯特·爱因斯坦．事实上，威腾的父亲爱德华·威腾也与此有关弦理论她的母亲基娅拉·纳皮(Chiara Nappi)也是如此。

但事实证明，丹妮拉·威滕(Daniela Witten)在她自己的领域——统计学在医学中的应用——是一位伟大的思想家。具体来说，威腾使用人工智能程序来分析来自的大量数据DNA测序和基因表达。最终目标是弄清楚一个人的遗传密码，并利用这些信息来开发针对疾病的个性化治疗方法。

威腾在斯坦福大学获得了生物统计学博士学位，并加入了华盛顿大学公共卫生学院。2011年9月，她获得了美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)颁发的早期独立奖。该荣誉使杰出的早期职业科学家在完成研究生学位后直接进入独立的研究岗位。换句话说，威腾已经进入了这个领域，而她的一些同事还在进行博士后培训。这就是为什么《福布斯》杂志将她评为“30位30岁以下青年”之一，并将她的研究列入该奖项的科学类别。这可能就是为什么我们可以在不久的将来享受定制的癌症治疗方法。

肌萎缩性侧索硬化症(渐冻症)协会称，约有3万美国人患有肌萎缩性侧索硬化症(渐冻症)，这种疾病会导致神经细胞损耗，导致肌肉无力、抽搐，最终死亡。长期以来，患有肌萎缩性侧索硬化症和其他相关神经退行性疾病的患者一直将干细胞视为可能挽救他们生命的医学奇迹。哈佛大学干细胞与再生生物学系副教授凯文·埃根(Kevin Eggan)正在进行这项研究。

2007年，Eggan成功地利用一名渐冻症患者的皮肤细胞制造出了肌萎缩性侧索硬化症(ALS)的运动神经元(详情见侧栏)。从那时起，他已经生产了数十亿个脊椎神经细胞用于探索ALS的途径和机制的实验，以及测试新的治疗药物的试验。

2009年，Eggan被选为霍华德休斯医学研究所早期职业科学家，这一荣誉为他赢得了6年的专注支持，以进行他的研究。在此期间，他可能会解开渐冻症的奥秘，并提供有关干细胞的技术和知识，以帮助其他科学家开发治疗其他毁灭性疾病的方法。

你看到的是一个单一的萨尔平戈卡罗塞塔细胞。S. rosetta是一种颈鞭毛虫，这种微小的生物体有助于研究动物是如何进化的。

图片由Creative Commons/Mark J Dayel提供(王的实验室) 2008

你知道某些物理学家和宇宙学家是如何专注于试图解开宇宙爆炸后的最初几分钟里发生了什么大爆炸？生物学家也有一个类似的神秘时刻，他们喜欢痴迷于:多细胞动物从单细胞祖先的崛起。加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)遗传学、基因组学和发育学副教授尼科尔·金(Nicole King)试图将这个谜题拼凑起来。

金的研究重点是领鞭虫就在淡水和咸水环境中都发现了单细胞原生生物，这可能是最重要的单细胞生物和动物之间缺失的一环．这种联系的一个线索是，领鞭毛虫与最简单的动物海绵的领细胞相似。另一条线索是，带鞭藻有能力将自己组织成群落，就像早期动物可能做的那样。但金的研究揭示的最有说服力的线索是存在两种以前被认为只存在于动物身上的基因。这些基因编码粘附分子和受体酪氨酸激酶，分别负责维持组织的物理完整性和细胞间的通信。

现在，金的实验室正在对几种领鞭毛虫的基因组进行测序，以测试动物发育所需的基因是否先于多细胞动物本身进化而来。她找到的答案可能会揭示地球的原始汤是如何以及何时开始充满更美味、更复杂的食物的。

2009年3月19日，气候学家和美国宇航局科学家詹姆斯·汉森博士站在英国气候变化运动行动日的模拟墓碑旁。

克里斯托弗·弗隆/盖蒂图片社

今天,全球变暖这是旧闻了，但在20世纪80年代，什么时候美国国家航空航天局当气候学家、哥伦比亚大学研究员詹姆斯·汉森开始警告公众和政治家温室气体的威胁时，这个概念还是相对较新的。汉森坚持调查，以确保尽可能多的人了解全球变暖的科学及其副作用。戈尔(Al Gore)就是其中之一，他向汉森寻求建议、咨询和信息。这一合作的成果是《难以忽视的真相》(An Inconvenient Truth)，这是一个幻灯片、电影和书籍，向数百万人介绍了气候变化的概念，并在许多方面鼓励世界“走向绿色”。

汉森今天继续鼓吹。2009年，他出版了《我孙辈的风暴》(Storms of My Grandchildren)，以尖锐的视角审视了人为引起的气候变化如何摧毁我们今天所知的地球。这本书赢得了奖项，也引起了争议，但它的主要贡献在于，就像阿尔·戈尔的作品一样，它向全世界的读者强化了全球变暖的关键概念。事实上，《新科学家》杂志编辑迈克尔·勒·佩奇这样评价这本2009年出版的书:“这不是有史以来写得最好的科学书籍，也不是最容易理解的。但它可能是你读过的最重要的一篇文章。”汉森定期更新书中的事实网络，所以如果你愿意的话，你可以随时了解有关人类在不久的将来将面临的最重要问题之一的持续辩论。

开普勒通过识别行星凌日来发现系外行星——而且它已经发现了很多。

图片由美国国家航空航天局/蒂姆·派尔

宇宙飞船用于美国国家航空航天局开普勒任务并不是一个人，但由于它是以科学史上最伟大的思想家之一——约翰内斯·开普勒的名字命名的，把它(他)包括在名单中似乎是公平的，尤其是考虑到该任务的重大发现。

首先，事实是:开普勒是一个空间望远镜由美国宇航局于2009年3月发射，目标是在天鹅座和天琴座附近的一小片天空中测量17万颗恒星。它的猎物不是恒星本身，而是系外行星它可能围绕着它们运行，可能有支持生命的条件。开普勒发现这些行星是在它们穿过母恒星表面的时候。

现在，惊人的结果是:开普勒发现了一组壮观的行星。在短短几个月的时间里，它发现的系外行星数量是过去15年从地球上发现的系外行星数量的两倍多。在太阳系中存在着400多个这样的世界，其中有许多天体围绕着陌生而遥远的恒星旋转。这些世界是什么样的?开普勒-16b是一颗土星大小的行星，围绕两颗恒星运行，就像卢克·天行者的家园塔图因。开普勒-11系统由六颗行星组成，其中一些是岩石巨星，一些是气体巨星，它们围绕着一颗类太阳恒星运行。截至2012年1月，开普勒已经确定了1200多颗候选行星，等待确认和进一步研究。

开普勒任务计划在2012年底前进行观测，但其设计将支持额外三年的调查。NASA官员面临着极度的预算削减，现在正试图决定该计划是应该延期还是终止。鉴于它的成功，人们只能希望开普勒——望远镜，而不是这个人——能够继续存在下去。