明天星期天
过去几天，2016年诺贝尔奖的部分奖项陆续公布，引来关注无数。诺贝尔生理学或医学奖授予日本科学家大隅良典，以表彰他在细胞自噬机制研究中取得的成就。诺贝尔物理学奖授予戴维·索利斯、邓肯·霍尔丹和迈克尔·科斯特利茨，以表彰他们在物质的拓扑相变和拓扑相方面的理论发现。诺贝尔化学奖授予让—皮埃尔·索瓦日、弗雷泽·斯托达特、伯纳德·费林加，以表彰他们在分子机器设计与合成领域的贡献。大奖为何花落这些科学家？他们的研究成果意义如何？中国在这些领域的研究又处于怎样的位置与水平？细胞“吃掉自己”实现自救虽然在生命科学领域相对落后，但在细胞自噬这个具体方向上，我国科学家处于领先地位“自噬”字面意思是“将自己吃掉”，实则是一种细胞自身成分降解和循环的基本过程。通俗地说，细胞可以通过降解自身的非必需成分来提供营养和能量，也可以降解一些毒性成分以阻止细胞损伤和凋亡。美国南加州大学医学院分子微生物学和免疫学专家梁承宇博士将其比喻为一种细胞的“自我救赎”。梁承宇说，从广义上说，细胞自噬的运转机制更像是细胞内庞大运输机制的一部分。自噬机制就好比是细胞自身净化和实现自动环保的一条运输线。它将细胞内代谢废物以及一些过期无用或有损伤的细胞零件，装到其独特的运输工具——自噬小体中，然后沿着特定路线，送到“垃圾加工厂”——溶酶体中进行回收和废物再利用。自噬机制还能在细胞能量匮乏时开启紧急运输通道，以供应能量。因此，自噬机制是细胞内庞大运输网络体系中非常重要的一部分。“它对于维系细胞基本的生存需求与平衡是不可或缺的，”梁承宇说。“自噬”概念于上世纪60年代提出，当时研究人员就发现了细胞这种降解自身成分的现象，但有关机制一直不为人知。上世纪90年代初，日本科学家大隅良典通过利用常见的酵母进行一系列实验后，发现了对细胞自噬机制具有决定性意义的基因。基于这一研究成果，他随后又阐明了自噬机制的原理，并证明人类细胞也拥有相同的自噬机制。评选委员会在当天发布的新闻公报中指出，大隅良典的研究成果有助于人类更好地了解细胞如何实现自身的循环利用。在适应饥饿或应对感染等许多生理进程中，细胞自噬机制都有重要意义，大隅良典的发现为理解这些意义开辟了道路。此外，细胞自噬基因的突变会引发疾病，因此干扰自噬过程可以用于癌症和神经系统疾病等的治疗。作为国内研究多细胞生物中自噬作用机理和调控机制的专家，中科院生物物理所研究员张宏与大隅良典在学术上有过深入交流。在张宏看来，虽然我国在生命科学领域仍处于相对落后的地位，但在细胞自噬这个具体方向上，我国科学家处于领先地位。“细胞自噬是目前国际上生命科学领域的研究热点，国内有很多团队投身其中，中科院动物研究所的陈佺教授团队、清华大学陈晔光教授、北京大学医学部朱卫国教授团队等都有不少原创成果。”张宏说。清华大学教授俞立2008年回国任教，对于国内近些年在生命科学领域的进步深有感触。“如果将细胞自噬研究比作一座大楼，那么中国科学家已经为这座大楼增添了新的楼层。”“细胞自噬的研究才刚刚开始”，张宏说，中国科学家有能力在这个领域做出更大贡献。将拓扑概念引入物理学研究在理论预言的基础上，我国科学家将TaAs中的外尔费米子行为首次展现到世人面前评选委员会表示，戴维·索利斯、邓肯·霍尔丹和迈克尔·科斯特利茨将拓扑概念应用于物理研究，是他们取得成就的关键。对很多人来说，“拓扑相变和拓扑相”属于让人望而生畏的深奥理论。拓扑本身是一个数学概念，描述的是几何体在连续弹性形变(不撕破，不截断)下能够保持不变的性质。“比如，一块面团无论怎么揉搓，它的外表面上的孔洞数是0。而如果撕破它，重新粘连，就可以做成面包圈，面包圈的外表面就形成了1个孔洞。这个孔洞的数目就是面团或面包圈在连续弹性形变下保持不变的量，是区分这两个几何体的拓扑不变量，即拓扑数。” 中科院物理所研究员翁红明说。不同的物质形态称之为物质的不同“相”或物态。相变，也就是物质“变脸”的过程，即从一种相变换到另一种相的过程。比如水随着温度变化而在固、液、气三态之间的转化实际上就是相变的过程。相变过程通常伴随物质性质、性能的改变。物质的“拓扑性质”发生了变化，称之为“拓扑相变”。拓扑相变伴随的是拓扑数的变化。但是，如果物质变得极薄，物质的相还在吗？评选委员会介绍说，平面中的物理现象和我们认知的周围世界是截然不同的，甚至分布非常稀疏的物质中也包含了数百万个原子，每个原子的行为都可以用量子物理学来解释，而很多原子结合的时候却显示完全不同的属性。3位获奖者的研究成果正是揭示了拓扑性质在量子物态和量子相变中的决定性影响。科斯特利茨和索利斯的研究集中在一个平面世界中的“怪现象”，相比于通常描述的三维世界，他们发现极薄层的表面或内部可以被认为是二维的，那里一种被称为“超流体到正常流体的相变”，主要决定因素与人们以往的认识完全不同。霍尔丹发现可以利用拓扑概念来解释一些材料中存在的小磁铁链的特性。他发现，原子磁性的不同使这些链条呈现出完全不同的属性。霍尔丹还在量子霍尔效应方面做了许多开创性工作。正如瑞典皇家科学院所说，今年的获奖研究成果开启了一个未知世界的领域。得益于这3位获奖者开创性的研究，科学家们现在可以继续探索物质的新相变。研究人员认为，拓扑材料将在未来的电子和超导体以及量子计算机研发中得到应用。在拓扑研究领域，我国科学家也有不少值得称道的工作，一些研究还处于国际拓扑研究领域的前沿。翁红明介绍，早在2009年，中科院物理研究所方忠、戴希等与华人科学家张首晟合作，理论预言了目前最为广泛研究的拓扑绝缘体材料Bi2Se3家族。2014年底，中科院物理所方忠、戴希、翁红明研究团队，理论预言TaAs晶体是非磁性的外尔半金属。在他们的推动下，2015年，中科院物理所的陈根富小组制备出高质量样品，丁洪、钱天小组使用上海光源“梦之线”观测到了TaAs中的外尔费米子行为，这是该类特殊的电子第一次展现在世人面前。外尔半金属是拓扑半金属研究的一个重要方向。该研究成果被英国物理学会主办的《物理世界》评为“2015年度十大突破之一”，同时也被美国物理学会的《物理》评为“2015年度八大亮点工作”之一。
梁朝伟可爱
拓扑相变与拓扑相荣获2016年诺贝尔物理学奖，LIGO三剑客落选，拓扑绝缘体也无缘。
他们的分别是戴维·索利斯、邓肯·霍尔丹和迈克尔·科斯特利兹。获奖理由为“在拓扑相变以及拓扑材料方面的理论发现”。
这三位科学家在物理学中引入了拓扑的概念，使用先进的数学方法来研究物质不同寻常的物相或状态，如超导体、超流体或磁性薄膜。开启了通往奇异物质状态研究的未知世界的大门。
看到这里，小伙伴们状态应该还是这样↓↓
别放弃，一点一点听蝌蚪君说。
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拓扑（Topology）原本是一个数学概念，描述的是几何图形或空间在连续改变形状后还能保持不变的性质。
在诺贝尔颁奖典礼上，组委会用一袋子面包解释起了拓扑是什么回事。（万万没想到，一袋子面包最终斩获大奖）
▲没有洞的肉桂卷（cinnamon bun）、一个洞的面包圈（bagel）和两个洞的碱水面包（pretzel）
蝌蚪君用一句话来描述拓扑相变，希望你们能明白↓↓
“拓扑就是形状，相变就是水变成水蒸气，发生在动量空间。”
▲物质最常见的是气体、液体、固体。如果在极高或极低的温度下，物质还有更多状态（相）
不同的物态之间是可以相互转化的，比如液态水银的电阻不是零，但在低温下它也可以变成超导体，电阻为零。
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为了更进一步理解拓扑相变与拓扑相，蝌蚪君专访了中科院物理所副研究员翁红明。
蝌蚪君：请问，本次得奖的拓扑相变与拓扑绝缘体之间的关系是什么？
翁红明：拓扑绝缘体是拓扑物态的一种；拓扑相变是不同的拓扑物态之间的转变——包括相变的规律以及其对应的物理现象。
蝌蚪君：如何评价拓扑相变先于拓扑绝缘体获奖，是不是因为拓扑相变具有更基础的框架性地位？
翁红明：据我了解，这次得诺贝尔物理奖的Thouless与Haldane的工作是开创了拓扑物态的研究领域。
Thouless是第一个提出用陈数来刻画拓扑物态的人。Haldane是第一个提出在没有强磁场的情况下在晶格体系中实现整数量子霍尔效应——也就是第一个拓扑量子物态。
（补充：陈数是一个来自整体微分几何的概念，陈就是我国数学家陈省身，丘成桐的博士论文导师。陈数基本上可以看成是一些外微分形式在流形上的积分，是一种拓扑不变量。）
蝌蚪君：“如何理解中科院物理所研究的外尔费米子与拓扑相的关系？
翁红明：外尔费米子属于拓扑半金属研究领域，这个领域与拓扑绝缘体一样，都属于其中一种拓扑物态。
（补充：中科院物理所的研究团队曾经在外尔费米子研究领域取得巨大进展，而上海交通大学的贾金锋研究组在拓扑超导态研究中取得巨大进展，这些都是拓扑物态研究中的中国力量。）
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现在，物理学家已经发现了多种多样的拓扑相，不仅存在于薄层和线状结构中，也存在于普通的三维材料中。
拓扑材料的研究不仅能帮助我们更深入地了解物质的奇异结构和状态，也为电子学和超导体领域带来了新的应用，或许还能助力未来量子计算机的研发。
挂在盒子上723
2016开始进入倒计时之前蝌蚪君盘点的2016年最冷科学知识Top10获得小伙伴们的一致好评。
今天，蝌蚪君继续盘点一下2016年科技大事件Top10（以下排名不分先后）〖引力波〗
还记得那是大年初四，人类首次探测到了引力波。
这一消息轰动了整个科学界，蝌蚪君的文章也获得了50W+的好成绩。
就在前段时间，蝌蚪君受邀参加了中国科学院高能物理研究所举办的阿里计划项目启动会，我国科学家要在西藏阿里地区（海拔5000多米）建造宇宙微波背景辐射观测设备，寻找原初引力波的踪迹！
阿里一号观测仓
〖人工智能〗
电脑再次叫板人脑，阿尔法狗大战李世石，最后以4:1完爆人类。
人工智能火起来了，小伙们的问题又多了。
机器最终会取代人类？AI会有意识？AI是和机器人的风险是相同的？我们最终将被超级人工智能取代？
人类的问题在于总是想太多
〖我国航天员在太空生活一个月〗
今年是我国航天创建60周年。
这一年，我国航天发射年度数量首次突破20次。
2016年10月19日凌晨，神舟十一号与天宫二号成功实施自动交会对接。
景海鹏和陈冬将进驻天宫二号，展开为期一个月的空间科学实验，创造了中国航天员太空驻留时间的新纪录，科研方面更是取得了巨大进展。
当航天员踏上返回之旅时，蝌蚪君专门以时间轴的形式，记录了他们在天上的日子。
〖“墨子”号量子卫星〗
2016年8月16日，我国成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。
蝌蚪君专门整理了“为什么要发射量子卫星”、“量子卫星怎么工作的”以及“为啥别人好像都懂了我还是这么笨”三大经典问题的科普文章，甚至还用一张图解释了这么牛掰的技术。
〖FAST射电望远镜〗
人类对于宇宙的探索永无止境，在贵州省平塘县克度镇大窝凼，我国建造了目前世界上最大的单口径射电望远镜。
FAST望远镜主要用于研究脉冲星、中性氢、黑洞吞噬小天体、星体演化、外星文明搜寻等。
为了让小伙伴们更进一步了解这口“大锅”，蝌蚪君特邀中国科学院国家天文台副研究员郑永春，听他讲述他眼中的FAST射电望远镜，还应小伙伴的要求，整理了这份FAST景区科普游览攻略。
〖细胞自噬〗
2016年诺贝尔生理学或医学奖颁给了日本生物学家大隅良典，获奖理由是，为人们揭示了细胞自体吞噬的机制。
他被誉为搞科学的宫崎骏。
大隅良典（左）和宫崎骏（右）
〖拓扑相变〗
2016年诺贝尔物理学奖颁给了三位，他们分别是：戴维·索利斯、邓肯·霍尔丹和迈克尔·科斯特利兹，获奖理由为“在拓扑相变以及拓扑材料方面的理论发现”。
这三位科学家在物理学中引入了拓扑的概念，使用先进的数学方法来研究物质不同寻常的物相或状态，如超导体、超流体或磁性薄膜。
开启了通往奇异物质状态研究的未知世界的大门。
为了更进一步理解拓扑相变与拓扑相，蝌蚪君还专访了中科院物理所副研究员翁红明。
〖基因编辑〗
随着生物技术突破性的变革及科学家们不断的努力，新的基因编辑技术不断涌现出来，当下最热门最新型的便是CRISPR/Cas9基因编辑系统。
以CRISPR/Cas9为基础的基因编辑技术在一系列基因治疗的应用领域都展现出极大的应用前景，比如艾滋病、血液病、肿瘤等其它多种遗传性疾病。
〖细胞核移植“三亲”技术〗
美国新希望生殖医学中心张进领衔的团队美国生殖医学学会会议上正式宣布，世界首个细胞核移植“三父母”婴儿于今年诞生。
这个婴儿的父母来自中东，婴儿的母亲本身健康，但她1/4的线粒体携带有亚急性坏死性脑病的基因，曾经4次流产，之前生下的2个小孩也因这种遗传疾病而分别于6岁和8月龄时死亡。
为帮助这名女性，张进团队采用了“三父母”技术，即利用捐赠者卵子的健康线粒体替换其有缺陷的线粒体，再实施体外受精。
最终获得的婴儿除了拥有父母的基因外，还拥有捐赠女子的线粒体遗传物质。
不过，这一技术引发了医学伦理争议。
〖虚拟现实〗
今年是VR产业的元年，它就像互联网一样，会给我们的生活带来改变。
当前的VR内容多集中在VR游戏、VR影视和VR应用三大板块，不过VR行业的未来是什么样子，谁也说不清。
腐败是一个复杂的社会产物，存在于每一个朝代、每一个国家。它的出现，破坏了民众信念、社会公平、国家体制，严重影响了整个社会的健康发展。下面是我给大家推荐的形势与政
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冬日恋鬼 2人参与回答 2023-12-10 如果哥们连有哪些刊物都不清楚，估计投稿录用的可能性不大啊
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吃肉肉变胖子 5人参与回答 2023-12-09 