大江東 | 上海這項千萬元的國際科學大獎,今年為何給了這3位科學家?

9月10日,備受矚目的2025世界頂尖科學家協會獎(簡稱“頂科協獎”)在上海臨港中心揭曉,來自斯坦福大學、康奈爾大學及猶他大學的三位科學家,分獲兩個單項獎。
頂科協獎於2021年在上海創立,由上海世界頂尖科學家發展基金會承辦,紅杉中國提供永久資金支持。獎項旨在支持全球科技進步,表彰那些在科學研究中做出重大貢獻但尚未獲得頂尖獎項的科學家。設有“智能科學或數學獎”“生命科學或醫學獎”兩個單項獎,獎金各1000萬元人民幣,是全球獎金最高的科學獎項之一。此前3次授獎,已有來自德國、美國、英國、比利時、瑞士等國的9位科學家,獲此殊榮。
2025頂科協獎“智能科學或數學獎”,頒給了斯坦福大學人文與科學學院名譽講席教授孫理察(Richard·SCHOEN),表彰他在幾何分析與微分幾何領域作出的開創性工作,包括在共形偏微分方程、極小曲面、廣義相對論、調和映射及山邊問題等方面取得的奠基性成果。
康奈爾大學分子生物學與遺傳學系細胞與分子生物學名譽教授斯科特· D·埃默爾(ScottD.EMR)和猶他大學生物化學系特聘教授兼系主任韋斯·I·桑德奎斯特(Wesley I.SUNDQUIST),因為在受體膜蛋白轉運與降解細胞機制研究中的突破性發現,該機制與病毒出芽、感染進程及人類免疫缺陷病毒藥物干預密切相關,共同獲得2025頂科協獎“生命科學或醫學獎”。
在頂科協獎公布現場,大江東記者連線三位獲獎人和相關學科領域的專家學者,第一時間解讀大獎得主的科學貢獻,及其背后的科研故事。

2025頂科協獎公布現場。黃曉慧攝

三位美國科學家獲2025頂科協獎。頂科協供圖
師從丘成桐,用微分幾何証明愛因斯坦的猜想,他有個中文名“孫理察”
孫理察和中國有著多重淵源,他的導師是華裔數學家、清華大學求真書院院長丘成桐,“孫理察”這個中文名正是丘成桐取的。
丘成桐通過視頻連線的方式“出現”在上海臨港中心。
丘成桐回憶了他們亦師亦友,從1973年開始長達15年的合作。“當時我們不在乎報酬、帽子、獎項,只要覺得這個問題很有趣、研究方向很重要,就一起合作研究。”在一起游泳、散步的過程中,兩位數學家愉快地探討,合作完成了一系列開創性研究,解決了廣義相對論中著名的“正質量猜想”。
“正質量猜想”是橫跨物理與數學長達幾十年的難題。這一問題的解決,不僅在廣義相對論框架下深刻揭示了引力的本質結構,更產生了深遠影響,尤其在能量與質量的准局域概念構建中發揮了關鍵作用。
1984年,孫理察完成了微分幾何領域另一個源於廣義相對論的重要問題“山邊猜想”的証明。該猜想提出,存在一種常標量曲率的黎曼度量,其作為愛因斯坦泛函的極小化者而存在。早期研究試圖用純分析方法攻克這一難題,而孫理察開創了幾何進路,通過應用正質量定理獲得了黎曼曲率張量的關鍵漸近信息。孫理察的方法不僅徹底解決了山邊問題,更為共形幾何領域的興起奠定了基礎。
此外,孫理察還與丘成桐等學者合作,共同發展了源於物理學的另一數學分支——調和映射的變分理論。調和映射是滿足狄利克雷能量相關歐拉-拉格朗日方程的解,可作為調和函數的自然推廣。孫理察與合作者運用調和映射研究流形的拓扑與幾何結構,並為能量極小化調和映射建立了影響深遠的正則性理論。
2025頂科協獎“智能科學或數學獎”遴選委員會主席邁克爾·I·喬丹(Michael I.JORDAN)在講述授獎理由時說,孫理察是幾何分析領域的奠基人之一,該領域已成為現代數學中最活躍且成果最豐碩的方向之一。孫理察以幾何分析領域的全新視角,攻克了橫跨物理學、拓扑學、分析學與幾何學領域的諸多長期懸而未決的難題。
微分幾何是一門研究空間形狀的古老學科,因為愛因斯坦的廣義相對論和后期的理論物理受到人們的普遍重視。在50年的學術生涯中,孫理察培養了50多個博士,其中不乏中國的學者和學生,康奈爾大學數學系教授周鑫就是其一。
“我2008年赴美留學,對於我們這些剛剛從中國來到美國,語言不是特別過關的學生,孫理察每次都非常耐心、仔細地傾聽我們講話,鼓勵我們做獨立、自主的研究。”周鑫說,孫理察為人謙和幽默。
周鑫記得,有一次他向孫理察匯報研究進展,孫理察的女兒走了進來。“他女兒當時在斯坦福讀本科,他就一邊說‘這是我的女兒’,一邊指著我說‘這是我的兒子’。大概是他覺得,學術傳承上我算是他的‘兒子’吧”。
孫理察喜歡打棒球、網球,但很少和學生們交流“打球心得”。“他更願意和我們討論學術問題。”周鑫說,孫理察總能把握科研的最前沿動向,對科研的原創性和及其價值有著非常深刻的認識,他的學術判斷往往有著長期的價值。2012年,周鑫進入攻讀博士學位的“后半程”,孫理察建議他關注一個課題。“當時還看不出來這個課題的前景和可行性,直至2019年,這個課題被完全解決了,並由此產生了一系列重要的學術論文。我有幸在這個重要課題上做出了一些關鍵性的貢獻,得益於他當年的建議。”周鑫回憶。

孫理察教授視頻連線接受媒體採訪。黃曉慧攝
他們揭開艾滋病病毒感染謎題,為長效預防艾滋病藥物奠定基礎
2024年,一種長效預防艾滋病的針劑來那卡帕韋(Lenacapavir)面世,被國際學刊《科學》(Science)評為2024年度十大科學突破之首。這個藥物的問世,讓完全清除艾滋病成為了可能。而發現這一針劑的兩位科學家,正是此次獲得頂科協獎“生命科學或醫學獎”的埃默爾和桑德奎斯特。
這兩位細胞結構生物學家通過獨立研究和協同合作,成功破解了細胞膜蛋白在細胞內被捕獲和降解這一長期懸而未決的難題,並揭示了HIV病毒如何利用這一過程在感染的細胞中制作獲取包膜。此外,針對參與感染過程的病毒蛋白與宿主細胞機制相互作用的抑制研究,揭示了一種罕見的弱點,使吉利德科學公司得以開發出一種幾乎完全阻斷HIV新發感染的藥物。
在這場耗費很多科研人員畢生精力的科研馬拉鬆中,埃默爾實驗室率先利用酵母遺傳學技術,揭示了控制蛋白質運輸至酵母液泡的細胞基因。酵母液泡相當於哺乳動物的溶酶體,這是負責降解應該被分解的細胞蛋白質的細胞器。
在他的實驗室發現的數十個基因中,一個子集被証實會影響細胞表面受體進入溶酶體並在酵母和人類細胞中降解的過程。在對這組基因編碼的蛋白質進行精密解析后,埃默爾實驗室將五組蛋白質定義為內體蛋白分選轉運復合體(ESCRT),其功能是捕獲被標記應在溶酶體中被降解的膜蛋白。
埃默爾實驗室和后續多個實驗室進一步闡明了這些蛋白質如何協同作用,將標記的膜蛋白包裹至小的膜性載體中,並最終轉運至溶酶體。
其他實驗室發現人類細胞中同樣存在ESCRT蛋白編碼基因。如今ESCRT介導的膜重塑機制被公認為所有細胞的通用機制,不僅參與溶酶體降解,還廣泛應用於細胞膜損傷修復、細胞分裂終末過程以及大腦發育中神經元軸突修剪等關鍵生理過程。
與此同時,桑德奎斯特實驗室獨立發現,埃默爾團隊發現的ESCRT蛋白可與艾滋病毒主要結構蛋白結合,並介導成熟艾滋病毒核心顆粒從感染細胞中釋放。這表明,病毒已經進化到通過劫持宿主蛋白實現出芽過程。
病毒結構蛋白進而重排形成具有錐形衣殼外殼包裹病毒核糖核酸(RNA)的感染性顆粒,使病毒RNA能逆轉錄為脫氧核糖核酸(DNA)。DNA被運送穿過細胞質,最終將DNA輸送至細胞核完成感染周期。
桑德奎斯特團隊進一步解析了病毒衣殼的三維結構,証實該結構對病毒增殖等多環節至關重要,由此指明其作為藥物靶點的潛力。吉利德科學公司基於該突破研發了來那卡帕韋。
“可為高危人群提供近乎完全的艾滋病毒感染防護,有望改變全球艾滋病流行態勢。埃默爾和桑德奎斯特的成就,完美詮釋了基礎科學研究如何通過揭示生命機制,最終轉化為具有全球健康影響力的實際應用,堪稱科學造福人類的典范。”2025頂科協獎“生命科學或醫學獎”遴選委員會主席蘭迪·謝克曼(Randy SCHEKMAN)評價。

桑德奎斯特教授視頻連線接受媒體採訪。黃曉慧攝

埃默爾教授視頻連線接受媒體採訪。黃曉慧攝
獎勵造福人類的世界級科研成果,尋找頂尖科學家遺珠
丘成桐以“遠程出席”的方式,首次參加了今年的頂科協獎的活動。他在接受大江東記者連線採訪時說,很高興看到來自全球的數學家獲得頂科協獎這一全球科學大獎的獎勵。
“數學研究成果的影響,往往持續幾十年甚至上千年,有時候對遙遠的未來能發揮重要作用。”丘成桐表示,有些數學研究成果的影響在當時可能看不出,要過幾十年才能看出重要性﹔有些甚至過了兩千年才看到重要性,比如“2000多年前,歐幾裡得就研究了求最大公約數的算法。到了20世紀,密碼學的興起,才發現會運用到歐幾裡得算法”。
尋找科學家遺珠,獎勵惠及全人類的世界級科學成果,正是頂科協獎設立的初心與使命。
喬丹認為,以孫理察為例,他通過革命性的定理解決了看似不可攻克的問題,創造了重新定義幾何分析框架的數學工具,並以其教學洞見與開創性方法激勵了幾代幾何學家。少有數學家能在如此漫長的職業生涯中,以如此持續的深度與創新性塑造多個學術領域。“他的學術成果完美體現了頂科協獎表彰‘變革性科學貢獻’的使命”。

華裔數學家丘成桐通過視頻解讀2025頂科協獎“智能科學或數學獎”。頂科協供圖
“可以想見,未來幾十年,幾何分析會影響人工智能、影響工業界,孫理察等數學家是主要的學術領導者。菲爾茲獎隻頒發給40歲以下的數學家,而頂科協獎授獎給重要的數學家,讓全世界都重視幾何分析等數學領域的研究,很有意義。”丘成桐說,期待著中國學者能拿到這樣的頂尖科學大獎。
同濟大學工程智能研究院執行院長華先勝說,在上海創設、頒發的頂科協獎,為中國科學家參與國際科研合作開拓了渠道。“現在全世界都在推動人工智能技術研發和應用落地規模化,使其成為先進生產力,獎項能帶來全球學者和中國學者合作交流,中國的學者大有可為”。
據悉,2025頂科協獎頒獎典禮將於10月24日與2025世界頂尖科學家論壇開幕式同時舉行,三位獲獎者將來滬出席典禮,並參加獲獎者系列交流活動。
孫理察曾四次到訪上海,對於即將到上海出席頂科協獎頒獎典禮和頂科論壇,他充滿期待。“第一次是在1980年12月,最近一次是在2018年春天。我的首次來訪是由我1979年在紐約結識的中國數學家谷超豪先生及夫人胡和生女士安排的。上海的發展令人嘆為觀止。我期待看到這座城市自2018年以來的變化,也期待與一些數學界的同仁重逢。”透過屏幕,孫理察從大洋彼岸傳遞來真切的期盼。
“頂科協獎發現了科學成果的價值並加以表彰,對生命科學整個學科來說,意義重大。”桑德奎斯特在視頻連線中接受大江東記者採訪時說,很期待首次的中國之行、上海之行,中國在許多關鍵技術、學術機構方面都是卓越的,很高興能在下個月結識新的科學家,並探索合作的可能性。
“我和每個去過上海的朋友交談過,包括昨晚和我聊的猶他大學高級副院長鮑勃·卡特,他說上海這座城市,最令人興奮的是它的活力。外灘、東方明珠、南京路、豫園,復旦大學和其他著名的學術中心。我很期待親自體驗一下。”桑德奎斯特笑著說。
(來源:人民日報中央廚房-大江東工作室)
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