2019年科学突破奖公布：9位科学家分享2100万美元奖金

庄小威（Xiaowei Zhuang），来自哈佛大学和霍华德·休斯医学研究所。

获奖理由: 开发极高分辨率成像技术，发现细胞隐藏的内在结构，这种方法超越了光学显微镜的空间分辨率限制。

庄小威是个神童。六岁的时候，她就能认识到施加在一杯水上的大气压，这令她在中国顶尖科技类大学担任空气动力学教授的父亲印象深刻。多年后，在显微成像技术黄金时期的黎明，在斯坦福大学做博士后的她将对物理学的兴趣转向了生物成像和对生物系统的探索。在哈佛大学庄小威自己的实验室里，她发明了一种超高分辨率成像方法（即随机光学重构显微术，STORM），利用状态可切换的荧光分子打破了传统显微镜的衍射限制。实验得到了分子和细胞结构的超高分辨率图像，这些细胞和分子的大小只有人类头发直径的万分之一。借助STORM技术，她的实验室发现了原本未知的细胞结构，例如大脑中的神经元内部周期性的膜骨架。

陈志坚（Zhijian “James” Chen），来自得克萨斯大学西南医学中心和霍华德·休斯医学研究所。

获奖理由：阐明了DNA通过DNA感受酶cGAS从细胞内部触发免疫及自身免疫反应的机制。

T细胞和其他类型的白细胞是免疫系统的一线“斗士”。陈志坚的研究为我们揭开了一种基础性先天免疫系统的面纱——这一系统能够将我们身体中的每个细胞调动或者重启，从而去对抗来自病毒、应激、辐射或其他方面的损害。陈志坚的实验室证明：由入侵者携带进来的（或从细胞核渗透出的）DNA会被一种特定蛋白识别，最终激活T细胞和白细胞。他目前正在研究将这种强大力量化为己用的方法，以期阻止疾病（例如癌症）的发展；同时他也希望能够在这种力量走上“弯路”导致自身免疫疾病（例如关节炎和红斑狼疮）发生时，找到控制它的途径。陈志坚在中国福建省一个偏远的山村中长大，在童年时代就表现出了对大自然的天生好奇心，并受到父母的鼓励从事科学研究。他后来移民美国并在纽约州立大学布法罗分校获得博士学位。他认为科学没有国界，疾病是我们共同的敌人。

“生命科学突破奖的获奖者向我们展示了他们的杰出工作，”评委会主席柯里·巴格曼（Cori Bargmann）说。 “他们用创造、革新、坚持和技艺，给世界带来了以往难以想象的进步。”

基础物理学奖

查尔斯·凯恩（Charles Kane）和尤金·米尔（Eugene Mele），均来自宾夕法尼亚大学。

获奖理由：提出了物理学中关于拓扑学和对称性的新观点，并预测出一类表面导电、内部绝缘的新材料。

在本·富兰克林之后，我们一直根据物质能否导电，将其划分为导体和绝缘体。现在，凯恩和米尔的研究颠覆了这一观念。他们预测了一类新的物质——拓扑绝缘体（topological insulator）。这类物质内部是绝缘体，而表面却是良好的导体。拓扑绝缘体的发现对量子计算领域的“军备竞赛”有着重要意义，在此基础上，有可能研制出计算能源效率极高的新一代电子设备。拓扑绝缘体展现出与基本物理粒子（如电子、光子）类似的激发态，而且在实验室中的操控性也优于后者。因此，拓扑绝缘体为我们更深入地理解物质与能量的基本性质打开了一扇新窗口。这一联系也为我们提供了全新的概念框架，帮助我们控制不同物质状态中电荷、光甚至是机械波的流动。

此外，预期之外的应用同样值得期待。正如1947年晶体管刚刚诞生时，没有人能预料到，它引领了几十年后的信息技术革命，使得用小小的芯片存储太字节的数据成为现实。

“凯恩和米尔为量子物理中的拓扑学提出了新思路，”评委会主席爱德华·威滕说，“当故事展现在人们面前时，我们才意识到它有多么优美。”