科學(xué)家宣布發(fā)現(xiàn)引力波 廣義相對論最后預(yù)言獲證

美國科學(xué)家2月11日宣布第一次直接探測到引力波的存在。引力波是愛因斯坦廣義相對論實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中最后一塊缺失的“拼圖”，它的發(fā)現(xiàn)是物理學(xué)界里程碑式的重大成果。美國和歐洲的兩個引力波探測項(xiàng)目的研究人員6月15日在加利福尼亞州圣迭戈再一次宣布，他們“非常清晰”地再次探測到“時空漣漪”——引力波的存在。之所以探測到引力波信號與宣布發(fā)現(xiàn)之間隔了一段時間，是因?yàn)榭茖W(xué)家還要分析和確認(rèn)相關(guān)數(shù)據(jù)。在美國《物理學(xué)評論通訊》雜志上發(fā)表的研究結(jié)果中，科學(xué)家探測到來自兩個黑洞合并而產(chǎn)生的引力波信號。這兩個黑洞位于距地球14億光年外，在合并前的質(zhì)量分別相當(dāng)于大約8個和14個太陽，合并后的總質(zhì)量相當(dāng)于約21個太陽，其中約1個太陽的質(zhì)量變成能量，在合并過程中以引力波的形式釋放。

迄今最精確銀河系三維地圖問世 發(fā)現(xiàn)銀河系面積大于預(yù)期

科學(xué)家以前所未有的精度繪制了銀河系三維地圖。這一研究成果標(biāo)明，人類所處的這個星系的面積比科學(xué)家之前預(yù)想的大得多。歐洲空間局（ESA）于9月14日在位于西班牙馬德里的歐洲空間天文學(xué)中心，發(fā)布了蓋亞星相圖項(xiàng)目的第一批數(shù)據(jù)。新的目錄包含11億顆恒星在宇宙中的位置，而其中的4億顆恒星是之前從未觀測到的。對于許多恒星而言，其定位精度達(dá)到了300毫角秒——相當(dāng)于在30公里的距離外觀看一根頭發(fā)的寬度，這將幫助天文學(xué)家更好地確定銀河系的三維布局。通過將新的測量結(jié)果和之前ESA的依巴谷衛(wèi)星的數(shù)據(jù)相結(jié)合，研究人員能夠獲得一個由200萬顆恒星構(gòu)成的子集的準(zhǔn)確距離和運(yùn)動方式，從而為研究其物理特性及銀河系重力場提供更精確的信息。

新技術(shù)可讓數(shù)據(jù)存儲時間逼近“永恒”

英國南安普敦大學(xué)研究人員發(fā)明了一種稱作“五維數(shù)據(jù)存儲”的技術(shù)，不僅可以存儲海量數(shù)據(jù)，存儲時間還可以超過百億年，可以說是逼近“永恒”。使用這種技術(shù)的單個存儲介質(zhì)數(shù)據(jù)容量高達(dá)360太字節(jié)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前主流硬盤的容量。這項(xiàng)技術(shù)利用飛秒激光在透明的石英介質(zhì)中寫入數(shù)據(jù)。飛秒激光是一種以脈沖形式運(yùn)轉(zhuǎn)的激光，持續(xù)時間非常短，只有幾個飛秒（1 飛秒為10的負(fù)15次方秒）。石英介質(zhì)中有納米結(jié)構(gòu)點(diǎn)，這些結(jié)構(gòu)點(diǎn)的空間三維位置、大小和朝向這5個性質(zhì)都能被用來儲存信息，因此被稱作“五維數(shù)據(jù)存儲”。光在經(jīng)過這些結(jié)構(gòu)點(diǎn)時，其偏振特性等性質(zhì)會被改變，因此借助光學(xué)顯微鏡和偏振鏡就能讀取相關(guān)數(shù)據(jù)。

碳納米晶體管性能首次超越硅晶體管

美國研究人員于9月6日宣布，他們成功制備出一種碳納米晶體管，其性能首次超越現(xiàn)有硅晶體管，有望為碳納米晶體管將來取代硅晶體管鋪平道路。硅是目前主流半導(dǎo)體材料，廣泛應(yīng)用于各種電子元件。但受限于硅的自身性質(zhì)，傳統(tǒng)半導(dǎo)體技術(shù)被認(rèn)為已經(jīng)趨近極限。碳納米管具有硅的半導(dǎo)體性質(zhì)，科學(xué)界希望利用它來制造速度更快、能耗更低的下一代電子元件，使智能手機(jī)和筆記本電腦等設(shè)備的電池壽命更長、無線通信速率和計算速度更快。但長期以來，碳納米管用作晶體管面臨一系列挑戰(zhàn)，其性能一直落后于硅晶體管和砷化鎵晶體管。美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的研究人員在美國《科學(xué)進(jìn)展》雜志上介紹了他們克服的多重困難。

3D生物打印新技術(shù)向人造器官移植邁出一大步

研究人員在《自然-生物技術(shù)》雜志上報告說，利用新開發(fā)的3D生物打印系統(tǒng)打印出的人造耳朵、骨頭和肌肉組織，移植到動物身上后都能保持活性。這項(xiàng)技術(shù)未來發(fā)展成熟后，可能解決人造器官移植難題。當(dāng)前，3D生物打印技術(shù)打印出來的器官組織通常在結(jié)構(gòu)上非常不穩(wěn)定，過于脆弱，無法用于外科移植手術(shù)，并且由于這些成品缺乏血管構(gòu)造、尺寸也偏小，即便移植，器官也不容易獲取氧和營養(yǎng)物質(zhì)，很難存活。針對上述問題，研究團(tuán)隊(duì)改進(jìn)了現(xiàn)有3D生物打印技術(shù)，開發(fā)出“組織和器官集成打印系統(tǒng)”（ITOP）。這一新開發(fā)的3D生物打印系統(tǒng)，可將含有活性人體或動物細(xì)胞的水基凝膠與可生物降解的聚合材料結(jié)合作為打印材料，有助于人造器官形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

科學(xué)家首次用化合物把皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化為心腦細(xì)胞

美國研究人員利用化合物把皮膚細(xì)胞成功轉(zhuǎn)化為心肌細(xì)胞與腦細(xì)胞，這一重要突破為將來利用化學(xué)藥物修復(fù)和再生組織器官奠定基礎(chǔ)。這項(xiàng)研究由加利福尼亞大學(xué)舊金山分校華人科學(xué)家丁勝教授領(lǐng)導(dǎo)，其成果以兩篇論文的形式分別發(fā)表在美國《科學(xué)》雜志與《細(xì)胞-干細(xì)胞》雜志上。把皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化為心肌細(xì)胞或腦細(xì)胞，從前用轉(zhuǎn)基因方法做到過，但用小分子藥物不僅可大大提高效率和速度，還可以避免給細(xì)胞添加基因可能導(dǎo)致的潛在危險，例如產(chǎn)生腫瘤。

科學(xué)家首次實(shí)現(xiàn)同處兩地的“薛定諤貓”——量子雙模式貓態(tài)

美國《科學(xué)》雜志5月26日發(fā)表一項(xiàng)研究，科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中制造出一種狀態(tài)更加奇異的“薛定諤貓”，它同時存在于兩個箱子之中，這項(xiàng)成果朝研制實(shí)用可靠的量子計算機(jī)邁出了又一步。奧地利物理學(xué)家薛定諤在1935年提出著名的“薛定諤貓”佯謬。既死又活的貓?jiān)诂F(xiàn)實(shí)世界是荒謬的，但隨著量子力學(xué)的發(fā)展，科學(xué)家已經(jīng)成功使多粒子構(gòu)成的系統(tǒng)達(dá)到這種難以理解的量子“薛定諤貓”態(tài)。這項(xiàng)研究第一次給單模式貓態(tài)引入量子糾纏的元素，首次實(shí)現(xiàn)一種雙模式貓態(tài)。這是一個20年前就有所展望但是至今終于得以解決的難題。這項(xiàng)成果的實(shí)際用途在于量子計算，并對其他量子信息技術(shù)有所幫助，如量子通信、量子精密測量等。

科學(xué)家徹底改寫細(xì)菌基因組 成功減少大腸桿菌遺傳密碼子

合成生物學(xué)家日前報告了迄今為止意義最為深遠(yuǎn)的一項(xiàng)細(xì)菌基因組重寫結(jié)果。這一進(jìn)展包括重新利用了大腸桿菌3.8%的堿基對。研究人員在8月18日出版的美國《科學(xué)》雜志上發(fā)表了這一研究成果。研究人員換下了大腸桿菌64個遺傳密碼子（為氨基酸指定遺傳代碼的序列）中的7個。他們?nèi)缃衲軌蛲ㄟ^在55個片段（每一個片段的長度為5萬個堿基對）中合成脫氧核糖核酸（DNA）從而減少遺傳密碼子的數(shù)量。研究人員還將這些碎片組裝到一個有功能的大腸桿菌中。這項(xiàng)研究是推動設(shè)計具有新屬性的生物體的重要一步，例如抵抗病毒的傳染性。這項(xiàng)研究是一個示范，表明此類徹底的再造工程是可行的。

天文學(xué)家在太陽系外發(fā)現(xiàn)潛在宜居行星

一個國際團(tuán)隊(duì)于8月24日在英國《自然》雜志網(wǎng)絡(luò)版上發(fā)表報告說，他們通過長期觀測發(fā)現(xiàn)，一顆環(huán)繞比鄰星運(yùn)行的行星可能具有適合生命繁衍的環(huán)境。比鄰星是距太陽系最近的恒星，或許在不久的將來人類能夠發(fā)射探測器到這顆潛在宜居行星上探索生命痕跡。比鄰星位于半人馬座，是一顆紅矮星，距離太陽系約4.2光年。由于其表面溫度較低且顏色暗淡，人類無法用肉眼觀測到這顆“鄰居”恒星。來自英國、美國、法國、德國、智利等多國研究人員組成的國際團(tuán)隊(duì)利用歐洲南方天文臺望遠(yuǎn)鏡及其他機(jī)構(gòu)設(shè)施觀測發(fā)現(xiàn)，比鄰星附近有行星運(yùn)行的痕跡；隨后的多次觀測最終證實(shí)這顆名為“比鄰星 b”的行星確實(shí)存在。

美火箭首次在船上軟著陸 充氣式太空艙飛往空間站

美國太空探索技術(shù)公司的“龍”飛船4月8日攜帶首個試驗(yàn)性充氣式太空艙飛向國際空間站，這是該飛船在去年6月的爆炸事故后首次給空間站運(yùn)送物資。同樣受關(guān)注的是，此次發(fā)射的運(yùn)載火箭第一級在一艘無人船上成功實(shí)現(xiàn)軟著陸，這在火箭回收史上還是第一次。與以往發(fā)射一樣，太空探索技術(shù)公司再次嘗試將“獵鷹9”火箭第一級垂直降落在大西洋中一艘名為“當(dāng)然，我依舊愛你”的無人船上。此前4次類似試驗(yàn)均告失敗。該公司網(wǎng)上發(fā)布的視頻顯示，此次當(dāng)火箭接近無人船時，它的速度逐漸減慢并不斷調(diào)整降落姿態(tài)，最后在箭體與甲板成90度角的那一刻穩(wěn)穩(wěn)降落，著陸點(diǎn)與船正中心位置僅有很小偏差。