英國《自然》雜志網(wǎng)站近日公布了其評出的2016年產(chǎn)生重大影響的科學(xué)事件,除了首次探測到引力波等重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)外,中國在航天、氣候變化以及基因技術(shù)領(lǐng)域取得的多項重要成果也被《自然》雜志評為具有重大影響的事件,與以往相比呈增多趨勢。
捕捉引力波 開創(chuàng)天文新時代
今年2月,參與美國“激光干涉引力波天文臺(LIGO)”項目的研究人員聯(lián)合宣布,他們利用LIGO的兩個探測器于2015年9月14日探測到來自兩個黑洞合并產(chǎn)生的引力波信號。這填補了愛因斯坦廣義相對論實驗驗證中最后一塊缺失的“拼圖”。
引力波是一種時空漣漪,如同石頭被丟進(jìn)水里產(chǎn)生的波紋。黑洞、中子星等天體在碰撞過程中有可能產(chǎn)生引力波。引力波的發(fā)現(xiàn)證實了愛因斯坦在一個世紀(jì)前的預(yù)測,“震動了科學(xué)界”。這一成功來之不易,因為愛因斯坦本人都曾懷疑引力波是否真的存在,而且即便存在,也可能由于信號太弱而無法探測?!艾F(xiàn)在,物理學(xué)家正熱切期待接下來會發(fā)生什么,因為引力波能以全新的方式來探索宇宙?!?/p>
在《物理學(xué)評論通訊》雜志發(fā)表的新研究中,科學(xué)家探測到的是由黑洞合并產(chǎn)生的一個時間極短的引力波信號,持續(xù)不到1秒。它經(jīng)過13億年的漫長旅行,于2015年9月14日抵達(dá)地球,被剛改造升級的LIGO的兩個探測器以7毫秒的時間差先后捕捉到。
據(jù)研究人員估計,兩個黑洞合并前的質(zhì)量分別相當(dāng)于36個和29個太陽質(zhì)量,合并后的總質(zhì)量是62個太陽質(zhì)量,3個太陽質(zhì)量的能量以引力波的形式在不到1秒的時間內(nèi)釋放,釋放的峰值能量比整個可見宇宙釋放的能量還要高出約50倍。
引力波的發(fā)現(xiàn)今年以來已獲得多個國際重要獎項,包括一年一度的美國“科學(xué)突破獎”,它也入選英國《自然》雜志評選的2016年度重大科學(xué)事件。
政治性變局 塑造科學(xué)新秩序
動蕩的美國總統(tǒng)競選以共和黨人唐納德·特朗普的勝利結(jié)束??蒲腥藛T卻有些沮喪,原因在于他在競選活動中闡述的科技觀并不突出,而且他斷定氣候變化是騙局,并揚言美國將從《巴黎協(xié)定》中撤出。
另一件事是英國6月23日公投脫歐。研究人員擔(dān)心來自歐盟的數(shù)百萬歐元年度研究經(jīng)費走向,以及來自非英國的歐盟國家的大學(xué)工作人員移民命運。一些報告指出,歐盟合作被削減,外國科學(xué)家感到不受歡迎,他們計劃離開英國。但脫歐后英國內(nèi)閣也宣布,到2020年,每年將增加20億英鎊的科研經(jīng)費資助。
政治和經(jīng)濟(jì)危機(jī)今年也掃蕩了土耳其、委內(nèi)瑞拉、巴西和南非,造成預(yù)算削減、資金短缺,科研人員受“連累”。
成敗一瞬間 太空探索新征程
3月,日本宇航研發(fā)機(jī)構(gòu)Hitomi X射線天文衛(wèi)星發(fā)射幾周后失??;7月,美國國家航空航天局(NASA)的“朱諾號”探測器抵達(dá)木星,但主引擎問題導(dǎo)致它仍被困在橢圓軌道上,搜集數(shù)據(jù)比原計劃要慢很多。另外,歐洲空間局(ESA)的兩個探測器結(jié)束使命:“羅塞塔”號探測器按計劃墜毀在彗星69P/楚留莫夫—格拉西緬科表面;火星試驗登陸器“斯基亞帕雷利”在降落時墜毀,好在軌道器順利進(jìn)入火星軌道。
不過,中國的空間事業(yè)獲得幾場勝利。今年8月發(fā)射了第一顆量子衛(wèi)星,旨在測試將安全量子通信擴(kuò)展到太空的方法;9月完成了在貴州的世界最大望遠(yuǎn)鏡——500米口徑球形射電望遠(yuǎn)鏡的建設(shè);11月中國發(fā)射了長征5號火箭,目的是將人類、火星車和重型行星探測器送入太空;接近年終,兩名中國宇航員在天宮2號太空實驗室度過了一個月,打破了中國執(zhí)行太空任務(wù)的最長記錄。
專利爭奪戰(zhàn) 基因編輯新動向
基因編輯工具CRISPR-Cas9的應(yīng)用持續(xù)快速發(fā)展。10月28日,中國四川大學(xué)華西醫(yī)學(xué)院肺癌患者成為第一位應(yīng)用此技術(shù)的人,希望經(jīng)過編輯的細(xì)胞能對癌癥進(jìn)行免疫應(yīng)答,預(yù)計中美將開展更多試驗。但該技術(shù)的商業(yè)前景仍不確定。兩個研究小組之間的專利之爭持續(xù)升溫,預(yù)計明年初會有結(jié)果。
與此同時,該技術(shù)在人類胚胎中的研究也在繼續(xù)。一個有爭議的領(lǐng)域——“設(shè)計嬰兒”引起廣泛關(guān)注,中國、英國和瑞典的團(tuán)隊宣布,將借此研究人類發(fā)育;美國預(yù)計將緊隨其后,盡管現(xiàn)在的聯(lián)邦政府禁止研究人類胚胎或者修改人類的卵子和精子。
巴黎氣候協(xié)議 全球變暖新舉措
全球變暖趨勢讓今年再次打破記錄成為史上最熱年。
174個國家和歐盟代表在今年4月22日地球日聚會,簽署氣候變化《巴黎協(xié)定》。9月份,美國和中國正式加入該協(xié)議;巴西和其他30多個國家在幾周后加入;歐盟10月5日簽署該協(xié)議。協(xié)定于11月4日正式生效。
此外,還有聯(lián)合國國際民航組織遏制國際航班的排放;197個國家統(tǒng)一修訂旨在保護(hù)臭氧層的“蒙特利爾議定書”,淘汰空調(diào)中常用的氫氟碳化合物這一溫室氣體;各相關(guān)國在南極洲沿海的羅斯海建立了世界上最大的海洋保護(hù)區(qū)。
寨卡病毒傳播 公共衛(wèi)生新挑戰(zhàn)
2月,世界衛(wèi)生組織宣布,與巴西寨卡病毒暴發(fā)相關(guān)的一系列出生缺陷(包括嚴(yán)重的小頭癥)構(gòu)成了全球公共衛(wèi)生緊急情況。但美洲地區(qū)小頭癥病例和其他與寨卡病毒相聯(lián)系的出生缺陷并沒有像預(yù)期的那樣暴發(fā)。即便在巴西,小頭癥也僅局限在東北地區(qū),研究人員開始懷疑其他因素。巴西當(dāng)?shù)匕l(fā)起了一項研究以解釋地區(qū)性差異,預(yù)計明年初發(fā)布初步結(jié)果。
11月18日,世界衛(wèi)生組織宣布緊急情況結(jié)束,重點轉(zhuǎn)向理解寨卡感染的后果并開發(fā)疫苗等工作。
人機(jī)圍棋大戰(zhàn) 人工智能新高度
由谷歌子公司DeepMind開發(fā)的人工智能(AI)程序AlphaGo首次擊敗了世界級人類棋手,引發(fā)了國際熱議。10月,DeepMind又推出了另一個AI,在沒有任何知識儲備的情況下,在倫敦地鐵上自行導(dǎo)航。
此外,AI還幫機(jī)器翻譯的語言錯誤率下降60%,幫物理學(xué)家尋找新的超級材料,這些進(jìn)步主要由深度學(xué)習(xí)驅(qū)動,借助巨大的數(shù)據(jù)集和分層的大腦計算方法完成。
三父母嬰兒 不孕家庭新希望
經(jīng)過幾十年研究,混合三個人DNA信息的輔助再生技術(shù)——線粒體置換療法正在開花結(jié)果:9月,墨西哥診所報告了第一個健康出生的“三父母”嬰兒;10月,烏克蘭的一家診所也通過類似程序幫助了兩位先前不孕的婦女。經(jīng)過審慎參考科學(xué)家建議,英國人類受精和胚胎管理局表示,該技術(shù)已經(jīng)準(zhǔn)備好進(jìn)入臨床試驗,2017年將正式開始合法的治療程序。