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【年度榜单】果壳网2014年度十大科技事件

在刚刚过去的8760个小时里,虽然有瘟疫侵袭西非,学术不端事件贯穿全年,但人类仍在拓展认知疆界的道路上橐橐前行。宇宙学家们似乎是找到了宇宙“大爆炸”理论首个观测到证据,但仍需确认。生命科学领域内的科学家们做到了精确编辑DNA,对于遗传操纵的精度正在逐渐逼近生命的最底层。研究者们创造了一对全新的碱基,为创造新的生命类型提供可能。而关于新一轮遗传工程,科学家们关注的不仅是“美国人吃不吃转基因”这种层面的问题,采用RNAi技术创造的低丙烯酰胺土豆可以商业种植,而曾多次引发贸易争议的MIR162转基因玉米在中国获得了批准。争论可能永不会消失,但技术不会因此而停滞。

2014年,两架马航的飞机牵动了全球人的眼光。一架失去联系,飞向了未知,令全世界错愕痛惜,另一架被击落,则让全球的艾滋病防治事业惨受重创。在全球吸引人眼光的还有“往自己头上泼冰水”的冰桶大挑战,这一在互联网上发起,并迅速吸引全球知名人士参加的大型活动,除了让人们体验了互联网上全球共同行动魔力的同时,还让人知道了肌萎缩性脊髓侧索硬化症这样的罕见病。科学与公众,就以这种奇妙的方式,纠缠在一起。

年底,全球的人们还集体“穿越”了史上最真实的黑洞,由此引发了全球理论物理的讨论。距离上一次这样的全民热潮,还是肌萎缩性脊髓侧索硬化症患者,拥有“宇宙之王”之称的理论物理学家斯蒂芬·霍金写的科学读物《时间简史》上市的时候,想来已有十年之久。十年前,还不知道智能手机和平板电脑为何物的“罗塞塔”从地球上起飞。今年8月,它终于抵达了目的地——67P/楚留莫夫-格拉希门克彗星,成为首个环绕彗星飞行的航天器,它还在预定地点释放了“菲莱”着陆器,这也是人类历史上第一次在彗星表面释放成功的探测器。这简直是要拉开人类和“三体人”宏大对峙的帷幕了。真若有“黑暗森林”法则,此举又将如何决定地球人的命运呢?

做一个科学传播的网站,盘点过去一年中发生的科学事件,从中选择“最具有影响力”的事,每年都是一个令人异常纠结的事。但这种盘点,也总是让我们的回望有置身于宏大历史当中的感觉。智人得名源于其“智”,存续20万年繁荣昌盛至今,所仰赖的莫过于对世界的理解——而科学,是我们迄今为止发现的最有效的理解世界的方式。

2015年,科学仍将继续前行。

10.“冰桶挑战”与ALS

boston-e1408567034546-1024.jpg波士顿的集体冰桶活动。图片来源:AP Photo/Elise Amendola

2014年6月,一种被称为“冰桶挑战”的娱乐开始在互联网上流行:参与者往自己头上浇一桶冰水,然后点朋友的名,被点者要么也浇水,要么向慈善组织捐钱。7月底,一位“渐冻人”(肌萎缩性脊髓侧索硬化症,英文缩写ALS)患者彼得·弗雷特斯将这项挑战和ALS联系在一起,发生了爆炸式传播,不久几大慈善组织开始介入,许多上层人士也被点名,并蔓延到了世界各地。迄今为止,来自全世界的参与者一共在脸书上贴出了1700万个冰桶视频,募集金额超过1.15亿美元,是美国国立卫生研究院去年ALS研究经费的三倍。这是社交媒体上有史以来最成功的生物医学研究募集活动。

批评者认为冰桶只是跟风,让人忽视其他更致命的疾病。但支持者认为,这是一个娱乐活动科学化的成功案例,不但让一种罕见病得到了前所未有的关注,募得的经费也对改善患者生活质量、推进相关领域研究十分重要。毕竟,科学事业是归于全人类的,科学传播也是其中的一部分。

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9.不同寻常的数学奖得主

张益唐-米尔扎哈尼.jpg左为张益唐,右为玛利亚姆·米尔扎哈尼。图片来源:independent.co.uk

2014年有两位数学奖项的得主引人瞩目。华人数学家张益唐因在证明孪生素数猜想中做出关键贡献而获得了2014年的柯尔数论奖和麦克阿瑟天才奖;伊朗数学家玛利亚姆·米尔扎哈尼则因为在黎曼曲面及其模空间领域的贡献成为第一位获得菲尔兹奖的女性。

这两位得主的身份都有些不同寻常。张益唐博士毕业后曾经因为在学术界找不到工作而以做三明治为生,后来成为新罕布什尔大学讲师但也一直没有进入终身教职系统,十多年来没有发表论文,却在数论领域做出了突破性的进展。而米尔扎哈尼则是数学界里并不多见的女性:美国只有30%的数学博士生是女性,终身教职系统中的女性只有12%。米尔扎哈尼说,虽然她没有遇到过明显的歧视,但的确有很多细微的文化因素阻挠了女性从事这一职业。

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8.《星际穿越》和《三体》热潮

interstellar_voyage-wide.jpg黑洞吸积盘背景下的飞船。图片来源:电影海报

记得上一次全民上下皆在讨论理论物理,还是十多年前《时间简史》上市时;而今年,《星际穿越》的上映和《三体》英文版的出版让我们再次见证了物理和太空探索的魅力。

诺兰执导的《星际穿越》由理论物理学家基普·索恩担任制片及科学顾问,包含了“迄今最真实的黑洞模拟”,片中提及的引力、虫洞、黑洞、时间膨胀、枯萎病甚至“末日作物”玉米等概念,虽然并不算新鲜,但在公众和科学界都引发了激烈的讨论,更有大批科学家和科普爱好者来“吐槽”影片不科学的地方,而作为科学顾问,索恩也对争论最多的一些设定做出了积极的回应

刘慈欣的著名科幻小说《三体》三部曲于2010年完结,已经在国内形成了巨大的粉丝群;今年《三体》英文版第一部由刘宇昆翻译完成并在美国上市,又再次引发了人们的关注。三体中讨论的众多疯狂科幻设想令人印象深刻,但它用以推动剧情的“黑暗森林”世界设定引发的争论尤其巨大。怎样的宇宙才能满足黑暗森林的要求呢?我们的宇宙离它又有多远?

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7.新一轮遗传工程争议

gmocrops_web2.jpg遗传工程是一项强有力的技术,但我们作为一个社会,能充分实现它的潜力吗?图片来源:intelligencesquaredus.org

围绕转基因的争议实际上从未真正停歇,在过去的一年里,中国也成为了全球范围内重要争议点。年初,一部关于美国转基因食品状况的纪录片在国内引发了巨大反响,但其中的大量漏洞、断章取义、采样偏差和逻辑谬误也引发了许多专业人士的批评。2月,美国农业部发布了《转基因作物在美国》的报告,总结了18年来美国转基因种植的诸多数据。6月,曾遭广泛批评并被撤稿的塞拉利尼转基因玉米论文换了期刊重新发布,但此前的问题也没有真正解决。8月,美国农业部邀请中国多家媒体前往美国,了解美国农业生物技术的全貌。11月,采用RNAi技术创造的低丙烯酰胺土豆获得批准。12月,曾多次引发贸易争议的MIR162转基因玉米获中国批准。与此同时,各种新一代转基因产品——易于制造生物燃料的杨树富含维生素A的香蕉光合作用效率提升的烟草……也都在各自的研发道路上前行。争论可能永不会消失,但技术并没有因此而停滞。

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6.七大探测器围观彗星飞掠火星

mars comet.png彗星飞掠火星时,所有轨道探测器都躲在火星的背面,以防被彗星带来的微粒击毁。图片来源:Alex Parker

9月,火星迎来了两艘全新的人造航天器:22日,美国航空航天局(NASA)的MAVEN探测器抵达火星;2天后,印度空间研究机构的MOM探测器也顺利进入环绕火星的轨道。至此,连同NASA和欧空局先前仍在运转的火星探测器,对这颗红色行星展开考察的人造航天器史无前例地达到了7个。不到一个月之后,即10月20日,首次闯入内太阳系的C/2013 A1赛丁泉彗星近距离飞掠火星,最近时距离火星不到14万千米,相当于地月距离的大约1/3。这场可以说是一生只能遇到这么一回的罕见天象,不仅将一颗奥尔特云彗星送到了7个探测器的面前,还在火星上展开了一场超出人类能力范围的大规模试验。这些火星探测器对彗星飞掠进行了观测,发现彗星带来的物质给火星带来了一场流星暴雨,甚至在短时间内改变了火星大气的成分。目前,科学家仍在分析各个探测器发回的大量数据,关于彗星与火星的这场激情湿吻,可能还有更多惊喜等着他们去发现。

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5.编辑生命

BESTY1FQ25aKwfYgaroQktXHm8gMz5hnQn4GsALMJ9dgBAAASAMAAEpQ.jpg四碱基系统被所有DNA生命共享,但现在我们终于加入了新的东西。图片来源:Synthorx

​遗传工程诞生已经四十多年,精度也正在逐渐逼近生命的最底层。2014年4月,基于CRISPR/Cas机制的基因编辑系统获得专利,11月其发明人获得年度科学突破奖。这项技术利用了细菌中的古老免疫系统,实现了方便而高精度地编辑DNA,理论上基因组中每8个碱基就有一个可用位点——而它的前辈系统则是数百个碱基才有一个。更重要的是,这一系统实现极其简单,几乎任何实验室均可完成,而不必像此前那样依赖商业公司。

而在另一个领域里,2014年5月研究者创造了一对全新的碱基,这对碱基不但能配对,而且还能混入细菌的天然DNA中,并正常复制和转录。这是第一套被细菌“承认”的DNA新字母。这两个字母在自然界中没有“意义”,因此无法翻译,但这也意味着我们可以赋予它们意义、向蛋白质中引入新的氨基酸而不影响原本的生理过程,并可能合成出天然机制无能为力的特殊药品或工业产品。

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4.原初引力波“证实”暴胀?

src.adapt.960.high.1395232339642.jpg位于南极点附近的BICEP2望远镜正在极夜中观测宇宙微波背景辐射。图片来源:Keith Vanderlinde

3月18日,美国哈佛-史密松天体物理中心召开新闻发布会,宣布约翰·科瓦克(John Kovac)带领的研究团队,利用南极点附近的BICEP2望远镜,在微波背景辐射中检测到了B模式极化信号。研究团队当时宣称,这些信号很可能是宇宙最初时刻的原初引力波留下的印迹。

此结果一经公布,立刻在物理学界引发争论。不少科学家指出,该信号可能只是银河系里的尘埃产生的假象。9月19日,欧洲空间局的普朗克团队发表论文指出,在BICEP2望远镜观测的天区,普朗克探测器观测到了银河系尘埃的干扰,要比先前认为的更加严重。目前,科瓦克团队正与普朗克团队合作,利用后者的数据扣除银河系尘埃对他们结果的影响。另一方面,他们继续在南极展开观测,期待更多的数据能够帮助他们得出确切的结论。如果能够证实原初引力波确实存在的话,那将为宇宙早期被称为“暴胀”的急剧膨胀过程提供首个观测证据。

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3.史无前例的埃博拉疫情

塞拉利昂,世卫组织的何塞·罗维拉(Jose Rovira)医生从一位疑似埃博拉死者身上棉签取血。 图片来源:Tommy Trenchard.jpg塞拉利昂,世卫组织的何塞·罗维拉(Jose Rovira)医生从一位疑似埃博拉死者身上棉签取血。 图片来源:Tommy Trenchard

在2014年,“埃博拉”无疑是卫生领域最牵动人们神经的一个词汇。这种来自非洲的烈性传染病原在2014年带来了一场规模空前的瘟疫灾难。博拉病毒通过体液传播,它可以扰乱人体的免疫系统,造成严重的发热、疼痛、出血等症状,死亡率极高。在此之前,埃博拉在国际上也很少得到关注,然而随着交通变得越来越发达,这个“非洲死神”也闯入了更多人的视线。至今,针对埃博拉的药物和疫苗仍未上市,西非疫区也面临着公共卫生体系极其脆弱、民众健康意识缺乏等诸多问题,疫情一度失控。幸好,在疫情大规模爆发之后,国际援助力量参与到了埃博拉的防控当中,药品和疫苗的研发试验工作也开始积极地推行。作为横跨2014年全年、全球最重大的公共卫生事件,埃博拉为西非人民留下了血与泪的记忆,也为全世界的疾病控制工作敲响了警钟。

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2.小保方STAP干细胞事件

STAP发现之初,新闻发布会上的小保方晴子。她身边的是笹井芳树。图片来源:asahi.com

今年,科学圈的视线几乎从未从小保方晴子这个名字上移开。1月30日,这位来自日本理化学研究所(RIKEN)的研究者在《自然》上发表了两篇研究论文,在文章提出了一种获得多能干细胞的新方法——刺激触发性多能性获得(STAP)。文中宣称这种方法能单纯通过环境胁迫让体细胞获得多能性,因此论文发表后受到了研究者和媒体的高度关注。然而在短短半个月后,小保方晴子的研究被指造假,RIKEN方面随即展开内部调查。4月1日,RIKEN调查委员会认定小保方晴子存在捏造与篡改行为。小保方晴子在随后召开记者招待会公开道歉,但提出不服申诉。7月,那两篇关于STAP的论文被《自然》撤回,小保方晴子涉嫌学术不端一事也引起了日本对学术监管的整肃。在重现STAP细胞的尝试尚未有最终结论之时,小保方晴子的导师,著名干细胞学家笹井芳树在8月自杀离世。12月18日,理研做出最终决定:STAP再现失败,实验终止,小保方辞职。年度大戏,至此尘埃落定。

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1.“罗塞塔”抵达67P彗星

philaeoncomet.jpg菲莱登陆彗星之后从彗核表面发回的图片。图片来源:欧洲空间局

经过长达10年的太空飞行,欧洲空间局的“罗塞塔”探测器于8月6日飞抵目标——67P/楚留莫夫-格拉希门克彗星,成为首个环绕彗星飞行的航天器。11月12日,“罗塞塔”释放“菲莱”着陆器。尽管触地时意外发生了两次弹跳,最终偏离了预定着陆地点,但“菲莱”仍然成为首个成功在彗星表面软着陆的探测器。它在彗星表面进行了64个小时的科学探测,并在主力电池耗尽之前将全部数据传回了地球。“菲莱”在彗星表面以下探测到了坚硬的冰层,并且发现了有机物。而“罗塞塔”对目标彗星所作的分析则暗示,将水带到地球上的可能并非彗星,而是小行星。随着67P彗星越来越靠近太阳,彗星表面的温度会越来越高,活跃程度也会越来越甚,“菲莱”或许有可能得到充足的阳光照射,从而再次苏醒过来,“罗塞塔”则会继续环绕彗星运行,对它展开持续的细致探测。彗星是太阳系内最古老的构建原料,保存了太阳系形成之初的最原始信息。对彗星进行深入研究,有助于科学家进一步了解太阳系乃至地球的演化历史。

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(编辑:Ent,wuou)

文章题图:Keith Vanderlinde

 
 
 
 
The End

发布于2014-12-22, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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