2014年度十大科技事件

爭論可能永不會消失，但技術(shù)并沒有因此而停滯

在剛剛過去的8760個小時里，雖然有瘟疫侵襲西非，學(xué)術(shù)不端事件貫穿全年，但人類仍在拓展認(rèn)知疆界的道路上橐橐前行。宇宙學(xué)家們似乎是找到了宇宙“大爆炸”理論首個觀測到證據(jù)，但仍需確認(rèn)。生命科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的科學(xué)家們做到了精確編輯DNA，對于遺傳操縱的精度正在逐漸逼近生命的最底層。研究者們創(chuàng)造了一對全新的堿基，為創(chuàng)造新的生命類型提供可能。而關(guān)于新一輪遺傳工程，科學(xué)家們關(guān)注的不僅是“美國人吃不吃轉(zhuǎn)基因”這種層面的問題，采用RNAi技術(shù)創(chuàng)造的低丙烯酰胺土豆可以商業(yè)種植，而曾多次引發(fā)貿(mào)易爭議的MIR162轉(zhuǎn)基因玉米在中國獲得了批準(zhǔn)。爭論可能永不會消失，但技術(shù)不會因此而停滯。

2014年，兩架馬航的飛機牽動了全球人的眼光。一架失去聯(lián)系，飛向了未知，令全世界錯愕痛惜，另一架被擊落。在全球吸引人眼光的還有“往自己頭上潑冰水”的冰桶大挑戰(zhàn)，這一在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)起，并迅速吸引全球知名人士參加的大型活動，除了讓人們體驗了互聯(lián)網(wǎng)上全球共同行動魔力的同時，還讓人知道了肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥這樣的罕見病。科學(xué)與公眾，就以這種奇妙的方式，糾纏在一起。

2014年年底，全球的人們還集體“穿越”了史上最真實的黑洞，由此引發(fā)了全球理論物理的討論。距離上一次這樣的全民熱潮，還是肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥患者，擁有“宇宙之王”之稱的理論物理學(xué)家斯蒂芬·霍金寫的科學(xué)讀物《時間簡史》上市的時候，想來已有十年之久。十年前，還不知道智能手機和平板電腦為何物的“羅塞塔”從地球上起飛。2014年8月，它終于抵達(dá)了目的地——67P/楚留莫夫-格拉希門克彗星，成為首個環(huán)繞彗星飛行的航天器，它還在預(yù)定地點釋放了“菲萊”著陸器，這也是人類歷史上第一次在彗星表面釋放成功的探測器。這簡直是要拉開人類和“三體人”宏大對峙的帷幕了。真若有“黑暗森林”法則，此舉又將如何決定地球人的命運呢？

2015年，科學(xué)仍將繼續(xù)前行。

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“冰桶挑戰(zhàn)”與ALS

2014年6月，一種被稱為“冰桶挑戰(zhàn)”的娛樂開始在互聯(lián)網(wǎng)上流行：參與者往自己頭上澆一桶冰水，然后點朋友的名，被點者要么也澆水，要么向慈善組織捐錢。2014年7月底，一位“漸凍人”（肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥，英文縮寫ALS）患者彼得·弗雷特斯將這項挑戰(zhàn)和ALS聯(lián)系在一起，發(fā)生了爆炸式傳播，不久幾大慈善組織開始介入，許多上層人士也被點名，并蔓延到了世界各地。迄今為止，來自全世界的參與者一共在Facebook上貼出了1700萬個冰桶視頻，募集金額超過1.15億美元，是美國國立衛(wèi)生研究院2013年ALS研究經(jīng)費的三倍。這是社交媒體上有史以來最成功的生物醫(yī)學(xué)研究募集活動。

批評者認(rèn)為冰桶運動只是跟風(fēng)，讓人忽視其他更致命的疾病。但支持者認(rèn)為，這是一個娛樂活動科學(xué)化的成功案例，不但讓一種罕見病得到了前所未有的關(guān)注，募得的經(jīng)費也對改善患者生活質(zhì)量、推進相關(guān)領(lǐng)域研究十分重要。畢竟，科學(xué)事業(yè)是歸于全人類的，科學(xué)傳播也是其中的一部分。

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不同尋常的數(shù)學(xué)獎得主

《星際穿越》和《三體》熱潮

2014年有兩位數(shù)學(xué)獎項的得主引人矚目。華人數(shù)學(xué)家張益唐因在證明孿生素數(shù)猜想中做出關(guān)鍵貢獻而獲得了2014年的柯爾數(shù)論獎和麥克阿瑟天才獎;伊朗數(shù)學(xué)家瑪利亞姆·米爾扎哈尼則因為在黎曼曲面及其?？臻g領(lǐng)域的貢獻成為第一位獲得菲爾茲獎的女性。

這兩位得主的身份都有些不同尋常。張益唐博士畢業(yè)后曾經(jīng)因為在學(xué)術(shù)界找不到工作而以做三明治為生，后來成為新罕布什爾大學(xué)講師，但也一直沒有進入終身教職系統(tǒng)，十多年來沒有發(fā)表論文，卻在數(shù)論領(lǐng)域做出了突破性的進展。而米爾扎哈尼則是數(shù)學(xué)界里并不多見的女性：美國只有30%的數(shù)學(xué)博士生是女性，終身教職系統(tǒng)中的女性只有12%。

黑洞吸積盤背景下的飛船。圖片來源：電影海報

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新一輪遺傳工程爭議

記得上一次全民上下皆在討論理論物理，還是十多年前《時間簡史》上市時;而今年，《星際穿越》的上映和《三體》英文版的出版讓我們再次見證了物理和太空探索的魅力。

諾蘭執(zhí)導(dǎo)的《星際穿越》由理論物理學(xué)家基普·索恩擔(dān)任制片及科學(xué)顧問，包含了迄今最真實的黑洞模擬，片中提及的引力、蟲洞、黑洞、時間膨脹、枯萎病甚至“末日作物”玉米等概念，雖然并不算新鮮，但在公眾和科學(xué)界都引發(fā)了激烈的討論，更有大批科學(xué)家和科普愛好者來“吐槽”影片不科學(xué)的地方，而作為科學(xué)顧問，索恩也對爭論最多的一些設(shè)定做出了積極的回應(yīng)。

劉慈欣的著名科幻小說《三體》三部曲于2010年完結(jié)，已經(jīng)在國內(nèi)形成了巨大的粉絲群;今年《三體》英文版第一部由劉宇昆翻譯完成并在美國上架，又再次引發(fā)了人們的關(guān)注。三體中討論的眾多瘋狂科幻設(shè)想令人印象深刻，但它用以推動劇情的“黑暗森林”世界設(shè)定引發(fā)的爭論尤其巨大。怎樣的宇宙才能滿足黑暗森林的要求呢？我們的宇宙離它又有多遠(yuǎn)？

圍繞轉(zhuǎn)基因的爭議實際上從未真正停歇，在過去的一年里，中國也成為了全球范圍內(nèi)的重要爭議點。2014年初，一部關(guān)于美國轉(zhuǎn)基因食品狀況的紀(jì)錄片在國內(nèi)引發(fā)了巨大反響，但其中的大量漏洞、斷章取義、采樣偏差和邏輯謬誤也引發(fā)了許多專業(yè)人士的批評。2014年2月，美國農(nóng)業(yè)部發(fā)布的《轉(zhuǎn)基因作物在美國》報告，總結(jié)了18年來美國轉(zhuǎn)基因種植的諸多數(shù)據(jù)。2014年6月，曾遭廣泛批評并被撤稿的塞拉利尼轉(zhuǎn)基因玉米論文換了期刊重新發(fā)布，但此前的問題也沒有真正解決。2014年8月，美國農(nóng)業(yè)部邀請中國多家媒體前往美國，了解美國農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的全貌。2014年11月，采用RNAi技術(shù)創(chuàng)造的低丙烯酰胺土豆獲得批準(zhǔn)。2014年12月，曾多次引發(fā)貿(mào)易爭議的MIR162轉(zhuǎn)基因玉米獲中國批準(zhǔn)。與此同時，各種新一代轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品——易于制造生物燃料的楊樹、富含維生素A的香蕉、光合作用效率提升的煙草……也都在各自的研發(fā)道路上前行。爭論可能永不會消失，但技術(shù)并沒有因此而停滯。endprint

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編輯生命

七大探測器圍觀彗星飛掠火星

2014年9月，火星迎來了兩艘全新的人造航天器：22日，美國航空航天局（NASA）的MAVEN探測器抵達(dá)火星;2天后，印度空間研究機構(gòu)的MOM探測器也順利進入環(huán)繞火星的軌道。至此，連同NASA和歐空局先前仍在運轉(zhuǎn)的火星探測器，對這顆紅色行星展開考察的人造航天器史無前例地達(dá)到了7個。不到一個月之后，即10月20日，首次闖入內(nèi)太陽系的C/2013 A1賽丁泉彗星近距離飛掠火星，最近時距離火星不到14萬千米，相當(dāng)于地月距離的大約1/3。這場可以說是一生只能遇到這么一回的罕見天象，不僅將一顆奧爾特云彗星送到了7個探測器的面前，還在火星上展開了一場超出人類能力范圍的大規(guī)模試驗。這些火星探測器對彗星飛掠進行了觀測，發(fā)現(xiàn)彗星帶來的物質(zhì)給火星帶來了一場流星暴雨，甚至在短時間內(nèi)改變了火星大氣的成分。目前，科學(xué)家仍在分析各個探測器發(fā)回的大量數(shù)據(jù)，關(guān)于彗星與火星的這場激情濕吻，可能還有更多驚喜等著他們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。

遺傳工程誕生已經(jīng)四十多年，精度也正在逐漸逼近生命的最底層。2014年4月，基于CRISPR/Cas機制的基因編輯系統(tǒng)獲得專利，11月其發(fā)明人獲得年度科學(xué)突破獎。這項技術(shù)利用了細(xì)菌中的古老免疫系統(tǒng)，實現(xiàn)了方便而高精度地編輯DNA，理論上基因組中每8個堿基就有一個可用位點——而它的前輩系統(tǒng)則是數(shù)百個堿基才有一個。更重要的是，這一系統(tǒng)實現(xiàn)極其簡單，幾乎任何實驗室均可完成，而不必像此前那樣依賴商業(yè)公司。

而在另一個領(lǐng)域里，2014年5月研究者創(chuàng)造了一對全新的堿基，這對堿基不但能配對，而且還能混入細(xì)菌的天然DNA中，并正常復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。這是第一套被細(xì)菌“承認(rèn)”的DNA新字母。這兩個字母在自然界中沒有“意義”，因此無法翻譯，但這也意味著我們可以賦予它們意義、向蛋白質(zhì)中引入新的氨基酸而不影響原本的生理過程，并可能合成出天然機制無能為力的特殊藥品或工業(yè)產(chǎn)品。

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原初引力波“證實”暴脹？

2014年3月18日，美國哈佛-史密松天體物理中心召開新聞發(fā)布會，宣布約翰·科瓦克帶領(lǐng)的研究團隊，利用南極點附近的BICEP2望遠(yuǎn)鏡，在微波背景輻射中檢測到了B模式極化信號。研究團隊當(dāng)時宣稱，這些信號很可能是宇宙最初時刻的原初引力波留下的印跡。

此結(jié)果一經(jīng)公布，立刻在物理學(xué)界引發(fā)爭論。不少科學(xué)家指出，該信號可能只是銀河系里的塵埃產(chǎn)生的假象。2014年9月19日，歐洲空間局的普朗克團隊發(fā)表論文指出，在BICEP2望遠(yuǎn)鏡觀測的天區(qū)，普朗克探測器觀測到了銀河系塵埃的干擾，要比先前認(rèn)為的更加嚴(yán)重。目前，科瓦克團隊正與普朗克團隊合作，利用后者的數(shù)據(jù)扣除銀河系塵埃對他們結(jié)果的影響。另一方面，他們繼續(xù)在南極展開觀測，期待更多的數(shù)據(jù)能夠幫助他們得出確切的結(jié)論。如果能夠證實原初引力波確實存在的話，那將為宇宙早期被稱為“暴脹”的急劇膨脹過程提供首個觀測證據(jù)。

位于南極點附近的BICEP2望遠(yuǎn)鏡正在極夜中觀測宇宙微波背景輻射。圖片來源：Keith Vanderlinde

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史無前例的埃博拉疫情

小保方STAP干細(xì)胞事件

在2014年，“埃博拉”無疑是衛(wèi)生領(lǐng)域最牽動人們神經(jīng)的一個詞匯。這種來自非洲的烈性傳染病原在2014年帶來了一場規(guī)模空前的瘟疫災(zāi)難。博拉病毒通過體液傳播，它可以擾亂人體的免疫系統(tǒng)，造成嚴(yán)重的發(fā)熱、疼痛、出血等癥狀，死亡率極高。在此之前，埃博拉在國際上也很少得到關(guān)注，然而隨著交通變得越來越發(fā)達(dá)，這個“非洲死神”也闖入了更多人的視線。至今，針對埃博拉的藥物和疫苗仍未上市，西非疫區(qū)也面臨著公共衛(wèi)生體系極其脆弱、民眾健康意識缺乏等諸多問題，疫情一度失控。幸好，在疫情大規(guī)模爆發(fā)之后，國際援助力量參與到了埃博拉的防控當(dāng)中，藥品和疫苗的研發(fā)試驗工作也開始積極地推行。作為橫跨2014年全年、全球最重大的公共衛(wèi)生事件，埃博拉為西非人民留下了血與淚的記憶，也為全世界的疾病控制工作敲響了警鐘。

2014年，科學(xué)圈的視線幾乎從未從小保方晴子這個名字上移開。2014年1月30日，這位來自日本理化學(xué)研究所（RIKEN）的研究者在《自然》上發(fā)表了兩篇研究論文，在文章提出了一種獲得多能干細(xì)胞的新方法——刺激觸發(fā)性多能性獲得（STAP）。文中宣稱這種方法能單純通過環(huán)境脅迫讓體細(xì)胞獲得多能性，因此論文發(fā)表后受到了研究者和媒體的高度關(guān)注。然而在短短半個月后，小保方晴子的研究被指造假，RIKEN方面隨即展開內(nèi)部調(diào)查。2014年4月1日，RIKEN調(diào)查委員會認(rèn)定小保方晴子存在捏造與篡改行為。小保方晴子在隨后召開記者招待會公開道歉，但提出不服申訴。7月，那兩篇關(guān)于STAP的論文被《自然》撤回，小保方晴子涉嫌學(xué)術(shù)不端一事也引起了日本對學(xué)術(shù)監(jiān)管的整肅。在重現(xiàn)STAP細(xì)胞的嘗試尚未有最終結(jié)論之時，小保方晴子的導(dǎo)師，著名干細(xì)胞學(xué)家笹井芳樹在8月自殺離世。2014年12月18日，RIKEN做出最終決定：STAP再現(xiàn)失敗，實驗終止，小保方辭職。年度大戲，至此塵埃落定。

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“羅塞塔”抵達(dá)67P彗星

經(jīng)過長達(dá)10年的太空飛行，歐洲空間局的“羅塞塔”探測器于2014年8月6日飛抵目標(biāo)——67P/楚留莫夫-格拉希門克彗星，成為首個環(huán)繞彗星飛行的航天器。2014年11月12日，“羅塞塔”釋放“菲萊”著陸器。盡管觸地時意外發(fā)生了兩次彈跳，最終偏離了預(yù)定著陸地點，但“菲萊”仍然成為首個成功在彗星表面軟著陸的探測器。它在彗星表面進行了64個小時的科學(xué)探測，并在主力電池耗盡之前將全部數(shù)據(jù)傳回了地球。“菲萊”在彗星表面以下探測到了堅硬的冰層，并且發(fā)現(xiàn)了有機物。而“羅塞塔”對目標(biāo)彗星所作的分析則暗示，將水帶到地球上的可能并非彗星，而是小行星。隨著67P彗星越來越靠近太陽，彗星表面的溫度會越來越高，活躍程度也會越來越甚，“菲萊”或許有可能得到充足的陽光照射，從而再次蘇醒過來，“羅塞塔”則會繼續(xù)環(huán)繞彗星運行，對它展開持續(xù)的細(xì)致探測。彗星是太陽系內(nèi)最古老的構(gòu)建原料，保存了太陽系形成之初的最原始信息。對彗星進行深入研究，有助于科學(xué)家進一步了解太陽系乃至地球的演化歷史。endprint