作者:宗华 来源:中国科学报 发布时间:2017/12/27 8:59:27
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2017科学大事记

 

①中国量子纠缠试验的星地链路。

图片来源:Jin Liwang/Xinhua


 

②“科学大游行”的抗议者装扮成提线木偶Beaker在白宫前集会。

图片来源:Jessica Kourkounis


 

③今年7月,在拉森C冰架断裂前,一条裂缝在蔓延并且释放出巨大冰山。

图片来源:British Antarctic Survey/NYT


 

④一名男孩抗议在波兰比亚沃维耶扎原始森林进行的砍伐。

图片来源:Janek Skarzynski


 

⑤在“卡西尼号”坠毁后,团队成员彼此安慰。

图片来源:Zuma/eyevine

 


 

⑥气候变化加剧了诸如加州大火等自然灾难。

图片来源:Howard Lipin

从政治混乱到性骚扰事件,科学家度过了艰难的一年。不过,2017年也有亮点,包括一种新的癌症疗法获批以及从中子星撞击中探测到引力波。

当恒星相撞

今年标志着天文学一个新时代的开始:科学家可以通过释放的辐射以及在时空中创造的涟漪研究天体现象。10月16日,研究人员展示了对两颗中子星相撞的首次观测结果。这证实了关于此类撞击如何创造一些神秘的γ射线暴以及宇宙中包括金和铀在内的大多数较重元素的详细预测。

物理学家以引力波的形式探测到此次相撞的涟漪。70多个天文学家团队利用监控从γ射线到射频频谱等一切特征的望远镜观测到余波。

位于美国的激光干涉引力波天文台(LIGO)和位于意大利的“处女座”(Virgo)探测器对于此项发现至关重要。经过5年的关停升级后,Virgo在今年8月1日上线:它极大改善了研究人员定位引力波来源以及观测它们的能力。

2017年,量子通信也取得很大进展。6月15日,中国研究人员宣布从“墨子号”向相隔1200多公里的两个地面站成功发射光子对。这打破了粒子在“纠缠”状态下保持联系(操控一个粒子会影响到另一个粒子)的距离纪录。它还使得包括量子隐形传态在内的壮举成为可能,并且为尚未实现的量子互联网打下了基石。

在一个政治危机似乎要将全世界四分五裂的年份,一场史无前例的科学合作在中东展开。中东同步加速器辐射实验科学和应用中心(SESAME)在5月16日启动。该地区首个X射线源的项目成员包括日本、巴勒斯坦权力机构、以色列、塞浦路斯、埃及、伊朗、巴基斯坦和土耳其。SESAME的第一条光束线旨在用于研究物质和考古文物的性质,并于11月上线。另外3条定于2018年年底启用。

政治冲击

1月20日,美国总统唐纳德·特朗普就职并且很快在科学界“成名”。1月27日,他签署一项产生广泛影响的行政命令,即在接下来的90天里禁止7个主要穆斯林国家的公民进入美国。这使一些正在美国交流的研究人员陷入困境,并且让很多人担心将不得不放弃在该国科研机构做研究或者工作的机会。随后,作为对限制其影响范围的法庭裁决作出的回应,特朗普两次修改该禁令。针对此项政策最新版本的诉讼已经到达美国最高法院。

3月,特朗普公开了2018资助年度的预算提案,呼吁大幅削减国立卫生研究院和环境保护署(EPA)的经费。迄今为止,国会顶住了来自白宫的削减资助的压力。

年关将近,特朗普创下了至少自1976年起总统在第一届任期内没有科学顾问的最长时间纪录。截至目前,他仍未提名任何人填补这个通常包括领导白宫科学与技术政策办公室在内的职位空缺。和前任总统巴拉克·奥巴马任职时相比,目前该办公室的员工数量仅为之前的1/3左右。

特朗普上任第一年引发的各种骚乱在研究人员中激起一波又一波的抗议。1月,科学家加入到在华盛顿特区举行的“女性大游行”的上万名示威者的队伍中。3个月后,研究人员在华盛顿集会,举行“科学大游行”,这是全球数以百计的类似抗议活动之一。今年还见证了在美国竞选公职的科学家数量的激增。

分离焦虑

今年,英国决定离开欧盟的阴影一直笼罩着该国科学界。3月,英国政府确认将从欧洲原子能共同体(Euratom)退出。这使得研究人员极为震惊。Euratom是一个监督聚变研究和核管理的欧洲机构。科学家不断表示被从欧盟合作中踢出并且同事也相继离开英国。9月,政府发布一项关于科学和退欧的政策,为退欧谈判勾勒了目标但几乎未提及细节。不过,令活动家们欢欣鼓舞的是,英国决定在退欧后仍将允许欧盟国家公民留在该国并且承诺将研发开支占国内生产总值的比重从2015年的1.7%增加到2027年的2.4%。11月20日,政府宣布年度开支的增加将持续到2021~2022年,从而朝上述目标的实现迈出了重要一步。

欧洲、南美和东亚的政治气候可谓喜忧参半。法国的领导者承诺增加科学支出,加拿大则在首席科学顾问一职空缺近10年后重新恢复该职位。德国科学家享受到更广泛的支持,但11月进行的形成联盟政府的谈判破裂使该国政局陷入动荡。巴西正在经历的政治和经济混乱导致该国科学预算降至12年来的最低水平。日本科学家担心,停滞的研发资助可能损害到该国科研的未来,尽管政府在持续推动创新。

“出海”

7月12日,一座大小是卢森堡两倍的冰山从南极半岛脱离。它带走了南极第四大冰架——拉森C约12%的表面积。虽然该冰架的命运还未可知,但如果它坍塌了,拉森C释放的冰川可能含有足以将全球海平面抬升1厘米的水。

特朗普重塑了美国的环境政策。7月,他宣布美国将从2015年签署的《巴黎气候协定》中退出。今年晚些时候,EPA着手开始废除前任总统奥巴马推出的具有里程碑意义的监管条例:削减发电厂的温室气体排放量。该机构还禁止目前获得其资助的科学家在EPA咨询委员会任职。

8月,特朗普政府解散了一个旨在帮助业界、各州和地方政府利用下一次国家气候评估(定于2018年进行)的联邦咨询委员会。一份报告的第一部分——11月发布的对气候科学进行的477页分析——得出了人类是全球变暖主要原因的结论。

在欧洲,围绕在世界遗产地——波兰比亚沃维耶扎原始森林进行砍伐而起的争论在2017年愈演愈烈。7月,欧洲法院(ECJ)发布一项中间裁决,要求波兰政府立即停止在该地区进行的包括砍伐森林在内的活跃的森林管理,除非公共安全受到威胁。尽管法庭判令已出,但砍伐和清除枯木的工作仍在进行。该国政府表示,这对于对抗云杉树皮甲虫的暴发很有必要。11月20日,ECJ宣布,如果波兰没有遵守禁令,将处以每天至少10万欧元的罚金。

“兴旺发达”的遗传学研究

今年见证了一种名为CAR-T细胞疗法的复杂癌症疗法首次获批。该疗法涉及将患者自身的免疫细胞进行基因改造,以便靶向肿瘤。尽管这种疗法引发一些令人却步的安全顾虑,但美国食品和药物管理局在8月批准将其用于治疗患有一种急性白血病的儿童和青壮年。

1月,关于同时含有猪和人类细胞的胚胎的报告首次通过同行评议。这种杂交体为产生拥有可移植到人体内的器官的动物奠定了基础。

临床用于辅助生殖的基因编辑在2017年有了飞跃发展。6项相关研究使关于该主题的论文数量翻了两番。8月,一个团队宣布首次利用CRISPR-Cas9基因编辑系统修复了在可存活的人类胚胎内引发疾病的突变。研究人员证实此项技术是安全的,并且表示他们并未发现副作用的证据,比如不必要的突变。不过,研究结果引发了关于数据解读的担忧。在随后的9月,另一个团队报告称修复了携带可导致隐形血液疾病的基因的人类胚胎。在该基因中,两个拷贝均拥有会引发问题的突变。该团队还利用人类皮肤细胞克隆了胚胎,然后对DNA中的单个碱基进行编辑以便修正缺陷。

今年还见证了一场长达15个月的关于基因编辑的争议终结。2016年5月,中国研究人员描述了一种利用NgAgo酶的新基因编辑方法,并且表示该技术和CRISPR-Cas9相比拥有多种优势。但不久之后,宣称此项工作无法被复制的报告相继出现。上述研究作者在今年8月撤回了他们的文章。

不过,卷入CRISPR-Cas9专利战的科学家并没有迎来纷争的终结。今年2月,美国专利商标局的法官判定麻省理工学院—哈佛大学布罗德研究所可以保持其使用CRISPR-Cas9修改一些细胞基因组的专利。不过,包括加州大学系统在内的对方当事人很快提出上诉,从而将这场纷争拖到了2018年。

7月,研究人员最终看到了曾经收集的最大规模的基因数据宝藏之一。英国生物样本库发布了来自50万名参与者的基因组数据以及关于其健康和诸如握力、教育水平等特征的信息。获得批准的科学家均可获取到这些数据。这使得一个团队开展了2000多项全基因组关联研究,并且评估了各种特征和疾病的遗传可能性。

星际之年

美国宇航局(NASA)的“卡西尼号”太空船在9月15日“寿终正寝”。随着“卡西尼号”在土星大气层中烧毁,位于加州帕萨迪纳市的喷气推进实验室的科学家和工程师观察到传来的无线电信号在电脑屏幕上逐渐变弱、消失。

在对带有光环的土星进行了13年的探索后,这艘太空船携带的燃料已经基本耗尽。这使得工程师无法再控制它。为此,NASA决定将其坠毁,从而避免其撞向可能有系外生命的土卫二等其他卫星。“卡西尼号”探索了土星的强大风暴和不断变化的土星环,并且在“泰坦”卫星上发现了由碳氢化合物构成的海洋以及来自土卫二的咸性喷射流。

不久之后,一个始料未及的“访客”来到了太阳系。10月中旬,夏威夷的天文学家发现了一颗看上去在快速移动的小行星。但该天体拥有一个不同于以前见过的轨道。这个被命名为Oumuamua、长达400米的天体最终证实来自星际空间。这是有记录以来首次观察到此类天体。

今年年初,一个更加遥远的天体在天文学界引起轰动。2月,科学家报告称发现了大小是地球7倍的行星围绕一颗名为TRAPPIST-1、仅距太阳12.5秒差距(41光年)的恒星运行。

TRAPPIST-1系统因拥有数量众多的小行星而出名,所有行星均位于可为生命提供相对适宜温度的轨道上。这使得它们成为科学家未来几年希望通过望远镜开展详细研究的最令人瞩目的世界。

浮出水面

从好莱坞制片人Harvey Weinstein到美国记者Charlie Rose,一系列性侵犯案件在2017年浮出水面,并且在全球引发讨论和警醒。科学界也不例外。

8月,美国华盛顿大学解雇了著名微生物学家Michael Katze,理由是后者违反了学校政策, 包括禁止性骚扰和利益冲突。2015年,在这场争论初期,Katze以学校将其从实验室中开除为由起诉了该校官员。不过,他输掉了这场官司。最终,一项学校调查作出结论:Katze曾对两名受其监管的员工进行性骚扰。二次调查发现,除了其他宣称的利益冲突,他还让员工为其操办个人差事。

9月,在新闻媒体报道了纽约罗切斯特大学处理针对其教职员工、认知科学家Florian Jaeger的指控结果后,示威者的抗议轰动该校。罗切斯特大学两次调查关于Jaeger性骚扰学生和博士后以及创造不友善工作环境的指控,并且两次发现他并未违反学校政策。7名现在和以前的教职员工以及1名之前的研究生代表学生和博士后对此进行了投诉。由于对学校的结果不满意,他们将指控披露给媒体并且在12月8日发起了针对该校的联邦诉讼。该校官员成立了新的委员会进行调查,结果有望在2018年1月12日发布。

11月,经过13个月的调查,波士顿大学发现,地质学家David Marchant性骚扰一名研究生。这是在1999~2000年间到南极开展野外调查期间发生的。在发起诉讼前,这名学生一直在等待,直到其在另外一所学校获得终身教职。美国众议院科学、空间和技术委员会也在调查这起事件,因为Marchant接受了联邦研究资助。

自己学习

人工智能重地——“深度思维”并不满足于在2016年的围棋之战中打败全世界最好的选手。2017年,它战胜了自己。这家位于英国伦敦、归谷歌所有的公司在10月18日表示,最新版本的围棋机器人——“阿尔法零”在所有的时间里均击败了其“前辈”。旧版本大多通过研究专业人类选手的策略接受训练,但经过重新设计的“阿尔法零”完全通过对阵自己的反复试验学会了下围棋。它接受训练的时间更短,只需要40天,而旧版本需要几个月。同时,它仅需1/10的计算能力来运行。“深度思维”公司表示,类似技术可帮助研究人员处理诸如预测蛋白如何折叠等要求比较苛刻的计算任务。

2017年,量子计算机也取得重要进展。IBM、谷歌、初创公司和学术实验室都在竞相建造足够强大的机器。它们能开展传统计算机无法企及的计算。3月,IBM宣布最先推出商用量子计算服务。此项服务将使客户得以在一台运行的量子机器上反复实践。该公司表示将在今年年底拥有一个20量子位的系统,并且向客户开放。(宗华编译)

《中国科学报》 (2017-12-27 第3版 国际)
 
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