2018年國際十大科技新聞榜單，中國嫦娥四號上榜

　　基因剪刀

　　使用CRISPR基因調(diào)控技術(shù)直接操縱細(xì)胞基因組，研究人員將老鼠的皮膚細(xì)胞變成了誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。

　　曲面加速光束

　　美國和以色列科研團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了光束軌跡偏移。此實(shí)驗(yàn)可用于模擬廣義相對論現(xiàn)象。

　　幽靈粒子

　　來自太空的一個高能中微子橫穿南極洲“冰立方”中微子天文臺，科學(xué)家認(rèn)為其來源可能是耀變體。

　　探訪“貝努”

　　人類探測器首次探訪小行星“貝努”，發(fā)現(xiàn)其巖石外表下暗藏著水留下的蹤跡——羥基。

　　躍遷

　　100多年前，科學(xué)家首次在氫原子內(nèi)觀察到其最基本躍遷，如今在反氫原子內(nèi)實(shí)現(xiàn)并觀察到這一躍遷。

　　科技創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)，改變著地球上的生活并改變著我們對現(xiàn)實(shí)的看法。2018年的十大國際科技新聞，再次向我們證明了人類思維的深刻和創(chuàng)造能力的無窮：石墨烯旋轉(zhuǎn)特定角度可變超導(dǎo)體、精確定位“幽靈粒子”起源、首次造訪小行星并發(fā)現(xiàn)水……如果你還沒有了解這些最新的科學(xué)進(jìn)展，現(xiàn)在是時候了。這些成果正在為無數(shù)科學(xué)家提供靈感，帶領(lǐng)他們繼續(xù)突破人類能力的極限。

　　1、49量子位超導(dǎo)測試芯片交付

　　又一家科技企業(yè)接近實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”目標(biāo)。

　　英特爾公司今年宣布，已成功設(shè)計、制造并交付49量子位超導(dǎo)測試芯片“Tangle Lake”，這一名字源于阿拉斯加湖泊，意指這些量子位需在極冷溫度等條件下工作，其將使研究人員能評估和改進(jìn)糾錯技術(shù)，并模擬一些計算問題。

　　計算界“新秀”——量子計算潛力巨大，當(dāng)前最好的超級計算機(jī)需數(shù)月或數(shù)年才能解決的問題，比如藥物開發(fā)、金融建模、氣候預(yù)報等，未來的量子計算機(jī)有望在較短時間內(nèi)解決。

　　“量子霸權(quán)”被認(rèn)為是量子技術(shù)發(fā)展史上的一個奇點(diǎn)。“量子霸權(quán)”指量子計算機(jī)的計算能力超過傳統(tǒng)計算機(jī)，實(shí)現(xiàn)對于傳統(tǒng)計算機(jī)的“霸權(quán)”。有觀點(diǎn)認(rèn)為，超過50（左右）量子位后，量子計算機(jī)的能力將一騎絕塵，令傳統(tǒng)計算機(jī)望洋興嘆。目前，“量子霸權(quán)”已引英特爾、IBM和谷歌等巨頭競折腰。IBM去年底宣布成功研制出一款50量子位處理器原型；谷歌也計劃很快推出49量子位產(chǎn)品。

　　理想很豐滿，現(xiàn)實(shí)卻很骨感，目前量子計算仍處于初期階段。業(yè)內(nèi)人士估計，量子計算離解決工程規(guī)模問題或許還有5—7年；而要想具有商業(yè)實(shí)用價值，可能需要100萬甚至更多量子位。

　　“實(shí)現(xiàn)霸權(quán)”的量子計算機(jī)將掀起怎樣的“腥風(fēng)血雨”？且拭目以待。

　　2、彎曲空間內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)激光束加速

　　這是曲面加速光束的第一次演示，操作卻很簡單，通過向白熾燈泡殼內(nèi)發(fā)射激光得以實(shí)現(xiàn)。

　　美國和以色列物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)今年實(shí)現(xiàn)了光束軌跡偏移。此前，科學(xué)家已經(jīng)證實(shí)光束可以在平坦表面上被加速，加速度使其沿著彎曲而不是直線的軌跡行進(jìn)。新研究發(fā)現(xiàn)，被加速的光束也并非沿著測地線（又稱大地線或短程線，可定義為空間中兩點(diǎn)的局域最短或最長路徑）移動，而是發(fā)生了偏移。

　　平面加速光束的軌跡，完全由光束寬度決定，而新研究表明，曲面加速光束的軌跡，由光束寬度和表面曲率共同決定。

　　這個看似“莫名奇妙”的實(shí)驗(yàn)，其實(shí)是突破性的，它擁有各種各樣的潛在應(yīng)用，其中之一就是模擬廣義相對論現(xiàn)象，以進(jìn)一步研究諸如引力透鏡效應(yīng)、愛因斯坦環(huán)、引力藍(lán)移或紅移等現(xiàn)象。此外，它還能提供一種新技術(shù)，用于控制血管、微通道和其他彎曲環(huán)境中的納米顆粒。

　　這僅僅是個開始，這個聯(lián)合團(tuán)隊(duì)現(xiàn)已著手研究光線在極薄的彎曲膜中傳播的可能性。

　　3、兩層石墨烯旋疊可變超導(dǎo)體

　　根據(jù)1957年的超導(dǎo)電性理論，某些材料能夠以零電阻導(dǎo)電。然而，許多材料表現(xiàn)出所謂的非常規(guī)超導(dǎo)電性，無法用該理論解釋。

　　今年，美國麻省理工學(xué)院科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩層石墨烯以1.1度的“魔角”旋轉(zhuǎn)疊加在一起時，可模擬被稱為銅酸鹽的銅基材料的超導(dǎo)行為。也就是說，研究團(tuán)隊(duì)在兩層石墨烯中發(fā)現(xiàn)了新的電子態(tài)，其可以簡單實(shí)現(xiàn)絕緣體到超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變。

　　這種“神奇角度”石墨烯除了會形成超導(dǎo)態(tài)，還會形成另一種電子態(tài)。在同時發(fā)表的第二篇論文中，團(tuán)隊(duì)展示了交疊的雙層石墨烯系統(tǒng)會出現(xiàn)一種新的絕緣態(tài)——莫特絕緣體態(tài)。

　　兩個系統(tǒng)可以通過改變旋轉(zhuǎn)角度和電場來輕易調(diào)整。這意味著，該成果將提供一個全新的二維平臺，以供科學(xué)家們理解曾長期困擾物理學(xué)界的高溫超導(dǎo)電性的起源問題，并打開了一扇研究非常規(guī)超導(dǎo)體的大門，同時也為全新電學(xué)性能的開拓和工程化鋪平道路。

　　這一發(fā)現(xiàn)轟動業(yè)界，被稱為石墨烯超導(dǎo)的重大進(jìn)展。更令人驚訝的是，在傳說中斃稿率高達(dá)90%的《自然》雜志上連發(fā)兩篇論文的第一作者，年僅22歲，他就是年輕的中國物理學(xué)家曹原。

　　4、“基因剪刀”首次讓皮膚細(xì)胞變身干細(xì)胞

　　2006年，格萊斯頓研究所的山中伸彌，用4種被稱為轉(zhuǎn)錄因子的關(guān)鍵蛋白處理普通的皮膚細(xì)胞，制造出了誘導(dǎo)多能干細(xì)胞，標(biāo)志著未成熟的細(xì)胞能夠發(fā)展成所有類型的細(xì)胞。在上述研究基礎(chǔ)上，格萊斯頓團(tuán)隊(duì)不使用轉(zhuǎn)錄因子，而是通過向細(xì)胞添加化學(xué)品混合物，制造出了誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。

　　而在2018年的研究中，格萊斯頓團(tuán)隊(duì)提供了制造誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的第三種方法——使用CRISPR基因調(diào)控技術(shù)，直接操縱細(xì)胞的基因組，將老鼠的皮膚細(xì)胞變成了誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。新方法不僅有助于科學(xué)家更方便地獲得重要的細(xì)胞，也能進(jìn)一步了解細(xì)胞的重編程過程。

　　其實(shí)，誘導(dǎo)多能干細(xì)胞就像胚胎干細(xì)胞一樣具備分化成多種細(xì)胞的潛力，可用于修復(fù)受損的組織和器官。而“基因剪刀”則能精確查找一串代碼在基因組中的位置，進(jìn)行刪除或修改。

　　現(xiàn)在的新方法與之前的截然不同，可幫助人類更簡單快捷地制造出誘導(dǎo)多能干細(xì)胞，未來也能將皮膚細(xì)胞直接重編程為心臟細(xì)胞或腦細(xì)胞等，它為治療多種疾病提供了巨大助力。

　　5、科學(xué)家首次精確定位“幽靈粒子”起源

　　2017年9月，來自太空的一個高能中微子橫穿南極洲“冰立方”中微子天文臺，一石激起千層浪，科學(xué)家爭相為其追本溯源。今年7月，數(shù)十個科研團(tuán)隊(duì)在《自然》《科學(xué)》雜志撰文稱，這個“落入凡間的精靈”可能源自一個距地球約37.8億光年的耀變體（Blazar）。耀變體是由星系中央的巨大黑洞吸積大量物質(zhì)而產(chǎn)生的劇烈天文現(xiàn)象。

　　科學(xué)家稱，產(chǎn)生中微子的耀變體可幫助解決天文學(xué)的一個百年謎團(tuán)：不時拜訪地球的宇宙射線從何而來？

　　宇宙射線是由宇宙中的“爆發(fā)事件”拋射出的帶電粒子（主要是質(zhì)子），是自然界中能量最高的粒子。100多年來，科學(xué)家一直希望找到其源頭，但通過對其行進(jìn)路徑進(jìn)行反向追蹤不可能做到，因?yàn)樵诘诌_(dá)地球前，其飛行路徑已被地球磁場嚴(yán)重扭轉(zhuǎn)。

　　但無論宇宙射線起源何處，有“幽靈粒子”之稱的高能中微子都很可能與其“相依相伴”。中微子幾乎沒有質(zhì)量，并可以保持穩(wěn)定不變，這使其成為研究宇宙射線的極佳“信使”。中微子給科學(xué)家指出了一條穿越迷霧的路，不過，關(guān)鍵是要在它們抵達(dá)地球時捕捉到它們。

　　主要科學(xué)目標(biāo)是借助中微子尋找高能宇宙射線起源的“冰立方”天文臺此次立下大功。如果結(jié)果正確，那么，這個耀變體可能是宇宙射線首個“驗(yàn)明正身”的來源。

　　6、火星極地冰蓋下存在液態(tài)水

　　“沒有水，就沒有生命。”至少在目前，當(dāng)人們尋找地外生命時，這仍是圭臬。

　　2015年，火星勘測軌道飛行器告訴我們，紅色星球的溝壑，很可能是高濃度咸水流經(jīng)所產(chǎn)生的，這是火星存在流動液態(tài)水“迄今最強(qiáng)有力證據(jù)”。但還不是實(shí)證。

　　直到今年，意大利科學(xué)家報告在火星上首度發(fā)現(xiàn)了一個地下鹽水湖，這座湖位于火星南極冰蓋之下，直徑約20千米。研究人員稱，這是火星首次發(fā)現(xiàn)持久水體存在的痕跡，解決了關(guān)于紅色星球是否存在液態(tài)水的曠日持久的爭論。

　　這處水體的發(fā)現(xiàn)，不僅僅是增加了人們對火星上存在生命的期待。

　　從長遠(yuǎn)角度來看，火星雖然溫度不太好、大氣不太足，但也不會像一些奇葩的星球那樣完全不可改造，且火星與我們距離適當(dāng)，表面積也與地球的陸地面積相當(dāng)，當(dāng)人類考慮到移民外星球時，火星經(jīng)常是第一選擇?，F(xiàn)在，液態(tài)水的發(fā)現(xiàn)使這種情況變得更加可能。

　　從近處來說，這對科學(xué)家利用冰蓋解讀火星氣候變化歷史十分關(guān)鍵，是未來數(shù)年天體生物學(xué)研究的科學(xué)目標(biāo)，同時，它也將是本世紀(jì)人類登陸火星前，基地建設(shè)的最重要資源。

　　7、反氫內(nèi)基準(zhǔn)能量躍遷首次實(shí)現(xiàn)

　　物理學(xué)中最大的謎團(tuán)之一就是：反物質(zhì)去哪兒了？

　　物理定律表明，宇宙大爆炸產(chǎn)生的巨大能量應(yīng)該創(chuàng)造了等量物質(zhì)和反物質(zhì)。等量物質(zhì)和反物質(zhì)相遇，就會“同歸于盡”，但大爆炸之后到現(xiàn)在，宇宙仍充滿由物質(zhì)組成的各種天體。既然物質(zhì)還在，那反物質(zhì)去哪兒了？

　　氫原子最簡單，所以反物質(zhì)研究由反氫原子開始。

　　100多年前，科學(xué)家首次在氫原子內(nèi)觀察到其最基本、最重要的躍遷——萊曼-α（Lyman-alpha）躍遷，即當(dāng)氫原子的一個電子從低軌道轉(zhuǎn)移到高軌道時，會發(fā)出一系列紫外線輻射。

　　8月22日，加拿大和歐洲核子研究中心（CERN）的物理學(xué)家在《自然》雜志撰文稱，他們首次在反氫原子內(nèi)實(shí)現(xiàn)并觀察到了萊曼-α躍遷，向冷卻和操縱反氫原子邁近了一步，有望開辟反物質(zhì)科學(xué)的新時代。

　　操控反氫原子有何意義？從理論上來說，500克反物質(zhì)產(chǎn)生的破壞比世界上最大的氫彈威力都要大，雖然科學(xué)家已能制造并抓獲反物質(zhì)，但其存在時間太短，且代價太過昂貴。反物質(zhì)如能操控，將能成為人類用之不竭的新能源！

　　8、科學(xué)家造出全新光物質(zhì)形式

　　光學(xué)行為能“彎曲”物理規(guī)則嗎？

　　光子作為幾乎沒有質(zhì)量的基本粒子，是一種“超然”的存在——如果你把兩束激光相對，光子只會連個招呼都不打，互相穿過。但在2013年，麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)，讓光子相互作用產(chǎn)生一種物質(zhì)形式，人們不知道它是什么，都說這就像一個真實(shí)版的“光劍”——光束之間會彼此推拉產(chǎn)生對抗。

　　2018年，仍然是這個團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》上發(fā)表論文，宣布他們實(shí)現(xiàn)了三個光子之間相互作用，即粘在一起形成了此前未被觀察過的一種全新光子物質(zhì)。

　　研究人員發(fā)現(xiàn)，利用弱激光照射，它們不是作為單個、隨機(jī)分離的光子通過致密的超冷銣原子云，而是成對或者三個光子結(jié)合在一起——這表明在光子之間發(fā)生了相互作用。結(jié)合后的光子，實(shí)際上得到了電子質(zhì)量的一部分，這些有質(zhì)量的光粒子傳播速度變慢，比沒有相互作用的常規(guī)光子速度慢10萬倍。

　　這個團(tuán)隊(duì)的“主業(yè)”，其實(shí)是量子計算機(jī)的研究。他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果告訴人們，光子確實(shí)可以相互吸引或者彼此纏繞；并且，如果它們可以其他方式相互作用，那么未來一定會被用于超快的量子計算以及由光組成的復(fù)雜晶體中。

　　9、人類探測器首次造訪小行星“貝努”

　　我是誰？從哪里來？要到哪里去？人類所有的追尋，都只不過是回答這三大“天問”的嘗試。

　　我從哪里來？也就是生命如何起源的？傳說約45億年前，太陽系剛剛形成，地球還是一顆充滿熔巖的星球，恍如地獄。突然，一顆不知“鄉(xiāng)關(guān)何處”的小行星“誤入藕花深處”，闖入太陽系，與地球進(jìn)行了一次猛烈的撞擊。這次撞擊引發(fā)的“蝴蝶效應(yīng)”可能帶來了有機(jī)物和水，為地球提供了孕育生命的關(guān)鍵條件。

　　小行星是約45億年前太陽系形成時遺留下來的碎片。有科學(xué)家認(rèn)為，對小行星樣本進(jìn)行原子級分析有望為上述假說提供重要證據(jù)。于是，2016年，美國國家航空航天局（NASA）肩負(fù)重要使命的“源光譜釋義資源安全風(fēng)化層辨認(rèn)探測器”（OSIRIS-Rex）朝小行星“貝努”（Bennu）整裝出發(fā)了。

　　12月10日，NASA興奮地宣布，OSIRIS-Rex發(fā)現(xiàn)小行星的巖石外表下暗藏著由氫分子和氧分子組成的羥基的蹤跡，這使直徑500米的“貝努”具有孕育生命的潛力，或許也蘊(yùn)藏著關(guān)于地球生命起源的線索。

　　2023年，探測器會將這些物質(zhì)的樣本送回地球，屆時，科學(xué)家將獲得與太陽系歷史和演化有關(guān)的寶貴資料，幫助人類進(jìn)一步認(rèn)識地球的過往與未來、更好地洞悉生命的起源。

　　10、嫦娥四號探訪月背

　　12月8日2時23分，中國的嫦娥四號乘坐長征三號乙運(yùn)載火箭成功發(fā)射升空，將于明年1月進(jìn)行月球背面軟著陸和巡視勘察。如果成功，它將實(shí)現(xiàn)人類歷史上首次在月球背面投放著陸器和月球車；同時也將實(shí)現(xiàn)國際首次地月拉格朗日L2點(diǎn)的測控和中繼通信。

　　誰不曾仰望蒼穹星海，渴望窮盡宇宙的奧秘？月球這顆陪伴了地球40多億年的鄰居，自古以來就寄托了國人團(tuán)圓和滿之愿景，國人也因此對它多了一份感性。

　　但正如東漢王充在《論衡》中指出的：“濤之起也，隨月升衰。”由于引力的潮汐鎖定效應(yīng)，月球只有一面朝著地球，從未有人見過月球背面，這給其蒙上了一層神秘面紗。且因?yàn)樵虑虮旧淼淖韪?，任何飛行器到達(dá)月球背面區(qū)域后會失去通信能力。

　　面對如此神秘的月之背，中國在今年5月成功發(fā)射了“鵲橋”中繼衛(wèi)星，為嫦娥四號探測器與地面測控站之間搭建了一座傳輸信號與數(shù)據(jù)的橋梁。

　　嫦娥四號此次背負(fù)著勘探艾特肯盆地——馮·卡門隕石坑的重要使命，該隕石坑被認(rèn)為是月球最古老的撞擊特征。而此次前所未有的太空探秘旅程，將為人類了解月球、地球、太陽系的演化提供第一手?jǐn)?shù)據(jù)和線索。

　　它也為太空探索注入了新的激情與活力。歐洲空間局（ESA）相關(guān)人員稱，嫦娥四號著陸器和月球車預(yù)計會對月球的組成和歷史產(chǎn)生新的認(rèn)知，將是解開月球奧秘的一個里程碑。

　　《科學(xué)》雜志稱嫦娥系列任務(wù)“雄心勃勃”，是偉大的先鋒工程。

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