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    2015科學(xué)展望

    數(shù)據(jù)來(lái)源 英國(guó)《自然》雜志 制圖 郎冰

    不管你承認(rèn)與否，科技在當(dāng)今世界中正扮演著越來(lái)越重要的角色。有專家預(yù)計(jì)，2015全球研發(fā)經(jīng)費(fèi)（R&D）將高達(dá)1.9萬(wàn)億美元。你想不想展望新的一年，看看科技將如何融入智酷時(shí)代的生活？

    探索未知的世界

    好奇心是人類科技進(jìn)步的最大動(dòng)力。對(duì)很多科學(xué)家來(lái)說(shuō)，探索未知就是他們的生活動(dòng)力

    每個(gè)人都在談?wù)摽萍汲晒D(zhuǎn)化，但如果你回頭看，往往最基礎(chǔ)的研究才是最具有革命性的。我不希望有人來(lái)問(wèn)我，你的研究是否能挽救我們的生命？清華大學(xué)的結(jié)構(gòu)生物學(xué)家顏寧說(shuō)，“我們的目標(biāo)之一是造福人類，但基礎(chǔ)研究所做的是揭示自然的方方面面，能夠了解一些東西已經(jīng)非常酷了。”

    去年，顏寧教授研究組在世界上首次解析了人源葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白GLUT1的晶體結(jié)構(gòu)，初步揭示其工作機(jī)制以及相關(guān)疾病的致病機(jī)理，在人類攻克癌癥、糖尿病等重大疾病的探索道路上邁出了極為重要的一步。為這一問(wèn)題，科學(xué)家們已經(jīng)研究了40多年。

    基礎(chǔ)研究必然帶來(lái)技術(shù)進(jìn)步，技術(shù)進(jìn)步其實(shí)也可以加速基礎(chǔ)研究。結(jié)構(gòu)生物學(xué)家們結(jié)晶分子，并使用X射線得到的衍射圖案去揭示它們的結(jié)構(gòu)，但現(xiàn)在一種叫做低溫電子顯微鏡（冷凍電子顯微鏡）的技術(shù)進(jìn)步帶來(lái)了革命。一些極富挑戰(zhàn)性的項(xiàng)目如果使用晶體學(xué)研究需要花費(fèi)10年，有了低溫電子顯微鏡，只需要短短半年。

    顏寧對(duì)此感慨地說(shuō)：“我們正處在研究結(jié)構(gòu)生物學(xué)最好也是最壞的時(shí)代。這使我有些焦慮，2015年，我可能需要調(diào)整我的實(shí)驗(yàn)室的結(jié)構(gòu)，拓展實(shí)驗(yàn)室的專業(yè)范疇，或者索性去休年假。”

    2015年，還有更強(qiáng)悍的觀察微觀世界的工具正等待啟用。位于瑞士日內(nèi)瓦的歐洲粒子物理研究所，今年就將啟動(dòng)升級(jí)后的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)，去尋找大量重粒子。

    未知的世界，有細(xì)于芥子的，也有大過(guò)須彌的。對(duì)于普通大眾來(lái)說(shuō)，在顯微鏡下探索微觀世界或許過(guò)于高冷，而在電視電影里觀看星辰大海會(huì)更令人激動(dòng)。

    2014年，我國(guó)掌握了繞月飛行器的再入返回關(guān)鍵技術(shù)，長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭也順利地超越了200發(fā)。2015年的中國(guó)航空事業(yè)，又將有哪些進(jìn)展？

    根據(jù)中國(guó)第一位宇航員楊利偉透露的消息，中方第一批航天員將退役，中國(guó)將進(jìn)行新的航天員選拔，其中包括女航天員，中國(guó)為外國(guó)培訓(xùn)航天員的工作也將啟動(dòng)。目前中國(guó)海南航天發(fā)射場(chǎng)已經(jīng)基本建設(shè)完畢。預(yù)計(jì)到2016年，備受關(guān)注的中國(guó)新一代火箭長(zhǎng)征七號(hào)、長(zhǎng)征五號(hào)，都將在這里實(shí)現(xiàn)首飛。屆時(shí)我國(guó)將發(fā)射“天宮二號(hào)”空間實(shí)驗(yàn)室，并發(fā)射神舟11號(hào)載人飛船和“天舟一號(hào)”貨運(yùn)飛船，與“天宮二號(hào)”交會(huì)對(duì)接。

    從這個(gè)時(shí)間表看，2015年將是中國(guó)航天承前啟后蓄力待發(fā)的關(guān)鍵一年。在這一年里，“天宮一號(hào)”大約還會(huì)在太空翱翔，“探月”的“玉兔”或許仍將堅(jiān)持帶傷工作。而可以肯定的是，探月工程三期再入返回飛行器服務(wù)艙會(huì)飛回月球軌道，繼續(xù)為嫦娥五號(hào)任務(wù)開(kāi)展在軌驗(yàn)證試驗(yàn)。

    從世界范圍看，2014年航天界最大的進(jìn)展是，歐洲航天局的“飛來(lái)”號(hào)著陸器，實(shí)現(xiàn)了人類歷史上的首次彗星軟著陸。而2015年，美國(guó)的“黎明”號(hào)飛船3月間的矮行星“谷神星”登陸之旅，“新視野”號(hào)無(wú)人探測(cè)船7月的冥王星之行，都將是值得人們期待的看點(diǎn)。

    減輕地球的重負(fù)

    承載了超過(guò)70億人口的地球，早已不堪重負(fù)。為地球減負(fù)，實(shí)現(xiàn)人類的可持續(xù)發(fā)展，其實(shí)也是當(dāng)今科技發(fā)展的重要目標(biāo)

    我們現(xiàn)在還不能斷定12月將在法國(guó)巴黎舉行的新國(guó)際氣候條約談判，會(huì)取得什么突破性的成果，或者會(huì)不會(huì)像2009年的哥本哈根氣候變化會(huì)議那樣不能達(dá)成協(xié)議——那畢竟是今年年底的事情了。我們可以肯定的是，去年，全球二氧化碳在大氣中的濃度達(dá)到了歷史最高水平，全球變暖再也不是一種推測(cè)，而是現(xiàn)實(shí)。美國(guó)加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校的斯克里普海洋研究所的研究顯示，在2014年4月的每一天測(cè)出的二氧化碳平均濃度，都超過(guò)了400ppm（1ppm為百萬(wàn)分之一）。這是過(guò)去近100萬(wàn)年，甚至可能更長(zhǎng)的時(shí)間里，都未曾發(fā)生過(guò)的事。

    如何給地球減負(fù)？我們需要節(jié)能減排、低碳生活，我們更需要科學(xué)家們的幫助——讓新技術(shù)、新能源革命，幫助我們生活得既綠色又舒適。

    2014年年底，在獲得高轉(zhuǎn)化效率的新熱電材料方面做出突出貢獻(xiàn)的中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科技大學(xué)化學(xué)系教授謝毅，獲得了中國(guó)科協(xié)頒發(fā)的第六屆“十佳全國(guó)優(yōu)秀科技工作者”稱號(hào)。在新的一年里，她又有哪些愿望呢？

    “作為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)能源發(fā)電的重要一步，我希望我們的實(shí)驗(yàn)室能實(shí)質(zhì)性提高光化學(xué)能源、電化學(xué)能源、光電化學(xué)能源的轉(zhuǎn)換效率。”謝毅說(shuō)，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)新年愿望，實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)計(jì)劃設(shè)計(jì)超薄、二維、基于半導(dǎo)體的新催化劑，這些都增加了載流子（電子和空穴）的密度和流動(dòng)性，可以提高光子吸收和電荷轉(zhuǎn)移，并消除載流子的再結(jié)合。“理解這些材料的結(jié)構(gòu)和功能之間的關(guān)系是實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵。這種理解需要多學(xué)科合作才能實(shí)現(xiàn)。”

    說(shuō)到新能源，我們不能不提一下中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆。去年12月，國(guó)家“863”計(jì)劃重大項(xiàng)目、我國(guó)第一座鈉冷快中子反應(yīng)堆——中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆首次實(shí)現(xiàn)了100%滿功率穩(wěn)定運(yùn)行72小時(shí)，這標(biāo)志著我國(guó)全面掌握了快堆的設(shè)計(jì)、建造、調(diào)試、運(yùn)行的核心技術(shù)。快堆具有固有的較高安全性，是國(guó)際公認(rèn)的第四代先進(jìn)核能系統(tǒng)中的優(yōu)選堆型。在新的一年里，相信中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆將為我國(guó)快堆技術(shù)研發(fā)和快堆電站開(kāi)發(fā)繼續(xù)提供堅(jiān)強(qiáng)支撐，為我國(guó)核能發(fā)展及先進(jìn)閉式燃料循環(huán)體系建立發(fā)揮重要作用。

    服務(wù)人民的生活

    返老還童，記憶操縱，人造生命……我們關(guān)注這些神奇的科技成果是否將投入應(yīng)用？但更慶幸許多科技還在老老實(shí)實(shí)地為人民服務(wù)

    2014年的前沿科技成果，如果用于現(xiàn)實(shí)的話，有不少會(huì)顯得富于科幻色彩：研究人員證明，來(lái)自年輕小鼠血液中的一個(gè)叫做GDF11的因子，能夠讓較老的小鼠的肌肉和大腦“返老還童”；還有研究者用光遺傳學(xué)技術(shù)進(jìn)行了“記憶操縱”的嘗試，他們用激光轟擊小鼠的大腦，能刪除現(xiàn)有的記憶并植入虛假的記憶，能將某小鼠記憶的情緒內(nèi)容從好轉(zhuǎn)成壞，反之亦可；科學(xué)家們甚至擴(kuò)增了基因字母，我們已知的地球生命都以A、T、G和C這4個(gè)DNA堿基來(lái)編碼，去年科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室中創(chuàng)造出了新的DNA堿基，一種人工合成的大腸桿菌，除了有正常的G、T、C和A等核酸外還含有另外兩種核酸X 和Y，這種細(xì)菌無(wú)法在實(shí)驗(yàn)室外繁殖，卻可被用來(lái)制造具有“非自然”氨基酸的設(shè)計(jì)蛋白。

    當(dāng)然，更多的科技成果還沒(méi)這么酷到?jīng)]人愛(ài)、帥到?jīng)]朋友，許多科技成果還在老老實(shí)實(shí)地為人民服務(wù)。

    比如，提升了中國(guó)速度的高鐵已經(jīng)成為響當(dāng)當(dāng)?shù)闹袊?guó)名片，2014年，高速列車“普系化”技術(shù)平臺(tái)研發(fā)取得重要突破，《中國(guó)高速列車自主創(chuàng)新聯(lián)合行動(dòng)計(jì)劃》也取得豐碩成果。2015年，我國(guó)計(jì)劃建成并投產(chǎn)的12條高鐵，開(kāi)通運(yùn)營(yíng)里程將達(dá)3534公里。

    再如，2014年，袁隆平團(tuán)隊(duì)選育出的超級(jí)稻良種“Y兩優(yōu)900”在湖南的4個(gè)百畝示范片平均畝產(chǎn)突破1000千克，創(chuàng)造了地球上水稻大面積連片種植產(chǎn)量新紀(jì)錄。2015年，這位中國(guó)雜交水稻之父，還將繼續(xù)為糧食增產(chǎn)而努力。

    還有，2014年，中國(guó)工程院院士、浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院傳染病診治國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任李蘭娟在《自然》雜志發(fā)表論文，揭示腸道菌群與肝硬化的秘密，開(kāi)啟了“感染微生態(tài)”的全新領(lǐng)域研究，為全球肝病研究提供了新思路。新的一年里，李蘭娟希望闡明抗生素和益生菌對(duì)肝臟的影響。“我們已經(jīng)跟進(jìn)了80名肝硬化患者半年時(shí)間，以闡明益生菌對(duì)疾病進(jìn)程的影響和作用機(jī)制。”為了研究患者腸道微生物組的改變，他們還每周進(jìn)行樣本收集，已經(jīng)持續(xù)跟蹤了40名肝功能衰竭患者1個(gè)月。“我們希望可以找到治療肝病的新益生菌。”

    當(dāng)然，2015年影響我們的將遠(yuǎn)不只高鐵、水稻、益生菌，可穿戴設(shè)備、智能家電、服務(wù)機(jī)器人……這些高科技產(chǎn)品都將更深入地融入我們每一個(gè)人的生活，你準(zhǔn)備好了嗎？

    摘自《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》