正在閱讀﹕ 2018年十大國際科技新聞解讀

2018年十大國際科技新聞解讀

2018-12-29 09:09來源﹕科技日報

調查問題加載中﹐請稍候。
若長時間無響應﹐請刷新本頁面

  原標題﹕2018年十大國際科技新聞解讀

  基因剪刀

  使用CRISPR基因調控技術直接操縱細胞基因組﹐研究人員將老鼠的皮膚細胞變成了誘導多能幹細胞。

  美國和以色列科研團隊實現了光束軌跡偏移。此實驗可用於模擬廣義相對論現象。

  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﹐科學家認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”﹐發現其岩石外表下暗藏著水留下的蹤跡──羥基。

  躍遷

  100多年前﹐科學家首次在氫原子內觀察到其最基本躍遷﹐如今在反氫原子內實現並觀察到這一躍遷。

  科技創新發現﹐改變著地球上的生活並改變著我們對現實的看法。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造能力的無窮﹕石墨烯旋轉特定角度可變超導體﹑精確定位“幽靈粒子”起源﹑首次造訪小行星併發現水……如果你還沒有瞭解這些最新的科學進展﹐現在是時候了。這些成果正在為無數科學家提供靈感﹐帶領他們繼續突破人類能力的極限。

  1 49量子位超導測試芯片交付

  又一家科技企業接近實現“量子霸權”目標。

  英特爾公司今年宣佈﹐已成功設計﹑製造並交付49量子位超導測試芯片“Tangle Lake”﹐這一名字源於阿拉斯加湖泊﹐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糾錯技術﹐並模擬一些計算問題。

  計算界“新秀”──量子計算潛力巨大﹐當前最好的超級計算機需數月或數年才能解決的問題﹐比如藥物開發﹑金融建模﹑氣候預報等﹐未來的量子計算機有望在較短時間內解決。

  “量子霸權”被認為是量子技術發展史上的一個奇點。“量子霸權”指量子計算機的計算能力超過傳統計算機﹐實現對於傳統計算機的“霸權”。有觀點認為﹐超過50(左右)量子位後﹐量子計算機的能力將一騎絕塵﹐令傳統計算機望洋興嘆。目前﹐“量子霸權”已引英特爾﹑IBM和谷歌等巨頭競折腰。IBM去年底宣佈成功研製出一款50量子位處理器原型﹔谷歌也計劃很快推出49量子位產品。

  理想很豐滿﹐現實卻很骨感﹐目前量子計算仍處於初期階段。業內人士估計﹐量子計算離解決工程規模問題或許還有5─7年﹔而要想具有商業實用價值﹐可能需要100萬甚至更多量子位。

  “實現霸權”的量子計算機將掀起怎樣的“腥風血雨”﹖且拭目以待。

  2 彎曲空間內首次實現激光束加速

  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發射激光得以實現。

  美國和以色列物理學家團隊今年實現了光束軌跡偏移。此前﹐科學家已經證實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。新研究發現﹐被加速的光束也並非沿著測地線(又稱大地線或短程線﹐可定義為空間中兩點的局域最短或最長路徑)移動﹐而是發生了偏移。

  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”的實驗﹐其實是突破性的﹐它擁有各種各樣的潛在應用﹐其中之一就是模擬廣義相對論現象﹐以進一步研究諸如引力透鏡效應﹑愛因斯坦環﹑引力藍移或紅移等現象。此外﹐它還能提供一種新技術﹐用於控制血管﹑微通道和其他彎曲環境中的納米顆粒。

  這僅僅是個開始﹐這個聯合團隊現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體

  根據1957年的超導電性理論﹐某些材料能夠以零電阻導電。然而﹐許多材料表現出所謂的非常規超導電性﹐無法用該理論解釋。

  今年﹐美國麻省理工學院科學家發現﹐當兩層石墨烯以1.1度的“魔角”旋轉疊加在一起時﹐可模擬被稱為銅酸鹽的銅基材料的超導行為。也就是說﹐研究團隊在兩層石墨烯中發現了新的電子態﹐其可以簡單實現絕緣體到超導體的轉變。

  這種“神奇角度”石墨烯除了會形成超導態﹐還會形成另一種電子態。在同時發表的第二篇論文中﹐團隊展示了交疊的雙層石墨烯系統會出現一種新的絕緣態──莫特絕緣體態。

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

  這一發現轟動業界﹐被稱為石墨烯超導的重大進展。更令人驚訝的是﹐在傳說中斃稿率高達90%的《自然》雜誌上連發兩篇論文的第一作者﹐年僅22歲﹐他就是年輕的中國物理學家曹原。

  4 “基因剪刀”首次讓皮膚細胞變身幹細胞

  2006年﹐格萊斯頓研究所的山中伸彌﹐用4種被稱為轉錄因子的關鍵蛋白處理普通的皮膚細胞﹐製造出了誘導多能幹細胞﹐標誌著未成熟的細胞能夠發展成所有類型的細胞。在上述研究基礎上﹐格萊斯頓團隊不使用轉錄因子﹐而是通過向細胞添加化學品混合物﹐製造出了誘導多能幹細胞。

  而在2018年的研究中﹐格萊斯頓團隊提供了製造誘導多能幹細胞的第三種方法──使用CRISPR基因調控技術﹐直接操縱細胞的基因組﹐將老鼠的皮膚細胞變成了誘導多能幹細胞。新方法不僅有助於科學家更方便地獲得重要的細胞﹐也能進一步瞭解細胞的重編程過程。

  其實﹐誘導多能幹細胞就像胚胎幹細胞一樣具備分化成多種細胞的潛力﹐可用於修復受損的組織和器官。而“基因剪刀”則能精確查找一串代碼在基因組中的位置﹐進行刪除或修改。

  現在的新方法與之前的截然不同﹐可幫助人類更簡單快捷地製造出誘導多能幹細胞﹐未來也能將皮膚細胞直接重編程為心臟細胞或腦細胞等﹐它為治療多種疾病提供了巨大助力。

  5 科學家首次精確定位“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﹐科學家爭相為其追本溯源。今年7月﹐數十個科研團隊在《自然》《科學》雜誌撰文稱﹐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而產生的劇烈天文現象。

  科學家稱﹐產生中微子的耀變體可幫助解決天文學的一個百年謎團﹕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“爆發事件”拋射出的帶電粒子(主要是質子)﹐是自然界中能量最高的粒子。100多年來﹐科學家一直希望找到其源頭﹐但通過對其行進路徑進行反向追蹤不可能做到﹐因為在抵達地球前﹐其飛行路徑已被地球磁場嚴重扭轉。

  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”。中微子幾乎沒有質量﹐並可以保持穩定不變﹐這使其成為研究宇宙射線的極佳“信使”。中微子給科學家指出了一條穿越迷霧的路﹐不過﹐關鍵是要在它們抵達地球時捕捉到它們。

  主要科學目標是藉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。如果結果正確﹐那麼﹐這個耀變體可能是宇宙射線首個“驗明正身”的來源。

  6 火星極地冰蓋下存在液態水

  “沒有水﹐就沒有生命。”至少在目前﹐當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﹐很可能是高濃度鹹水流經所產生的﹐這是火星存在流動液態水“迄今最強有力證據”。但還不是實證。

  直到今年﹐意大利科學家報告在火星上首度發現了一個地下鹽水湖﹐這座湖位於火星南極冰蓋之下﹐直徑約20千米。研究人員稱﹐這是火星首次發現持久水體存在的痕跡﹐解決了關於紅色星球是否存在液態水的曠日持久的爭論。

  這處水體的發現﹐不僅僅是增加了人們對火星上存在生命的期待。

  從長遠角度來看﹐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﹐表面積也與地球的陸地面積相當﹐當人類考慮到移民外星球時﹐火星經常是第一選擇。現在﹐液態水的發現使這種情況變得更加可能。

  從近處來說﹐這對科學家利用冰蓋解讀火星氣候變化歷史十分關鍵﹐是未來數年天體生物學研究的科學目標﹐同時﹐它也將是本世紀人類登陸火星前﹐基地建設的最重要資源。

  7 反氫內基准能量躍遷首次實現

  物理學中最大的謎團之一就是﹕反物質去哪兒了﹖

  物理定律表明﹐宇宙大爆炸產生的巨大能量應該創造了等量物質和反物質。等量物質和反物質相遇﹐就會“同歸于盡”﹐但大爆炸之後到現在﹐宇宙仍充滿由物質組成的各種天體。既然物質還在﹐那反物質去哪兒了﹖

  氫原子最簡單﹐所以反物質研究由反氫原子開始。

  100多年前﹐科學家首次在氫原子內觀察到其最基本﹑最重要的躍遷──萊曼-α(Lyman-alpha)躍遷﹐即當氫原子的一個電子從低軌道轉移到高軌道時﹐會發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)的物理學家在《自然》雜誌撰文稱﹐他們首次在反氫原子內實現並觀察到了萊曼-α躍遷﹐向冷卻和操縱反氫原子邁近了一步﹐有望開闢反物質科學的新時代。

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

  8 科學家造出全新光物質形式

  光學行為能“彎曲”物理規則嗎﹖

  光子作為幾乎沒有質量的基本粒子﹐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﹐麻省理工學院和哈佛大學的聯合團隊﹐讓光子相互作用產生一種物質形式﹐人們不知道它是什麼﹐都說這就像一個真實版的“光劍”──光束之間會彼此推拉產生對抗。

  2018年﹐仍然是這個團隊在《科學》上發表論文﹐宣佈他們實現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。

  研究人員發現﹐利用弱激光照射﹐它們不是作為單個﹑隨機分離的光子通過緻密的超冷銣原子云﹐而是成對或者三個光子結合在一起──這表明在光子之間發生了相互作用。結合後的光子﹐實際上得到了電子質量的一部分﹐這些有質量的光粒子傳播速度變慢﹐比沒有相互作用的常規光子速度慢10萬倍。

  這個團隊的“主業”﹐其實是量子計算機的研究。他們的實驗結果告訴人們﹐光子確實可以相互吸引或者彼此纏繞﹔並且﹐如果它們可以其他方式相互作用﹐那麼未來一定會被用於超快的量子計算以及由光組成的複雜晶體中。

  9 人類探測器首次造訪小行星“貝努”

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

  我從哪裡來﹖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岩的星球﹐恍如地獄。突然﹐一顆不知“鄉關何處”的小行星“誤入藕花深處”﹐闖入太陽系﹐與地球進行了一次猛烈的撞擊。這次撞擊引發的“蝴蝶效應”可能帶來了有機物和水﹐為地球提供了孕育生命的關鍵條件。

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

  12月10日﹐NASA興奮地宣佈﹐OSIRIS-Rex發現小行星的岩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﹐或許也蘊藏著關於地球生命起源的線索。

  2023年﹐探測器會將這些物質的樣本送回地球﹐屆時﹐科學家將獲得與太陽系歷史和演化有關的寶貴資料﹐幫助人類進一步認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載火箭成功發射升空﹐將於明年1月進行月球背面軟著陸和巡視勘察。如果成功﹐它將實現人類歷史上首次在月球背面投放著陸器和月球車﹔同時也將實現國際首次地月拉格朗日L2點的測控和中繼通信。

  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﹐自古以來就寄託了國人團圓和滿之願景﹐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。”由於引力的潮汐鎖定效應﹐月球祗有一面朝著地球﹐從未有人見過月球背面﹐這給其蒙上了一層神秘面紗。且因為月球本身的阻隔﹐任何飛行器到達月球背面區域後會失去通信能力。

  面對如此神秘的月之背﹐中國在今年5月成功發射了“鵲橋”中繼衛星﹐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據的橋樑。

  嫦娥四號此次背負著勘探艾特肯盆地──馮‧卡門隕石坑的重要使命﹐該隕石坑被認為是月球最古老的撞擊特徵。而此次前所未有的太空探秘旅程﹐將為人類瞭解月球﹑地球﹑太陽系的演化提供第一手數據和線索。

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

  《科學》雜誌稱嫦娥系列任務“雄心勃勃”﹐是偉大的先鋒工程。(張夢然 劉 霞)

[責編﹕武玥彤]

閱讀剩餘全文(

相關閱讀

您此時的心情

新聞表情排行 /
  • 開心
     
    0
  • 難過
     
    0
  • 點讚
     
    0
  • 飄過
     
    0

視覺焦點

  • 公益助殘迎接“全國助殘日”

  • 初夏農事忙

獨家策劃

推薦閱讀
“腦語者”由天津大學和中國電子信息產業集團有限公司聯合研發﹐擁有完全自主知識產權。該芯片的發佈意味著科幻大片中的“意念控制”距離我們不再遙遠﹐有望在醫療﹑教育﹑家居﹑遊戲及特種行業等領域投入使用。
2019-05-17 20:27
在前不久舉行的第34屆深圳國際傢具展上﹐由長春闊爾科技公司(以下簡稱闊爾科技)生產的一款智能化垂直滑動窗﹐吸引了眾人的目光﹐憑藉自身的科技魅力實力圈粉。不祗是手機控制﹐劉建宏介紹﹐垂直滑動窗還安裝了特製的風感﹑雨感傳感器﹐使窗戶可以隨天氣變化自動開關。
2019-05-17 09:33
“我們這臺幹細胞3D人體仿真產業化培養設備﹐在保證幹細胞進入體內的歸巢能力基礎上﹐可以大規模提昇細胞生產數量與效率﹐同時大幅度降低細胞的死亡率和突變率﹐細胞質量穩定性也遠高於現有技術。
2019-05-17 09:30
抗生素超標的廢水始終是許多市民心頭的陰影。“用銅和鈰兩種金屬作為活性組分﹐負載到輪胎炭上製備成催化劑﹐這是我們的最大創新點之一。
2019-05-17 09:30
正常情況下﹐適量減少碳水化合物﹐即主食攝入是一種防止腹主動脈瘤形成的非藥理學干預手段。由此推論﹐臨床p53缺失或者發生突變的患者﹐不能用控制主食攝入的干預手段來預防腹主動脈瘤。
2019-05-17 09:26
事實上﹐風﹑雨﹑雷電﹑嚴寒等不良天氣是影響火箭發射的重要因素﹐SpaceX的發射計劃因天氣原因延誤堪稱“司空見慣”。1986年1月28日﹐“挑戰者”號航天飛機不顧嚴寒天氣和火箭工程師的警告強行發射﹐助推器上的橡膠圈受冷硬化損壞﹐導致推進劑洩露﹑航天飛機爆炸﹐7名宇航員遇難。
2019-05-17 09:24
5月14日﹐以色列第18屆國家生命科學和技術周在特拉維夫大衛洲際飯店開幕。與會人士討論了基因編輯和基因療法﹑人工智能和數字化醫療﹑顛覆性和先進醫療設備﹑細胞療法新模式﹑學術界和工業界聯合﹑未來醫療保健﹑變化中癌症療法﹑個性化藥物和數字化醫療以及醫用大麻前景等專業問題。圖為Pangolin醫療公司CEO歐哈德‧夏弗冉與公司生產的用於教學的人體心臟模型。
2019-05-17 09:24
記者16日獲悉﹐世界氣象組織于13日至14日在瑞士日內瓦舉行的第二屆世界多災種預警會議上﹐地震預警四川省重點實驗室主任王暾作為唯一中國代表作了“中國多災種預警的一些進展”發言。
2019-05-17 09:21
大多數數據通過磁性硬盤中微小磁鐵的指向(自旋)來編碼二進制信息(0或1)﹐磁讀/寫頭需要使用大量電流來設置或讀取信息﹐而這會浪費大量能源。”  研究人員稱﹐未來的存儲設備還將利用天線結構﹐實現實用的磁存儲﹐同時最大限度提高能效和速度。
2019-05-17 09:21
甜菜是俄羅斯基因編輯研究計劃中列出的4種作物之一。俄羅斯2016年的法律將轉基因生物描述為具有“不能由自然過程產生”的基因修飾的生物﹔而新計劃則認為﹐基因編輯技術──比如CRISPR-Cas9與傳統育種方法無異。
2019-05-17 09:21
意大利公司研發的具有AI功能的雞尾酒調配系統﹐該系統可以將158種酒類﹐按照消費者意願進行自動調配。本報記者 田學科攝   展會上的機器人在學習模仿人的行為方式。在最後部分“無止境的進化”裡﹐組織者著眼於物種發展的未來﹐設想創造一個新的物種以反映自然規律﹐以及適應這一趨勢的人造生命形式。
2019-05-17 09:20
據開放獲取期刊《BMC醫學》16日發表的模型模擬顯示﹐英國﹑美國﹑意大利﹑澳大利亞和愛爾蘭5個國家﹐現行的疫苗政策或不足以實現和維持消除麻疹的目標﹐並且不足以預防未來麻疹的再度出現。
2019-05-17 09:19
其實﹐在北京城中﹐有著近600年歷史的紫禁城古建築不僅雄偉壯觀﹐也兼具保溫﹑隔熱﹑排水等功能﹐彰顯著古人對綠色建築的精益求精。通常﹐紫禁城古建築屋頂的木板基層之上﹐會分層鋪墁各種泥背﹐如護板灰﹑青灰﹑麻刀泥等等。
2019-05-17 09:18
近日﹐《自然》雜誌發表了來自NCD-RisC組織(非傳染性疾病風險控制協作組織)的最新研究﹐指出農村居民已變成全球肥胖的主力軍。3. 除非洲撒哈拉以南﹑南亞和其他地區的少數國家外﹐世界上大多數地區農村的飢餓﹑消瘦和發育遲緩正迅速被超重和肥胖所取代。
2019-05-17 09:14
中國衛星導航定位協會15日發佈的《中國衛星導航與位置服務產業發展白皮書(2019)》顯示﹐2018年我國衛星導航與位置服務產業總體產值達3016億元﹐較2017年增長18.3%。
2019-05-17 09:14
“我們一直也在思考﹐這次進入鳥巢﹐還有什麼東西能給觀眾留下深刻印象。如果你看直播時曾注意鳥巢頂部﹐就會發現那裡別有洞天──空中點矩陣3D成像裝置。這一“天矩陣”由國內頂尖舞美和視頻設計團隊自主研發﹐在世界舞臺上還是首次使用。
2019-05-17 09:13
南極﹑北極和青藏高原地區﹐是地球上的三個寒極﹐被統稱為“三極”。程曉表示﹐三極天基觀測系統建成後﹐能夠為我國極地和氣候變化科研提供關鍵科學數據和堅實科技保障﹐引領國際三極和全球變化研究。
2019-05-17 09:12
微信和支付寶數據顯示﹐“五一”假期﹐微信支付線下消費日均筆數相比去年同期增長79%﹔人均使用支付寶消費金額近1800元﹐比去年同期增長逾一成。從全行業看﹐“五一”期間﹐銀聯二維碼支付和銀聯手機閃付的日均交易筆數較去年同期增長5.1倍﹐交易金額同比增長5.3倍。
2019-05-16 10:19
無人起重機﹑配備2D坡度控制的液壓挖掘機﹑替代普通燃料的甲烷動力概念輪式裝載機……這些工程機械“大塊頭”也有“大智慧”。記者在現場看到﹐結合了物聯網﹑人工智能等新興技術﹐“能感知﹑會思考”的智能化新一代工程機械引人注目﹐成為展會亮點。
2019-05-16 10:16
最新數據顯示﹐2018年我國衛星導航與位置服務產業總體產值達3016億元﹐北斗應用正在諸多領域邁向“標配化”發展新階段。白皮書顯示﹐北斗系統目前已廣泛應用於交通﹑海事﹑氣象﹑漁業﹑測繪﹑礦產﹑農業﹑林業﹑國土﹑水利﹑金融等十幾個行業領域。
2019-05-16 10:15
加載更多