《环球科学》2019年十大科学新闻出炉
2019年，我们经历了许多第一次:第一次拍摄黑洞，第一次在月球背面发现月球地幔物质，第一次观察到量子纠缠...
每一次“第一次”都意味着人类的认知范围有所扩大。正是这些“第一”构筑了人类文明的阶梯。现在，让我们回顾一下科学家在2019年为我们建造的“文明阶梯”。
1.人们第一次直接拍摄黑洞。
资料来源:EHT合作小组/欧洲南方天文台
2019年4月10日，事件地平线望远镜(EHT)项目组在世界六个地方举行了新闻发布会，发布了人类历史上第一张黑洞照片。黑洞位于巨型椭圆星系M87的中心，距离地球5500万光年，质量是太阳的65亿倍。这是人类第一次目睹黑洞的真实面貌。这一成就不仅使科学家能够在极端重力环境中验证广义相对论，而且有助于揭开宇宙学中更多未解之谜。接下来，科学家将进一步增加观测望远镜的数量，希望用更多的细节和角度拍摄黑洞的照片。
2.5G正式投入商业使用，5G的第一年到来了。
来源:flickr
2019年6月6日，中国工业和信息化部正式颁发了5G营业执照。电信运营商获得许可后，标志着5G业务的正式商业化和5G第一年的到来。与此同时，中国也成为继韩国、美国、瑞士和英国之后第五个正式实施5G商务的国家。在中国发布5G许可后，相关部署取得了快速进展——截至2019年11月，中国5G套餐用户数量达到87万，11.3万个5G基站开通。与此同时，包括华为在内的中国企业也在5G技术方面处于世界领先地位。这些事实意味着，中国在经历了1G差距、2G落后、3G追赶和4G同步的阶段后，终于进入了5G技术领域的世界第一梯队。5G的广泛应用必将像互联网和4G网络一样深刻地重塑人类社会。变革即将到来。
3.谷歌宣布“量子霸权”
来源:谷歌
2019年10月23日，《自然》杂志公布了谷歌研究人员在量子计算领域取得的重要进展:谷歌开发的量子计算机首次实现了“量子霸权”。这台量子计算机能在200秒内解决这个问题。今天最先进的经典计算机需要10，000年才能解决。在这篇文章中，由谷歌量子计算机负责人约翰·马丁尼斯·马丁尼斯领导的一个团队已经构建了一个名为Sycamore的量子芯片，它由54个量子位组成，在执行复杂任务时显示出惊人的效率。但是在论文发表后，IBM的研究人员质疑了马丁尼团队的数据，认为使用先进算法的经典计算机可以在两天内完成任务。尽管如此，谷歌的最新研究仍然是量子计算领域的重大发展，显示了量子计算机的巨大潜力。除了谷歌(Google)和IBM等外国企业，阿里(Ali)和腾讯(Tencent)等中国科技公司也推出了量子计算，但只有一个目标，那就是真正的通用量子计算机。
4.嫦娥4号首次在月球背面发现了月球地幔物质
图片来源:国家国防科技工业局
2019年5月16日，《自然》杂志发表了中国探月队的一篇重要论文:“嫦娥四号”首次在月球背面发现了月球地幔物质。2019年1月3日，嫦娥4号在月球背面的冯·卡门陨石坑着陆。随后，月球车“玉兔”2号与“嫦娥”4号分离，前往着陆点南侧和西北侧的两个探测点获取光谱数据。分析数据后，月球探测队发现橄榄石分别占上述两个探测点的48%和55%。这是人类第一次在月球上发现高橄榄石含量的岩石样本。这种矿物成分也意味着它们可能来自上个月的地幔。这一发现使人类能够透过月球表面看到月球深部的物质组成，为完善月球的形成和演化模型提供了强有力的支持。
5.死猪大脑恢复了一些细胞功能
来源:pixabay
2019年4月18日，耶鲁大学的科学家内纳德·塞斯坦发表了一篇论文，称他和他的同事使用一种新的体外灌注系统——大脑实验，成功地恢复了死猪大脑的部分细胞功能。在这项研究中，sestan团队使用了一条特殊的管道来连接猪的颈动脉和大脑皮层，并用模拟血液灌注猪脑。连续灌注6小时后，研究人员发现大脑皮层的细胞可以保持正常形态并恢复一些细胞功能。虽然在研究中没有检测到意识和知觉等更高级的大脑活动，但研究仍然令人震惊，这也表明在适当的情况下，大型哺乳动物的脑组织可以在死后维持更长的时间并恢复一些功能，这也为严重脑外伤的治疗提供了新的思路。
6.亚马逊森林火灾
资料来源:美国航天局
2019年8月，亚马逊雨林爆发了另一场严重的火灾，这场火灾持续了3个多星期，摧毁了80多万公顷的森林。亚马逊雨林被称为“地球的肺”，具有极其丰富的生物多样性，在全球生态系统中发挥着不可替代的作用。然而，在南美洲，为了耕种农田，当地人经常砍伐森林，然后点燃倒下的树木，并在下一个季节使用草木灰作为农业肥料。这种耕作方式的结果是，亚马逊雨林常年遭受持续的火灾，这片原始森林被一步步推向危险边缘:如果被破坏的面积达到20%~25%，亚马逊雨林可能进入衰退，引发生态灾难。目前，15%~17%的雨林已经被破坏，危机已经不远了——亚马逊需要全球的帮助。
7、世界第二个艾滋病治愈病例还是已经出现
资料来源:戈德史密斯
2019年3月5日，《自然》杂志的一篇报道引起了全世界的关注:一名感染艾滋病毒的“伦敦患者”在干细胞移植后病情缓解。在停止服用抗艾滋病毒药物18个月后，该患者仍无法检测出艾滋病毒，他也有望成为世界上第二位治愈的艾滋病患者。在他之前，这位“柏林病人”接受了大剂量的放疗和化疗，完成了两次移植，最终摆脱了艾滋病。但到目前为止，“柏林病人”的成功还没有被复制，这使得研究者们怀疑“柏林病人”是否具有某种特殊性。“伦敦病人”给了科学家们希望。尽管还不能确定他是否会被治愈，但他的出现让科学家们相信，治愈艾滋病是有理论基础的，基因技术或抗体技术可能在未来被用来治愈艾滋病。
8、人类第一次看到了量子纠缠
资料来源:格拉斯哥大学
2019年7月12日，在《科学进步》杂志上发表的一篇论文中，英国物理学家保罗-安托万·莫罗展示了他和他的同事拍摄的历史上第一张量子纠缠的照片。人类最终用自己的眼睛看到了这种“幽灵般的远距摄影效果”。今天的科学界普遍认为量子纠缠是存在的，但是没有人真正见过量子纠缠。在这项最新研究中，莫罗设计了一个聪明的系统。当两个纠缠光子被分束器分开时，它们将沿着两条光路行进。当一个光子被探测器探测到时，它还会触发另一个光路上的照相机拍照，从而捕捉纠缠量子的图像。这项研究用直接证据证明了量子纠缠的存在，并可能推动量子计算等新领域的发展，催生新的成像技术和设备。
9.基因研究首次证明了现代人类的确切起源
资料来源:加文医学研究所
2019年10月28日，澳大利亚科学家瓦内萨·海斯(Vanessa Hayes)发表论文称，通过从1217人身上采集血样并分析被称为“L0”的线粒体DNA，现代人的起源首次被指向20万年前的马卡蒂湿地。这是第一次证明现代人起源的确切位置的研究，但许多科学家也指出，这项研究的结论需要讨论，因为仅仅从线粒体DNA水平来确定现代人的起源是不可靠的。此外，通过之前对Y染色体的研究，科学家们得出了相反的结论——人类起源于西非，而不是南部非洲。然而，海斯团队至少为“我们从哪里来”这一古老难题提供了重要的线索和探索方向，也许未来的科学家会根据他们的研究找到可靠的答案。
10.马德里气候会议未能取得重要成果
来源:flickr
2019年12月15日，联合国气候变化马德里会议两天后结束。这次气候会议被称为“历史上最长的一次”。直到15日，缔约方才通过了《智利-马德里行动时刻》。然而，各方未能就《巴黎协定》第六条碳市场机制的讨论达成共识，这一问题在本次气候会议上引起了很大关注，只能在明年审议。目前，到2050年实现碳中和的目标已经迫在眉睫，美国于2019年11月正式启动退出《巴黎协定》的进程，这给这一目标的实现蒙上了阴影。幸运的是，参加马德里气候会议的各方都对碳市场机制问题持积极态度。中国也在不断推动各方早日达成共识——我们可能会在2020年气候大会上听到好消息。要把全球平均气温上升控制在2℃以内，我们只能依靠全世界的共同努力。
在今年的“十大科学新闻”评选中，除了专家评审团的参与，《全球科学》编辑部还获得了15家优秀学术自媒体的支持。它们是(按字母顺序排列):生物技术，聚合物科学的前沿，惠天迪，机器的心脏，集智俱乐部，史静物理学，纳米人，纸质周刊，国家地球科学研究所，X-MOL，学术编辑，研究理论，营养发现，中国科学院地质地球研究所，中国科学院物理研究所。在此，我要感谢他们。