科学那些事儿：《自然》盘点2016年度科学事件

从唐纳德·特朗普出人意料地成功当选美国总统到太空灾难性技术失败，2016年对研究人员来说是动荡的一年。然而，今年仍有引人注目的研究成果:引力波出现，“三父母”婴儿诞生，人工智能打败了李石师...

最近，《自然》杂志的在线版发布了将在2016年产生重大影响的科学事件。中国在太空、基因技术和气候变化领域的许多重要成就也包括在内。

“捕捉”引力波

今年，物理学家有了重大发现。2月11日，来自加州理工学院、麻省理工学院和LIGO的研究人员宣布，2015年9月14日，LIGO探测器探测到10亿年前两个黑洞合并产生的引力波信号，证明了爱因斯坦广义相对论预测的引力波。

广义相对论中有一个重要的预测，那就是极端的宇宙事件，如大质量天体的碰撞和超新星爆炸，会产生强大的引力波。这是一种像波浪一样传播的时空涟漪。科学家一直在寻找引力波，但他们没有找到。

在爱因斯坦发表他的广义相对论将近100年后，科学家们终于以一种惊人的方式证实了它。这也为黑洞的存在提供了最直接的证据，这是爱因斯坦的理论所预言的。为LIGO的胜利欢呼的天体物理学家说，这给观测宇宙带来了新的方法。"这是一个新时代的开始。"LIGO发言人兼路易斯安那州立大学物理学家加布里埃拉·冈萨雷斯说。

就在LIGO宣布发现引力波几周后，欧空局的LISA探测计划测试了三重探测技术，该技术将探测比LIGO观测到的更大更远的物体发出的引力波。丽莎探路者号飞船固定在L1的拉格朗日点，距离地球约150万公里。它的主要任务是在宇宙中发现引力波。

但是粒子物理学家的运气似乎不太好。在大型强子对撞机上进行的两个独立实验都在2015年底报告了一些异常迹象。研究人员推测这可能是一个质量是希格斯玻色子六倍的新粒子。然而，在2016年8月发布更多数据后，研究人员证实这只是一个统计偏差，实际上没有发现新的粒子。

“新世界秩序”

11月，美国共和党候选人特朗普的成功当选，让2016年美国大选在一片哗然中结束。研究人员认为，这对美国科学界来说不是好消息，部分原因是特朗普团队没有强调科学在竞选中的重要性。

此外，特朗普的一些观点也令科学家失望。例如，他声称气候变化只是一个“恶作剧”，并承诺美国将退出巴黎气候变化协议。他还认为自闭症与儿童接种疫苗有关。

随着特朗普*开始成型，该国的研究人员也反对新总统对科学的“冷漠”。11月底，包括22名诺贝尔奖得主在内的2300多名科学家向特朗普提交了一封信，呼吁他“坚持科学诚信和独立的高标准，以应对当前的公共健康和环境威胁。”

另一方面，英国宣布脱离欧盟震惊了当地科学界。6月23日举行的英国公投结果显示，52%的选民支持英国脱离欧盟。没有人知道英国退出欧盟将如何影响科学，但是许多研究者担心它的长期影响。除了直接的经济影响和可能的欧盟资金损失，科学家们还担心，离开欧盟将导致该国失去与欧洲大陆的流动性。

在过去的10年里，欧盟的研究基金为英国提供了大约80亿欧元。目前，依赖欧盟资助的英国机构正在考虑从计划中的欧盟合作资助申请中解雇或降级员工。然而，令英国学术界稍感欣慰的是，*宣布，从现在起到英国退出欧盟结束，它将为英国科学家从欧盟获得的研究资金提供担保资金。

7月，土耳其一场失败的军事政变也在学术界引起了“巨大的变化”。7月15日未遂政变后，1500多名土耳其大学雇员被要求离开，否则将面临解雇。据报道，为了对政治反对派施加压力，土耳其高等教育委员会要求大学校长澄清与古伦运动有关的教职人员，古伦运动被认为是隐藏在政变背后的一个宗教和社会组织。

今年，委内瑞拉、巴西和南非遭受了政治和经济危机，这些国家的研究人员也未能幸免。失业、饥饿和日益增长的暴力迫使数百名委内瑞拉科学家逃离。巴西研究人员也面临着资金的大幅削减、联邦科学预算的冻结和环境法规的弱化。南非大学生举行示威，要求*增加教育补贴，示威逐渐演变成校园暴力，迫使许多大学暂停教学。*已经成为研究工作的“灾难”，南非大学正处于“水深火热之中”。

进入太空

2016年是《星际迷航》发布50周年，但是一些小的技术故障导致了几个太空项目的失败。然而，今年，航天领域仍然取得了丰硕的成果。

今年3月，JAXA的旗舰项目——X射线天文卫星“瞳孔”与地面失去了联系。经过详细调查，日本宣布卫星失控的情况很可能是由一个基本的工程错误造成的。据报道，“瞳孔”的姿态控制系统可能会对太空中恒星的指向感知造成混乱，因此它会自动启动一个反推发动机，试图阻止自己继续翻滚，但系统发动机的喷射方向发生了逆转，因此启动姿态控制发动机的后果是加速了卫星的翻滚。

同样，美国宇航局的朱诺探测器在7月抵达木星，但由于主引擎故障，火箭点火被推迟，探测器的轨道减少到更接近木星的椭圆轨道。然而，幸运的是，朱诺仍将收集木星的大气和磁场数据，只是比最初计划的要慢。

但是欧空局可能没有这么幸运。10月，作为欧空局“外火星”项目的一部分，“夏帕雷利”号着陆器坠毁。欧空局推测，夏帕雷利可能已经开始从火星表面上方2至4公里的空中坠落，并以每小时300多公里的速度坠入火星。初步分析结果表明，夏帕雷利打开降落伞和隔热板后，有些部件出现故障。用来减缓登陆艇速度的推进器只点燃了3秒钟，而最初的点燃时间是30秒。

夏帕雷利的坠机事件让工程师们感到“压力很大”。这是因为ExoMars 2020探测器及其着陆系统的许多部分已经完全“复制”了夏帕雷利，明年将需要运往俄罗斯进行整合。事实上，火星探索号一直都很困难。此前，由于欧空局建造的探测器和俄罗斯降落伞之间的匹配问题，该项目从2018年推迟到2020年。

然而，令人欣慰的是，中国航天工业今年取得了显著成就。8月，中国成功发射了世界上第一颗量子卫星——墨子。中国科学院自主研发的墨子的主要科学目标是进行星地高速量子密钥分配和广域量子密钥网络实验，以及在空间尺度上进行量子纠缠分配和量子隐形传态的实验研究。量子卫星的成功发射和在轨运行，在世界上首次实现了卫星与地面之间的量子通信，构建了完整的量子保密通信和天地科学实验系统。

500米球面射电望远镜也于9月在中国贵州省正式落成。它是目前世界上最大的单口径射电望远镜。11月，中国成功发射了新一代大推力运载火箭长征五号。10月至11月，两名中国宇航员在天宫二号航天实验室工作和生活了30天，创造了中国宇航员在太空的新记录。

备受争议的CRISPR

CRISPR-Cas9，一种新的基因编辑工具，仍在迅速发展。由中国华西医院肿瘤学教授卢U领导的科研小组预计将进行世界上第一次CRISPR-Cas9基因编辑的人类临床试验。10月28日，第一位患者在这里接受了经CRISPR技术改良的T细胞疗法。

Leu的团队从志愿者中分离出T细胞，并使用CRISPR-Cas9技术编辑这些细胞的基因。他们将在这些细胞中敲除PD-1基因，并在体外进行细胞扩增。当细胞达到一定数量时，它们被转移回病人体内杀死肿瘤。《自然》杂志预计未来美国和中国将有更多基于该技术的临床治疗应用。

然而，CRISPR-Cas9疗法的商业前景仍不明朗。随着美国专利商标局1月份宣布将“干涉”这两个研究团队之间的诉讼，围绕美国基因编辑技术的争议达到了白热化。专利竞争的双方是加州大学伯克利分校的生物学家詹妮弗·邓纳和麻省理工学院贝尔德研究所的张峰。

1月11日，专利商标局宣布开始冲突审查程序，重新审查CRISPR-Cas9技术专利。专利申请对这项技术的商业应用非常重要。

与此同时，今年更多的研究人员使用CRISPR-Cas9来编辑人类胚胎。这个研究领域长期以来一直有争议，人们担心可能会有“设计”的婴儿。然而，一些国家的监管机构已经批准了这些项目。中国、英国和瑞典的研究小组宣布，他们将使用这项技术来研究人类发展。

气候危机

4月22日，世界地球日，来自174个国家和欧盟的代表齐聚纽约联合国总部，签署巴黎协议。各国承诺在本世纪将全球平均气温上升控制在2摄氏度以内，以减轻气候变化的严重影响，保护脆弱的发展中国家。甚至各个国家的*都做出了雄心勃勃的努力来控制1.5℃的温度。

最大的改进是，中国和美国在9月份正式宣布加入该协议。几周后，包括巴西在内的30多个国家也加入了进来。10月5日，欧盟正式通过了该协议。11月4日，《巴黎协定》生效。

这不是今年人们应对全球气候变化的唯一努力。10月6日，联合国国际民用航空组织宣布将抑制国际航班的碳排放。10月15日，197个国家同意修改《蒙特利尔议定书》，逐步淘汰氢氟碳化合物。相关国家也打破了持续4年的僵局，于10月28日宣布在南极洲罗斯海建立世界上最大的海洋保护区。

即便如此，全球变暖的警报仍未解除。发生在热带太平洋的“史诗”厄尔尼诺现象在今年前五个月将全球气温带到了历史最高水平。11月14日，世界气象组织(WMO)在马拉喀什举行的联合国气候大会上发布了一份报告，称2016年“很可能”是有气象记录以来最热的一年。有关报道显示，今年全球气温比工业化前高1.2℃，比1961年至1990年(世界气象组织参考期)的平均气温高0.88℃。

寨卡病毒肆虐

寨卡病毒是2016年的一个主要焦点。今年2月，世界卫生组织(世卫组织)将新生儿小头畸形和其他与寨卡病毒有关的神经系统疾病的病例升级为“国际关注的公共卫生紧急情况”。自从寨卡病毒在巴西爆发以来，这种流行病已经迅速蔓延到美洲的几十个国家和地区。孕妇感染可能导致小头畸形或新生儿死亡。

然而，幸运的是，小头畸形和其他寨卡相关的新生儿畸形并没有像之前认为的那样大规模爆发。即使在巴西，小头畸形的高发病率仍然主要集中在东北部地区——研究人员怀疑许多因素导致了这种疾病。

直到11月，世卫组织才宣布这不再构成“国际关注的公共卫生紧急情况”。然而，这并不意味着寨卡病毒及其并发症将被降级。世界各地的几个团队正在加紧对寨卡病毒的研究，以解决寨卡病毒的许多难题。

例如，一项关于哥伦比亚寨卡病毒流行的新研究指出，怀孕前三至四个月感染寨卡病毒的孕妇最有可能导致胎儿小头畸形。值得注意的是，不久前，中国科学院微生物研究所的研究人员从中国首例寨卡康复患者中鉴定出高效、特异的寨卡病毒单克隆抗体，并对其治疗机制进行了分析，这在世界上尚属首次。

智慧的游戏

2016年的一个热门概念无疑是人工智能。今年1月，谷歌的深度思考公司(Deep Thinking company)利用人工智能程序AlphaGo在围棋人机大战中击败了韩国九段棋手、世界冠军李石时。

10月，另一款来自深度思考的人工智能设备首次亮相。它可以在没有事先研究的情况下运营伦敦地铁。这个复杂的程序可以结合记忆，从以前的经历中学习新的能力。这使得人工智能向人类又迈进了一步。

除了围棋，人工智能还可以将机器语言翻译的错误率降低约60%，并帮助物理学家探索新的超级材料。这些很大程度上归功于对机器的深入学习。

争议中的“三亲”

备受争议的核转移“三亲”技术也在2016年取得了突破。

美国纽约新希望生殖诊所的医生张胜宣布，世界上第一个进行核移植的“三父母”婴儿于4月出生，手术在墨西哥进行，这并没有限制这项技术。这个有3个脱氧核糖核酸的男婴身体健康。

婴儿母亲四分之一的线粒体携带亚急性坏死性脑病基因，并经历了四次流产。因此，张进的团队采用了“三亲”技术，即用供体卵子的健康线粒体替代有缺陷的线粒体，然后进行体外受精。最后，获得的婴儿不仅拥有父母的基因，还拥有供体女性的线粒体遗传物质。

事实上，“三父母”婴儿技术已经经历了伦理困境。去年年初，英国*的评估显示，公众对这种做法持广泛的敌视态度。然而，今年12月15日，英国人工授精和胚胎管理局发表声明称，经过仔细评估，它已经正式批准了这项技术。