2013年值得期待的十大創新亮點

何積惠/編譯

前景堪憂的北極海冰融化

● 2013年，從大到浩瀚無垠的宇宙，到小至微妙莫測的人體干細胞，各研究領域有什么創新亮點值得我們期待呢？《新科學家》雜志按慣例對此作了全方位的展望，本刊特擇要摘譯其中部分內容，以饗讀者。

北極海冰融化引發怪異天氣

大規模的“厄爾尼諾”海洋暖流事件，加之即將來到的太陽活動極大期，可促使這一年形成有史以來最溫暖的氣候。現在看來，這一預測似乎并不靠譜。相反，所有人的目光也許將聚焦于北極地區。有人聲稱，2012年夏季海冰創紀錄的減少只是一次偶發事件，也有人認為它是惡性崩潰的開始。如果后者推測是正確的，那么夏季海冰可能早至2016年就會消失殆盡。可以肯定的是，重新形成的冰層之稀薄，即將達到創紀錄的程度，這為今夏海冰可能遭遇的毀滅性破壞埋下了伏筆。

新的創紀錄融化會加深北極所呈現的藍色調，這與政府間氣候變化專門委員會 （IPCC）2012年9月所作的評估是相吻合的。當IPCC對極地融化的未來和海平面升高的速度作出先前偏于謹慎的估計時，衛星攝取的駭人影像卻構成了嚴峻的背景。

在不久前舉行的多哈氣候會談中，政界人士將大量時間用于討論如何應對氣溫至少升高2℃這一無法遏制的局面。但是，IPCC承認依然無法判明是否有很多地區會變得更潮濕或更干燥，而且將悄悄地拋棄其于2007年所作的關于旱災更趨頻繁這一多半建立在有缺陷的分析之上的預測。

關于北半球的前景，同樣存在著日益增強的不確定性。2012年的研究表明：北極地區在減緩的噴流下加速了變暖進程。這種變化正在給中緯度地區帶來極端天氣，包括歐洲持續不斷的寒潮、俄羅斯在2010年出現的熱浪以及美國在2011年和2012年遭遇的創紀錄旱災。從這個意義上說，海冰融化而并非全球變暖將成為2013年的一大氣候特點。

革命性的人類干細胞臨床試驗

2006年，日本科學家山中伸彌成功地使皮膚細胞回復到胚胎狀態。他把這些細胞稱之為“誘導性多能干細胞”（iPSC）。這些干細胞只要接觸到天然生長因子，就有可能發育成人體中的任何組織。

如果按計劃一切進展順利，那么2013年將見證人類對“經過重塑”的細胞的首次試驗。這些細胞的形成過程分為兩個階段：先是讓成年細胞回歸干細胞狀態，然后通過誘導使它們轉變成另一類細胞。此舉將是人類掌握用自身細胞來催生新的組織——以及可能的完整器官——的技術的一個里程碑。

對衍生自iPSC的細胞進行開拓性試驗的長期目標，是為接受癌癥治療的病人提供血小板，這些患者需要通過血小板輸液來修復受損組織和防止出血失控。然而，最初接受由iPSC生成的血小板試驗的將是健康的志愿者。主管這項擬議中試驗的麻省馬爾博羅高級細胞技術公司（ACT）的研究人員，希望確保細胞在被用于罹患癌癥和其他血液相關癥狀的病人之前具備良好的耐藥性。

不少iPSC相關研究結果業已表明：它們可能具有較高的癌變風險。“由于血小板是沒有細胞核的，不可能形成腫瘤，這使它們成為首次iPSC臨床試驗的理想選擇。”ACT總醫務官羅伯特·蘭扎說。

下一代電子視頻游戲

任天堂在2012年11月發布了Wii U，微軟和索尼公司也適時地在圣誕前夕推出了Xbot360和PS3的后續機種。這預示著視頻游戲機在新的一年里將朝規模更大、畫面更逼真、令玩家身心更投入的方向發展。

零星透露的細節已引起一番熱議，話題集中在1080p HD和Ultra HD（像素是1080p的4倍）提供的3D游戲和在客廳里大玩增強現實式游戲的刺激。率先引進動作控制游戲的任天堂繼續充當其先鋒角色，通過給控制面板添加觸控屏為我們帶來了雙屏幕游戲。

出于兼收并蓄的競爭需要，下一撥重量級產品推崇新奇設計是不足為怪的。Wii U控制屏幕力求從電視屏幕上剔除凌亂的用戶界面和提供讓多人同時玩耍的可能性。比方說，客廳玩家會視控制器顯示的內容而定，對游戲情節形成不同的角度。

索尼和微軟公司對雙屏幕概念同樣推崇備至。下一款PlayStation（家用電視游戲機）也許將強化它和PS Vita這一便攜式同類產品的聯系，從而使你不僅能在旅途中得以盡興，而且一旦抵家就可以搭載到主控制臺上。同樣，未來的Xbox將進一步以Smartglass應用程序作為主要特點，據悉這款程序可望從智能手機上控制游戲機。

火爆的游戲場面

要是對增添的屏幕和驚人的像素數仍嫌不夠過癮，或許我們真該摒棄屏幕另覓他途了。微軟公司日前提出了一份專利申請，內容是關于如何將運用“增強現實”技術的3D圖像投影到客廳墻壁上。如果申請獲得成功，那么游戲世界就將沖出電視機而闖入你的家庭，利用Kinect（3D體感技術攝影機）或其后續產品，就可以借助于簡單的手勢來控制游戲情節。當你的整個客廳成為一塊控制面板之際，兩個并存的屏幕或許就會顯得有點不合時宜了。

改變思維模式的超大遠視計算

2010年歐盟委員會發出呼吁，建議立項研制堪與登陸月球或人類基因組測繪相媲美的遠見計算設施。如此極富雄心的計劃，將改變我們對世界的思維模式，也將以理想的方式解決世界面臨的一些問題。

在迄今提呈的21項創意中，有6項已被列入有待進一步研發的候選名單，目前正在為兩項數額分別高達10億歐元（10年內分期頒發）的獎項展開角逐。其中涉及的項目一向被視為科學領域的X-因素，包括嘗試用超級計算機模擬大腦活動的人類大腦計劃以及創建新一代基于石墨烯而非硅的電子器件。

前景最被看好的是涵蓋全球范圍、類似于現實生活版電子游戲“模擬城市”（SimCity）的 FuturCT。它將為個人、公司和政府提供有關地球的實時信息，并通過模擬操作以尋找應對氣候變化等問題的最佳策略。

FuturCT是在2008年金融危機促使我們意識到對當今超聯接的世界缺乏理解后醞釀構思的。這款文明模擬器將是一個開放的平臺，可隨時接受從社會媒體和證券交易到氣候模式和政治傾向的任何信息。

窺探“暴漲”奧秘的新測繪圖

對于“暴漲”這個最大的宇宙理論之一，我們很快將有更加透徹的理解。歐洲航天局發射的“普朗克”衛星將在2013年早些時候如期完成第一批宇宙測繪圖。它們有助于我們更精確地描繪宇宙在大爆炸后不到10-35秒的時間內，如何由比質子更小的存在發展成為浩瀚無垠的一片混沌的。

印證宇宙暴漲的測繪圖

早期的宇宙猶如一鍋平淡無味的等離子熱湯，不知咋的形成了我們今天所知道的稠密的星系團和宇宙空洞。根據熱力學定律，那些彼此相距遙遠的區域在宏觀上應該是迥然相異的。但對宇宙微波背景輻射（CMB）的研究表明：宇宙在所有方向看似依然是近似于雷同的。所謂的CMB，是指大爆炸后約30萬年所釋放的第一束光。

物理學家為解釋這種未必真實的雷同性所運用的是暴漲理論：宇宙中的所有點一度曾是“隔壁鄰居”，因而在被快速驅散時竟造成了彼此難以忘懷的尷尬。美國宇航局（NASA）于2001年發射的威爾金森微波各向異性探測器（WMAP）所收集的數據證實了對暴漲的關鍵性預測：宇宙結構是由時空中的量子漲落所促成的。

著名物理學家斯蒂芬·霍金不久前在接受 《新科學家》雜志采訪時聲稱，WMAP提供的暴漲證據是其學術生涯期間最激動人心的研究成果。但是，驗證什么推動了指數膨脹、它始于何時以及持續了多久的最適模型至今尚未達成一致意見。2013年3月，“普朗克”團隊將公布第一批累計15個月的宇宙研究數據成果。此外，“普朗克”成果還將幫助完善關于有多少暗能量、暗物質和普通物質構成宇宙的統計數字，包括還會記錄到時空中有引力波之稱的“漣漪”的最初直觀跡象。

使月亮黯然失色的超級彗星

對2012年不曾發生“世界末日”感到失望的災難預言者，今年將會從一顆罕見的彗星上找到些許安慰。彗星一度被廣泛地視為不祥之兆，但像這顆以C/2012S1（ISON）為代號的超級新星那樣壯觀奇詭的卻并不多見。它在亮度達到峰值時的光芒，甚至白天都有可能蓋過月亮。

2012年9月剛被發現的ISON彗星，正在匆匆地由外太陽系直奔太陽。它最接近太陽的時刻是在2013年9月，據哈佛大學國際小行星中心的蒂莫西·斯帕爾預測，屆時它會像1997年的海爾-波普彗星那樣獻上一臺精彩紛呈的“太空秀”。

這將是ISON彗星第一次光顧內太陽系，其可能蘊含著其他彗星在無數次環繞太陽飛行時喪失了的揮發性氣體。那將使我們有機會一睹ISON在46億年前形成之際外太陽系中物質的本來面貌。

由于三倍于地球質量的氣體云正在朝銀河系中心通常平靜安詳的超大質量黑洞行進，這一年還將迎來千姿百態的“太空煙火”。此類碰撞是肉眼看不見的，但X-射線望遠鏡將會觀察到那些云一頭扎進黑洞周圍的熱氣體暈時所形成的沖擊波輻射。

取名叫“射手座A*”的黑洞在宇宙門階上的位置離我們只有2.5萬光年，因此碰撞理應能使研究人員前所未有地窺探到強行擠入黑洞的物質。300年前的這個黑洞比現在明亮多了，當時究竟發生了什么狀況，此番碰撞甚至有可能提供相關的重要線索。

“好奇”號觸摸火星母脈

2013年9月前后，由美國宇航局（NASA）發射的“好奇”號探測車將抵達一座山脈的基底，極有可能找到火星宜居性的跡象，從而開始享用它在探索之旅中的一頓豐盛“大餐”。屆時，它將初次“品嘗”伊奧利亞山這座5 000多米高的山脈的層狀沉積物，那里可能擁有保存完好的火星生命蹤跡。

登陸火星的“好奇”號

“好奇”號之前的探測器，揭示了大量有關古老水源的證據，眾所周知，這些水正是構成生命的關鍵性要素。憑借其精密尖端的機載化學實驗室，“好奇”號正在搜尋更強有力的宜居性證據，包括有機化合物這一構成我們所知道的生命的碳基“積木”。

來自飛行軌道的觀察結果顯示：伊奧利亞山的沉積層中，蘊含著被認為是在有水的情況下形成的礦物質。這個發現跟探測器的著陸點蓋爾隕坑曾是一個大湖的推測不謀而合。據更樂觀的推測，這些沉積層在當年堆聚速度之快，或許足以讓巖石粘附上微生物的痕跡。

加利福尼亞理工學院的項目科學家約翰·戈羅青格聲稱，即使對有機物的搜索一無所獲，伊奧利亞山也可能掌握著宜居性的其他線索，從沉積層中可以窺測昔日火星有過哪些礦物質和化學過程。“我們肯定會在那里找到各種好的素材。”他說。

到亞洲去追溯人類起源

非洲歷來被視為人類進化的發祥地。這是人類起源的地方，也是人類邁出第一步和發育成健碩大腦的地方。但是，那些對人類起源最新研究成果懷有興趣的人，應該轉而將目光投向亞洲。

為什么會是這樣的呢？因為人類故事的一些最初篇章，連同此后歲月里意味深長的重大進展似乎都是在亞洲的天空下發生的。

作為第一步，出土于緬甸、存世至今已有3 700萬年歷史的化石，提供了我們的靈長目動物進化樹萌發于亞洲而并不是非洲的最佳佐證。

時隔很久很久，繼早期人類從非洲崛起之后，我們的有些遠親在亞洲設立起棲息點，只是后來終于消亡。2012年，人類學家第一次描述了不同于任何其他類型的人類化石，那就是俗稱“紅鹿洞人”的古人族。他們近至1.5萬年前生息在現今中國的境內，后來消失得無影無蹤。

這一揭秘的言外之意在于：有更多久已失傳的遠親仍需要到東南亞地區被忽視的化石紀錄中去追溯。比方說，我們對如謎般的丹尼索瓦人知之甚少。他們的DNA是2010年從西伯利亞洞穴出土的存世5萬年的化石碎片中被發現的，該DNA的遺跡至今存活于現代印度尼西亞人的身上。這個事實不僅表明丹尼索瓦人跟人類有過雜交，而且還喻示著他們在東南亞和西伯利亞占據過如此廣袤的領地。

亞洲成為下一個追述人類起源的搖籃

然而，我們擁有的關于他們存在的唯一證據是一截手指骨和一顆牙齒。長期以來，亞洲的大片平原和森林一直沒有被古人種學家用鏝刀和毛刷觸碰過。目前，有不少團隊正迫不及待地在勘探亞洲巖石。丹尼索瓦人以及人類其他祖先的神秘面紗相信很快會被揭開。

揮手告別鼠標

如果Leap這一產品最終得以風行，那么鼠標的日子就屈指可數了。這個3D手姿傳感設施可讓你揮一揮手就能控制電腦，而且有望在2013年早些時候投放市場。

由硅谷新開張的Leap Motion公司研制的Leap，大小酷似一款智能手機，性能猶如微軟動態傳感器形體更小巧的超精版本，售價僅70美元。將Leap連接到個人電腦或蘋果機的USB接口上，電腦屏幕前就會形成一個3D互動空間，在里面可以感應到手指最細微的運動或手勢。

該公司聲稱，這款軟件的準確性是現有運動傳感技術的200倍，跟蹤運動可達到1%毫米的精度。據悉Leap使用了紅外線Led和攝像機，Led發出的光可經由雙手折射回攝像機。

近30年來，指針式點擊一直是我們同電腦實現互動的主要方式，形成了難以擺脫的老習慣。如果Leap真的像媒體炒作的那樣性能卓絕，那么鼠標可能很快就會被淘汰出局。