《自然》：2012十大科學(xué)事件回顧

喬若靜/編譯

2012年是科學(xué)史上具有里程碑意義的一年，在這一年里，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了希格斯玻色子，“好奇”號火星車成功登陸火星……其中，兩項最大的科學(xué)突破依賴于其驚人的數(shù)據(jù)量：過去五年中 ，ENCODE （Encyclopedia of DNA Elements，DNA元素百科全書）在揭示人類DNA序列功能方面，已產(chǎn)生15千兆兆字節(jié)的數(shù)據(jù)；歐洲核子中心（CERN）的大型強子對撞機，僅2012年一年已存儲了26千兆字節(jié)的數(shù)據(jù)，希格斯玻色子的存在得到了證明。但是，大量的數(shù)據(jù)既是科學(xué)發(fā)現(xiàn)的依據(jù)，也是引起某些爭議的源頭，例如，是否應(yīng)該公布有潛在危險流感病毒的信息等，包括投資者、研究人員和出版者也討論過如何讓原始數(shù)據(jù)或經(jīng)同行審查后更為公開地向外提供的問題。同時，一些可疑或欺詐事件也在提醒我們，必須保證科學(xué)發(fā)現(xiàn)的可信度。以下是《自然》雜志評選出的2012年度十大科學(xué)事件，其中尋找希格斯玻色子列為年度十大科學(xué)事件之首。

彼得·希格斯

1.找到希格斯玻色子

掌聲、欣慰、喜悅和淚水。2012年7月，世界上最大的物理實驗正式發(fā)現(xiàn)了希格斯玻色子。歐洲核子中心的大型強子對撞機在經(jīng)過500萬億次質(zhì)子碰撞實驗之后，物理學(xué)家可以很自信地宣布，他們已經(jīng)看到了一個質(zhì)量大約為125千兆電子伏特的玻色子。大約50年前，包括彼得·希格斯（Peter Higgs）在內(nèi)的一些理論物理學(xué)家提出，希格斯場遍布于宇宙中并賦予某些粒子以質(zhì)量，而希格斯玻色子則是希格斯場的具體化。令人失望的是，除了根據(jù)粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型所作的預(yù)測，沒有令人信服的線索揭示出希格斯玻色子的行為。如今，大型強子對撞機終于發(fā)現(xiàn)了根據(jù)超對稱理論預(yù)測的粒子，這將大大拓展我們對亞原子世界的理解，并有助于對暗物質(zhì)等神秘現(xiàn)象做出解釋。

2.科學(xué)領(lǐng)域挑戰(zhàn)極限

2012年是奧運年，這一年，在科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)科學(xué)家也在挑戰(zhàn)極限，誕生了許多新記錄。經(jīng)過二十年的鉆探，一個俄羅斯團隊突破了3.8公里的南極冰層，于2月抵達沃斯托克湖湖面。這是一個與地球表面其他地區(qū)隔絕了數(shù)百萬年的巨大水體，但早期樣本分析尚未發(fā)現(xiàn)科學(xué)家推測存在的生命跡象。最近，一個英國研究小組希望能到達南極大陸冰下湖泊之一的埃爾斯沃思湖，以噴射高壓熱水克服鉆透冰層所遇到的一些技術(shù)障礙。

這一年，加拿大電影導(dǎo)演詹姆斯·卡梅隆（James Cameron）成為獨自一人潛入地球最深處——近11公里深的馬里亞納海溝底部——的第一人。雖然科學(xué)價值稍遜，但同樣引人注目的是跳傘運動員費利克斯·鮑姆加特納（Felix Baumgartner）在新墨西哥州3.9萬米上空的驚人一躍，突破了自1960年以來一直保持的跳傘高度紀(jì)錄。

并不是每項挑戰(zhàn)極限的嘗試都獲得成功。例如，經(jīng)過6年的努力，美國加利福尼亞州建造和運行成本高達35億美元的“美國國家點火裝置”——世界上最大的激光器——未能實現(xiàn)其“點火”目標(biāo)。

3.能源開發(fā)之反思

2011年福島核災(zāi)難事故之后，美國的國家能源政策在轉(zhuǎn)型調(diào)整中。面臨廣大公眾反對重啟核反應(yīng)堆的抗議，日本提出了未來“零核”目標(biāo)，并于5月關(guān)閉了其最后運行的核反應(yīng)堆進行維修，但在7月又重新啟動了兩個核反應(yīng)堆。

在歐洲，對140個以上核反應(yīng)堆的壓力測試后得出結(jié)論，這些核電站都需要進行大規(guī)模的安全升級。與此同時，美國核能管理委員會授權(quán)一家核電廠使用激光濃縮核燃料鈾，一些人為此擔(dān)心這一技術(shù)可令核彈制造者私下濃縮鈾。為保障照明和道路運輸所需能源，美國將繼續(xù)探索石油和天然氣的非傳統(tǒng)來源：大力發(fā)展頁巖天然氣的水力壓裂勘探技術(shù)，旨在將10%的燃煤發(fā)電能力轉(zhuǎn)向天然氣。

根據(jù)國際能源機構(gòu)稱，到2020年，美國將成為世界上最大的石油生產(chǎn)國，到2035年，其能源需求幾乎可以自給自足。需要提醒的是，尋找新的石油儲量也存在著一些風(fēng)險。例如，墨西哥灣石油泄露事故之后，英國石油公司被罰了40億美元。羽翼未豐的清潔能源產(chǎn)業(yè)也有其自身的問題：緣于電動車市場仍然太小，美國鋰離子電池生產(chǎn)商A123系統(tǒng)公司于10月破產(chǎn)。

4.科學(xué)數(shù)據(jù)的修正與開放

科學(xué)體系素以自我修正而著稱。2012年3月，科學(xué)家否定了中微子超光速的觀點，以及2010年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的一種生活在極端環(huán)境中的細(xì)菌 （其DNA用砷元素取代磷元素），該細(xì)菌被冠之以砷基生命形式，如今的大量實驗駁斥了這種說法。

然而，這種修正并不總能來得這么快，當(dāng)研究很難再次復(fù)制，偏見或錯誤有時可持續(xù)數(shù)年。例如，麻醉學(xué)家藤井吉高和營養(yǎng)學(xué)家埃里克·斯馬特（Eric Smart）在2012年備受責(zé)難，因其錯誤結(jié)論在長達幾十年里未被發(fā)現(xiàn)。科學(xué)家擔(dān)心，由于一些獨立實驗室重復(fù)一些備受關(guān)注的研究，此類情況可能會更普遍。

有觀點認(rèn)為，更公開溝通和發(fā)布數(shù)據(jù)的科學(xué)家對自身提高也有助益，英國一些網(wǎng)上開放型期刊正在朝這方面努力。7月，政府和私人研究基金會表示，從2013年4月開始，他們將為論文付費并對外公開。

5.“好奇號”成功登陸火星

“好奇號”登陸火星，美國宇航局的科學(xué)家歡呼雀躍

美國宇航局的科學(xué)家，當(dāng)看到“好奇”號火星車在空中吊車操控下登陸火星表面后發(fā)來的第一批圖像之后，都不由得歡呼雀躍。

自8月降落在蓋爾環(huán)形山以來，“好奇”號提供了大量令人驚嘆的圖像，以及對火星表面和大氣的分析數(shù)據(jù)。迄今，尚未發(fā)現(xiàn)任何可能暗示生命存在的甲烷或有機分子。

開普勒太空望遠(yuǎn)鏡的“鷹眼”，讓太陽系外的行星也進入了科學(xué)家的視線，這樣的“候選新世界”累計約3 000個。地球上的太空望遠(yuǎn)鏡也在離我們僅4.4光年的恒星系半人馬座發(fā)現(xiàn)了一顆與地球大小相仿的系外行星。

人類空間探險取得了一系列的成功。美國宇航局的“黎明號”航天器在小行星灶神星上發(fā)現(xiàn)有水存在的證據(jù)；中國派出的第一位女宇航員劉洋成功進入預(yù)定軌道；10月，美國私營太空探索技術(shù)公司SpaceX國際空間站發(fā)射“龍”飛船，首次承擔(dān)了太空商業(yè)補給任務(wù)。該公司甚至已經(jīng)開始考慮未來的火星之旅。

6.壓力下的地球該何去何從？

夏天，北極地區(qū)海冰的大量融化打破了歷史紀(jì)錄，甚至超過了氣候模型的預(yù)測。2012年，美國遭遇半個世紀(jì)以來最嚴(yán)重的干旱。但是，對于生活在東海岸的美國人來說，超級風(fēng)暴“桑迪”的肆虐，表明全球變暖已迫在眉睫。“桑迪”導(dǎo)致了500億美元的損失，并由此引發(fā)了更激烈的辯論，其焦點是如何適應(yīng)有可能出現(xiàn)的極端天氣，而不是如何防止氣候變化。

然而，有關(guān)全球氣候問題的重要性在涉及經(jīng)濟問題時也會黯然失色。聯(lián)合國6月在里約熱內(nèi)盧召開的全球峰會上，發(fā)展中國家反對限制其發(fā)展，富裕國家不愿承諾更多的發(fā)展援助。12月在多哈進行的氣候變化談判，各國代表同意將約束力弱化的 “京都議定書”延長至2020年。

寂寞的喬治于2012年6月去世

巴西，亞馬遜地區(qū)的森林砍伐率2012年下降到歷史新低；4月，墨西哥實施了一項具有法律約束力的減排措施；6月，澳大利亞推出了世界最大的海洋保護區(qū)網(wǎng)絡(luò)計劃。而在加拉帕戈斯群島上，巨大的象龜喬治——這一亞種最后的幸存者——在寂寞中死去(見上圖)，由此反映出世界各地瀕危物種所面臨的困境。

7.科學(xué)家為科學(xué)價值辯護

當(dāng)科學(xué)爭論爆發(fā)之時，許多研究人員會保持沉默，但當(dāng)整個科學(xué)領(lǐng)域或科學(xué)價值受到威脅時，他們會奮起抗?fàn)帯?/p>

2012年5月，當(dāng)一個反轉(zhuǎn)基因團體揚言要摧毀轉(zhuǎn)基因小麥時，英國科學(xué)家奮起為轉(zhuǎn)基因（GM）作物價值進行辯護；10月，意大利一家法院判處一個專家小組人員入獄六年，指稱其涉嫌在2009年拉奎拉地震前低估了地震風(fēng)險，此事令世界各地的科學(xué)家深感沮喪。

一些評論文章告誡道，類似事件可能會導(dǎo)致科學(xué)家因此而產(chǎn)生恐懼，不愿提供專家意見。但是，科學(xué)家對于其他的一些挑戰(zhàn)反應(yīng)則較為平靜。可以肯定的是，2012年，動物權(quán)利活動者極大地限制了貨運航空公司實驗動物的運輸量，但此舉并未遭到有力的反對。

8.人類基因組百科全書

人類基因組30億個DNA堿基對中，只有1%多一點（大約只有2萬個基因）是用于蛋白質(zhì)編碼的。然而，其余大量非編碼序列仍然擁有重要的功能，影響著基因在不同類型細(xì)胞中的調(diào)節(jié)和表達方式。2012年9月，由大約440位科學(xué)家組成的科學(xué)討論會發(fā)表的30余篇來自ENCODE項目（DNA元素百科全書）的論文估計，至少20%的基因組有可能影響基因的表達。

大生物學(xué)數(shù)據(jù)研究也有一些雄心勃勃的項目，包括首次成功描繪出小鼠大腦基因活性的完整圖譜項目，以及對大約900多例人類大腦解剖結(jié)構(gòu)基因活性的跟蹤調(diào)查項目。在細(xì)胞水平上，干細(xì)胞的靈活性繼續(xù)令我們驚訝，美國研究人員發(fā)現(xiàn)，干細(xì)胞在女性卵巢中似乎能夠產(chǎn)生新的卵子；日本科學(xué)家可以誘使從小鼠身上獲得的干細(xì)胞變成可生育的卵子，受精后移植到雌鼠體內(nèi)產(chǎn)生健康的后代。

9.病毒實驗引發(fā)爭論

兩篇指出高致病性H5N1禽流感病毒變異版本如何在雪貂之間傳播的論文，在國際上引起了爭論。很多人由此擔(dān)心，一旦這種能夠在哺乳動物間傳播的H5N1病毒的制造方式意外流失，有可能會被恐怖分子利用。

2011年年底，美國國家科學(xué)生物安全咨詢委員會（NSABB）提議將論文以節(jié)錄的方式發(fā)表后，便有人認(rèn)為這有可能影響到一些可能挽救生命的研究。3月，NSABB改變了其立場，上述論及的兩篇論文在5月和6月相繼發(fā)表。然而，爭論并未就此結(jié)束，政客們批評政府行為草率，部分科學(xué)家則責(zé)備政府延時作出最后決定。目前，政府監(jiān)管部門正在考慮加緊限制對此類病毒的研究。

1 0.全球科研支出有增有減

一旦富裕國家開始縮減公共支出，科研經(jīng)費相應(yīng)也會被削減，盡管并非每一個國家都是如此。例如，2012年加拿大在削減環(huán)境支出的同時，叫停了包括對安大略省58個淡水湖污染問題的研究項目；同年西班牙在削減研究預(yù)算25%之后，2013年預(yù)算草案將連續(xù)4年削減。美國科學(xué)家一直在擔(dān)心2013年的全面預(yù)算削減方案，盡管在選舉年里，美國宇航局行星研究等領(lǐng)域的經(jīng)費已減少了許多。

2014年-2020年的歐洲研究預(yù)算，包括之前提出的80億歐元計劃的討論，將于2013年重新啟動。即使是印度，也一反其歷年增加研究預(yù)算的做法，以縮減開支來謹(jǐn)慎應(yīng)對2012年-2013年通脹水平的增大。

并非全是壞消息：中國的科研經(jīng)費提高了近12.5%，法國2013年的科研投資增加了2.2%，德國將更多的聯(lián)邦資金投入大學(xué)，并在柏林新建立了一個大型保健科學(xué)研究所。美國的生物技術(shù)行業(yè)已從公共市場投資者中看到了科技復(fù)興的曙光。