2014年十大科學(xué)發(fā)現(xiàn)

本刊編輯部

生命體是以繁殖為目的，是能自發(fā)進(jìn)行熵變的化學(xué)體系。曾經(jīng)，科學(xué)家認(rèn)為地球生命體只分為三種形式：細(xì)菌、古生菌和真核生物。

不過(guò)法國(guó)科學(xué)家在智利和澳大利亞發(fā)現(xiàn)了一種生活在水中的新的巨型病毒。這種病毒直徑達(dá)1微米（相當(dāng)于1000納米），而大多數(shù)傳統(tǒng)病毒的直徑只有10～500納米?？茖W(xué)家將其命名為“潘多拉病毒”（Pandoravirus），并確認(rèn)它是人類已知的最大病毒。更奇怪的是，這種所謂的“病毒”并沒(méi)有呈現(xiàn)出人們所認(rèn)為的正常病毒形態(tài)，而且它只有6%的基因與地球上其他生物的基因類似。因此，科學(xué)家已將“潘多拉病毒”列為第四種生命形式。研究人員猜測(cè)，該病毒來(lái)源于遠(yuǎn)古時(shí)代或是其他星球，比如火星。

多年來(lái)，科學(xué)家一直試圖將皮膚細(xì)胞培育成其他器官組織，以此代替部分病變的器官。可惜的是，大量實(shí)驗(yàn)均功虧一簣，人們始終無(wú)法利用皮膚細(xì)胞制造出成熟的器官細(xì)胞。

不過(guò)就在2014年2月23日，美國(guó)加州大學(xué)舊金山分校（UCSF）格拉德斯通研究所（J. David Gladstone Institutes）的研究團(tuán)隊(duì)解決了這個(gè)問(wèn)題。他們利用全新的細(xì)胞重編程方法，成功地將人體皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化成為肝細(xì)胞。這些新生細(xì)胞與構(gòu)成原生肝組織的細(xì)胞幾乎沒(méi)有區(qū)別，而且已能在移植后數(shù)月完全成熟并生長(zhǎng)。

對(duì)于不可逆的肝衰竭病癥來(lái)說(shuō)，代價(jià)不菲的肝移植是目前唯一的治療方案，如果干細(xì)胞技術(shù)能成為一種替代療法，無(wú)疑將為罹患肝衰竭的數(shù)百萬(wàn)病患帶來(lái)新的希望。

核聚變是兩個(gè)較輕原子核聚合為一個(gè)較重原子核，并釋放出能量的過(guò)程。自然界中最容易實(shí)現(xiàn)的核聚變反應(yīng)是氫的同位素——氘與氚的聚變，這種反應(yīng)在太陽(yáng)上已持續(xù)了數(shù)十億年。

經(jīng)過(guò)幾十年的努力，人類終于基本掌握了可控核聚變技術(shù)（俗稱人造太陽(yáng)）。核聚變不會(huì)產(chǎn)生核廢料和溫室氣體，更不會(huì)釋放核裂變產(chǎn)生的核輻射。而且，氘在地球海水中的藏量多達(dá)40萬(wàn)億噸，如果全部用于核聚變反應(yīng)，釋放出的能量足夠人類使用幾百億年。更重要的是，核聚變需要極高溫度，一旦某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，燃料溫度下降，核聚變反應(yīng)就會(huì)自動(dòng)中止。因此從理論上講，核聚變能是一種清潔、無(wú)限、安全的新能源。

量子隱形傳送是一種全新的通信方式，它傳輸?shù)牟辉偈墙?jīng)典信息，而是量子態(tài)攜帶的量子信息。在量子糾纏的幫助下，待傳輸?shù)牧孔討B(tài)如同經(jīng)歷了科幻小說(shuō)中描寫(xiě)的“超時(shí)空傳輸”，在一個(gè)地方神秘消失，不需要任何實(shí)物載體的攜帶，剎那間又會(huì)在另一個(gè)地方神秘出現(xiàn)。

如今，奧地利物理學(xué)家已經(jīng)創(chuàng)造了量子態(tài)隱形傳送的最遠(yuǎn)距離——143千米。我國(guó)科學(xué)家潘建偉領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，也已成功實(shí)現(xiàn)百千米量級(jí)的自由空間量子隱形傳態(tài)和糾纏分發(fā)。這些成功的實(shí)驗(yàn)將為構(gòu)建全球量子通信網(wǎng)絡(luò)提供全面的技術(shù)支持。

眾所周知，71%的地球表面被海洋覆蓋。從目前人類已發(fā)現(xiàn)的行星來(lái)看，沒(méi)有一個(gè)星球的水域覆蓋率達(dá)到這個(gè)數(shù)值。而加拿大的研究人員發(fā)現(xiàn)，在地下600千米的地幔中還含有一個(gè)巨大的蓄水層，其面積可能大于所有地表海洋的總和。

原來(lái)，在這塊區(qū)域密布著一種名為尖晶橄欖石的礦物質(zhì)，它類似于海綿結(jié)構(gòu)，含水量高達(dá)1.5%?？茖W(xué)家認(rèn)為，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)將有助于人們尋找地球海洋的源頭。不過(guò)，僅憑目前的技術(shù)手段，人們根本不可能鉆探至地幔過(guò)渡層去采集樣本。

通常，人們所知的物質(zhì)狀態(tài)主要有三種：氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)。另外還有“等離子態(tài)”、“超臨界態(tài)”、“超固態(tài)”和“中子態(tài)”。

就在2014年，科學(xué)家在雞眼中發(fā)現(xiàn)了一種全新?tīng)顟B(tài)物質(zhì)——“紊亂超均勻態(tài)”。之所以這樣命名，是因?yàn)殡u眼視網(wǎng)膜中的細(xì)胞排列隨機(jī)但卻保持一定規(guī)律。這種新?tīng)顟B(tài)物質(zhì)具有獨(dú)特晶體效能，同時(shí)也具有液體彈性和光敏性?？茖W(xué)家認(rèn)為，“紊亂超均勻態(tài)”物質(zhì)將幫助人們研制新型光傳輸設(shè)備。

如今，越來(lái)越多的人已經(jīng)明白了一個(gè)道理：抗生素往往很難完全消除細(xì)菌感染，細(xì)菌群落中常有一部分得以存活，并持續(xù)分裂和死亡。而在這個(gè)過(guò)程中，一些細(xì)菌還會(huì)進(jìn)化形成抵御抗生素的“屏障”，這些帶有抗性的細(xì)菌對(duì)公眾健康具有巨大威脅。

令人興奮的是，科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種處理抗性細(xì)菌的新方法——攻擊細(xì)菌的“抗性屏障”，而不是攻擊細(xì)菌自身。這種方法將有效消滅抗性細(xì)菌，延長(zhǎng)人類壽命。

乳腺癌既是一種常見(jiàn)癌癥，也是當(dāng)前社會(huì)的重大公共衛(wèi)生問(wèn)題。目前，中國(guó)每年乳腺癌發(fā)病率增幅速度是世界平均水平的2倍，照此速度發(fā)展，到2021年中國(guó)乳腺癌患者將高達(dá)250萬(wàn)。

近期研究發(fā)現(xiàn)，膽固醇指數(shù)和乳腺癌存在著一定的關(guān)聯(lián)性：高膽固醇指數(shù)的女性（當(dāng)然也包括男性）罹患乳腺癌的概率較高。這也意味著，只要有一定方法能夠降低膽固醇含量和乳腺癌發(fā)病率。目前已經(jīng)有實(shí)驗(yàn)證明了這一推斷：將消除膽固醇的藥物注射進(jìn)老鼠體內(nèi)，可以消除導(dǎo)致形成腫瘤的蛋白質(zhì)。

2014年5月2日，一個(gè)以俄羅斯杜布納聯(lián)合核子研究所為首的國(guó)際團(tuán)隊(duì)發(fā)表聲明：利用新實(shí)驗(yàn)成功證實(shí)了117號(hào)元素的存在。這使得該超重元素離正式加入元素周期表更近了一步。

科學(xué)家利用粒子回旋加速器，用20個(gè)質(zhì)子和28個(gè)中子組成的Ca-48原子，轟擊97個(gè)質(zhì)子和152個(gè)中子組成的Bk-249原子，最終生成了6個(gè)擁有117個(gè)質(zhì)子的新原子，其中5個(gè)原子有176個(gè)中子，1個(gè)原子有177個(gè)中子。

1897年，來(lái)自劍橋大學(xué)（University of Cambridge）卡文迪許實(shí)驗(yàn)室（Cavendish Laboratory）的約瑟夫·湯姆遜（Joseph·Thomson）在研究陰極射線時(shí)發(fā)現(xiàn)了電子。電子是環(huán)繞原子核的負(fù)電粒子，它非常小，因此精確測(cè)量其質(zhì)量并非易事。

科學(xué)家最新實(shí)驗(yàn)顯示，電子的相對(duì)質(zhì)量為0.000548579909067（對(duì)于其所處原子而言），這比2006年國(guó)際科技數(shù)據(jù)委員會(huì)采用的數(shù)據(jù)精確了13倍。眾所周知，電子在天文觀測(cè)、焊接應(yīng)用、成像技術(shù)、放射治療等領(lǐng)域都有極其重要的作用。因此，更精確的數(shù)據(jù)必將幫助人類更妥善地利用電子特性。