2012十大科学事件回顾

wangsai99

2012年是科学史上具有里程碑意义的一年，在这一年里，科学家们发现了希格斯玻色子，“好奇”号火星车成功登陆火星……其中，两项最大的科学突破依赖于其惊人的数据量：过去五年中，ENCODE（Encyclopedia of DNA Elements，DNA元素百科全书）在揭示人类DNA序列功能方面，已产生15千兆兆字节的数据；欧洲核子中心（CERN）的大型强子对撞机，仅2012年一年已存储了26千兆字节的数据，希格斯玻色子的存在得到了证明。但是，大量的数据既是科学发现的依据，也是引起某些争议的源头，例如，是否应该公布有潜在危险流感病毒的信息等，包括投资者、研究人员和出版者也讨论过如何让原始数据或经同行审查后更为公开地向外提供的问题。同时，一些可疑或欺诈事件也在提醒我们，必须保证科学发现的可信度。以下是《自然》杂志评选出的2012年度十大科学事件，其中寻找希格斯玻色子列为年度十大科学事件之首。



彼得·希格斯



1.找到希格斯玻色子

　　掌声、欣慰、喜悦和泪水。2012年7月，世界上最大的物理实验正式发现了希格斯玻色子。欧洲核子中心的大型强子对撞机在经过500万亿次质子碰撞实验之后，物理学家可以很自信地宣布，他们已经看到了一个质量大约为125千兆电子伏特的玻色子。大约50年前，包括彼得·希格斯（Peter Higgs）在内的一些理论物理学家提出，希格斯场遍布于宇宙中并赋予某些粒子以质量，而希格斯玻色子则是希格斯场的具体化。令人失望的是，除了根据粒子物理学标准模型所作的预测，没有令人信服的线索揭示出希格斯玻色子的行为。如今，大型强子对撞机终于发现了根据超对称理论预测的粒子，这将大大拓展我们对亚原子世界的理解，并有助于对暗物质等神秘现象做出解释。

2.科学领域挑战极限

　　2012年是奥运年，这一年，在科学领域内科学家也在挑战极限，诞生了许多新记录。经过二十年的钻探，一个俄罗斯团队突破了3.8公里的南极冰层，于2月抵达沃斯托克湖湖面。这是一个与地球表面其他地区隔绝了数百万年的巨大水体，但早期样本分析尚未发现科学家推测存在的生命迹象。最近，一个英国研究小组希望能到达南极大陆冰下湖泊之一的埃尔斯沃思湖，以喷射高压热水克服钻透冰层所遇到的一些技术障碍。

　　这一年，加拿大电影导演詹姆斯·卡梅隆（James Cameron）成为独自一人潜入地球最深处――近11公里深的马里亚纳海沟底部――的第一人。虽然科学价值稍逊，但同样引人注目的是跳伞运动员费利克斯·鲍姆加特纳（Felix Baumgartner）在新墨西哥州3.9万米上空的惊人一跃，突破了自1960年以来一直保持的跳伞高度纪录。

　　并不是每项挑战极限的尝试都获得成功。例如，经过6年的努力，美国加利福尼亚州建造和运行成本高达35亿美元的“美国国家点火装置”――世界上最大的激光器――未能实现其“点火”目标。

3.能源开发之反思

　　2011年福岛核灾难事故之后，美国的国家能源政策在转型调整中。面临广大公众反对重启核反应堆的抗议，日本提出了未来“零核”目标，并于5月关闭了其最后运行的核反应堆进行维修，但在7月又重新启动了两个核反应堆。

　　在欧洲，对140个以上核反应堆的压力测试后得出结论，这些核电站都需要进行大规模的安全升级。与此同时，美国核能管理委员会授权一家核电厂使用激光浓缩核燃料铀，一些人为此担心这一技术可令核弹制造者私下浓缩铀。为保障照明和道路运输所需能源，美国将继续探索石油和天然气的非传统来源：大力发展页岩天然气的水力压裂勘探技术，旨在将10％的燃煤发电能力转向天然气。

　　根据国际能源机构称，到2020年，美国将成为世界上最大的石油生产国，到2035年，其能源需求几乎可以自给自足。需要提醒的是，寻找新的石油储量也存在着一些风险。例如，墨西哥湾石油泄露事故之后，英国石油公司被罚了40亿美元。羽翼未丰的清洁能源产业也有其自身的问题：缘于电动车市场仍然太小，美国锂离子电池生产商A123系统公司于10月破产。

4.科学数据的修正与开放

　　科学体系素以自我修正而著称。2012年3月，科学家否定了中微子超光速的观点，以及2010年科学家发现的一种生活在极端环境中的细菌（其DNA用砷元素取代磷元素），该细菌被冠之以砷基生命形式，如今的大量实验驳斥了这种说法。

　　然而，这种修正并不总能来得这么快，当研究很难再次复制，偏见或错误有时可持续数年。例如，麻醉学家藤井吉高和营养学家埃里克·斯马特（Eric Smart）在2012年备受责难，因其错误结论在长达几十年里未被发现。科学家担心，由于一些独立实验室重复一些备受关注的研究，此类情况可能会更普遍。

　　有观点认为，更公开沟通和发布数据的科学家对自身提高也有助益，英国一些网上开放型期刊正在朝这方面努力。7月，政府和私人研究基金会表示，从2013年4月开始，他们将为论文付费并对外公开。

5.“好奇号”成功登陆火星



“好奇号”登陆火星，美国宇航局的科学家欢呼雀跃



　　美国宇航局的科学家，当看到“好奇”号火星车在空中吊车操控下登陆火星表面后发来的第一批图像之后，都不由得欢呼雀跃。

　　自8月降落在盖尔环形山以来，“好奇”号提供了大量令人惊叹的图像，以及对火星表面和大气的分析数据。迄今，尚未发现任何可能暗示生命存在的甲烷或有机分子。

　　开普勒太空望远镜的“鹰眼”，让太阳系外的行星也进入了科学家的视线，这样的“候选新世界”累计约3 000个。地球上的太空望远镜也在离我们仅4.4光年的恒星系半人马座发现了一颗与地球大小相仿的系外行星。

　　人类空间探险取得了一系列的成功。美国宇航局的“黎明号”航天器在小行星灶神星上发现有水存在的证据；中国派出的第一位女宇航员刘洋成功进入预定轨道；10月，美国私营太空探索技术公司SpaceX国际空间站发射“龙”飞船，首次承担了太空商业补给任务。该公司甚至已经开始考虑未来的火星之旅。

6.压力下的地球该何去何从？

　　夏天，北极地区海冰的大量融化打破了历史纪录，甚至超过了气候模型的预测。2012年，美国遭遇半个世纪以来最严重的干旱。但是，对于生活在东海岸的美国人来说，超级风暴“桑迪”的肆虐，表明全球变暖已迫在眉睫。“桑迪”导致了500亿美元的损失，并由此引发了更激烈的辩论，其焦点是如何适应有可能出现的极端天气，而不是如何防止气候变化。

　　然而，有关全球气候问题的重要性在涉及经济问题时也会黯然失色。联合国6月在里约热内卢召开的全球峰会上，发展中国家反对限制其发展，富裕国家不愿承诺更多的发展援助。12月在多哈进行的气候变化谈判，各国代表同意将约束力弱化的“京都议定书”延长至2020年。



寂寞的乔治于2012年6月去世



　　巴西，亚马逊地区的森林砍伐率2012年下降到历史新低；4月，墨西哥实施了一项具有法律约束力的减排措施；6月，澳大利亚推出了世界最大的海洋保护区网络计划。而在加拉帕戈斯群岛上，巨大的象龟乔治――这一亚种最后的幸存者――在寂寞中死去(见上图)，由此反映出世界各地濒危物种所面临的困境。

7.科学家为科学价值辩护

　　当科学争论爆发之时，许多研究人员会保持沉默，但当整个科学领域或科学价值受到威胁时，他们会奋起抗争。

　　2012年5月，当一个反转基因团体扬言要摧毁转基因小麦时，英国科学家奋起为转基因（GM）作物价值进行辩护；10月，意大利一家法院判处一个专家小组人员入狱六年，指称其涉嫌在2009年拉奎拉地震前低估了地震风险，此事令世界各地的科学家深感沮丧。

　　一些评论文章告诫道，类似事件可能会导致科学家因此而产生恐惧，不愿提供专家意见。但是，科学家对于其他的一些挑战反应则较为平静。可以肯定的是，2012年，动物权利活动者极大地限制了货运航空公司实验动物的运输量，但此举并未遭到有力的反对。

8.人类基因组百科全书

　　人类基因组30亿个DNA碱基对中，只有1％多一点（大约只有2万个基因）是用于蛋白质编码的。然而，其余大量非编码序列仍然拥有重要的功能，影响着基因在不同类型细胞中的调节和表达方式。2012年9月，由大约440位科学家组成的科学讨论会发表的30余篇来自ENCODE项目（DNA元素百科全书）的论文估计，至少20％的基因组有可能影响基因的表达。

　　大生物学数据研究也有一些雄心勃勃的项目，包括首次成功描绘出小鼠大脑基因活性的完整图谱项目，以及对大约900多例人类大脑解剖结构基因活性的跟踪调查项目。在细胞水平上，干细胞的灵活性继续令我们惊讶，美国研究人员发现，干细胞在女性卵巢中似乎能够产生新的卵子；日本科学家可以诱使从小鼠身上获得的干细胞变成可生育的卵子，受精后移植到雌鼠体内产生健康的后代。

9.病毒实验引发争论

　　两篇指出高致病性H5N1禽流感病毒变异版本如何在雪貂之间传播的论文，在国际上引起了争论。很多人由此担心，一旦这种能够在哺乳动物间传播的H5N1病毒的制造方式意外流失，有可能会被恐怖分子利用。

　　2011年年底，美国国家科学生物安全咨询委员会（NSABB）提议将论文以节录的方式发表后，便有人认为这有可能影响到一些可能挽救生命的研究。3月，NSABB改变了其立场，上述论及的两篇论文在5月和6月相继发表。然而，争论并未就此结束，政客们批评政府行为草率，部分科学家则责备政府延时作出最后决定。目前，政府监管部门正在考虑加紧限制对此类病毒的研究。

10.全球科研支出有增有减

　　一旦富裕国家开始缩减公共支出，科研经费相应也会被削减，尽管并非每一个国家都是如此。例如，2012年加拿大在削减环境支出的同时，叫停了包括对安大略省58个淡水湖污染问题的研究项目；同年西班牙在削减研究预算25%之后，2013年预算草案将连续4年削减。美国科学家一直在担心2013年的全面预算削减方案，尽管在选举年里，美国宇航局行星研究等领域的经费已减少了许多。

　　2014年-2020年的欧洲研究预算，包括之前提出的80亿欧元计划的讨论，将于2013年重新启动。即使是印度，也一反其历年增加研究预算的做法，以缩减开支来谨慎应对2012年-2013年通胀水平的增大。

　　并非全是坏消息：中国的科研经费提高了近12.5％，法国2013年的科研投资增加了2.2％，德国将更多的联邦资金投入大学，并在柏林新建立了一个大型保健科学研究所。美国的生物技术行业已从公共市场投资者中看到了科技复兴的曙光。