《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(xiàng)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(qiáng)子對撞機(jī)，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(shí)驗(yàn)正式發(fā)現(xiàn)了希格斯玻色子。歐洲核子中心的大型強(qiáng)子對撞機(jī)在經(jīng)過500萬億次質(zhì)子碰撞實(shí)驗(yàn)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(qiáng)子對撞機(jī)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(yùn)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(tuán)隊(duì)突破了3.8公里的南極冰層，于2月抵達(dá)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(dá)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?。↗ames Cameron）成為獨(dú)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(yùn)動員費(fèi)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(xiàng)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(yùn)行成本高達(dá)35億美元的“美國國家點(diǎn)火裝置”——世界上最大的激光器——未能實(shí)現(xiàn)其“點(diǎn)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(yùn)行的核反應(yīng)堆進(jìn)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(jìn)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(yùn)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(jī)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(diǎn)，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(shí)驗(yàn)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(dá)幾十年里未被發(fā)現(xiàn)?？茖W(xué)家擔(dān)心，由于一些獨(dú)立實(shí)驗(yàn)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(diǎn)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(fèi)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(jī)分子。

開普勒太空望遠(yuǎn)鏡的“鷹眼”，讓太陽系外的行星也進(jìn)入了科學(xué)家的視線，這樣的“候選新世界”累計(jì)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(jìn)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(bǔ)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?！吧５稀睂?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(diǎn)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(jì)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(jìn)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(shí)施了一項(xiàng)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(hù)區(qū)網(wǎng)絡(luò)計(jì)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(hù)

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(tuán)體揚(yáng)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(jìn)行辯護(hù)；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?？梢钥隙ǖ氖?，2012年，動物權(quán)利活動者極大地限制了貨運(yùn)航空公司實(shí)驗(yàn)動物的運(yùn)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(diǎn)（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(dá)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(xiàng)目（DNA元素百科全書）的論文估計(jì)，至少20%的基因組有可能影響基因的表達(dá)。

大生物學(xué)數(shù)據(jù)研究也有一些雄心勃勃的項(xiàng)目，包括首次成功描繪出小鼠大腦基因活性的完整圖譜項(xiàng)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(xiàng)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(shí)驗(yàn)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(fèi)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(xiàng)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(fèi)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(jì)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(fèi)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。