2018年十大國際科技新聞

科技創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)，改變著地球上的生活并改變著我們對(duì)現(xiàn)實(shí)的看法。2018年的十大國際科技新聞，再次向我們證明了人類思維的深刻和創(chuàng)造能力的無窮：石墨烯旋轉(zhuǎn)特定角度可變超導(dǎo)體、精確定位“幽靈粒子”起源、首次造訪小行星并發(fā)現(xiàn)水……如果你還沒有了解這些最新的科學(xué)進(jìn)展，現(xiàn)在是時(shí)候了。這些成果正在為無數(shù)科學(xué)家提供靈感，帶領(lǐng)他們繼續(xù)突破人類能力的極限。

1.49量子位超導(dǎo)測試芯片交付

英特爾公司2018年宣布，已成功設(shè)計(jì)、制造并交付49量子位超導(dǎo)測試芯片“Tangle Lake”，意指這些量子位需在極冷溫度等條件下工作，其將使研究人員能評(píng)估和改進(jìn)糾錯(cuò)技術(shù)，并模擬一些計(jì)算問題?！傲孔影詸?quán)”被認(rèn)為是量子技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)奇點(diǎn)?！傲孔影詸?quán)”指量子計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力超過傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的“霸權(quán)”。有觀點(diǎn)認(rèn)為，超過50（左右）量子位后，量子計(jì)算機(jī)的能力將一騎絕塵，令傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)望洋興嘆。目前，“量子霸權(quán)”已引英特爾、IBM和谷歌等巨頭競折腰。IBM2017年底宣布成功研制出一款50量子位處理器原型;谷歌也計(jì)劃很快推出49量子位產(chǎn)品。

2.彎曲空間內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)激光束加速

這是曲面加速光束的第一次演示，操作卻很簡單，通過向白熾燈泡殼內(nèi)發(fā)射激光得以實(shí)現(xiàn)。美國和以色列物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)2018年實(shí)現(xiàn)了光束軌跡偏移。此前，科學(xué)家已經(jīng)證實(shí)光束可以在平坦表面上被加速，加速度使其沿著彎曲而不是直線的軌跡行進(jìn)。新研究發(fā)現(xiàn)，被加速的光束也并非沿著測地線（又稱大地線或短程線，可定義為空間中兩點(diǎn)的局域最短或最長路徑）移動(dòng)，而是發(fā)生了偏移。平面加速光束的軌跡，完全由光束寬度決定，而新研究表明，曲面加速光束的軌跡，由光束寬度和表面曲率共同決定。這僅僅是個(gè)開始，這個(gè)聯(lián)合團(tuán)隊(duì)現(xiàn)已著手研究光線在極薄的彎曲膜中傳播的可能性。

3.兩層石墨烯旋疊可變超導(dǎo)體

根據(jù)1957年的超導(dǎo)電性理論，某些材料能夠以零電阻導(dǎo)電。2018年，美國麻省理工學(xué)院科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩層石墨烯以1.1度的“魔角”旋轉(zhuǎn)疊加在一起時(shí)，可模擬被稱為銅酸鹽的銅基材料的超導(dǎo)行為。也就是說，研究團(tuán)隊(duì)在兩層石墨烯中發(fā)現(xiàn)了新的電子態(tài)，其可以簡單實(shí)現(xiàn)絕緣體到超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變。這種“神奇角度”石墨烯除了會(huì)形成超導(dǎo)態(tài)，還會(huì)形成另一種電子態(tài)。在同時(shí)發(fā)表的第二篇論文中，團(tuán)隊(duì)展示了交疊的雙層石墨烯系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)一種新的絕緣態(tài)——莫特絕緣體態(tài)。這一發(fā)現(xiàn)轟動(dòng)業(yè)界，被稱為石墨烯超導(dǎo)的重大進(jìn)展。更令人驚訝的是，在傳說中斃稿率高達(dá)90%的《自然》雜志上連發(fā)兩篇論文的第一作者，年僅22歲，他就是年輕的中國物理學(xué)家曹原。

4.“基因剪刀”首次讓皮膚細(xì)胞變身干細(xì)胞

2006年，格萊斯頓研究所的山中伸彌，用4種被稱為轉(zhuǎn)錄因子的關(guān)鍵蛋白處理普通的皮膚細(xì)胞，制造出了誘導(dǎo)多能干細(xì)胞，而后通過向細(xì)胞添加化學(xué)品混合物，制造出了誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。在2018年的研究中，格萊斯頓團(tuán)隊(duì)提供了制造誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的第三種方法——使用CRISPR基因調(diào)控技術(shù)，直接操縱細(xì)胞的基因組，將老鼠的皮膚細(xì)胞變成了誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。新方法不僅有助于科學(xué)家更方便地獲得重要的細(xì)胞，也能進(jìn)一步了解細(xì)胞的重編程過程。其實(shí)，誘導(dǎo)多能干細(xì)胞就像胚胎干細(xì)胞一樣具備分化成多種細(xì)胞的潛力，可用于修復(fù)受損的組織和器官。而“基因剪刀”則能精確查找一串代碼在基因組中的位置，進(jìn)行刪除或修改。

5.科學(xué)家首次精確定位“幽靈粒子”起源

2017年9月，來自太空的一個(gè)高能中微子橫穿南極洲“冰立方”中微子天文臺(tái)，科學(xué)家爭相為其追本溯源。2018年7月，數(shù)十個(gè)科研團(tuán)隊(duì)在《自然》《科學(xué)》雜志撰文稱，這個(gè)“落入凡間的精靈”可能源自一個(gè)距地球約37.8億光年的耀變體（Blazar）。耀變體是由星系中央的巨大黑洞吸積大量物質(zhì)而產(chǎn)生的劇烈天文現(xiàn)象。科學(xué)家稱，產(chǎn)生中微子的耀變體可幫助解決天文學(xué)的一個(gè)百年謎團(tuán)：不時(shí)拜訪地球的宇宙射線從何而來？宇宙射線是由宇宙中的“爆發(fā)事件”拋射出的帶電粒子，是自然界中能量最高的粒子。100多年來，科學(xué)家一直希望找到其源頭，但通過對(duì)其行進(jìn)路徑進(jìn)行反向追蹤不可能做到，因?yàn)樵诘诌_(dá)地球前，其飛行路徑已被地球磁場嚴(yán)重扭轉(zhuǎn)。

6.火星極地冰蓋下存在液態(tài)水

2015年，火星勘測軌道飛行器告訴我們，紅色星球的溝壑，很可能是高濃度咸水流經(jīng)所產(chǎn)生的，這是火星存在流動(dòng)液態(tài)水“迄今最強(qiáng)有力證據(jù)”。但還不是實(shí)證。直到2018年，意大利科學(xué)家報(bào)告在火星上首度發(fā)現(xiàn)了一個(gè)地下鹽水湖，這座湖位于火星南極冰蓋之下，直徑約20千米。研究人員稱，這是火星首次發(fā)現(xiàn)持久水體存在的痕跡，解決了關(guān)于紅色星球是否存在液態(tài)水的曠日持久的爭論。這處水體的發(fā)現(xiàn)，不僅僅是增加了人們對(duì)火星上存在生命的期待，這對(duì)科學(xué)家利用冰蓋解讀火星氣候變化歷史十分關(guān)鍵，是未來數(shù)年天體生物學(xué)研究的科學(xué)目標(biāo)，同時(shí)，它也將是本世紀(jì)人類登陸火星前，基地建設(shè)的最重要資源。

7.反氫內(nèi)基準(zhǔn)能量躍遷首次實(shí)現(xiàn)

物理學(xué)中最大的謎團(tuán)之一就是：反物質(zhì)去哪兒了？氫原子最簡單，所以反物質(zhì)研究由反氫原子開始。100多年前，科學(xué)家首次在氫原子內(nèi)觀察到其最基本、最重要的躍遷——萊曼-α（Lyman-alpha）躍遷。2018年8月22日，加拿大和歐洲核子研究中心（CERN）的物理學(xué)家在《自然》雜志撰文稱，他們首次在反氫原子內(nèi)實(shí)現(xiàn)并觀察到了萊曼-α躍遷，向冷卻和操縱反氫原子邁近了一步，有望開辟反物質(zhì)科學(xué)的新時(shí)代。操控反氫原子有何意義？從理論上來說，500克反物質(zhì)產(chǎn)生的破壞比世界上最大的氫彈威力都要大，雖然科學(xué)家已能制造并抓獲反物質(zhì)，但其存在時(shí)間太短，且代價(jià)太過昂貴。反物質(zhì)如能操控，將能成為人類用之不竭的新能源！

8.科學(xué)家造出全新光物質(zhì)形式

光子作為幾乎沒有質(zhì)量的基本粒子，是一種“超然”的存在——如果你把兩束激光相對(duì)，光子只會(huì)連個(gè)招呼都不打，互相穿過。但在2013年，麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)，讓光子相互作用產(chǎn)生一種物質(zhì)形式，人們不知道它是什么，都說這就像一個(gè)真實(shí)版的“光劍”——光束之間會(huì)彼此推拉產(chǎn)生對(duì)抗。2018年，仍然是這個(gè)團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》上發(fā)表論文，宣布他們實(shí)現(xiàn)了三個(gè)光子之間相互作用，即粘在一起形成了此前未被觀察過的一種全新光子物質(zhì)。研究人員發(fā)現(xiàn)，利用弱激光照射，它們不是作為單個(gè)、隨機(jī)分離的光子通過致密的超冷銣原子云，而是成對(duì)或者三個(gè)光子結(jié)合在一起——這表明在光子之間發(fā)生了相互作用。

9.人類探測器首次造訪小行星“貝努”

小行星是約45億年前太陽系形成時(shí)遺留下來的碎片。有科學(xué)家認(rèn)為，對(duì)小行星樣本進(jìn)行原子級(jí)分析有望為上述假說提供重要證據(jù)。于是，2016年，美國國家航空航天局（NASA）肩負(fù)重要使命的“源光譜釋義資源安全風(fēng)化層辨認(rèn)探測器”（OSIRIS-Rex）朝小行星“貝努”（Bennu）整裝出發(fā)了。2018年12月10日，NASA興奮地宣布，OSIRIS-Rex發(fā)現(xiàn)小行星的巖石外表下暗藏著由氫分子和氧分子組成的羥基的蹤跡，這使直徑500米的“貝努”具有孕育生命的潛力，或許也蘊(yùn)藏著關(guān)于地球生命起源的線索。2023年，探測器會(huì)將這些物質(zhì)的樣本送回地球，屆時(shí)，科學(xué)家將獲得與太陽系歷史和演化有關(guān)的寶貴資料。

10.嫦娥四號(hào)探訪月背

2018年12月8日2時(shí)23分，中國的嫦娥四號(hào)乘坐長征三號(hào)乙運(yùn)載火箭成功發(fā)射升空，將于2019年1月進(jìn)行月球背面軟著陸和巡視勘察。如果成功，它將實(shí)現(xiàn)人類歷史上首次在月球背面投放著陸器和月球車;同時(shí)也將實(shí)現(xiàn)國際首次地月拉格朗日L2點(diǎn)的測控和中繼通信。中國在2018年5月成功發(fā)射了“鵲橋”中繼衛(wèi)星，為嫦娥四號(hào)探測器與地面測控站之間搭建了一座傳輸信號(hào)與數(shù)據(jù)的橋梁。嫦娥四號(hào)此次背負(fù)著勘探艾特肯盆地——馮·卡門隕石坑的重要使命，該隕石坑被認(rèn)為是月球最古老的撞擊特征。而此次前所未有的太空探秘旅程，將為人類了解月球、地球、太陽系的演化提供第一手?jǐn)?shù)據(jù)和線索。