2019年， 這些科學(xué)事件值得銘記

科技改變生活。

人類獲得首張黑洞照片、嫦娥四號實現(xiàn)人類首次月背軟著陸、3D打印出會“呼吸”的人造器官、開發(fā)出全球首款類腦芯片……2019年，新發(fā)現(xiàn)、新成果井噴，不斷鼓舞著國內(nèi)外科技工作者前行。

2020年已經(jīng)啟程，我們期待更多科技成果落地開花、惠澤全世界人民。

十大國際科技新聞

2019年，各國科學(xué)家又讓科學(xué)的腳步再次向前邁進。人類首張黑洞照片問世，3D打印出會呼吸的人體器官，超導(dǎo)材料最高臨界溫度刷新……盡管這其中的具體原理有些高深莫測、晦澀難懂，但這些發(fā)現(xiàn)，也正在或終將切切實實地影響人們的生活。

人類獲得首張黑洞照片

數(shù)百名科研人員參與合作的“事件視界望遠鏡”項目2019年4月在全球多地同時召開新聞發(fā)布會，發(fā)布他們拍到的人類第一張黑洞照片，照片“主角”是室女座超巨橢圓星系M87中心的超大質(zhì)量黑洞，其質(zhì)量是太陽的65億倍，距離地球大約5500萬光年。

3D打印出會“呼吸”的人造器官

2019年5月，《科學(xué)》雜志封面報道了美國萊斯大學(xué)與華盛頓大學(xué)的研究團隊主導(dǎo)的一項具有里程碑意義的研究成果。該團隊克服了3D打印器官的一大障礙，創(chuàng)造出一個由水凝膠3D打印而成的肺氣囊模型。該模型具有與人體血管和氣管結(jié)構(gòu)相同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能像肺部一樣朝周圍的血管輸送氧氣，完成“呼吸”過程。

這項成果被認為代表了3D生物打印可實現(xiàn)的最強生理功能，它也意味著，未來的器官移植以及人類壽命延長等許多問題，都將可能得到解決。

超導(dǎo)材料最高臨界溫度刷新

2019年5月，超導(dǎo)材料最高臨界溫度刷新一事，吸引了世人的目光。

超導(dǎo)材料能無損耗傳輸電能，但其應(yīng)用卻因超導(dǎo)態(tài)嚴苛的低溫要求而受限。因此，實現(xiàn)室溫超導(dǎo)成為科學(xué)家的重要目標(biāo)，如今他們離這一目標(biāo)越來越近。在《自然》雜志上，美德兩國科學(xué)家組成的研究小組發(fā)表論文稱，他們通過實驗證實，高壓下的氫化鑭在250K（K代表絕對溫標(biāo)開爾文，250K大約為-23℃）時具有超導(dǎo)性。250K是目前人類高溫超導(dǎo)的最新紀錄，比此前的最高臨界溫度增加了50K左右。

DNA顯微鏡研制成功

美國霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所和布羅德研究所共同開發(fā)出“DNA顯微鏡”，這是一種全新的細胞可視化技術(shù)，利用化學(xué)手段獲取細胞內(nèi)部信息，繪制的圖像反映出細胞內(nèi)生物分子的基因序列和相對位置的情況。該項研究發(fā)表在2019年6月20日出版的《細胞》雜志上。

據(jù)悉，DNA顯微鏡可以做一些光學(xué)顯微鏡做不到的事情。例如，光學(xué)顯微鏡往往無法區(qū)分DNA存在差異的細胞，例如免疫細胞，而通過識別能夠攻擊腫瘤的免疫細胞，DNA顯微鏡可以幫助改善某些癌癥的治療。

世界上最黑的材料研制成功

2019年9月，中美科學(xué)家報告說，他們研制出了一種比之前的最黑材料還要黑10倍的材料。新材料由碳納米管（CNT）陣列制成，可捕獲99.995%的入射光，是迄今為止最黑的材料。這種新材料除了具有藝術(shù)表現(xiàn)力外，還可能具有實用價值，例如用于遮光罩中減少不必要的眩光、幫助太空望遠鏡發(fā)現(xiàn)系外行星等?！白盍钊顺泽@的是得到的新材料極黑——該材料從各個角度吸收的入射光都大于99.995%?！庇嘘P(guān)科學(xué)家說。

全球首支埃博拉疫苗獲歐盟批準(zhǔn)上市

2019年11月，歐洲監(jiān)管機構(gòu)批準(zhǔn)了埃博拉疫苗Ervebo上市。埃博拉病毒是一種烈性傳染病病毒，主要通過體液傳播，可引發(fā)致命性出血熱。此前，醫(yī)學(xué)研究人員已投入大量精力進行埃博拉疫苗的研發(fā)，但大多停留在臨床試驗階段，而Ervebo成為了首支正式獲批用于人體的埃博拉疫苗，并有望于2020年第一季度在美國獲批上市。

科學(xué)家合成世界首個含18個碳原子的純碳

2019年8月，《科學(xué)》雜志發(fā)表牛津大學(xué)化學(xué)系與IBM蘇黎世研究實驗室合作的一項成果，他們合成了世界上第一個完全由碳原子構(gòu)成的環(huán)狀分子C18，其中的18個碳原子通過交替的單鍵和三鍵連接而成，早期研究發(fā)現(xiàn)C18環(huán)分子具有半導(dǎo)體特性，這意味著類似的碳直鏈結(jié)構(gòu)可能成為分子級別的電子元件。

“萬物DNA”讓存儲無處不在

全球的數(shù)據(jù)量不斷增加，傳統(tǒng)的存儲架構(gòu)，如硬盤和磁帶，越來越難以跟上數(shù)據(jù)存儲的需要。隨著這些裝置逐漸達到存儲極限，DNA被當(dāng)作一種長期存儲方案提了出來。

過去的研究已經(jīng)強調(diào)了DNA的持久性和存儲海量信息的能力，現(xiàn)在研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種前所未有的方式，可利用其持久性進行存儲。2019年10月，哥倫比亞大學(xué)著名專家、以色列計算遺傳學(xué)家亞尼夫·埃爾利赫與蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院科學(xué)家運用“萬物DNA”特殊材料3D打印了一只“兔子”。

谷歌研究人員宣布成功演示“量子優(yōu)勢”

2019年10月，谷歌公司研究人員領(lǐng)銜的團隊在英國《自然》雜志發(fā)表論文稱，已成功演示“量子優(yōu)勢”，讓量子系統(tǒng)花費約200秒完成了傳統(tǒng)超級計算機在幾天之內(nèi)才能完成的任務(wù)?！傲孔觾?yōu)勢”被用于描述量子計算機發(fā)展的關(guān)鍵節(jié)點，它是指量子計算機能解決傳統(tǒng)計算機在合理時間范圍內(nèi)無法解決的一些特殊問題。

新型大腸桿菌能以二氧化碳為食

2019年11月，在發(fā)表于《細胞》的一篇新研究中，以色列魏茨曼科學(xué)研究所的科學(xué)家們改造了一種通常以單糖為食的細菌，使其可以像植物一樣通過吸收二氧化碳來構(gòu)建細胞。

國內(nèi)十大科技新聞

嫦娥四號實現(xiàn)人類首次月背軟著陸、科學(xué)家利用基因編輯技術(shù)成功克隆出雜交稻種子、開發(fā)出全球首款類腦芯片……2019年，中國科技干勁足、活力強，一系列科技成果和突破，在世界科技舞臺留下了濃墨重彩的印記。

嫦娥四號實現(xiàn)人類首次月背軟著陸

2019年1月，嫦娥四號探測器成功著陸在月球背面艾特肯盆地馮·卡門撞擊坑，在“鵲橋”號中繼星的支持下，嫦娥四號著陸器與“玉兔二號”巡視器分別開展了就位探測和巡視勘察。目前，嫦娥四號在月球背面的工作時長已超過300天，遠超設(shè)計壽命;“玉兔二號”巡視器克服各項障礙，行駛里程也已超過300米，實現(xiàn)“雙三百”突破。

我國成功克隆出雜交稻種子

2019年1月，中國水稻研究所水稻生物學(xué)國家重點實驗室王克劍團隊，利用基因編輯技術(shù)建立了水稻無融合生殖體系，成功克隆出雜交稻種子，首次實現(xiàn)雜交稻性狀穩(wěn)定遺傳到下一代。

“這項工作證明了雜交稻進行無融合生殖的可行性，是無融合生殖研究領(lǐng)域的重大突破?！敝袊こ淘涸菏吭∑饺缡钦f。

全球首款類腦芯片研發(fā)成功

2019年8月1日，清華大學(xué)開發(fā)出的全球首款異構(gòu)融合類腦計算芯片登上了《自然》雜志的封面。這個被命名為“天機芯”的芯片結(jié)合了類腦計算和基于計算機科學(xué)的機器學(xué)習(xí)，這種融合技術(shù)有望提升各個系統(tǒng)的能力，促進人工通用智能的研究和發(fā)展。從原則上來說，一個人工通用智能系統(tǒng)可以執(zhí)行人類能夠完成的絕大多數(shù)任務(wù)。

首次觀測到三維量子霍爾效應(yīng)

霍爾效應(yīng)描述了當(dāng)磁場加載到金屬和半導(dǎo)體上時，電力與磁力之間的一種相互關(guān)系。近140年來，國際科學(xué)界相繼發(fā)現(xiàn)了霍爾效應(yīng)和量子霍爾效應(yīng)。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)喬振華課題組與南方科技大學(xué)張立源課題組等合作，首次在毫米級的碲化鋯塊體單晶體材料中觀測到三維量子霍爾效應(yīng)的明確證據(jù)，并指出該效應(yīng)可能是由于磁場下相互作用產(chǎn)生的電荷密度波誘導(dǎo)的。2019年5月9日，這一重要研究成果在線發(fā)表于《自然》上。

據(jù)悉，自從1980年發(fā)現(xiàn)量子霍爾效應(yīng)后，學(xué)界把注意力集中在二維體系。這次發(fā)現(xiàn)的三維量子霍爾效應(yīng)，補全了霍爾效應(yīng)家族的一塊重要拼圖。

“太極一號”在軌測試成功

中國首顆空間引力波探測技術(shù)實驗衛(wèi)星第一階段在軌測試任務(wù)順利完成。2019年9月，該衛(wèi)星被命名為“太極一號”。中科院科研團隊在不到一年時間里完成了“太極一號”的研制任務(wù)?！疤珮O一號”第一階段在軌測試結(jié)果表明，激光干涉儀位移測量精度達到百皮米量級，約為一個原子的大小;引力參考傳感器測量精度達到重力加速度的百億分之一，相當(dāng)于一只螞蟻推動“太極一號”衛(wèi)星產(chǎn)生的加速度;微推進器推力分辨率達到亞微牛量級，約為一粒芝麻重量的萬分之一。

首次解析非洲豬瘟病毒結(jié)構(gòu)

非洲豬瘟是由非洲豬瘟病毒引起的一種急性、熱性、高度接觸性動物傳染病，豬感染后發(fā)病率和死亡率高達100%。

2019年10月，《科學(xué)》雜志發(fā)表了中國學(xué)者解析非洲豬瘟病毒精細三維結(jié)構(gòu)的論文。這是一種正二十面體的巨大病毒，由基因組、核心殼層、雙層內(nèi)膜、衣殼和外膜5層組成，病毒顆粒包含3萬余個蛋白亞基，組裝成直徑約260納米的球形顆粒。這是國際上首次解析非洲豬瘟病毒結(jié)構(gòu)，為揭示非洲豬瘟病毒入侵宿主細胞以及逃避和對抗宿主抗病毒免疫的機制提供了重要線索，為開發(fā)效果佳、安全性高的新型非洲豬瘟疫苗奠定了堅實基礎(chǔ)。

次驗證遠距離雙場量子密鑰分發(fā)

限于通信光纖的損耗和探測器的噪聲等原因，量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)通常只能在100公里內(nèi)獲得較高成碼率。目前最遠成碼距離是中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉團隊于2016年實驗實現(xiàn)的404公里。

有一種新型的量子密鑰分發(fā)方案——雙場量子密鑰分發(fā)方案，巧妙地利用單光子干涉的特性，讓量子密鑰分發(fā)的成碼率在長距離也維持較高水平。2019年，潘建偉教授等科學(xué)家在300公里真實環(huán)境的光纖中完成了雙場量子密鑰分發(fā)實驗，并驗證了700公里以上光纖遠距離量子密鑰分發(fā)的可行性，有望成為新一代遠距離城際量子密鑰分發(fā)的基礎(chǔ)。被業(yè)內(nèi)專家評論為“實用雙場量子密鑰分發(fā)的重要里程碑”。

科創(chuàng)板鳴鑼開市

這是中國資本市場的歷史性時刻。2019年7月22日，科創(chuàng)板在上海證券交易所鳴鑼開市。中國資本市場由此向科技創(chuàng)新企業(yè)開放大門。在未來國際科技實力競爭中，科創(chuàng)板將成為我國“硬科技”企業(yè)持續(xù)補充后續(xù)能量的“大糧倉”。

科創(chuàng)板作為新設(shè)的增量板塊，重點支持高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。面向新一代信息技術(shù)、新材料、生物和高端裝備制造四大領(lǐng)域。設(shè)立科創(chuàng)板并首次在中國股票市場引入注冊制，被普遍認為是中國A股市場設(shè)立以來，發(fā)行上市制度方面最重大的變革?？苿?chuàng)板承載著各方對資本市場在推進科技創(chuàng)新及經(jīng)濟轉(zhuǎn)型發(fā)展中的殷切期望。

中國火箭解鎖發(fā)射“新姿勢”

2019年6月5日12時6分，長征十一號海射型固體運載火箭在我國黃海海域?qū)嵤┌l(fā)射，將捕風(fēng)一號A、B星等7顆衛(wèi)星送入約600公里高度的圓軌道，宣告我國運載火箭首次海上發(fā)射技術(shù)試驗圓滿成功。

海上發(fā)射技術(shù)試驗系統(tǒng)由運載火箭系統(tǒng)、海上發(fā)射平臺、測控通信系統(tǒng)和衛(wèi)星系統(tǒng)4部分組成，可實現(xiàn)離港后一周內(nèi)完成發(fā)射。本次飛行試驗在國內(nèi)首次采用“航天+海工”技術(shù)融合，突破海上發(fā)射穩(wěn)定性、安全性、可靠性等關(guān)鍵技術(shù)，全面驗證了海上發(fā)射試驗流程，為我國快速進入空間提供了新的發(fā)射模式。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)16萬年前丹尼索瓦人下頜骨化石

2019年5月，中國科學(xué)家聯(lián)合多名境內(nèi)外研究人員在《自然》雜志上發(fā)表文章稱，在海拔3280米的青藏高原東北部甘肅省夏河縣白石崖溶洞，發(fā)現(xiàn)的一件人類下頜骨化石經(jīng)鑒定為丹尼索瓦人下頜骨化石。這一研究成果將青藏高原史前人類最早活動時間，由距今4萬年推早至距今16萬年，整整向前推進了12萬年。研究團隊對化石發(fā)現(xiàn)地及其周邊地區(qū)進行了近10年的系統(tǒng)考古調(diào)查，發(fā)現(xiàn)大批可能與該化石共存的文化遺存，為深入研究丹尼索瓦人的文化內(nèi)涵、行為特征和高海拔環(huán)境適應(yīng)策略等提供了關(guān)鍵信息。（本刊綜合）