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25日，國內(nèi)知名科學(xué)雜志《環(huán)球科學(xué)》評選出2019年十大科學(xué)新聞。

2019年，我們經(jīng)歷了多次第一：第一次拍攝到黑洞、第一次在月球背面發(fā)現(xiàn)月幔物質(zhì)、第一次看見量子糾纏……

每個“第一次”，都意味著人類的認(rèn)知范圍又?jǐn)U大了一點(diǎn)。正是這些“第一次”，筑成了人類文明一路前行的階梯?，F(xiàn)在，讓我們一起來回顧，科學(xué)家在2019年為我們搭建的“文明階梯”。

1、人類首次直接拍攝到黑洞

圖片來源：EHT合作組/歐洲南方天文臺

2019年4月10日，事件視界望遠(yuǎn)鏡（EHT）項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在全球六地同步召開新聞發(fā)布會，發(fā)布了人類歷史上的首張黑洞照片。這個黑洞位于巨橢圓星系M87中心，距離地球5500萬光年，質(zhì)量為太陽的65億倍。這是人類首次目睹黑洞真容，這項(xiàng)成果不僅可以讓科學(xué)家在引力極強(qiáng)的極端環(huán)境中驗(yàn)證廣義相對論，也有助于揭開宇宙學(xué)領(lǐng)域的更多未解謎團(tuán)。接下來，科學(xué)家將進(jìn)一步增加觀測望遠(yuǎn)鏡的數(shù)量，希望拍出細(xì)節(jié)更豐富、角度更多樣的黑洞照片。

2、5G正式商用，5G元年到來

圖片來源：flickr

2019年6月6日，中國工信部正式發(fā)布5G商用牌照，電信運(yùn)營商獲得牌照后，標(biāo)志著5G業(yè)務(wù)的正式商用和5G元年的到來。同時(shí)，中國也成為韓國、美國、瑞士、英國后，第五個正式實(shí)現(xiàn)5G商用的國家。中國發(fā)放5G牌照后，相關(guān)部署進(jìn)展迅速——截至2019年11月，中國5G套餐簽約用戶數(shù)達(dá)87萬，開通5G基站11.3萬個。同時(shí)，包括華為在內(nèi)的中國企業(yè)在5G技術(shù)上也處于全球領(lǐng)先地位。這些事實(shí)意味著，中國在經(jīng)歷了1G空白、2G落后、3G追趕、4G同步的階段之后，在5G技術(shù)領(lǐng)域終于躋身全球第一梯隊(duì)。5G的廣泛應(yīng)用也必然會像互聯(lián)網(wǎng)和4G網(wǎng)絡(luò)一樣，深度重塑人類社會。改變正在到來。

3、谷歌宣布實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”

圖片來源：Google

2019年10月23日，《自然》雜志發(fā)表了谷歌研究人員在量子計(jì)算領(lǐng)域的重要進(jìn)展：谷歌研制的量子計(jì)算機(jī)首次實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”，這臺量子計(jì)算機(jī)用200秒就能解決的問題，當(dāng)今最先進(jìn)的經(jīng)典計(jì)算機(jī)需要花費(fèi)1萬年才能解決。在這篇論文中，谷歌量子計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)人約翰·馬丁尼斯（John Martinis）帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一個名為Sycamore的量子芯片，這個芯片由54個量子比特構(gòu)成，在執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)時(shí)表現(xiàn)出了令人震驚的效率。但在論文發(fā)表后，IBM公司的研究人員對馬丁尼斯團(tuán)隊(duì)的數(shù)據(jù)提出了質(zhì)疑，認(rèn)為采用先進(jìn)算法的經(jīng)典計(jì)算機(jī)在兩天內(nèi)就能完成任務(wù)。

盡管如此，谷歌的最新研究仍是量子計(jì)算領(lǐng)域的重大進(jìn)展，顯示了量子計(jì)算機(jī)的巨大潛力。除了谷歌、IBM等國外企業(yè)，阿里、騰訊等中國科技公司也已布局量子計(jì)算，目標(biāo)只有一個，那就是真正通用的量子計(jì)算機(jī)。

4、“嫦娥”4號首次在月球背面發(fā)現(xiàn)月幔物質(zhì)

圖片來源：國家國防科工局

2019年5月16日，《自然》雜志發(fā)表了一篇來自中國探月團(tuán)隊(duì)的重要論文：“嫦娥”4號在月球背面首次發(fā)現(xiàn)月幔物質(zhì)。2019年1月3日，“嫦娥”4號在月球背面的馮·卡門隕石坑著陸。然后，“玉兔”2號月球車便與“嫦娥”4號分離，先后前往著陸點(diǎn)南側(cè)與西北側(cè)的兩個探測點(diǎn)，獲取了這里的光譜數(shù)據(jù)。探月團(tuán)隊(duì)分析數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，在上述兩處探測點(diǎn)，橄欖石的占比分別為48%和55%，這是人類首次在月球找到高橄欖石含量的巖石樣本，這種礦物組成也意味著，它們很可能來自上月幔。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)讓人類得以透過月球表面窺視月球深處的物質(zhì)組成，為完善月球形成與演化模型提供了有力支撐。

5、死豬大腦恢復(fù)部分細(xì)胞功能

圖片來源：pixabay

2019年4月18日，美國耶魯大學(xué)科學(xué)家內(nèi)納德·塞斯坦（Nenad Sestan）發(fā)表論文稱，利用全新的體外灌注系統(tǒng)——BrainEx，他和同事成功讓死豬的大腦恢復(fù)了部分細(xì)胞功能。在這項(xiàng)研究中，塞斯坦團(tuán)隊(duì)利用特殊的管道，將豬的頸動脈和BrainEx相連，向豬腦灌注模擬血液。在持續(xù)灌注6小時(shí)后，研究人員發(fā)現(xiàn)，大腦皮層的細(xì)胞可以維持正常形態(tài)，并恢復(fù)了部分細(xì)胞功能。盡管在研究中沒有檢測到意識、感知等高階大腦活動，但這項(xiàng)研究仍然令人震撼，這也說明在適當(dāng)?shù)那闆r下，大型哺乳動物的大腦組織可以在死后維持更長時(shí)間并恢復(fù)部分功能，這也為嚴(yán)重的大腦創(chuàng)傷的治療提供了新思路。

6、亞馬遜森林大火

圖片來源：NASA

2019年8月，亞馬遜雨林再次發(fā)生嚴(yán)重火災(zāi)，并持續(xù)了3周以上的時(shí)間，燒毀森林超過80萬公頃。亞馬遜雨林被譽(yù)為“地球之肺”，有著極其豐富的生物多樣性，在全球生態(tài)系統(tǒng)中起著無可替代的作用。但在南美，為了開墾耕地，當(dāng)?shù)厝私?jīng)常砍伐森林，然后點(diǎn)燃倒下的樹木，把草木灰當(dāng)作下一季耕作的肥料。由于這種耕作方式，亞馬遜雨林常年火災(zāi)不斷，這座原始森林被一步步推向危險(xiǎn)的邊緣：如果毀壞面積達(dá)到20%~25%，亞馬孫雨林可能就會進(jìn)入衰退期，引發(fā)生態(tài)災(zāi)難。而目前，已經(jīng)有15%~17%的雨林被毀，危機(jī)已經(jīng)不遠(yuǎn)了——亞馬遜需要全球的幫助。

7、世界第二例艾滋病治愈病例或已出現(xiàn)

圖片來源：C. Goldsmith

2019年3月5日，《自然》雜志的一篇報(bào)道引起了全球的關(guān)注：一名感染HIV的“倫敦病人”經(jīng)過干細(xì)胞移植后，病情得到了緩解。停止服用抗HIV藥物18個月后，這位病人體內(nèi)仍然檢測不到HIV，他也有望成為世界上第二個被治愈的艾滋病患者。在他之前，“柏林病人”經(jīng)歷了大劑量的放化療，完成了兩次移植后，最終擺脫了艾滋病。但至今，“柏林病人”的成功一直未被復(fù)制，這讓研究人員不禁懷疑“柏林病人”是否具有某種特殊性。而“倫敦病人”讓科學(xué)家們看到了希望，盡管目前還不能確定他是否被治愈，但他的出現(xiàn)讓科學(xué)家確信，艾滋病被治愈的理論依據(jù)是存在的，未來或許可以利用基因技術(shù)或抗體技術(shù)治愈艾滋病。

8、人類第一次看見量子糾纏

圖片來源：格拉斯哥大學(xué)

2019年7月12日，在一篇發(fā)表于《科學(xué)·進(jìn)展》的論文中，英國物理學(xué)家保羅-安托萬·莫羅（Paul-Antoine Moreau）展示了他和同事拍攝到的史上第一張量子糾纏照片，人類終于親眼看見這種“幽靈般的超距作用”。如今的科學(xué)界已經(jīng)普遍接受量子糾纏是存在的，不過始終沒人真正看到量子糾纏。在這項(xiàng)最新研究中，莫羅設(shè)計(jì)了一個巧妙的系統(tǒng)，當(dāng)兩個相互糾纏的光子通過分束器分開后，會沿著兩條光路傳播，其中一個光子被探測器檢測到之后，也會觸發(fā)另一條光路上的相機(jī)進(jìn)行拍照，進(jìn)而可以捕捉到糾纏量子的圖像。這項(xiàng)研究以直接的證據(jù)證明了量子糾纏是存在的，并且可能推動量子計(jì)算等新興領(lǐng)域的發(fā)展，催生新型成像技術(shù)和設(shè)備。

9、基因研究首次論證現(xiàn)代人類確切起源地

圖片來源：Garvin醫(yī)學(xué)研究所

2019年10月28日，澳大利亞科學(xué)家瓦妮莎·海斯（Vanessa Hayes）發(fā)表論文稱，通過對1217人進(jìn)行血液采樣，分析一種名為“L0”的線粒體DNA，首次把現(xiàn)代人類的起源地指向20萬年前的馬卡迪卡迪濕地。這是首個論證現(xiàn)代人類起源的確切地點(diǎn)的研究，但也有不少科學(xué)家指出，這項(xiàng)研究的結(jié)論有待商榷，因?yàn)閮H從線粒體DNA這一個層面來確定現(xiàn)代人的起源地并不可靠，而且此前通過研究Y染色體，科學(xué)家還得出過相反的結(jié)論——人類起源于非洲西部，而不是南部。但不管怎樣，海斯團(tuán)隊(duì)至少為“我們來自何處”這一古老謎題提供了重要線索和探索方向，也許未來的科學(xué)家會基于他們的研究找到可靠的答案。

10、馬德里氣候大會未能取得重要成果

圖片來源：flickr

2019年12月15日，聯(lián)合國氣候變化馬德里大會在延時(shí)兩天之后落下帷幕。這屆氣候大會被稱為“史上最長”，直到15日，締約各方才通過了《智利-馬德里行動時(shí)刻》。而在本次氣候大會備受關(guān)注的《巴黎協(xié)定》第六條碳市場機(jī)制的探討上，各方未能取得共識，只能留待來年審議。從目前來看，要在2050年達(dá)到碳中和目標(biāo)，時(shí)間已經(jīng)相當(dāng)緊迫，而美國在2019年11月正式啟動退出《巴黎協(xié)定》的程序，更是給這一目標(biāo)的達(dá)成蒙上一層陰影。好在，馬德里氣候大會的與會各方在碳市場機(jī)制問題上持積極態(tài)度，中國也在持續(xù)推動相關(guān)各方早日達(dá)成共識——2020年的氣候大會上，我們也許能聽到好消息。要把全球平均氣溫上升幅度控制在2℃內(nèi)，只能依靠全球的共同努力。

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