南极洲的国王企鹅
■对于科学研究者来说, 2016 是动荡不休的一年。不过尽管如此,还是有些很了不起的成就,比方说直接侦测到重力波,太空事业稳定布局,以及人工智能大胜人类棋王等等;另外像是气候协定、兹卡病毒疫情、 CRISPR 专利大战等等,也都颇有话题性。且让我们回顾过去这一年里,值得记上一笔的科学头条故事。
●发现重力波
天文物理学家今年大有斩获,他们在 2 月 11 日宣布,经过数十年的努力,总算侦测到了重力波这种时空结构的涟漪。这个在 2015 年 9 月,由雷射干涉重力波天文台 (LIGO) 的双侦测器捕捉到的讯号,证实是两个黑洞在 10 亿年前融合而产生。这不但是黑洞确实存在最直接的观测证据,也证实了爱因斯坦早在一百年前,就发表的广义相对论。
无独有偶,就在 LIGO 观测结果宣布之后短短几个星期,欧洲太空总署的雷射干涉太空天线开路者号 (LISA Pathfinder) ,也成功完成在太空中部署探测器的任务,日后将能够侦测到更大更远的星体,所产生的重力波。
相较之下,粒子物理学家运气就比较背了,他们今年费了很多工夫,查验 2015 年在大型强子对撞机 (LHC) 发现的异常观测结果,希望能找到希格斯玻色子,结果证实果然一如许多人所料,只是出于统计侥幸而已。然而在这之前,已经有数百篇论文,尝试用模型解读原始实验资料,结果全成了做白工。
●勇踏前人未至之境
在《星际争霸战》 (Star Trek) 迈入 50 周年之际,有好几个太空任务因为技术问题功亏一篑。日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 的“瞳” (Hitomi) X光观测卫星,发射才不到几个星期就发生故障,研判是由于软件出错,导致卫星旋转失控。 NASA 的“朱诺号” (Juno) 探测器在 7 月抵达木星,然而主引擎却出了问题,导致火箭延误点燃,轨道改变之后,收集资料的速度就会变得比较慢。欧洲太空总署则失去了两枚探测器,“斯基亚帕雷利”登陆车 (Schiaparelli) 由于测量误差,导致降落伞跟煞车火箭部署时机错误,最后登陆失败,坠毁在火星上。至于另一艘“罗赛塔号” (Rosetta) 太空船,则是按照既定计划,坠毁在丘留莫夫-格拉西缅科彗星 (67P/Churyumov–Gerasimenko) 上头,在任务结束前最后一刻,都还尽责回传近距离影像。
太空事业的后起之秀中国,今年则是大有斩获。中国在 8 月发射第一枚量子卫星,测试如何将量子通讯延伸到太空中; 9 月完成座落于贵州省,全世界最大的单碟无线电望远镜,“ 500 米口径球面无线电望远镜”的建造工作; 11 月则发射全世界运载能力最强的长征五号火箭。
●全球努力救气候
去年年底成型的巴黎气候协定,在今年 4 月 22 日世界地球日当天签订,并且在 11 月 4 日正式生效。共有 174 国签署巴黎气候协定,承诺减排温室气体,其中包括占全球温室气体排放量 38% 的美国与中国。联合国国际民航组织也在 10 月 6 日,提出国际航班减排温室气体的方案。各国另外也同意修订保护臭氧层的蒙特娄公约,禁用空调设备广泛使用的氢氟碳化物,甚至打破长达四年的僵局,同意在南极外海设立全世界最大的海洋保育区。
这种种进展有点不得不为的味道。今年的圣婴现象在头五个月创下全球气温新高,使得 2016 年成为连续第三年打破史上气温最高年份纪录。气温飙高使得世界各地的珊瑚严重白化,趋势预估将持续到 2017 年。
●CRISPR 日有所进
基因体编辑工具 CRISPR-Cas9 的商业应用,依旧因为专利权相关诉讼而前景未明。两支研究团队为了申请专利对簿公堂,自年初缠讼至今。不过这些纷纷扰扰,并未阻遏 CRISPR-Cas9 应用技法的发展。中国成都西中国医院一名肺癌病患在 10 月 28 日,成为全世界第一位接受 CRISPR-Cas9 编修细胞治疗的人。医疗团队把抑制细胞免疫系统的一个基因关掉,希望能借此启动对抗癌症的免疫反应。
CRISPR-Cas9 今年在颇具争议性的人类胚胎应用上,也有所进展。中国、英国跟瑞典都有研究团队宣布,他们打算利用 CRISPR-Cas9 的技法,进行人类发育的相关研究。尽管美国目前禁止公部门资金挹注人类胚胎研究,不过 CRISPR-Cas9 的热度似乎并未受到太大的影响。
●兹卡病毒虚惊一场
世界卫生组织在 2 月时宣布,巴西爆发会导致新生儿缺陷的兹卡病毒疫情,可能会蔓延到全球。不过尽管疫情确实蔓延开来,幸好并未造成新生儿畸型案例激增。即使在疫情最严重的巴西,新生儿畸型小头的案例,也仅集中在东北部区域,有可能是混扰因子所致。相关研究已在进行,预估明年年初就会有初步结果出炉。
世界卫生组织已在 11 月 18 日,解除兹卡病毒的国际公共卫生警报,接下来将把重点转移到了解感染兹卡病毒的后果,并尝试研发相关疫苗。
●棋王不敌算法
由 Google 子公司 DeepMind 研发的人工智能 AlphaGo ,在 3 月时以四胜一败的绝对优势,大败世界顶尖棋手李世乭,成为轰动世界的头条新闻。 DeepMind 在 10 月又推出另一个人工智能作品,能够在事前毫无所知的情况下,悠游于伦敦错综复杂的地下铁。
这些精巧的电脑程式,把记忆力跟经验学习能力结合起来,有望进行类似推理之类的人类心智活动。透过类似人类大脑的阶层运算方法,处理大量资料集的深度学习能力,人工智能不但已经能够把翻译机的错误减少 60% ,还能帮助物理学家寻找新的超级材料。
●世界新秩序的科学界前景
随着川普意外当选美国总统,科学界也开始揣测这会对他们产生什么影响。他们的线索不多,因为科学发展一直都不是川普的选战主轴,不过川普一直认为气候变迁是个漫天大谎,也声称美国将退出巴黎气候协定。因此在 11 月底,包括 22 名诺贝尔奖得主在内,共计有 2,300 多位科学家联名写了一封公开信给川普,希望他“在因应当前方兴未艾的公共卫生与环境健康议题时,能够谨守科学整体性与独立性的高标准。”
至于英国的研究者,则是担心随着英国脱殴公投通过之后,每年达数亿欧元的研究经费着落,以及英国各大学的欧盟成员国教职员去处。有些英国籍研究者说他们已经拿不到欧盟补助款,另外则有些外国科学家表示,他们觉得自己在英国愈来愈不受欢迎,打算打包明志。也许是为了稳定学界人心,英国政府在 11 月意外宣布,到 2020 年之前将每年加码 20 亿英镑的研究经费。
其他国家的科学家,日子更不见得好过。土耳其 7 月一场未成功的政变,导致数千名大学教授因为涉嫌参与而遭到停职调查;委内瑞拉政经动荡不止,已有数百名科学家离开;南非跟巴西的研究者,则面临预算冻结的困境。