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2015十大科技事件(上)

 昵称27494174 2016-02-29

【2015年,科学一如既往地加深人类对世界的理解。它一边继续推动技术的进步,一边继续充当讨论与合作的基石,同时也不忘反思自己,将前进的步伐调整得更加踏实】

□果壳科技评论小组

10 合作:巴黎协议

2015年12月14日,在巴黎气候大会上,全世界历史性地达成了一个普遍性的、具有法律约束力的气候变化协议。自《京都议定书》以来,气候大会未能促成广泛性协议的历史,在2015年末终结了。


自工业革命以来,人类因燃烧化石燃料排放了大量温室气体,如果不加以遏制,全球平均温度会在2100年上升4.5℃,导致极地冰川融化、海平面上升,许多沿海地区将被海水吞噬。目前,气候变化引发的风暴、洪水、干旱等极端天气越发频繁猛烈。除此以外,中国还经历着以化石燃料为主的能源结构所带来的影响——空气污染。

在此背景下,协议制定出应对气候变化的目标及措施:(1)相较前工业水平,全球变暖应远低于2℃,并努力使变暖的温度低于1.5℃;(2)减少化石燃料的使用;(3)每五年对国家进行审查,并根据情况提高减排目标。此外,富裕国家将对贫穷国家提供资助,帮助后者发展更为绿色的能源。


虽然仍面临着协议目标过高难以达到、没有规定各国的减排指标,以及没有涵盖国际航运和航空等一系列问题,但巴黎气候会议无疑给世界人民传达了一个有力信号:在气候变化上,全球将相互合作,引导人类走向更安全的未来。


现代人类的活动诱致物种减少。图为美丽蘑菇云下的恐怖能量。

我们正在引导第六次物种大灭绝

在过去的4.5亿年里,地球见证了五次“大规模灭绝事件”。其中最严重的一次是6600万年前,恐龙和近四分之三物种的灭绝。


科学家认为我们现在正处于第六次大灭绝事件的边缘。2015年6月,一项发表在《科学进展》杂志的研究显示:生物学家发现地球上的动物灭绝的速率比正常情况下要快20—100倍,而且这个速度还在加快。“生物灭绝的罪魁祸首,确凿无疑,就是人类自身。”托德帕尔默,佛罗里达大学生物学家和研究报告的共同作者这么说道。


8 新祖:纳勒迪人

在人类进化历程中,近三十种古人类曾先后生活在这个世界上,而在2015年9月,这个名单又增加了一位新成员。但这个新的祖先有些不同寻常:也许在他们那里,诞生了最初的葬礼。


2015年9月,在南非约翰内斯堡附近的一个洞穴深处,专家们从1500根骨头中拼凑出一个智人“纳勒迪”(naledi),他们声称,这是可以代表人类祖先的一个新物种。这个消息一发表就引起了巨大轰动。这些骨头能告诉我们很多他的信息,他看起来是南方古猿和人之间的过渡。他脑容量很小,但是颅骨的各种形态都更加和人相似;躯干和骨盆较为原始,但手部灵活,应是出色的工具使用者;趾骨弯曲形成足弓,这是直立行走的证据。


但真正奇特的是这个洞穴的其他特点。这里有多达1500块人骨,对应至少15个人,却没有任何石器或者其他生活痕迹;人骨上没有野兽咬痕,周围也没有对应着洪水的碎石或者植物体。排除别的选项,留下的最大可能是:这是一处纳勒迪人用来埋葬同伴的墓穴。


当然,我们无从猜测埋葬行为的起源,但如果将来我们能顺利得出他们生存的时代,那这也许就是最初的文明火花之一。


7 颠覆:脑部存在淋巴管

解剖学是现代医学中相对“稳定”的领域。自维萨里于16世纪开创现代人体解剖学,到20世纪初,解剖学知识似乎就已“凝固”。而现在,解剖学教科书恐怕要更新了。


在此前大家熟知的知识里,流淌着淋巴液的淋巴管道遍布全身,但并不存在于脑部。而由美国弗吉尼亚大学乔纳森·基普尼斯教授实验室报告的这项发现则得出了惊人结论:大脑会通过淋巴管道与免疫系统直接相连。


实验室的博士后安东尼·卢沃在解剖小鼠脑膜时发现,玻片上的免疫细胞呈管状分布,随后就在那里发现了本不可能存在的淋巴管。也许是因为位置实在太隐蔽,此前的研究从未发现中枢神经系统中的淋巴管。基普尼斯坚信,他们也会在人类大脑中发现同样的结构。


这一发现在业内激起了极大反响。有研究者认为这会改写教科书,也会改变我们对大脑的运作机制和阿尔茨海默病、多发性硬化症等多种脑部疾病的理解。不过也有研究者对该发现持保留态度,表示要等待人体中的研究结果。


确认了“鬼魅般的超距作用”是真的

量子世界又有了神奇的发现:两个量子即使离得很远,也可以相互“纠缠”。当两个量子纠缠,测量一个量子的性质时,无论它们距离有多远,会立即可以给出另一个的信息。“纠缠”的概念可以追溯到20世纪30年代,出自爱因斯坦和他两位同事发表的一篇论文,尽管后来他驳斥了这个“鬼魅般的超距作用”的想法。


1965年,北爱尔兰物理学家约翰·贝尔提出贝尔不等式,为隐变量理论提供了实验验证方法。从20世纪70年代至今,对贝尔不等式的验证给出的大多数结果是否定的,这意味着隐变量理论不成立。过去30多年来,已经有多项实验检验过贝尔不等式,实验结果都支持量子力学的观点。然而,所有那些实验或多或少都存在漏洞,有些没有排除局域性漏洞,有些则没有排除测量漏洞。2015年10月,荷兰物理学家设法使两个电子相距一英里,在金刚石色心系统中完成了贝尔不等式实验,首次同时避免了这两种漏洞,从而证伪了爱因斯坦提出的量子力学不完整的观点,更确凿地支持了量子力学。


不过,也有科学家指出,这一实验并未排除第三个漏洞,也就是“自由意志选择”漏洞。未来,如果能够在地球和月亮之间进行实验,才能真正做到毫无漏洞地验证贝尔不等式。虽然这一切听起来遥不可及,但科学家们说,这项研究可能最终导致发展出超高速的“量子计算机”,这有可能改变应用在医学、密码学和人工智能上的游戏规则。


5 火星“大新闻”丰收

2015年9月29日,美国国家航空航天局(NASA)召开新闻发布会,公布一项与火星有关的大发现。与以往NASA宣布“大发现”的节奏一样,这场发布会的预告被各类媒体疯狂炒作,甚至一度流出了发现火星生命的传言。其实,NASA发现的是现今火星上仍然存在液态水的证据。可惜,这种液态水不能直接饮用,因为其中富含盐份,是名副其实的卤水。


尽管发现了液态水,但今天的火星仍然比地球上最干旱的沙漠还要干燥。曾经的火星就大不一样了,在40多亿年前,这些海水足够将火星的全部地表淹没在140米深的水下。


为什么曾经的水世界变成了红色沙漠?2015116日,NASA公布了美国“火星大气与挥发演化”探测器的最新结果:由于火星上缺乏全球性的磁场,太阳风暴能够迅速剥离火星的大气,导致这颗行星在30多亿年前就几乎流失了全部大气。这样的气候变化,使火星沦为不毛之地。


不过,这并不能阻止人类总有一天将要踏足火星的决心。2015年5月,美国喷气推进实验室提出了新的载人登陆火星方案;当年10月,NASA又公布了分三个阶段登陆火星的报告。在可预期的未来,《火星救援》里宇航员前往红色行星实地考察的场景,将变为现实。


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