作為一年一度的年終盤點,我們著重關注三類事件︰重大科研進展、某一領域的重要發現、引起全球關注的科技新聞事件。這些新進展、新發現和重大事件,不斷擴展著我們的認知邊界,也讓我們的生活變得更加豐富多彩。本年度十大科學新聞的評選得到40余位科學家的參與和支持,在此向他們表示感謝。

1 LIGO首次直接探測到引力波

入選理由︰廣義相對論的預言得到驗證,天文學進入引力波時代。

愛因斯坦創立廣義相對論後不久,就預言彎曲的時空會產生水波一樣的“漣漪”——也就是引力波。在這之後的100年中,盡管天文學家曾根據一些觀測數據,間接證明了引力波的存在,但始終沒有直接探測到這一現象,直到2016年2月11日︰這天,激光干涉引力波天文台(LIGO)宣布,LIGO的兩台探測器捕捉到了30多億光年外的兩個黑洞在合並時產生的引力波。作為近年來最重要的物理學成就之一,LIGO的這一發現不僅再次證實了廣義相對論,還開闢了引力波天文學的新時代——通過探測引力波,天文學家可以更好地認識遙遠的天體和廣袤的宇宙。

2 AlphaGo擊敗世界圍棋冠軍李世石

入選理由︰人工智能又一次震驚世界,人工智能發展史上新的里程碑。

2016年3月9日到15日,韓國首爾,谷歌旗下DeepMind公司開發的人工智能程序AlphaGo,與世界圍棋冠軍李世石展開了一場五局制的較量,最終AlphaGo以4︰1的比分取得壓倒性勝利,舉世皆驚。雖然曾有“深藍”擊敗國際象棋大師卡斯帕羅夫的先例,但在此之前,人們普遍認為圍棋的復雜性遠大于國際象棋,人工智能想要戰勝圍棋高手至少在目前還很難實現。

但AlphaGo依靠近年來快速發展的深度學習(deep learning)技術,利用大量棋局數據進行訓練,最終達到了打敗人類頂尖棋手的水平。AlphaGo與李世石的這次對弈,不僅是人工智能發展史上新的里程碑,也標志著人工智能的強勢崛起,並在公眾中掀起關注人工智能的熱潮。

3 中國發射世界首顆量子通信衛星

入選理由︰拉開了量子通信時代的帷幕,將催生第二次信息革命。

2016年8月16日凌晨,人類歷史上第一顆用于量子通信研究的量子科學實驗衛星“墨子號”在酒泉發射升空,為建立覆蓋全球、天地一體化的量子通信網絡奠定了技術基礎,也拉開了量子通信時代的帷幕。半個世紀前,物理學家基于量子理論,研制出了晶體管和激光器,催生了第一次信息革命,讓計算機、智能手機和互聯網重塑了人類世界;今天,量子信息技術的高速發展,則在催生第二次信息革命。以“量子密鑰分發”和“量子態傳輸”為代表的量子通信技術,以超高計算能力為特征的量子計算機,必將在未來再次重塑人類世界。

4 全球最大口徑球面射電望遠鏡啟用

入選理由︰世界上靈敏度最高的射電望遠鏡,極大拓展了人類探測宇宙天體的能力。

2016年9月25日,500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)在中國貴州省平塘縣正式啟用,一舉超過350米口徑的阿雷西沃射電望遠鏡,成為世界最大的單口徑射電望遠鏡。FAST的天線面積相當于30個足球場,巨大的接收面積使其具有極高的觀測靈敏度。而且,FAST鏡面由許多的三角形反射板組成,每一塊都可以移動,從而可以讓天線調節形狀,觀測不同方向的天體。因為這些獨特的設計,FAST能夠捕捉到來源極為遙遠的電磁信號,觀測範圍可達可觀測宇宙邊緣。借助這只巨大的“天眼”,天文學家將能窺探星際之間互動的信息,觀測暗物質,測定黑洞質量,甚至搜尋可能存在的地外文明。

5 科技力量在美國總統大選中嶄露頭角

入選理由︰最具“科技色彩”的一次總統大選。

2016年11月8日,美國共和黨候選人特朗普擊敗民主黨候選人希拉里,將成為新一任美國總統。雖然這是時政類重大新聞,但整個大選過程中,科技力量卻一直在發揮重要作用。大選期間,Facebook、Twitter等重要的科技新媒體平台上,特普朗聚集數千萬粉絲為他搖旗吶喊,壓倒了傳統主流媒體,這股力量成為特朗普獲勝的重要因素。戲劇性的一幕發生在對大選結果的預測上。當主流媒體一邊倒預測希拉里大概率當選時,主要從新媒體平台采集數據的人工智能系統MogAI做出的預測和主流媒體截然相反。最後,MogAI贏了,這是它連續4次正確預測美國總統大選。選舉結束後余波未了,經常在科學議題上有出格言論的特朗普,大選前就遭到美國科學家的集體反對,當選後又引起科學家的集體擔憂。美國科技政策的未來走向,格外引人關注。

6 百余位諾獎得主集體發聲,支持轉基因

入選理由︰權威科學家在轉基因問題上最大規模的集體發聲。

2016年6月29日,百余位諾貝爾獎得主發布聯名公開信,強烈要求綠色和平組織不再反對轉基因技術。這次公開信由1993年諾貝爾生理學或醫學獎的得主理查德?J?羅伯茨(Richard J. Roberts)和菲利普?A?夏普(Phillip A. Sharp)發起,諾貝爾獎得主們在公開信中表示,全球科學機構和監管機構的長期研究表明,通過生物技術改良的農作物和食物即使不比其他農作物和食物更安全,至少也是同等安全的,至今從未有過一起經過確認的轉基因食品致病案例。百余名諾獎得主罕見地為轉基因技術集體發聲,有助于讓轉基因爭論回歸科學,讓公眾信賴科學,打消不必要的疑慮。

7 天宮二號和神舟十一號載人飛行任務圓滿成功

入選理由︰中國發射第一個真正意義上的空間實驗室。

2016年9月15日,天宮二號空間實驗室成功發射並進入預定軌道。10月17日,神舟十一號載人飛船成功發射,並于19日凌晨與天宮二號成功對接,兩名航天員景海鵬、陳冬進入天宮二號空間實驗室,開展了為期30天的科學實驗。天宮二號是中國第一個真正意義上的空間實驗室,第一次實現航天員中期駐留,並成功開展了50余項空間科學實驗與應用實驗。天宮二號與神舟十一號載人飛行任務是最接近未來中國空間站要求的一次載人飛行,也標志著中國具備了開展較大規模空間應用的基礎條件。

8 全球第一個三親嬰兒誕生

入選理由︰生殖醫學領域的革命性事件。

2016年4月6日,全球第一個“三親”嬰兒在墨西哥誕生。這位嬰兒的母親雖然自身健康,但攜帶有導致罕見神經系統疾病——萊氏綜合征的基因突變。為幫助這位母親,確保致病突變不會遺傳給孩子,美國紐約新希望生育中心的張進(John Zhang)采用了一種名為紡錘體核移植的技術,將母親卵子中健康的細胞核轉移到捐贈者提供的、已經去除細胞核的卵子中,最終得到的卵細胞含有母親的細胞核DNA和捐贈者的線粒體DNA。卵細胞受精後,產生了全球首個含有三個人的遺傳物質的胚胎。盡管存在倫理爭議,但這一成果依然被認為是生殖醫學領域的重大進展,有可能為遺傳疾病、高齡婦女的不孕不育等提供解決方案。

9 科學家發現距離地球最近的宜居行星

入選理由︰這是人類已發現的3500顆系外行星中最接近地球的一顆。

2016年8月25日,英國倫敦瑪麗王後大學的科學家吉列姆?安格拉達-埃斯契德(Guillem Anglada-Escud )在《自然》雜志上宣布,他利用歐洲南方天文台(ESO)的望遠鏡,以及其他天文觀測設施,找到了一顆圍繞比鄰星運行的宜居行星。比鄰星是距離太陽系最近的恆星(一顆紅矮星),僅有4.2光年的距離。這顆行星則被命名為比鄰星b,是1995年以來發現的3500顆系外行星中,最接近地球的一顆。而且,科學家認為比鄰星b的表面溫度允許水以液態的形式存在,溫和的紅矮星也可能給這顆行星營造一個適合生命繁衍生息的環境。

10 SpaceX完成全球首次海上火箭回收

入選理由︰實現火箭的可重復利用,航天將進入廉價時代。

2016年4月9日凌晨,美國太空探索技術公司SpaceX的“獵鷹9號”運載火箭發射升空後,在大西洋的海上回收平台成功著陸。在經歷了4次失敗嘗試後,SpaceX首次成功實現海上火箭回收,這是該公司在2015年底成功進行陸上火箭回收之後又一個里程碑。相比于陸上回收,海上回收的難度更高,但也具有前者不可比擬的優勢︰在一些飛行任務中,受剩余燃料所限,火箭不具備飛回陸地著陸場的條件,而海上回收則可以直接自然降落。這兩次火箭回收試驗的成功意味著運載火箭不再是一次性用品,可重復利用的火箭將使火箭發射成本降低30%,大大提升火箭發射效率,這也標志著,商業航天將進入新的階段。