科學(xué)家的新年愿望

科學(xué)家的新年愿望在過去的一年，科學(xué)界取得了良多突破：發(fā)現(xiàn)距離太陽系很遠(yuǎn)的新行星，確認(rèn)上帝粒子的存在，發(fā)現(xiàn)早期人類進(jìn)化歷史的新線索……但是科學(xué)向前發(fā)展的腳步永不停止，我們不禁要問：今年又會有什么新玩意兒？一個面向眾多領(lǐng)域科學(xué)家的非科學(xué)性調(diào)查可以告訴我們某些領(lǐng)域的答案，它記錄了一些科學(xué)家對2014年的勃勃雄心和理想展望：從物理世界的發(fā)現(xiàn)到系外衛(wèi)星的探索，以下是科學(xué)家們的新年愿望。物理學(xué)在法國和瑞士邊界的著名的大型強(qiáng)子對撞機(jī)LHC(LargeHadronCollider)到現(xiàn)在已經(jīng)沉寂了兩年。關(guān)閉對撞機(jī)是為了進(jìn)行維護(hù)和改造，使其功能比以前更強(qiáng)。它要到2015年才將重新投入使用。盡管如此，物理學(xué)的前進(jìn)步伐卻并未減慢。來自英國利物浦大學(xué)的物理學(xué)家塔拉?塞拉斯(TaraShears)表示，大型強(qiáng)子對撞機(jī)LHC早期的最后一次試驗(yàn)結(jié)果即將公布，其他的大型試驗(yàn)也在進(jìn)行當(dāng)中。2014年，塞拉斯會在歐洲粒子物理研究所(CERN)觀察氫的反物質(zhì)——“反氫”。反物質(zhì)與普通物質(zhì)的質(zhì)量相同，但具有相反的電荷。歐洲粒子物理研究所(CERN)的阿爾法試驗(yàn)(ALPHAexperiments)希望能查明物質(zhì)與反物質(zhì)之間的引力相互作用。

歐洲粒子物理研究所（CERN）阿爾法試驗(yàn)設(shè)備?？蒲腥藛T正研究氫的反物質(zhì)——反氫。圖片來源：CERN塞拉斯對位于國際空間站的阿爾法磁譜儀（AlphaMagneticSpectrometer，AMS）的測量也很著迷。2013年4月，科學(xué)家們宣布AMS探測到了超量的高能正電子——電子的反物質(zhì)粒子。最后，塞拉斯希望人們今年可以通過伊利諾斯州費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的新測量室了解更多關(guān)于中微子（一種中性的亞原子粒子）的知識。物理標(biāo)準(zhǔn)模型（StandardModel，SM）是解釋微小粒子相互作用機(jī)制的一種模型。在塞拉斯的諸多愿望中，他最希望能取得一個能打破標(biāo)準(zhǔn)模型的發(fā)現(xiàn)——“迄今為止，包括希格斯波粒子的確認(rèn)在內(nèi)的發(fā)現(xiàn)，都與標(biāo)準(zhǔn)模型的預(yù)測相匹配。這很讓人失望，因?yàn)檫@個模型不能解釋所有宇宙運(yùn)行的不可思議之處?！比拐f：“我期待能有一次秘密測量，像特洛伊木馬一樣將標(biāo)準(zhǔn)模型從內(nèi)部瓦解?！?/p>

大型強(qiáng)子對撞機(jī)(LHC)中的一次粒子碰撞模擬。LHC位于瑞士日內(nèi)瓦附近，是世界上最大的粒子加速器。當(dāng)兩個質(zhì)子在機(jī)器中碰撞時，會產(chǎn)生新的奇特粒子。圖片來源：CERN外太空另一些未解之謎則潛伏在對宇宙的遠(yuǎn)距離探索中——我們在離太陽系邊緣很遠(yuǎn)的地方觀測到了越來越多的行星。研究者們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了超過800個這樣的系外行星，但最令他們興奮的還是其中十來個有潛力成為宜居行星的星球。波多黎各大學(xué)行星科學(xué)家、行星宜居實(shí)驗(yàn)室主管亞伯?門德斯(AbelMendez)表示,在過去的一年中出現(xiàn)了不少有潛力的“地球2號”，但是這些行星的宜居性仍有待證實(shí)。門德斯對2014年寄予了很大的期望。他想要對一個太陽系外的潛在宜居行星進(jìn)行密度計(jì)算。他也很希望人們可以發(fā)現(xiàn)一個離地球更近一點(diǎn)兒的類地行星，這樣他們就可以更好地描述宜居星球的特征。2014年門德斯的終極愿望是什么呢？是系外衛(wèi)星(exomoon)的發(fā)現(xiàn)——至今為止，科學(xué)家門都沒能探測到他們所發(fā)現(xiàn)的系外行星是否也具有自己的衛(wèi)星，但是按照在太陽系里的經(jīng)驗(yàn)，它們應(yīng)該有?！皢尉拖乱荒陙碚f，這三個目標(biāo)非常宏大，但實(shí)現(xiàn)它們，將代表系外行星科學(xué)的巨大進(jìn)展?！遍T德斯說。醫(yī)學(xué)讓我們把目光移回地球。“2014年將會是醫(yī)藥科學(xué)走勢強(qiáng)勁的一年?！奔~約大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的生物倫理學(xué)家亞瑟.卡普蘭(Arthur.Caplan)說?？ㄆ仗m預(yù)測醫(yī)藥領(lǐng)域的主要進(jìn)展將是計(jì)算機(jī)斷層掃描技術(shù)(computedtomography,CT)和核磁共振成像技術(shù)(magneticresonanceimaging,MRI)被運(yùn)用到阿茲海默病(Alzheimer'sdisease)的治療當(dāng)中。此外，他也希望干細(xì)胞(可以分化成多種類型組織的細(xì)胞)可以在經(jīng)年被應(yīng)用于臨床。“2014年可能會成為干細(xì)胞再生性藥物在治療某些棘手病癥(比如脊椎損傷)時第一次實(shí)現(xiàn)真正突破的一年。”卡普蘭說。卡普蘭對新一年里醫(yī)學(xué)倫理學(xué)的發(fā)展也抱有很高期望。他指出，電子版的知情同意書應(yīng)該開始取代紙質(zhì)版同意書，這樣可以快速確認(rèn)病人已真正理解他們所同意簽署的流程。他也希望病人對用于科研用途的組織捐獻(xiàn)常規(guī)發(fā)起挑戰(zhàn)——當(dāng)前，這些捐獻(xiàn)器官的金錢收益還都會流向研究者或藥物開發(fā)者，而非使這一切實(shí)現(xiàn)的器官捐獻(xiàn)者。最后，卡普蘭還有個愿望：食品藥物管理局(FDA)應(yīng)該在2014年制定家用遺傳測試指南。最近有傳言指監(jiān)管機(jī)構(gòu)將把注意力轉(zhuǎn)向這些新測試。去年11月，加利福尼亞的遺傳測試公司23andMe就收到了FDA的警告，被要求停止出售會向購買者透露特定疾病遺傳風(fēng)險的郵寄遺傳測試服務(wù)。而后，23andMe應(yīng)FDA要求暫停了這些基因檢測服務(wù)?？ㄆ仗m期望，家庭遺傳測試的操作方式能在FDA發(fā)布新規(guī)定后發(fā)生改變。他指出：“利用現(xiàn)有方式進(jìn)行檢測服務(wù)的公司都不符合規(guī)定，但為了滿足新規(guī)定的要求，他們將會開設(shè)更多咨詢服務(wù)，并想方設(shè)法提高測試的準(zhǔn)確性?！惫派飳W(xué)2014年，古生物學(xué)領(lǐng)域?qū)?shí)現(xiàn)“新老對話”，新科技將使我們對脆弱化石的研究變得更加容易?！盎迯?fù)與分析的技術(shù)正如雨后春筍般蓬勃發(fā)展?！笨屏_拉多州莫里森自然歷史博物館館長馬修?莫斯布魯克（MatthewMossbrucker）表示：“比如，精密的CT掃描和虛擬映像將有助于檢測人們曾經(jīng)被認(rèn)為是觸不可及的化石--它們可能是被塵封在堅(jiān)硬的巖石中，或是在機(jī)械檢測下特別容易碎。研究者們甚至可以利用新的3D打印技術(shù)來掃描這些化石，制成全新完美的3D復(fù)制品，用以研究或展覽。莫斯布魯克和他的同事計(jì)劃在今年將CT掃描技術(shù)用于分析堅(jiān)硬砂巖中的易損化石?！斑@些方式不會替代傳統(tǒng)的化石分析方法，但將成為我們攻克難關(guān)的又一手段。”他說。機(jī)器人學(xué)康奈爾大學(xué)的機(jī)器人學(xué)與生物機(jī)械學(xué)研究者安迪?瑞納（AndyRuina）說他的2014年愿望“十分乏味”（譯者注：pedestrian：平淡無奇的，此處系雙關(guān)）”，因?yàn)樗幌胱屗臋C(jī)器人變得更像一個行人（pedestrian：步行者）。瑞納告訴我們，挑戰(zhàn)在于創(chuàng)造一款有腿的機(jī)器人，使它們可以像人類一樣在崎嶇地面上行走，并只耗用與人類行走時相近的能量。迄今，波士頓動力公司研制的人形機(jī)器人阿特拉斯（川似$）已經(jīng)可以在復(fù)雜地形上行走，但得隨身拴著一個電源才行。瑞納還希望今年能出現(xiàn)新的機(jī)器控制理論，既能夠闡釋生物體如何運(yùn)動并操作物體，也為設(shè)計(jì)制造可以實(shí)現(xiàn)相同動作的機(jī)器人描繪藍(lán)圖。美國國防部高級研究計(jì)劃局(DARPA)的人形機(jī)器人阿特拉斯(Atlas),目的是協(xié)助一系列緊急服務(wù),包括搜索和救援行動。圖片來源：CERN亞利桑那州立大學(xué)的機(jī)器人專家杰肯坦?凡加福勞丹(Jekan