Nature：2016年科學界發生的8大事件

從唐納德·特朗普出人意料地成功當選美國總統到太空災難性技術故障，2016年對科研人員而言是暗流洶湧的一年。但今年，仍有矚目的研究成果出現：引力波現身、「三親」嬰兒誕生和人工智慧擊敗李世石……

近日，《自然》雜誌網路版公布了其評出的2016年產生重大影響的科學事件，中國在航天、基因技術和氣候變化等領域的多項重要成果也被納入其中。

「抓住」引力波

今年，物理學家有了大發現。2月11日，美國加州理工學院、麻省理工學院以及「激光干涉引力波天文台」（LIGO）的研究人員宣布，LIGO探測器在2015年9月14日探測到來自於10億年前兩個黑洞合并的引力波信號，證明了愛因斯坦廣義相對論預言中的引力波。

廣義相對論中有一個重要預言，即大質量天體發生碰撞、超新星爆發等極端宇宙事件會產生強大的引力波。這是一種時空漣漪，就像波一樣傳遞開來。科學家一直在尋找引力波，但都沒有發現。

在愛因斯坦發表廣義相對論將近100年後，科學家終於以讓人驚嘆的方式證實了它。這也給黑洞的存在提供了最直接的證據，而黑洞也曾被愛因斯坦的理論預言過。為LIGO的勝利歡呼的天體物理學家表示，這為宇宙觀測帶來了新方法。「這是一個新時代的開始。」LIGO發言人、路易斯安那州立大學物理學家Gabriela González說。

就在LIGO宣布發現引力波數周后，歐洲空間局（ESA）的LISA探測項目測驗了三重探測技術，該技術將探測來自比LIGO觀測到的更大、更遠天體的引力波。LISA探路者航天器定點在拉格朗日點L1上，距離地球大約150萬公里，主要任務就是尋找宇宙中的引力波。

但粒子物理學家的運氣似乎就沒那麼好了。在大型強子對撞機上開展的兩個獨立實驗都在2015年底報告了一些異常跡象，研究人員曾推測這可能是一種新粒子，並且質量是希格斯玻色子的6倍，但2016年8月更多數據公布後，研究人員確認這只是統計上的偏差，並不是真的發現了新粒子。

世界「新秩序」

11月，美國共和黨候選人特朗普的成功當選，讓2016年的美國大選在一片嘩然中落下帷幕。研究人員認為，這對美國科學而言並不是一個好消息，部分原因是在競選活動中，特朗普團隊並未突出科學的重要性。

另外，特朗普的一些觀點也讓科學家感到失望，例如他宣稱氣候變化只是一個「惡作劇」，並承諾美國將退出巴黎氣候變化協議。他還認為孤獨症和兒童期注射疫苗有關。

隨著特朗普政府開始成型，該國研究人員也對新總統對科學的「漠不關心」表示反對。11月底，包括22位諾獎得主在內的2300多名科學家，提交給特朗普一封信，呼籲他「堅守科學誠信和獨立性的高標準，以應對目前出現的公共健康和環境威脅」。

另一方面，英國宣布脫離歐盟也震驚了當地科學界。6月23日出爐的英國全民公決結果顯示，有52%的投票者支持該國離開歐盟。沒有人確定英國退歐將如何影響科學，但很多研究人員擔心其產生的長期衝擊。除了直接的經濟影響和可能失去歐盟資助外，科學家還擔心退歐會使該國喪失同歐洲大陸之間的流動性。

過去10年間，歐盟的研究資助為英國提供了約80億歐元的經費。目前，依靠歐盟資助的英國機構正眼看著員工從計劃好的合作性歐盟資助申請項目中被解僱或者降職。不過，讓英國學界略感欣慰的是，該國政府宣布，從現在到退歐結束，將為英國科學家從歐盟獲得的研究經費提供擔保金。

7月，土耳其的一場失敗的軍事政變也引起了學術界的「巨變」。在7月15日未遂政變之後，土耳其1500多名大學員工被要求離職或面臨被解僱。據悉，為了給政治反對派施加壓力，土耳其高等教育委員會要求各大學校長釐清與居倫運動（被認為是隱藏在此次政變背後的宗教和社會組織）有關的教職人員。

今年，委內瑞拉、巴西和南非遭遇政治經濟危機，而這些國家的研究人員也未倖免。失業、飢餓和愈演愈烈的暴力行為，讓委內瑞拉數百位科學家被迫逃離。而巴西研究人員也面臨經費劇烈削減、聯邦科學預算凍結和環境法規削弱等。南非大學生則舉行遊行示威，要求政府加大教育補貼，而且遊行活動逐步演變為校園暴力，許多大學不得不暫停授課。抗議活動成為研究工作的「災難」，南非大學正處於「水深火熱」中。

挺進太空

2016年是《星際迷航》公映50周年，但小技術故障使得若干空間項目宣布失敗。不過，這一年，航天領域仍收穫了豐碩成果。

3月，日本宇宙航空研究開發機構的旗艦項目X射線天文衛星「瞳」與地面失去聯繫。經過詳細調查之後，日本方面宣布這顆衛星的失控情況極可能是由一項基礎工程失誤造成的。據報道，「瞳」的姿控系統可能對於星體在太空中的指向感知產生混亂，於是自動啟動了一台反推發動機試圖阻止自身繼續翻滾，但系統的發動機噴射方向卻弄反了，因此啟動姿控發動機的後果是加速了衛星的翻滾。

無獨有偶，7月美國宇航局的「朱諾」探測器到達木星，但由於主發動機故障，火箭點火延遲，將探測器軌道縮減為更接近木星的橢圓軌道。不過，幸運的是，「朱諾」仍會收集木星的大氣和磁場數據，只是比原先計劃的更慢。

但ESA可能就沒有這麼幸運了。10月，作為ESA的ExoMars項目一部分的斯基亞帕雷利著陸器墜毀。ESA推測，斯基亞帕雷利有可能是從距離火星表面兩千米至4千米高的空中開始下墜，並以超過300公里的時速撞向火星。初步分析結果顯示，斯基亞帕雷利打開降落傘和防熱罩後，有部件出現了故障。用於減緩登陸器下落速度的推進器只點燃了3 秒，而原定的點燃時間應該為30 秒。

而斯基亞帕雷利墜毀讓工程師感到「壓力山大」。因為，ExoMars 2020探測器及其著陸系統的許多部件完全「複製」了斯基亞帕雷利，並在明年需要運到俄羅斯進行集成。實際上，ExoMars一直命途多舛，之前，由於ESA建造的探測器與俄羅斯減速傘的匹配問題，該項目就從2018年推遲到2020年。

不過，令人欣慰的是，中國航天在今年取得了不俗的成績。8月，中國成功將世界首顆量子衛星「墨子號」發射升空。由中科院自主研製的「墨子號」的主要科學目標是進行星地高速量子密鑰分發和廣域量子密鑰網路實驗，並在空間尺度進行量子糾纏分發和量子隱形傳態等實驗研究。量子衛星的成功發射和在軌運行，在世界上首次實現了衛星和地面之間的量子通信，構建了天地一體化的量子保密通信與科學實驗體系。

500米口徑球面射電望遠鏡也於9月在中國貴州省正式落成啟用，這是目前世界上最大的單口徑射電望遠鏡。11月，中國成功發射新一代大推力運載火箭長征五號。10月與11月間，中國兩名航天員在天宮二號空間實驗室工作生活了30天，創造了中國航天員太空駐留時間新紀錄。

備受爭議的CRISPR

新基因編輯工具CRISPR-Cas9的發展仍然迅速。中國四川大學華西醫院腫瘤學教授盧鈾領銜的科研團隊有望開展全球第一例CRISPR-Cas9基因編輯人體臨床試驗。10月28日，首名患者在這裡接受了經CRISPR技術改造的T細胞治療。

盧鈾團隊從志願者體內分離出T細胞，並利用CRISPR-Cas9技術對這些細胞進行基因編輯。他們將敲除這些細胞中的PD-1基因，並在體外進行細胞擴增。當細胞達到一定量後，再將它們輸回患者體內，以便殺死腫瘤。《自然》雜誌預計未來在美國和中國會有更多基於這一技術的臨床治療應用。

但CRISPR-Cas9療法的商業前景依然不明確。隨著美國專利與商標局1月宣布「干涉」兩個研究團隊間的訴訟時，圍繞該國基因編輯技術的爭論達到白熱化。專利競爭的兩方分別是加州大學伯克利分校的生物學家詹妮弗·杜德納以及麻省理工學院博德研究所的張鋒。

1月11日，專利與商標局宣布啟動抵觸審查程序，重新審核CRISPR-Cas9技術的專利。而專利申請對該技術的商業化應用至關重要。

同時，今年更多的研究者使用CRISPR-Cas9編輯人類胚胎。該研究領域一直以來頗受爭議，人們擔憂這可能會出現「設計」嬰兒。不過，一些國家的監管機構為這些項目亮了綠燈。中國、英國和瑞典等國的研究組宣布將利用該技術研究人類發展。

氣候危機

4月22日是世界地球日，174個國家及歐盟代表聚集在美國紐約聯合國總部簽署《巴黎協定》。各國承諾要將本世紀全球平均升溫控制在兩攝氏度以內，以減少氣候變化造成的嚴重影響，保護脆弱的發展中國家。甚至各國領導人還雄心勃勃地為控溫1.5℃而努力。

而最大的進步是9月中美兩國正式宣布加入該協議。幾周後，巴西等30多個國家也加入其中，10月5日，歐盟正式通過該協議。11月4日，《巴黎協定》正式生效。

這並非今年人們應對全球氣候變化的唯一努力。10月6日，聯合國國際民航組織宣布將抑制國際航班的碳排放。10月15日，197個國家同意修改《蒙特利爾議定書》，以逐漸淘汰氫氟碳化物。相關國家還打破長達4年的僵局，於10月28日宣布在南極洲羅斯海建立世界最大的海洋保護區。

即便如此，全球變暖的警報仍未解除。出現在熱帶太平洋海域的「史詩般」的厄爾尼諾，使得今年前5個月的全球氣溫達到歷史高點。世界氣象組織（WMO）11月14日在聯合國馬拉喀什氣候大會上發布報告說，2016年「很可能」成為有氣象記錄以來最熱一年。相關報告顯示，今年全球氣溫比工業化以前升高1.2℃，比1961年至1990年（這是WMO的參考期限）的平均溫度升高0.88℃。

寨卡病毒肆虐

寨卡病毒是2016年的一大焦點。世界衛生組織（WHO）2月將與寨卡病毒相關的新生兒小頭症病例和其他神經系統病變升級為「國際關注的突發公共衛生事件」。自寨卡病毒病例在巴西出現以來，疫情迅速蔓延至美洲地區的數十國家和地區。孕婦感染後可能導致新生兒小頭畸形或死亡。

不過幸運的是，小頭症和其他與寨卡相關的新生兒畸形並未像之前想像的那樣大規模暴發。即便在巴西，小頭症高發病率仍主要集中在東北地區——研究人員懷疑是多種因素導致了該疾病。

直到11月，WHO宣布這不再構成「國際關注的突發公共衛生事件」。但此舉並不意味著將寨卡病毒及其併發症降級。全球多個團隊正加緊開展針對寨卡病毒的研究，以解開有關寨卡病毒的不少謎題。

例如，一項針對哥倫比亞寨卡疫情的新研究指出，孕婦在懷孕前三四個月感染寨卡病毒最容易引發胎兒小頭症。值得注意的是，前不久，中科院微生物所研究人員從中國第一例寨卡康復病人體內鑒定出高效、特異的寨卡病毒單克隆抗體，並對其治病機理進行了解析，這在全球尚屬首次。

鬥智遊戲

2016年的一個大熱概念無疑是人工智慧。今年1月，谷歌下屬的「深度思維」公司利用人工智慧程序「阿爾法圍棋」（AlphaGo）在圍棋人機大戰中擊敗了韓國九段棋手、世界冠軍李世石。

10月，深度思維公司的另一個人工智慧設備閃亮登場。它能不經過預先學習而操縱倫敦地鐵。這個複雜的程序能結合記憶，從之前的經驗中學習新能力。這使得人工智慧又向人類邁進了一步。

除了圍棋，人工智慧還可以讓機器語言翻譯的錯誤率降低60%左右，並幫助物理學家探尋新的超級材料。而這些很大程度上得益於機器的深度學習。

爭議中的「三親」

一直備受爭議的細胞核移植「三親」技術在2016年也取得突破。

美國紐約市新希望生殖診所醫生張進（John Zhang）宣布，世界首個細胞核移植「三親」嬰兒已在4月誕生，手術是在未限制該技術的墨西哥完成的。擁有3人脫氧核糖核酸的男嬰健康狀況良好。

嬰兒母親1/4的線粒體攜帶有亞急性壞死性腦病基因，曾經4次流產，為此張進團隊採用了「三親」技術，即利用捐贈者卵子的健康線粒體替換其有缺陷的線粒體，再實施體外受精，最終獲得的嬰兒除了擁有父母的基因外，還擁有捐贈女子的線粒體遺傳物質。

實際上，「三親」嬰兒技術一直遭遇倫理困境。去年年初，英國政府的評估結果顯示，公眾對這項做法持有廣泛的敵視態度。不過，今年12月15日，英國人工授精與胚胎學管理局發布聲明說，經過審慎評估，該局已正式認可了這項技術。

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