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        下一個10年,可能改變世界的5項重大發現!真正革命性的進步

        2020-01-07  hercules0...

        在過去的十年裡,科學上出現了一些真正革命性的進步,從發現希格斯玻色子到使用CRISPR進行科幻風格的基因編輯。但是,還有哪些更大的突破還在後面呢?《Live Science》採訪了所在領域的幾位專家,他們最希望看到在本世紀30年代出現的哪些發現、技術和發展,下面跟隨「博科園」看下一個10年,可能改變世界的5項重大發現吧!

        ①醫學:實現通用的流感疫苗

        科學家們幾十年來一直未能接種的通用流感疫苗,可能是未來10年可能出現的真正突破性醫學進步。巴爾摩約翰霍普金斯健康安全中心傳染病專家、高級學者阿梅什·阿達爾賈(Amesh Adalja)博士說:通用流感疫苗只有5到10年的時間,這有點像是一個笑話。但現在,阿達爾賈也表示,這似乎「實際上是可能的。

        通用流感疫苗的各種方法正在深入開發,並開始產生令人振奮的結果。從理論上講,一種通用的流感疫苗將提供對流感的長期保護,並將消減每年接種流感疫苗的需要。流感病毒的某些部分在不斷變化,而其他部分則年復一年基本保持不變。通用型流感疫苗的所有方法,都針對變異性較小的病毒部分。

        今年,美國國家過敏症和傳染病研究所(NIAID)開始了其第一次通用流感疫苗的人體試驗。免疫的目的是誘導對流感病毒中變異性較小部分,即血凝素(HA)「莖」的免疫反應。這項第一階段的研究將著眼於實驗疫苗的安全性,以及參與者對它的免疫反應,研究人員希望在2020年初報告他們的初步結果。

        另一種通用候選疫苗,由以色列BiondVax公司製造,目前正處於第三階段試驗,這是一項高級研究階段,旨在研究疫苗是否真的有效,這意味著它可以預防任何流感毒株的感染。根據科學家的說法:該候選疫苗含有來自流感病毒不同部分的9種不同蛋白質,這些蛋白質在流感病毒株之間幾乎沒有變化。據該公司稱,這項研究已經招募了超過1.2萬人,預計2020年底會有結果。

        ②神經科學:更大、更好的微型大腦

        在過去十年裡,科學家們已經成功地從人類幹細胞中培育出被稱為「有機體」的微型迷你大腦,這些幹細胞可以分化為神經元,並組裝成3D結構。賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫學院神經科學教授宋紅軍(音譯)博士表示:到目前為止,大腦有機體只能在胎兒發育早期培養成類似於大腦的微小部分,但在未來10年,這種情況可能會改變。

        宋博士說:我們真的可以建模,不僅是細胞類型的多樣性,還有」大腦的細胞結構。成熟的神經元在大腦中以層層、柱狀和錯綜複雜的排列。目前,有機體只含有不成熟的細胞,不能「覓食」這些複雜的連接,但宋博士表示:他預計這個領域在未來十年可能會克服這一挑戰。有了大腦的微型模型,科學家們可以幫助推斷神經發育障礙是如何展開的,神經退行性疾病是如何分解腦組織,以及不同人的大腦對不同藥物治療可能會有什麼反應。

        總有一天(雖然可能不是10年後),科學家甚至可以培養出神經組織的「功能單元」來替代大腦受損區域。如果你有一個預製的功能單元,你可以點擊進入受損的大腦會怎麼樣?目前,這項工作具有很高的理論性,但在接下來的十年裡,或許將能知道」它是否可行。

        ③氣候變化:轉變的能源系統

        在過去十年中,海平面上升和更極端的氣候事件,揭示了生命在我們美麗的地球面前是多麼脆弱,但下一個十年會是什麼樣子呢?賓夕法尼亞州立大學傑出的氣象學教授邁克爾·曼(Michael Mann)表示:我認為,當涉及到氣候行動時,我們將看到突破。但我們需要加速過渡的政策,需要支持這些政策的政治家。伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校大氣科學教授唐納德·維布爾斯(Donald Woebble)說:

        在接下來的十年裡,能源和交通系統向可再生能源的轉變將會順利進行,新的方法和技術將會被開發出來,讓我們能夠更快地到達那裡。而且,惡劣天氣和海平面上升帶來與氣候相關的影響越來越大,最終引起了足夠多的人們關注,所以我們真的要開始認真對待氣候變化了。也是一件好事,因為根據新的研究,有一種更可怕、更具投機性的可能性:科學家可能低估了氣候變化對本世紀及以後的影響,我們應該在未來十年了解更多。

        ④粒子物理學:尋找軸子

        在過去的十年裡,世界上最大的科學新聞是發現了希格斯玻色子,這是一種神秘的「上帝粒子」,它賦予了其他粒子質量。希格斯粒子被認為是標準模型(描述亞原子粒子動物園的主導理論)中最耀眼的明珠。但隨著希格斯粒子的發現,許多其他不太知名的粒子開始佔據中心舞台。麻省理工學院諾貝爾獎獲得者、物理學家弗蘭克·威爾切克(Frank Wilczek)表示:在未來十年裡,我們有合理的機會找到另一種難以捉摸、至今仍處於假設狀態的粒子-軸子。

        1978年,Wilczek首次提出軸子,軸子不一定是單個粒子,而是一類性質很少與普通物質相互作用的粒子。軸子可以解釋一個長期存在的難題:為什麼物理定律似乎對物質粒子和它們的反物質夥伴都起著相同作用,即使它們的空間坐標發生了反轉。軸子是暗物質的主要候選者之一,暗物質是將星系「凝聚」在一起的無形物質。發現軸子將是基礎物理學一項非常偉大的成就,特別是如果它通過最可能路徑發生的話,也就是通過觀察提供'暗物質』的宇宙軸子背景。

        這很有可能在未來5到10年內發生,因為雄心勃勃的實驗計劃可能會在世界各地蓬勃發展。權衡發現的重要性和發生的可能性,這是最好的選擇。其中包括軸子暗物質實驗(ADMX)和CERN軸子太陽望遠鏡,這兩個主要儀器正在尋找這些難以捉摸的粒子。也有其他的可能性,我們可能還會探測到來自宇宙最早時期的引力波,或時空中的漣漪,或者其他粒子,也可以解釋暗物質,這些粒子被稱為弱相互作用的大質量粒子。

        ⑤系外行星:類似地球的大氣層

        1995年10月6日,當兩位天文學家宣布發現了第一顆圍繞類太陽恆星運行的系外行星時,我們的宇宙變得更大了。這顆名為51 Pegasi b的行星,圍繞其主星運行的舒適軌道只有4.2個地球日,質量大約是木星的一半。NASA還表示:這一發現永遠改變了「我們看待宇宙和我們在其中的位置的方式」。十多年後,天文學家現在已經確認了4104個系外行星在太陽系以外的恆星軌道上運行,這是十多年前還不為人所知的許多世界。

        所以,天空是未來十年的極限嗎?根據麻省理工學院的薩拉·西格爾所說:這是絕對的。行星科學家和天體物理學家西格說:隨著詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)的預期發射,這十年對天文學和系外行星科學都將是重要的。詹姆斯·韋伯太空望遠鏡是哈勃太空望遠鏡的宇宙繼任者,計劃於2021年發射;科學家們將首次能夠在紅外中「看到」系外行星,這意味著他們甚至可以發現遠離其主星的微弱行星。

        更重要的是,該望遠鏡將打開一扇新的窗口,了解這些外星世界的特徵。如果存在合適的行星,我們將能夠探測到一顆小型岩石行星上的水蒸氣。水蒸氣代表著液態水海洋,因為正如我們所知,所有生命都需要液態水,這將是一件非常重要的事情。當然,根據NASA計劃,最終目標是找到一個大氣與地球相似的世界;換句話說,一個具備支持生命條件的行星。

        當然,也會有一些成長的煩惱,有了詹姆斯·韋伯太空望遠鏡,以及預計將上線的超大型地面望遠鏡,系外行星社區正在努力從個人或小團隊的努力轉變為數十人或100多人的大型合作。從其他標準來看(例如LIGO)並不大,但仍然很艱難,激光干涉儀引力波天文台,這是一個涉及全球1000多名科學家的巨大合作項目。


        博科園|文:Live Science

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