《自然》回顾2012年科学事件

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  12月20日出版的《自然》杂志推出2012年度回顾专刊,盘点了这一年科研及科学政策方面的起起伏伏。专刊导言说,从“希格斯玻色子(上帝粒子)”的发现到“好奇号”火星车成功着陆,2012年对科学来说充满了有趣或重大的事件。
  专刊包括:年度人物、年度新闻特写、年度图片、年度研究进展、读者选择、编辑选择等。
  在这个对于科学而言具有史诗般意义的一年,我们见证了希格斯玻色子的发现以及“好奇”号探测器在火星上着陆,但是研究人员同时也感受到了经费紧缩带来的刺痛。《自然》杂志为我们梳理了发生在2012年的那些激动人心的科学故事。
  最后的希格斯
  7月,全世界规模最大的物理实验正式发现了希格斯玻色子。
  1964年,英国物理学家彼得·希格斯(P.W.Higgs)发表了一篇学术理论文章,提出一种粒子场的存在,预言一种能吸引其他粒子进而产生质量的玻色子的存在。他认为,这种玻色子是物质的质量之源,是电子和夸克等形成质量的基础,其他粒子在这种粒子形成的场中游弋并产生惯性,进而形成质量,构筑成大干世界。这种理论中的粒子后来被别人以“希格斯”的名称命名,外号“上帝粒子”。
  当其他粒子相继被发现时。“上帝粒子”始终遁形。
  上帝粒子的发现将延展我们对于原子内部世界的认知,同时有助于解释一些神秘的事物,例如暗物质。
  走向极致
  在这个不平凡之年,科学为自己创造了大量的纪录。在20年的钻探之后,一个俄罗斯研究小组在2月份突破了3.8千米厚的南极冰层,最终到达了沃斯托克湖,后者是被隔绝了数百万年的一个巨大水体。早期的样本分析并没有发现任何生命的痕迹。
  与此同时,美国电影导演詹姆斯·卡梅隆成为了独自下潜到这颗行星最深处马里亚纳海沟沟底,大约11千米深处的第一人。
  特技跳伞运动员Felix Baumgartner在美国新墨西哥州超过39000米的高空一跃而下,突破了声速以及从上世纪60年代保持的高度纪录。
  但也不是每一个破纪录的尝试都能够成功。在6年的努力之后,斥资35亿美元的加利福尼亚州美国国家点火装置未能实现其“点火”的目标,该目标是一个核聚变发电的里程碑,即用激光轰击氢同位素从而产生大量聚变能。
  重新思考能源
  随着去年发生在福岛的核事故,日本的能源政策正在持续加以调整,该国的选择包括未来完全不使用核能。
  在欧洲,对超过140个反应堆的压力测试得出的结论是它们需要广泛的安全升级。其间,美国核管理委员会向一个发电厂颁发了牌照,允许其使用激光提高核燃料中的铀含量,而一些人担心这项技术能够让恐怖分子暗中进行铀浓缩。
  各国都在持续探索着非常规的油气资源。美国提出了蓬勃发展的页岩气水力压裂技术行业规则,这使得美国的电力工业能够将10%的发电量从煤炭转移到气体。根据国际能源署的报告,美国到2020年有望成为全球最大的石油生产国,并且到2035年实现能源自给。
  但是寻找新的石油储备也存在着风险。在钻探船受损之后,壳牌石油公司无法开展其在北极海域的钻探项目,而英国石油公司(BP)在2010年4月的墨西哥湾深水地平线石油事故后支付了40亿美元的刑事罚金。
  羽翼未丰的清洁能源行业也有自己的问题——美国马萨诸塞州沃尔瑟姆市的锂电池生产商A123系统公司于10月宣告破产,原因是电动汽车市场仍然过小。
  数据公开
  科学是众所周知的能够自我修正的体系。3月,研究人员已经坚决否定了去年提出的假说,即中微子或许跑得比光快;同时大量实验驳斥了2010年的一项“发现”,即一种细菌能够在其DNA中使用砷。
  但是校正并非总是如此迅速:当研究很难被复制时,偏见或错误可能会持续数年。麻醉学家Yoshitaka Fujii和营养学研究人员Eric Smart都因为长达几十年的不端行为直至最近才被发现而在今年受到谴责。
  科学家更为普遍担心的是那些无法复制的结果所带来的问题,并设立了一些类似于“再现性倡议”这样的独立实验室来重复那些备受瞩目的研究。一种认为科学家应该更公开地传递和公布他们的数据的想法也获得了认同。
  在线开放获取期刊已经启动,并且开放获取运动已经在英国获得进展。英国政府和私人研究基金会在7月表示,它们将从2013年4月开始为对公众开放的论文支付费用。
  “好奇”号着陆
  北京时间8月6日13:31,这一时间为地球确认时间,这是因为确认信号传回地球需约14分钟,“好奇”号经过8个月5.67亿公里的飞行,着陆在火星赤道以南盖尔陨石坑内。
  自从着陆以来,“好奇”号已经传回了惊人数量的图像,并分析了火星表面和大气,但并没有找到任何可能暗示着生命存在的甲烷或有机分子。
  而在太阳系之外,多亏开普勒空间望远镜的鹰眼,新的行星已经进入人们的焦点。
  地基观测也扮演了一个重要角色:科学家在邻近的恒星系统阿尔法半人马座发现了一颗地球般大小的系外行星。其他的空间成就还包括,NASA的“黎明”号探测器在灶神星上发现了存在水的证据;中国把第一位女航天员刘洋送上了轨道。
  但是一家私人公司却成为了今年空间发射新闻的头条:10月,美国的太空探索技术公司(SpaceX)向国际空间站发射了“龙”货运飞船,从而完成了第一次商业补给任务。
  压力下的地球
  这个夏天极具戏剧性:北极冰川融化创造新的纪录:美国遭遇半个世纪以来最严重干旱,而10月末,其东部海岸却遭遇飓风“桑迪”的袭击。这让人们真正感受到了全球气候变暖带来的威胁。这场飓风不仅导致500亿美元的损失,还触发人们更加关注如何应对越来越多的极端气候,而非如何预防气候变化。
  不过,全球气候议题在经济面前黯然失色。6月,联合国地球峰会在巴西里约热内卢召开,发展中国家反对束缚发展,发达国家不愿意承诺更多的发展援助。类似的政治惯性也打击着12月的多哈气候谈判,尽管大会通过一揽子决议,从法律上确保了《京都议定书》第二承诺期在2013年实施。
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