浮云一別后，流水十年間！21世紀第二個(gè)十年已悄然離開(kāi)。過(guò)去十年，不少革命性突破和發(fā)現給人類(lèi)生活和認知帶來(lái)重大變革：希格斯玻色子填補了“標準模型”最后一塊拼圖，深化了人類(lèi)對物質(zhì)本質(zhì)的理解；引力波的出現讓人類(lèi)擁有了洞悉宇宙奧秘的全新方式；CRISPR則讓人類(lèi)新添一把對抗疾病的利器，等等……
時(shí)代的車(chē)輪滾滾向前，2020年代的高速列車(chē)已啟程，會(huì )有哪些重大發(fā)現在前方等待我們呢？美國趣味科學(xué)網(wǎng)站在近日的報道中，給我們提供了一些答案。
通用流感疫苗
幾十年來(lái)，無(wú)數科學(xué)家孜孜以求，希望研制出“通用流感疫苗”。隨著(zhù)技術(shù)不斷進(jìn)步，未來(lái)10年內，這項真正的醫學(xué)突破有望“夢(mèng)想照進(jìn)現實(shí)”。
美國約翰霍普金斯大學(xué)健康安全中心傳染病專(zhuān)家阿梅什·阿達利亞博士說(shuō)：“科學(xué)家正采用不同方法研制通用流感疫苗，初步實(shí)驗結果令人振奮。”
從理論上來(lái)說(shuō)，通用流感疫苗能為人們提供長(cháng)期保護，更重要的是，無(wú)需每年接種流感疫苗。通用流感疫苗這一特性使其不僅能抵御不斷變化的季節性流感病毒，也能抵御將來(lái)可能出現的大流行性流感病毒。如研制成功，不啻為人類(lèi)的一個(gè)巨大福祉。
流感病毒的某些部分每年都變，其他部分則長(cháng)年不變，目前所有研制通用流感疫苗的方法都針對病毒變異較小的部分。
2019年4月，美國國家過(guò)敏和傳染病研究所（NIAID）啟動(dòng)了首個(gè)通用流感疫苗人體試驗。這一免疫方法旨在誘導對流感病毒變異較小部分（血凝素，能幫助流感病毒進(jìn)入人體細胞）的免疫反應。這項一期研究將主要針對實(shí)驗疫苗的安全性，以及參與者的免疫反應，研究結果將于2020年年初發(fā)布。
而以色列BiondVax公司研制的另一種通用流感疫苗目前正進(jìn)行臨床三期試驗，結果如顯示有效，意味著(zhù)這種疫苗可抵抗所有流感病毒。據《科學(xué)家》雜志報道，該候選疫苗包含9種來(lái)自不同流感病毒（這些病毒菌株間差異很?。┑牡鞍?。BiondVax公司稱(chēng)，此研究迄今已招募12000多人，結果預計將在2020年底揭曉。
更大更好的“迷你大腦”
過(guò)去十年，科學(xué)家已成功利用人類(lèi)干細胞培育出“迷你大腦”（所謂的“類(lèi)器官”），
但賓夕法尼亞大學(xué)神經(jīng)科學(xué)教授宋紅軍說(shuō)，迄今為止，類(lèi)腦器官只能發(fā)育成類(lèi)似胎兒早期階段大腦的小塊。不過(guò)未來(lái)十年，這一情況將發(fā)生變化。“屆時(shí)，我們不僅可以建模細胞類(lèi)型的多樣性，還可以建模大腦的細胞結構。”
成熟神經(jīng)元在大腦內層層疊疊、縱橫交錯，但目前的類(lèi)器官內都是無(wú)法形成復雜連接的未成熟細胞。宋紅軍表示，未來(lái)十年內有望克服這一挑戰。有大腦微型模型加持，科學(xué)家能推斷神經(jīng)發(fā)育疾病如何逐步惡化；神經(jīng)退行性疾病如何讓大腦組織分崩離析；以及不同人的大腦對不同療法如何反應等。
宋紅軍補充說(shuō)，未來(lái)有一天（盡管可能并非10年內），科學(xué)家甚至能培育出神經(jīng)組織的“功能單元”，來(lái)替換大腦的受損區域。盡管這項研究此時(shí)還處于高度理論化階段，“但我認為在未來(lái)十年內，我們會(huì )知道這條路是否行得通”。
向可再生能源系統轉型
過(guò)去十年，海平面不斷上升、極端氣候頻頻來(lái)襲，令人深刻認識到，我們棲息的美麗星球多么脆弱。未來(lái)十年，我們該如何保護地球呢？
賓夕法尼亞州州立大學(xué)著(zhù)名氣象學(xué)教授邁克爾·曼說(shuō)：“我認為，我們將在應對氣候變化方面取得突破，但在此期間，我們需要能加速這一轉變的政策，以及支持這些政策的政治家。”
伊利諾伊大學(xué)香檳分校大氣科學(xué)教授唐納德•伍布萊斯也表示，未來(lái)十年間，“能源和交通系統向可再生能源的轉型將順利進(jìn)行，科學(xué)家也將開(kāi)發(fā)出新方法和技術(shù)，使我們能更快成功轉型。此外，惡劣天氣或海平面上升帶來(lái)的影響日益加劇，人們的關(guān)注也會(huì )與日俱增，因此，會(huì )更嚴肅看待氣候變化問(wèn)題。”
伍布萊斯說(shuō)，最近有證據表明，科學(xué)家可能低估了氣候變化對本世紀及以后的影響，因此，人們對氣候變化嚴陣以待是好事。而且，未來(lái)十年，對氣候變化可能帶來(lái)的影響，我們的了解會(huì )更多。
找到軸子
過(guò)去十年，物質(zhì)世界微觀(guān)領(lǐng)域最激動(dòng)人心的發(fā)現非希格斯玻色子莫屬，這一發(fā)現堪比人類(lèi)首次登月。希格斯玻色子又被稱(chēng)為“上帝粒子”，其使命是賦予其他基本粒子質(zhì)量。粒子物理學(xué)標準模型描述了構成物質(zhì)的各種粒子，希格斯玻色子被認為是標準模型“皇冠上的明珠”。
發(fā)現希格斯玻色子的狂喜，并沒(méi)有讓物理學(xué)家停下探索的腳步，一些此前默默無(wú)聞的粒子逐漸走上物理學(xué)的舞臺中央，其中最令人矚目的當屬軸子。
諾貝爾物理學(xué)獎得主、麻省理工學(xué)院教授弗蘭克·維爾切克說(shuō)，未來(lái)十年，我們很有可能發(fā)現軸子。1978年，維爾切克首次提出軸子理論。他認為，軸子可能并非單個(gè)粒子，而是一類(lèi)很少與普通物質(zhì)相互作用的粒子。軸子的存在可以解釋一個(gè)長(cháng)期存在的未解之謎：為什么物理學(xué)定律對物質(zhì)粒子和反物質(zhì)粒子“一視同仁”，即使它們的空間坐標發(fā)生了翻轉。
此外，軸子也是暗物質(zhì)的主要候選粒子之一，暗物質(zhì)將星系束縛在一起，迄今仍不知其鄉關(guān)何處。
維爾切克說(shuō)：“發(fā)現軸子將是基礎物理學(xué)領(lǐng)域的一項偉大成就。目前，全球各地有不少實(shí)驗在‘抓捕’軸子，在未來(lái)五到十年內，我們很可能發(fā)現軸子。”這些實(shí)驗包括“軸子暗物質(zhì)實(shí)驗”和位于歐洲核子研究中心的軸子太陽(yáng)望遠鏡。
當然，維爾切克也表示，在粒子物理學(xué)領(lǐng)域還存在其他可能性：我們可能發(fā)現來(lái)自宇宙最早期的引力波；也有可能找到所謂的弱相互作用重粒子，它也是暗物質(zhì)候選粒子。
發(fā)現存在類(lèi)地大氣系外行星
1995年10月，米歇爾·馬約爾和迪迪埃·奎洛茲宣布發(fā)現首顆繞類(lèi)日恒星旋轉的系外行星，這一發(fā)現猶如哥倫布發(fā)現新大陸，大大拓展了人類(lèi)視野。
這顆行星名為“飛馬座51b”，公轉周期為4.2個(gè)地球日，質(zhì)量約為木星的一半。NASA稱(chēng)，這一發(fā)現永遠改變了“我們看待宇宙和我們在宇宙中位置的方式”。迄今，天文學(xué)家已確認4104顆繞太陽(yáng)系外恒星運行的系外行星。
麻省理工學(xué)院行星科學(xué)家兼天體物理學(xué)家薩拉·西格認為，未來(lái)十年，系外行星探索領(lǐng)域前景無(wú)限。她解釋說(shuō)：“詹姆斯·韋伯太空望遠鏡將于2021年發(fā)射升空，這對天文學(xué)和系外行星科學(xué)未來(lái)十年的發(fā)展影響巨大。借助它，科學(xué)家將首次能在紅外線(xiàn)中‘看見(jiàn)’系外行星，這意味著(zhù)他們甚至可以發(fā)現繞距離很遠恒星運行的微弱行星。”
這一望遠鏡也將為了解這些系外世界的“性格特征”打開(kāi)新窗口。西格解釋說(shuō)：“如果存在合適的巖石行星，我們將能探測到其上的水蒸氣。存在水蒸氣意味著(zhù)存在液態(tài)水海洋，眾所周知，液態(tài)水對生命不可或缺，所以，發(fā)現液態(tài)水至關(guān)重要。系外行星搜索領(lǐng)域的‘圣杯’是要找到一顆擁有與地球相似大氣層的星球，即一顆能維持生命繁衍生息的星球。”
西格也強調說(shuō)，當然，在此過(guò)程中，我們會(huì )遭遇“成長(cháng)的煩惱”！“詹姆斯·韋伯太空望遠鏡升空、其他超大地基望遠鏡即將投入使用，搜索系外行星的科學(xué)家也越來(lái)越多，正從以前的單兵或小分隊作戰模式轉為上百人的集體作戰模式。盡管還沒(méi)有達到激光干涉引力波（LIGO）實(shí)驗的千人團隊規模，但組織工作已變得相當困難。”
十年，不過(guò)是宇宙長(cháng)河里的一粒微塵，卻也可以在科學(xué)發(fā)展史上寫(xiě)下濃墨重彩的篇章，過(guò)去十年已經(jīng)證明了這一點(diǎn)。雄關(guān)漫道真如鐵，而今邁步從頭越！歷史總在重演，科技永遠向前。我們有理由相信，未來(lái)十年也必將涌現出一些大發(fā)現，引領(lǐng)我們進(jìn)入一個(gè)更加美麗的新世界。
來(lái)源：科技日報，作者：劉霞
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