浮云一別后，流水十年間！21世紀第二個十年已悄然離開。過去十年，不少革命性突破和發(fā)現(xiàn)給人類生活和認知帶來重大變革：希格斯玻色子填補了“標準模型”最后一塊拼圖，深化了人類對物質(zhì)本質(zhì)的理解；引力波的出現(xiàn)讓人類擁有了洞悉宇宙奧秘的全新方式；CRISPR則讓人類新添一把對抗疾病的利器，等等……
時代的車輪滾滾向前，2020年代的高速列車已啟程，會有哪些重大發(fā)現(xiàn)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，無數(shù)科學(xué)家孜孜以求，希望研制出“通用流感疫苗”。隨著技術(shù)不斷進步，未來10年內(nèi)，這項真正的醫(yī)學(xué)突破有望“夢想照進現(xiàn)實”。
美國約翰霍普金斯大學(xué)健康安全中心傳染病專家阿梅什·阿達利亞博士說：“科學(xué)家正采用不同方法研制通用流感疫苗，初步實驗結(jié)果令人振奮。”
從理論上來說，通用流感疫苗能為人們提供長期保護，更重要的是，無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(jié)性流感病毒，也能抵御將來可能出現(xiàn)的大流行性流感病毒。如研制成功，不啻為人類的一個巨大福祉。
流感病毒的某些部分每年都變，其他部分則長年不變，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，美國國家過敏和傳染病研究所（NIAID）啟動了首個通用流感疫苗人體試驗。這一免疫方法旨在誘導(dǎo)對流感病毒變異較小部分（血凝素，能幫助流感病毒進入人體細胞）的免疫反應(yīng)。這項一期研究將主要針對實驗疫苗的安全性，以及參與者的免疫反應(yīng)，研究結(jié)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行臨床三期試驗，結(jié)果如顯示有效，意味著這種疫苗可抵抗所有流感病毒。據(jù)《科學(xué)家》雜志報道，該候選疫苗包含9種來自不同流感病毒（這些病毒菌株間差異很小）的蛋白。BiondVax公司稱，此研究迄今已招募12000多人，結(jié)果預(yù)計將在2020年底揭曉。
更大更好的“迷你大腦”
過去十年，科學(xué)家已成功利用人類干細胞培育出“迷你大腦”（所謂的“類器官”），
但賓夕法尼亞大學(xué)神經(jīng)科學(xué)教授宋紅軍說，迄今為止，類腦器官只能發(fā)育成類似胎兒早期階段大腦的小塊。不過未來十年，這一情況將發(fā)生變化。“屆時，我們不僅可以建模細胞類型的多樣性，還可以建模大腦的細胞結(jié)構(gòu)。”
成熟神經(jīng)元在大腦內(nèi)層層疊疊、縱橫交錯，但目前的類器官內(nèi)都是無法形成復(fù)雜連接的未成熟細胞。宋紅軍表示，未來十年內(nèi)有望克服這一挑戰(zhàn)。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(yīng)等。
宋紅軍補充說，未來有一天（盡管可能并非10年內(nèi)），科學(xué)家甚至能培育出神經(jīng)組織的“功能單元”，來替換大腦的受損區(qū)域。盡管這項研究此時還處于高度理論化階段，“但我認為在未來十年內(nèi)，我們會知道這條路是否行得通”。
向可再生能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型
過去十年，海平面不斷上升、極端氣候頻頻來襲，令人深刻認識到，我們棲息的美麗星球多么脆弱。未來十年，我們該如何保護地球呢？
賓夕法尼亞州州立大學(xué)著名氣象學(xué)教授邁克爾·曼說：“我認為，我們將在應(yīng)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(zhuǎn)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，未來十年間，“能源和交通系統(tǒng)向可再生能源的轉(zhuǎn)型將順利進行，科學(xué)家也將開發(fā)出新方法和技術(shù)，使我們能更快成功轉(zhuǎn)型。此外，惡劣天氣或海平面上升帶來的影響日益加劇，人們的關(guān)注也會與日俱增，因此，會更嚴肅看待氣候變化問題。”
伍布萊斯說，最近有證據(jù)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，未來十年，對氣候變化可能帶來的影響，我們的了解會更多。
找到軸子
過去十年，物質(zhì)世界微觀領(lǐng)域最激動人心的發(fā)現(xiàn)非希格斯玻色子莫屬，這一發(fā)現(xiàn)堪比人類首次登月。希格斯玻色子又被稱為“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(gòu)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(xiàn)希格斯玻色子的狂喜，并沒有讓物理學(xué)家停下探索的腳步，一些此前默默無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，未來十年，我們很有可能發(fā)現(xiàn)軸子。1978年，維爾切克首次提出軸子理論。他認為，軸子可能并非單個粒子，而是一類很少與普通物質(zhì)相互作用的粒子。軸子的存在可以解釋一個長期存在的未解之謎：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(zhuǎn)。
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(xiāng)關(guān)何處。
維爾切克說：“發(fā)現(xiàn)軸子將是基礎(chǔ)物理學(xué)領(lǐng)域的一項偉大成就。目前，全球各地有不少實驗在‘抓捕’軸子，在未來五到十年內(nèi)，我們很可能發(fā)現(xiàn)軸子。”這些實驗包括“軸子暗物質(zhì)實驗”和位于歐洲核子研究中心的軸子太陽望遠鏡。
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(xiàn)來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(xiàn)存在類地大氣系外行星
1995年10月，米歇爾·馬約爾和迪迪埃·奎洛茲宣布發(fā)現(xiàn)首顆繞類日恒星旋轉(zhuǎn)的系外行星，這一發(fā)現(xiàn)猶如哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸，大大拓展了人類視野。
這顆行星名為“飛馬座51b”，公轉(zhuǎn)周期為4.2個地球日，質(zhì)量約為木星的一半。NASA稱，這一發(fā)現(xiàn)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，未來十年，系外行星探索領(lǐng)域前景無限。她解釋說：“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中‘看見’系外行星，這意味著他們甚至可以發(fā)現(xiàn)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”打開新窗口。西格解釋說：“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(xiàn)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(diào)說，當然，在此過程中，我們會遭遇“成長的煩惱”！“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)家也越來越多，正從以前的單兵或小分隊作戰(zhàn)模式轉(zhuǎn)為上百人的集體作戰(zhàn)模式。盡管還沒有達到激光干涉引力波（LIGO）實驗的千人團隊規(guī)模，但組織工作已變得相當困難。”
十年，不過是宇宙長河里的一粒微塵，卻也可以在科學(xué)發(fā)展史上寫下濃墨重彩的篇章，過去十年已經(jīng)證明了這一點。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，未來十年也必將涌現(xiàn)出一些大發(fā)現(xiàn)，引領(lǐng)我們進入一個更加美麗的新世界。
來源：科技日報，作者：劉霞
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