作为一年一度的年终盘点,我们着重关注三类事件:重大科研进展、某一领域的重要发现、引起全球关注的科技新闻事件。这些新进展、新发现和重大事件,不断扩展着我们的认知边界,也让我们的生活变得更加丰富多彩。本年度十大科学新闻的评选得到40余位科学家的参与和支持,在此向他们表示感谢。

1 LIGO首次直接探测到引力波

入选理由:广义相对论的预言得到验证,天文学进入引力波时代。

爱因斯坦创立广义相对论后不久,就预言弯曲的时空会产生水波一样的“涟漪”——也就是引力波。在这之后的100年中,尽管天文学家曾根据一些观测数据,间接证明了引力波的存在,但始终没有直接探测到这一现象,直到2016年2月11日:这天,激光干涉引力波天文台(LIGO)宣布,LIGO的两台探测器捕捉到了30多亿光年外的两个黑洞在合并时产生的引力波。作为近年来最重要的物理学成就之一,LIGO的这一发现不仅再次证实了广义相对论,还开辟了引力波天文学的新时代——通过探测引力波,天文学家可以更好地认识遥远的天体和广袤的宇宙。

2 AlphaGo击败世界围棋冠军李世石

入选理由:人工智能又一次震惊世界,人工智能发展史上新的里程碑。

2016年3月9日到15日,韩国首尔,谷歌旗下DeepMind公司开发的人工智能程序AlphaGo,与世界围棋冠军李世石展开了一场五局制的较量,最终AlphaGo以4:1的比分取得压倒性胜利,举世皆惊。虽然曾有“深蓝”击败国际象棋大师卡斯帕罗夫的先例,但在此之前,人们普遍认为围棋的复杂性远大于国际象棋,人工智能想要战胜围棋高手至少在目前还很难实现。

但AlphaGo依靠近年来快速发展的深度学习(deep learning)技术,利用大量棋局数据进行训练,最终达到了打败人类顶尖棋手的水平。AlphaGo与李世石的这次对弈,不仅是人工智能发展史上新的里程碑,也标志着人工智能的强势崛起,并在公众中掀起关注人工智能的热潮。

3 中国发射世界首颗量子通信卫星

入选理由:拉开了量子通信时代的帷幕,将催生第二次信息革命。

2016年8月16日凌晨,人类历史上第一颗用于量子通信研究的量子科学实验卫星“墨子号”在酒泉发射升空,为建立覆盖全球、天地一体化的量子通信网络奠定了技术基础,也拉开了量子通信时代的帷幕。半个世纪前,物理学家基于量子理论,研制出了晶体管和激光器,催生了第一次信息革命,让计算机、智能手机和互联网重塑了人类世界;今天,量子信息技术的高速发展,则在催生第二次信息革命。以“量子密钥分发”和“量子态传输”为代表的量子通信技术,以超高计算能力为特征的量子计算机,必将在未来再次重塑人类世界。

4 全球最大口径球面射电望远镜启用

入选理由:世界上灵敏度最高的射电望远镜,极大拓展了人类探测宇宙天体的能力。

2016年9月25日,500米口径球面射电望远镜(FAST)在中国贵州省平塘县正式启用,一举超过350米口径的阿雷西沃射电望远镜,成为世界最大的单口径射电望远镜。FAST的天线面积相当于30个足球场,巨大的接收面积使其具有极高的观测灵敏度。而且,FAST镜面由许多的三角形反射板组成,每一块都可以移动,从而可以让天线调节形状,观测不同方向的天体。因为这些独特的设计,FAST能够捕捉到来源极为遥远的电磁信号,观测范围可达可观测宇宙边缘。借助这只巨大的“天眼”,天文学家将能窥探星际之间互动的信息,观测暗物质,测定黑洞质量,甚至搜寻可能存在的地外文明。

5 科技力量在美国总统大选中崭露头角

入选理由:最具“科技色彩”的一次总统大选。

2016年11月8日,美国共和党候选人特朗普击败民主党候选人希拉里,将成为新一任美国总统。虽然这是时政类重大新闻,但整个大选过程中,科技力量却一直在发挥重要作用。大选期间,Facebook、Twitter等重要的科技新媒体平台上,特普朗聚集数千万粉丝为他摇旗呐喊,压倒了传统主流媒体,这股力量成为特朗普获胜的重要因素。戏剧性的一幕发生在对大选结果的预测上。当主流媒体一边倒预测希拉里大概率当选时,主要从新媒体平台采集数据的人工智能系统MogAI做出的预测和主流媒体截然相反。最后,MogAI赢了,这是它连续4次正确预测美国总统大选。选举结束后余波未了,经常在科学议题上有出格言论的特朗普,大选前就遭到美国科学家的集体反对,当选后又引起科学家的集体担忧。美国科技政策的未来走向,格外引人关注。

6 百余位诺奖得主集体发声,支持转基因

入选理由:权威科学家在转基因问题上最大规模的集体发声。

2016年6月29日,百余位诺贝尔奖得主发布联名公开信,强烈要求绿色和平组织不再反对转基因技术。这次公开信由1993年诺贝尔生理学或医学奖的得主理查德·J·罗伯茨(Richard J. Roberts)和菲利普·A·夏普(Phillip A. Sharp)发起,诺贝尔奖得主们在公开信中表示,全球科学机构和监管机构的长期研究表明,通过生物技术改良的农作物和食物即使不比其他农作物和食物更安全,至少也是同等安全的,至今从未有过一起经过确认的转基因食品致病案例。百余名诺奖得主罕见地为转基因技术集体发声,有助于让转基因争论回归科学,让公众信赖科学,打消不必要的疑虑。

7 天宫二号和神舟十一号载人飞行任务圆满成功

入选理由:中国发射第一个真正意义上的空间实验室。

2016年9月15日,天宫二号空间实验室成功发射并进入预定轨道。10月17日,神舟十一号载人飞船成功发射,并于19日凌晨与天宫二号成功对接,两名航天员景海鹏、陈冬进入天宫二号空间实验室,开展了为期30天的科学实验。天宫二号是中国第一个真正意义上的空间实验室,第一次实现航天员中期驻留,并成功开展了50余项空间科学实验与应用实验。天宫二号与神舟十一号载人飞行任务是最接近未来中国空间站要求的一次载人飞行,也标志着中国具备了开展较大规模空间应用的基础条件。

8 全球第一个三亲婴儿诞生

入选理由:生殖医学领域的革命性事件。

2016年4月6日,全球第一个“三亲”婴儿在墨西哥诞生。这位婴儿的母亲虽然自身健康,但携带有导致罕见神经系统疾病——莱氏综合征的基因突变。为帮助这位母亲,确保致病突变不会遗传给孩子,美国纽约新希望生育中心的张进(John Zhang)采用了一种名为纺锤体核移植的技术,将母亲卵子中健康的细胞核转移到捐赠者提供的、已经去除细胞核的卵子中,最终得到的卵细胞含有母亲的细胞核DNA和捐赠者的线粒体DNA。卵细胞受精后,产生了全球首个含有三个人的遗传物质的胚胎。尽管存在伦理争议,但这一成果依然被认为是生殖医学领域的重大进展,有可能为遗传疾病、高龄妇女的不孕不育等提供解决方案。

9 科学家发现距离地球最近的宜居行星

入选理由:这是人类已发现的3500颗系外行星中最接近地球的一颗。

2016年8月25日,英国伦敦玛丽王后大学的科学家吉列姆·安格拉达-埃斯契德(Guillem Anglada-Escudé)在《自然》杂志上宣布,他利用欧洲南方天文台(ESO)的望远镜,以及其他天文观测设施,找到了一颗围绕比邻星运行的宜居行星。比邻星是距离太阳系最近的恒星(一颗红矮星),仅有4.2光年的距离。这颗行星则被命名为比邻星b,是1995年以来发现的3500颗系外行星中,最接近地球的一颗。而且,科学家认为比邻星b的表面温度允许水以液态的形式存在,温和的红矮星也可能给这颗行星营造一个适合生命繁衍生息的环境。

10 SpaceX完成全球首次海上火箭回收

入选理由:实现火箭的可重复利用,航天将进入廉价时代。

2016年4月9日凌晨,美国太空探索技术公司SpaceX的“猎鹰9号”运载火箭发射升空后,在大西洋的海上回收平台成功着陆。在经历了4次失败尝试后,SpaceX首次成功实现海上火箭回收,这是该公司在2015年底成功进行陆上火箭回收之后又一个里程碑。相比于陆上回收,海上回收的难度更高,但也具有前者不可比拟的优势:在一些飞行任务中,受剩余燃料所限,火箭不具备飞回陆地着陆场的条件,而海上回收则可以直接自然降落。这两次火箭回收试验的成功意味着运载火箭不再是一次性用品,可重复利用的火箭将使火箭发射成本降低30%,大大提升火箭发射效率,这也标志着,商业航天将进入新的阶段。