2016年度科學界大事記

南極洲的國王企鵝
南極洲的國王企鵝

■對於科學研究者來說, 2016 是動盪不休的一年。不過儘管如此,還是有些很了不起的成就,比方說直接偵測到重力波,太空事業穩定佈局,以及人工智慧大勝人類棋王等等;另外像是氣候協定、茲卡病毒疫情、 CRISPR 專利大戰等等,也都頗有話題性。且讓我們回顧過去這一年裡,值得記上一筆的科學頭條故事。

●發現重力波 

天文物理學家今年大有斬獲,他們在 2 月 11 日宣布,經過數十年的努力,總算偵測到了重力波這種時空結構的漣漪。這個在 2015 年 9 月,由雷射干涉重力波天文台 (LIGO) 的雙偵測器捕捉到的訊號,證實是兩個黑洞在 10 億年前融合而產生。這不但是黑洞確實存在最直接的觀測證據,也證實了愛因斯坦早在一百年前,就發表的廣義相對論。

無獨有偶,就在 LIGO 觀測結果宣布之後短短幾個星期,歐洲太空總署的雷射干涉太空天線開路者號 (LISA Pathfinder) ,也成功完成在太空中部署探測器的任務,日後將能夠偵測到更大更遠的星體,所產生的重力波。

相較之下,粒子物理學家運氣就比較背了,他們今年費了很多工夫,查驗 2015 年在大型強子對撞機 (LHC) 發現的異常觀測結果,希望能找到希格斯玻色子,結果證實果然一如許多人所料,只是出於統計僥倖而已。然而在這之前,已經有數百篇論文,嘗試用模型解讀原始實驗資料,結果全成了做白工。

●勇踏前人未至之境

在《星際爭霸戰》 (Star Trek) 邁入 50 週年之際,有好幾個太空任務因為技術問題功虧一簣。日本宇宙航空研究開發機構 (JAXA) 的「瞳」 (Hitomi) X光觀測衛星,發射才不到幾個星期就發生故障,研判是由於軟體出錯,導致衛星旋轉失控。 NASA 的「朱諾號」 (Juno) 探測器在 7 月抵達木星,然而主引擎卻出了問題,導致火箭延誤點燃,軌道改變之後,收集資料的速度就會變得比較慢。歐洲太空總署則失去了兩枚探測器,「斯基亞帕雷利」登陸車 (Schiaparelli) 由於測量誤差,導致降落傘跟煞車火箭部署時機錯誤,最後登陸失敗,墜毀在火星上。至於另一艘「羅賽塔號」 (Rosetta) 太空船,則是按照既定計畫,墜毀在丘留莫夫-格拉西緬科彗星 (67P/Churyumov–Gerasimenko) 上頭,在任務結束前最後一刻,都還盡責回傳近距離影像。

太空事業的後起之秀中國,今年則是大有斬獲。中國在 8 月發射第一枚量子衛星,測試如何將量子通訊延伸到太空中; 9 月完成座落於貴州省,全世界最大的單碟無線電望遠鏡,「 500 米口徑球面無線電望遠鏡」的建造工作; 11 月則發射全世界運載能力最強的長征五號火箭。

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●全球努力救氣候

去年年底成型的巴黎氣候協定,在今年 4 月 22 日世界地球日當天簽訂,並且在 11 月 4 日正式生效。共有 174 國簽署巴黎氣候協定,承諾減排溫室氣體,其中包括佔全球溫室氣體排放量 38% 的美國與中國。聯合國國際民航組織也在 10 月 6 日,提出國際航班減排溫室氣體的方案。各國另外也同意修訂保護臭氧層的蒙特婁公約,禁用空調設備廣泛使用的氫氟碳化物,甚至打破長達四年的僵局,同意在南極外海設立全世界最大的海洋保育區。

這種種進展有點不得不為的味道。今年的聖嬰現象在頭五個月創下全球氣溫新高,使得 2016 年成為連續第三年打破史上氣溫最高年份紀錄。氣溫飆高使得世界各地的珊瑚嚴重白化,趨勢預估將持續到 2017 年。

●CRISPR 日有所進

基因體編輯工具 CRISPR-Cas9 的商業應用,依舊因為專利權相關訴訟而前景未明。兩支研究團隊為了申請專利對簿公堂,自年初纏訟至今。不過這些紛紛擾擾,並未阻遏 CRISPR-Cas9 應用技法的發展。中國成都西中國醫院一名肺癌病患在 10 月 28 日,成為全世界第一位接受 CRISPR-Cas9 編修細胞治療的人。醫療團隊把抑制細胞免疫系統的一個基因關掉,希望能藉此啟動對抗癌症的免疫反應。

CRISPR-Cas9 今年在頗具爭議性的人類胚胎應用上,也有所進展。中國、英國跟瑞典都有研究團隊宣佈,他們打算利用 CRISPR-Cas9 的技法,進行人類發育的相關研究。儘管美國目前禁止公部門資金挹注人類胚胎研究,不過 CRISPR-Cas9 的熱度似乎並未受到太大的影響。


●茲卡病毒虛驚一場

世界衛生組織在 2 月時宣佈,巴西爆發會導致新生兒缺陷的茲卡病毒疫情,可能會蔓延到全球。不過儘管疫情確實蔓延開來,幸好並未造成新生兒畸型案例激增。即使在疫情最嚴重的巴西,新生兒畸型小頭的案例,也僅集中在東北部區域,有可能是混擾因子所致。相關研究已在進行,預估明年年初就會有初步結果出爐。

世界衛生組織已在 11 月 18 日,解除茲卡病毒的國際公共衛生警報,接下來將把重點轉移到了解感染茲卡病毒的後果,並嘗試研發相關疫苗。

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●棋王不敵演算法

由 Google 子公司 DeepMind 研發的人工智慧 AlphaGo ,在 3 月時以四勝一敗的絕對優勢,大敗世界頂尖棋手李世乭,成為轟動世界的頭條新聞。 DeepMind 在 10 月又推出另一個人工智慧作品,能夠在事前毫無所知的情況下,悠遊於倫敦錯綜複雜的地下鐵。

這些精巧的電腦程式,把記憶力跟經驗學習能力結合起來,有望進行類似推理之類的人類心智活動。透過類似人類大腦的階層運算方法,處理大量資料集的深度學習能力,人工智慧不但已經能夠把翻譯機的錯誤減少 60% ,還能幫助物理學家尋找新的超級材料。

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●世界新秩序的科學界前景

隨著川普意外當選美國總統,科學界也開始揣測這會對他們產生什麼影響。他們的線索不多,因為科學發展一直都不是川普的選戰主軸,不過川普一直認為氣候變遷是個漫天大謊,也聲稱美國將退出巴黎氣候協定。因此在 11 月底,包括 22 名諾貝爾獎得主在內,共計有 2,300 多位科學家聯名寫了一封公開信給川普,希望他「在因應當前方興未艾的公共衛生與環境健康議題時,能夠謹守科學整體性與獨立性的高標準。」

至於英國的研究者,則是擔心隨著英國脫毆公投通過之後,每年達數億歐元的研究經費著落,以及英國各大學的歐盟成員國教職員去處。有些英國籍研究者說他們已經拿不到歐盟補助款,另外則有些外國科學家表示,他們覺得自己在英國愈來愈不受歡迎,打算打包明志。也許是為了穩定學界人心,英國政府在 11 月意外宣佈,到 2020 年之前將每年加碼 20 億英鎊的研究經費。

其他國家的科學家,日子更不見得好過。土耳其 7 月一場未成功的政變,導致數千名大學教授因為涉嫌參與而遭到停職調查;委內瑞拉政經動盪不止,已有數百名科學家離開;南非跟巴西的研究者,則面臨預算凍結的困境。

 

--本文由科教中心特約寫手 高英哲編譯。
編譯來源:
2016 in news: The science events that shaped the year

 

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