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下一个10年,可能改变世界的5项重大发现,真正革命性的进步!

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  在过去的十年里,科学上出现了一些真正革命性的进步,从发现希格斯玻色子到使用CRISPR进行科幻风格的基因编辑。但是,还有哪些更大的突破还在后面呢?《Live Science》采访了所在领域的几位专家,他们最希望看到在本世纪30年代出现的哪些发现、技术和发展,下面跟随“博科园”看下一个10年,可能改变世界的5项重大发现吧!

  

  ①医学:实现通用的流感疫苗

  科学家们几十年来一直未能接种的通用流感疫苗,可能是未来10年可能出现的真正突破性医学进步。巴尔摩约翰霍普金斯健康安全中心传染病专家、高级学者阿梅什·阿达尔贾(Amesh Adalja)博士说:通用流感疫苗只有5到10年的时间,这有点像是一个笑话。但现在,阿达尔贾也表示,这似乎“实际上是可能的。通用流感疫苗的各种方法正在深入开发,并开始产生令人振奋的结果。从理论上讲,一种通用的流感疫苗将提供对流感的长期保护,并将消减每年接种流感疫苗的需要。

  

  流感病毒的某些部分在不断变化,而其他部分则年复一年基本保持不变。通用型流感疫苗的所有方法,都针对变异性较小的病毒部分。今年,美国国家过敏症和传染病研究所(NIAID)开始了其第一次通用流感疫苗的人体试验。免疫的目的是诱导对流感病毒中变异性较小部分,即血凝素(HA)“茎”的免疫反应。这项第一阶段的研究将着眼于实验疫苗的安全性,以及参与者对它的免疫反应,研究人员希望在2020年初报告他们的初步结果。

  

  另一种通用候选疫苗,由以色列BiondVax公司制造,目前正处于第三阶段试验,这是一项高级研究阶段,旨在研究疫苗是否真的有效,这意味着它可以预防任何流感毒株的感染。根据科学家的说法:该候选疫苗含有来自流感病毒不同部分的9种不同蛋白质,这些蛋白质在流感病毒株之间几乎没有变化。据该公司称,这项研究已经招募了超过1.2万人,预计2020年底会有结果。

  ②神经科学:更大、更好的微型大脑

  在过去十年里,科学家们已经成功地从人类干细胞中培育出被称为“有机体”的微型迷你大脑,这些干细胞可以分化为神经元,并组装成3D结构。宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院神经科学教授宋红军(音译)博士表示:到目前为止,大脑有机体只能在胎儿发育早期培养成类似于大脑的微小部分,但在未来10年,这种情况可能会改变。

  

  宋博士说:我们真的可以建模,不仅是细胞类型的多样性,还有”大脑的细胞结构。成熟的神经元在大脑中以层层、柱状和错综复杂的排列。目前,有机体只含有不成熟的细胞,不能“觅食”这些复杂的连接,但宋博士表示:他预计这个领域在未来十年可能会克服这一挑战。有了大脑的微型模型,科学家们可以帮助推断神经发育障碍是如何展开的,神经退行性疾病是如何分解脑组织,以及不同人的大脑对不同药物治疗可能会有什么反应。

  

  总有一天(虽然可能不是10年后),科学家甚至可以培养出神经组织的“功能单元”来替代大脑受损区域。如果你有一个预制的功能单元,你可以点击进入受损的大脑会怎么样?目前,这项工作具有很高的理论性,但在接下来的十年里,或许将能知道”它是否可行。

  ③气候变化:转变的能源系统

  在过去十年中,海平面上升和更极端的气候事件,揭示了生命在我们美丽的地球面前是多么脆弱,但下一个十年会是什么样子呢?宾夕法尼亚州立大学杰出的气象学教授迈克尔·曼(Michael Mann)表示:我认为,当涉及到气候行动时,我们将看到突破。但我们需要加速过渡的政策,需要支持这些政策的政治家。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校大气科学教授唐纳德·维布尔斯(Donald Woebble)说:

  

  在接下来的十年里,能源和交通系统向可再生能源的转变将会顺利进行,新的方法和技术将会被开发出来,让我们能够更快地到达那里。而且,恶劣天气和海平面上升带来与气候相关的影响越来越大,最终引起了足够多的人们关注,所以我们真的要开始认真对待气候变化了。也是一件好事,因为根据新的研究,有一种更可怕、更具投机性的可能性:科学家可能低估了气候变化对本世纪及以后的影响,我们应该在未来十年了解更多。

  ④粒子物理学:寻找轴子

  在过去的十年里,世界上最大的科学新闻是发现了希格斯玻色子,这是一种神秘的“上帝粒子”,它赋予了其他粒子质量。希格斯粒子被认为是标准模型(描述亚原子粒子动物园的主导理论)中最耀眼的明珠。但随着希格斯粒子的发现,许多其他不太知名的粒子开始占据中心舞台。麻省理工学院诺贝尔奖获得者、物理学家弗兰克·威尔切克(Frank Wilczek)表示:在未来十年里,我们有合理的机会找到另一种难以捉摸、至今仍处于假设状态的粒子-轴子。

  

  1978年,Wilczek首次提出轴子,轴子不一定是单个粒子,而是一类性质很少与普通物质相互作用的粒子。轴子可以解释一个长期存在的难题:为什么物理定律似乎对物质粒子和它们的反物质伙伴都起着相同作用,即使它们的空间坐标发生了反转。轴子是暗物质的主要候选者之一,暗物质是将星系“凝聚”在一起的无形物质。发现轴子将是基础物理学一项非常伟大的成就,特别是如果它通过最可能路径发生的话,也就是通过观察提供‘暗物质’的宇宙轴子背景。

  

  这很有可能在未来5到10年内发生,因为雄心勃勃的实验计划可能会在世界各地蓬勃发展。权衡发现的重要性和发生的可能性,这是最好的选择。其中包括轴子暗物质实验(ADMX)和CERN轴子太阳望远镜,这两个主要仪器正在寻找这些难以捉摸的粒子。也有其他的可能性,我们可能还会探测到来自宇宙最早时期的引力波,或时空中的涟漪,或者其他粒子,也可以解释暗物质,这些粒子被称为弱相互作用的大质量粒子。

  ⑤系外行星:类似地球的大气层

  1995年10月6日,当两位天文学家宣布发现了第一颗围绕类太阳恒星运行的系外行星时,我们的宇宙变得更大了。这颗名为51 Pegasi b的行星,围绕其主星运行的舒适轨道只有4.2个地球日,质量大约是木星的一半。NASA还表示:这一发现永远改变了“我们看待宇宙和我们在其中的位置的方式”。十多年后,天文学家现在已经确认了4104个系外行星在太阳系以外的恒星轨道上运行,这是十多年前还不为人所知的许多世界。

  

  所以,天空是未来十年的极限吗?根据麻省理工学院的萨拉·西格尔所说:这是绝对的。行星科学家和天体物理学家西格说:随着詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)的预期发射,这十年对天文学和系外行星科学都将是重要的。詹姆斯·韦伯太空望远镜是哈勃太空望远镜的宇宙继任者,计划于2021年发射;科学家们将首次能够在红外中“看到”系外行星,这意味着他们甚至可以发现远离其主星的微弱行星。

  

  更重要的是,该望远镜将打开一扇新的窗口,了解这些外星世界的特征。如果存在合适的行星,我们将能够探测到一颗小型岩石行星上的水蒸气。水蒸气代表着液态水海洋,因为正如我们所知,所有生命都需要液态水,这将是一件非常重要的事情。当然,根据NASA计划,最终目标是找到一个大气与地球相似的世界;换句话说,一个具备支持生命条件的行星。

  

  当然,也会有一些成长的烦恼,有了詹姆斯·韦伯太空望远镜,以及预计将上线的超大型地面望远镜,系外行星社区正在努力从个人或小团队的努力转变为数十人或100多人的大型合作。从其他标准来看(例如LIGO)并不大,但仍然很艰难,激光干涉仪引力波天文台,这是一个涉及全球1000多名科学家的巨大合作项目。

  博科园|文:Live Science

  博科园|科学、科技、科研、科普

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