http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2012-01-02
2011年度科技盘点：中微子跑赢光速悬念待解
盘点2011年度科技新闻是一项会令人陷入选择障碍的工作。回首这一年的科技领域，国际国内精彩纷呈，生物、航天、材料、能源等诸多领域的新发现一幕幕上演。
“天神”之吻，神八与天宫两次太空交会对接，叩开太空站之门；“蛟龙”探海成功突破5000米大关，中国挺进深蓝；开普勒天文望远镜新发现了一颗宜居类地行星，引发人类移居太空的无限遐想；欧洲实验室中微子跑赢光速的实验结果，直接挑战颠扑不破的爱因斯坦相对论；HPTN052的艾滋病病毒(HIV)临床研究进展被选为美国《科学》杂志2011年10大科学突破之首……
科技事件背后的人物同样吸引眼球。
苹果公司CEO乔布斯的过世，当数科技创新领域最大的伤痛，以改变世界为创新宗旨的苹果公司，是否还能延续传奇？中国科学家屠呦呦凭借几十年前发现青蒿素，荣膺美国拉斯克临床医学奖，更引人关注的是她没有博士学位、没有海外留学经历、没有中国两院院士头衔，人称“三无”教授的背景；2011年诺贝尔生理学或医学奖获得者之一，美国洛克菲勒大学教授拉尔夫·斯坦曼在颁奖前三天离开人世，成为诺奖历史上首个去世后获奖的科学家。
国内科技打假群像热闹不断，不仅仅有方舟子与李开复的争吵，还有中国首例因学术造假被撤销的国家科学技术进步奖获奖项，西安交通大学原教授李连生因此“扬名”……
2011年度科技领域的成与败，荣与辱都将成为历史，他们在人类用科技改变生活的征途上迈下了坚实的脚印，并悄然打开了2012科技猜想的无限空间：驳斥马雅人世界末日预言的科学论证能否经得住考验？物联网将给人类带来什么样的云端生活？屡战屡败的艾滋病疫苗研究能否取得突破？那颗刚刚被发现的宜居类地行星，是人类的“新地球”吗……
2011年度科技领域的精彩，无法在今年科技能见度最后一期版面上完整呈现。于是，我们选择用年度科技人物、年度科技争议、年度科技猜想三个角度回望2011这一年，期待为2012难以预料的科技精彩吹响号角。 ——编者
年度人物
屠呦呦：离诺奖一步之遥
●南方日报记者 曹斯 实习生 周冯灿
斯克奖评审委员会的描述中，科学家屠呦呦是一个靠“洞察力、视野和顽强的信念”发现了青蒿素的中国女人；在网友看来，她是今年中国科技界最牛的老太太。
2011年9月12日，年度拉斯克奖的获奖名单揭晓，屠呦呦以“发现青蒿素——一种用于治疗疟疾的药物，挽救了全球特别是发展中国家的数百万人的生命”为由获得临床医学奖。
这是迄今中国生物医学界获得的世界级最高大奖，业界普遍认为，获得这一奖项意味着离诺贝尔奖仅一步之遥。
发现青蒿素
颁奖典礼于9月23日在纽约举行。这个轻松的西式酒会上，屠呦呦捧起奖杯，微笑地面对记者的长枪短炮。
无数中国人透过电视屏幕看到她简洁清脆的演讲：“在青蒿素发现的过程中，古代文献在研究的最关键时刻给予我灵感。我相信，努力开发传统医药，必将给世界带来更多的治疗药物。”
拉斯克基金会给她颁发了25万美元奖金，以奖励她让青蒿素成为世界卫生组织推荐的一线抗疟药，挽救了全球数百万人的生命。
屠呦呦的研究始于上世纪60年代初。彼时，全球疟疾疫情难以控制。正值美越交战，受疟疾影响减员80万人的美国政府不惜血本，筛选出20多万种化合物，却最终未能找到理想的抗疟新药。
为了“加强中草药方面的研究力量”，中医科学院应召加入了“中草药抗疟”的研发任务，当时38岁的屠呦呦作为助理研究员也随之参与项目。担任研究组组长的她带领一个小组的成员开始查阅中医药典籍，走访老中医，埋头于那些变黄、发脆的故纸堆中寻找抗疟药物的线索。
3个月后，屠呦呦等从包括各种植物、动物、矿物在内的2000多个方药中整理出640个，再从中进行100多个样本的筛选，最终选出的胡椒“虽然对疟原虫的抑制率达84%，但对疟原虫的抑杀作用并不理想”；而“曾经出现过68%抑制疟原虫效果”的青蒿也因在复筛中结果并不好而被放弃。
然而，屠呦呦并未因此放弃。她在重新复习东晋葛洪《肘后备急方》时发现一句话：“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，尽服之。”这意味着青蒿抗疟是通过“绞汁”，而不是传统中药“水煎”方法。
她由此悟到，青蒿的有效成分很有可能在高温的情况下会被破坏掉。据此，她“改用低沸点溶剂，果然药效明显提高”。
1972年，屠呦呦以研究小组代表的身份报告了青蒿中性提取物的实验结果，全场振奋。几十年后，她的这一研究得到国际上的肯定。
发现屠呦呦
呦呦，是鹿鸣的声音，典出《诗经》——“呦呦鹿鸣，食野之蒿”。谁不曾想到，这个两千多年的诗意竟在两千年后成为一个科学家人生的注脚。
如今，屠呦呦年逾八十。据说自大学毕后业被分配到中医科学院中药研究所工作这55年，她几乎没怎么离开过北京东直门附近的那座小楼。
获拉斯克奖后，屠呦呦被称为离诺贝尔奖最近的中国人，当然随后，人们称她为与诺贝尔奖擦肩而过的中国人。这位1930年出生的药学家，没有博士学位，没有海外留学经历，没有中国两院院士头衔，是个“三无”教授，却让这历史悠久却在中国名声不大的拉斯克奖，一下变得广为人知。
谈起屠呦呦，与其共事40余年的同事廖富民曾评价她是个执著的人。
据说，屠呦呦小时候面容清秀，戴着眼镜，梳麻花辫，自幼在大人眼里就是个倔强的姑娘，尽管“成绩也在中上游，并不拔尖”，但只要她喜欢的事情，就会努力去做。
上世纪50年代末，大批资深科学家被打为右派之际，年轻的屠呦呦并未因害怕而放弃医学，反而选择了潜心钻研，哪怕经历了190多次的实验失败。
斯坦福大学教授、拉斯克奖评审委员会成员露西。夏皮罗表示，青蒿素这一高效抗疟药的发现很大程度上归因于屠呦呦及其团队的“洞察力、视野和顽强信念”，称“屠教授的工作为世界提供了过去半个世纪里最重要的药物干预方案。”
为什么青蒿素没有拿到国内的科技大奖，反而先拿到了国外大奖？
科学界的答案是：在中国没法确定奖项的归属。的确，早年青蒿素研制成功被认为“是我国科技工作者集体的荣誉，6家发明单位各有各的发明创造”。
对于青蒿素的发现，“屠呦呦肯定是第一人。”北京大学生命科学院院长饶毅认为，屠呦呦提出的用乙醚提取这一步，“是当时发现青蒿素提物有效性的关键”。
谈成就，屠呦呦在公众场合发言的一贯腔调是，“青蒿素的成绩属于科研团队中的每一个人，属于中国科学家群体。这也是标志着中医药走向世界的一项荣誉。”如今，面对自己关注度不断升温，同行之间争议不断升级，她也始终选择了沉默，执拗的沉默。
2004年诺贝尔化学奖获得者阿夫拉姆·郝什科
中国科学家获诺奖不远
■点评
素有“美国的诺贝尔奖”之誉的“拉斯克奖”被看作是诺贝尔奖的风向标。自创立以来，共有300多位科学家获奖，其中80位最后获诺贝尔奖。长期致力于抗癌药物研究的阿夫拉姆。郝什科在2000年获得了拉斯克奖，2004年再添诺贝尔奖之誉。
近日，郝什科在广州接受南方日报记者采访时表示，对屠呦呦以及她的研究有所了解，而关于她为何与诺贝尔奖擦肩，郝什科淡淡一笑：这只是时间问题。
郝什科认为，屠呦呦的研究很有价值，以其为代表的优秀中国科学家离诺贝尔奖并不遥远，“中国科学家已越发重视原创，人才过硬，投入可观，这都为获得诺奖奠定基础。”
年度猜想
宜居行星变诺亚方舟？
●南方日报记者 李秀婷
2012年真的要来了！幸好在2012到来之前，科学家们宣布，找到了一颗适合人类居住的外系行星。
等等，且不说2012世界末日的传说已被驳斥得体无完肤，这颗被誉为“首颗适宜人类居住的类地行星”真的能成为拯救人类逃离末日的诺亚方舟吗？
开普勒22b＝地球2.0版？
再过5天，日历就要翻到2012年的篇章。持着科学态度的人能够轻易否定世界末日的传说，但人类寻找另外一颗地球的努力却从未停止过。
在本月初，一则消息振奋了大众的神经。12月6日，参与NASA开普勒任务的科学家宣布，他们首次在类似太阳的恒星周围，发现了可能适宜居住的外星行星开普勒-22b。
从目前了解到的信息看，开普勒-22b在很多方面类似于地球，甚至被誉为“地球2.0版”，由此可看其宜居指数相当高。
太阳系内有8大行星，只有地球能够孕育生命，是因为地球到太阳的距离既不太近，也不太远，接收到的太阳辐射刚刚好，位于相对适宜人类存在的宜居带，适宜的气温使得生命之水能够长期以液态形式存在。
与地球一样，开普勒-22b围绕着一颗类似于太阳的恒星旋转。这颗恒星只比太阳略小一些，温度也比太阳略低一些，发出的光比太阳光弱25%左右，但另一方面“开普勒-22b”到母星的距离又比地日距近了大约15%，这样一来恰好使它落在了宜居带的正中位置。
虽然目前还有太多未知的因素，但如果假设这颗行星拥有地球类似的陆地和海洋，还拥有类似的大气来产生温室效应，就能计算出它的平均表面温度大约是22℃左右，这是一个对人类而言相当舒适的温度，“犹如春天一般”，NASA的文章描述称。
这颗行星不仅位置与地球类似，大小也相当。比起之前在宜居带中找到的体积巨大的外星行星，这颗行星的半径仅有地球的2.4倍，是迄今为止在宜居带中找到的外星行星中体积最小的一颗。虽然其质量尚不明确，但据目前观测到的现象进行推测，应至少小于地球质量的36倍，这个重量范围意味着，该行星表面可能有很多岩石并可能有水。
科学家发现，它公转的轨道与地球也很类似。开普勒-22b围绕母星公转一圈需要290天，这意味着这颗星球上每年只有地球上的10个月，不过已经非常接近于地球。
由于它的自转规律使得它总有一面面向恒星，这颗行星有可能总是保持“阳光明媚”的好天气，路透社的报道甚至猜测，它上面很可能有生命存在。
距离地球大约600光年
2012年，因为“玛雅人的预言”而成为了具有特殊意义的年份。在2012年即将到来的时候，科学家宣布发现这样一颗适宜人类居住的行星，不禁让人猜想，未来人类是否有移居这座星球的可能。
虽然消息令人振奋，但是科学家们却提醒大家别高兴得太早。由于不确定的因素太多，目前“开普勒-22b”是否具备成为人类新家园的条件还非常不明晰，通往开普勒-22b的“方舟船票”还不能发售。
NASA的分析称，由于这颗行星的质量目前还未知，所以现在还不能确定它到底是岩态行星还是气态行星。
科学松鼠会的一篇分析文章指出，即使这颗行星是岩态行星，与地球十分相似，拥有类似的陆地和海洋，但是行星表面没有大气的话，它的平均表面温度就会低至-11℃。
一个更大的阻碍是，它实在是离我们太远了！科学家估计，开普勒-22b距离地球大约600光年，人类若使用现有的宇宙飞船飞往开普勒-22b需要2200万年的时间。
如此看来，在我们的有生之年是没办法一睹开普勒-22b的真容了。幸好它也并不只是唯一的一颗适宜居住的行星，只是它是首先被开普勒计划证实了而已。而NASA最新公布的数据显示，开普勒计划发现的行星候选者中，位于“宜居带”中的有48颗行星。
从上个世纪80年代起，地球人就已经踏上了寻找系外类地行星的里程。从1995年第一颗太阳系外行星被发现起，到2010年底，全世界所发现的系外行星总数已经超过了500颗，其中也不乏一些宜居行星。
这样看来，也许未来人类的移民选择可以更加丰富多样。我们可以幻想，有一天人类造出了超越光速的飞船，可以任意穿越宇宙到达我们想要去的地方，可以轻松到达这些宜居的小行星上探索，甚至实现移居也不再是梦想。
天体物理学博士、科学松鼠会果壳网频道主编Steed
再点燃人类对外星向往
■点评
确定开普勒的首颗宜居行星至少提供了一个确实的证据，表明银河系中适宜居住的行星并不十分罕见。这一发现也为将来更先进的观测设备提供了一个备选观测目标，借助更先进的设备，我们或许能够测出这颗行星的质量，甚至分析出行星的大气成分，用更确切的数据来推断那里是否真的适宜居住。
在现阶段，这一发现的主要意义在于，它把公众的视线引向了科学，引向了我们对未知世界的探索。对未知的外星世界的向往，或许会在许多人心中种下一颗好奇的种子，甚至有机会萌发成对科学的热爱。
年度争议
中微子真能超过光速？
●南方日报记者 张胜波
速度=距离/时间，欧洲科学家今年的一场实验原理如此简单，但在全世界引起了轩然大波和极大质疑，穿越时空真的可能吗？
2011年9月，欧洲格兰·萨索奥普拉(Opera)实验项目的科学家宣布：其测量了从位于瑞士日内瓦附近的欧洲核子研究中心发出，飞行730公里抵达位于意大利格兰·萨索附近的地下实验室的粒子束，结果显示，中微子所用的时间比光子少了60纳秒。这也就意味着，中微子的速度超过了光速。
一旦这一结果得到证实，学术界奉以为理论基石的爱因斯坦相对论“光速不可超越”原则将被改写，时间旅行将成为可能。
挑战相对论
实际上，中微子的领先距离非常之短。在730公里的实验距离内，中微子之比光子的运行时间少了60纳秒，仅是光速的百万分之二十，若换算成距离，只有短短18米。就是这18米，让科学家大为头疼。
“广义相对论和狭义相对论都将打上问号”，法国物理学家皮埃尔·比内特吕评价说。一旦实验结果被证实，那么超光速现象对整个现代科学体系的冲击将是史无前例的。
而更加挑起人们神经的是关于时空穿越的话题。
中科院理论物理研究所研究员李淼表示，如同相对论在极端的情况下修改牛顿理论，如果超光速存在，相对论也将被迫修改，但对现实生活会产生什么影响还有待时间检验，因为中微子并不与普通物质发生反应，人类真要“时光旅行”还有很长一段路要走。
统计方法出错？
中微子超光速结论在世界范围内引起轩然大波。实际上，就是Opera内部一些科学家都拒绝了在文章上签名。
为此，Opera研究人员不得不重新进行了一次实验，结果确认了此前的结论。
但质疑并未熄灭。据了解，在Opera实验9月发表结果后，涌现了至少140篇论文，大部分都在讨论可能的解释，也有不少是质疑和反对的声音，其中最有名的是诺贝尔奖获得者格拉肖与合作者安德鲁·科恩，他们认为，如果中微子真的超光速，将导致辐射损失能量，Opera实验将得不到现在的中微子能谱，高能的中微子都应该变成低能的，因此自相矛盾。
也有科学家拿出此前的数据进行反驳。例如科学家对1987年超新星爆炸的测量显示，中微子比光早到地球半个小时；而如果中微子超过光速，那么应该比光早到4年。
中科院高能物理所研究员曹俊认为，实验的距离测量是可信的，甚至考虑了大陆板块运动；时间则是通过GPS和原子钟对时的，出错的可能性也不大。而真正被许多科学家质疑的，正是复杂的统计方法，人们不确定，其中是否可能出现了某些被忽略的因素。
Opera实验称，可信度达到了6个西格玛，即99.9999998%的可能是真的，只有1/10亿的可能是错的。
按照科学惯例，孤立的实验并不最终成立。目前，更多科学家加入中微子超光速的实验中来。Opera打算明年进行更多实验，改善实验的精度。此外，独立实验还将在世界其他地方进行，比如芝加哥附近的美国费米实验室将“主注入器中微子振荡搜寻”实验中，同样有一束中微子流被射出，抵达设立在明尼苏达州的中微子探测器。
[南方日报]
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