2017年, 十大科学发现

2017年9月15日，土星探测器卡西尼号朝地球发出了最后一个信号，以高速冲向土星大气层，终结了自己的生命。

从启程、旅途、抵达到终章，在近20年的时间内，卡西尼号航行的距离超过49亿公里，执行了超过250条的指令，产生了635GB的科学数据，以及拍摄了453048张图片。毫无疑问，卡西尼号为我们探索太阳系，揭开土星的层层谜题做出了无与伦比的成就。

JEAN LACHAT/UNIVERSITY OF CHICAGO

作为基本粒子之一的中微子，有一个臭名昭著的特征：它们像幽灵一般，几乎不与物质发生反应！科学家为了捕捉它们的踪迹通常需要建造包含几万或数十万吨的探测材料的巨大探测器，才能增加中微子和物质间的反应几率。然而，今年八月，美国橡树岭国家实验室设计了一种可以随手携带，并且只有14.6公斤的小型中微子探测器，第一次捕捉到了43年前就被预测的一个反应：低能量的中微子与原子核内所有的核子发生散射。这个过程被称为“相干弹性中微子-原子核散射”。此次的发现不仅验证了物理学家Daniel Freedman在1974年的预言，也为便携式探测器开辟了道路。

2. 当“粒子物理学”遇上“考古学”

金字塔的时候，却有了令人意外的收获：科学家发现了胡夫金字塔内一直隐藏着一个巨大的中空结构！虽然我们还无法得知该结构的具体细节，但此次的发现本身就令人充满敬畏。试想一下，如果你是一名考古学家，走进这间4000多年都没有人踏足的神秘空间，定会感到不可思议吧！更重要的是，此次发现所采用的μ子成像技术在未来或许能够更好的被利用在全球各地的考古遗迹，特别是那些隐藏在深山老林或传统方式难以企及的遗迹。

3. 雷电中的核聚变

NANALYZE

量子计算机要在真正意义上影响我们的生活还有很长的路要走。但2017年却是量子计算里程碑的一年，世界各大实验室（比如谷歌、IBM等）不断地刷新这一领域的记录，竞相在研发第一台能够实现“量子霸权”的量子计算机。值得一提的是，我国也在这一领域也不落于人后：潘建伟团队制造出了第一台超越最早期经典计算机的基于单光子的量子模拟机。而在量子通讯方面，科学家在不用传输任何粒子的情况下，实现了信息传递这一反事实量子通讯。令人欣喜的是，“墨子号”量子卫星成为了2017年的超新星，分别在量子纠缠分发、量子密匙分发和量子隐形传态领域做出了傲人成就。

5. 时间晶体

VERONICA FALCONIERI, SRIRAM SUBRAMANIAM

2017年可谓是冷冻电镜的一年。三名欧洲科学家因发展冷冻电镜技术而分享了诺贝尔化学奖。他们的努力不仅提高了生物分子的成像质量，并且提供了有关三维显微成像更加直观简化的有效方式，将生物化学引入新纪元。在新型计算机软件的加强辅助下，今年，它为许多与生命相关的关键分子提供了新的洞见，并迅速重塑结构生物学领域。就在获得诺奖的不久后，崔屹带领的团队在十月末的《科学》杂志上发表的他们的最新研究成果：利用冷冻电镜技术揭示了敏感性的电池材料和界面的原子结构，从而开启了冷冻电镜材料学研究的新篇章。

7. 基因治疗的曙光

PHILIPP GUNZ, MPI EVA LEIPZIG

在过去的20年内，科学家一直认为人类起源于大约20万年前的东非大裂谷附近。直到今年，古人类学家又有了令人惊喜的新发现，刷新了对早期人类研究的记录。科学家在摩洛哥发现了智人的头骨化石，将智人的历史再往前推进了约10万年之久。因此现在我们所知道的是，早在30万年前，智人就已经存在了。在此之前，就有一队科学家曾在摩洛哥的一个山洞里找到了4万多年前的化石，这使得其他团队的研究人员决定回到那里去做进一步的挖掘。他们在一个采石场附近的山洞里发现了五个化石标本，与此同时还发现了动物的骨头和一些工具，他们使用了一种新的技术来精确地测量化石的年龄。这次的发现说明了人类的起源地并非仅限于东非一带，而是遍及了整个非洲大陆。

9. 人造子宫内的奇迹

ESO/L. CAL?ADA/M. KORNMESSER

在发现引力波的短短两年之内，几度成为了焦点，而且一次又一次的推向高潮。就在摘得今年诺贝尔物理学奖的不久后，LIGO和VIRGO，以及全球多家知名天文台同时召开了发布会，这次，天文学家看到了宇宙中最激烈的事件之一——两颗中子星的并合。它们的并合搅乱着时空，辐射出的引力波经历了1.3亿光年的旅程到达了地球。不仅如此，天文学家同时还探测到了中子星并合产生的短伽玛射线暴，确认了千新星事件，发现了重元素形成之谜，测量了宇宙的膨胀率，以及引力波的传播速度。自此，我们正式迎来了多信使时代。这是一个多么令人兴奋的开始。此次的发现也被《物理世界》评选为2017年年度突破。

除了以上提到的十大突破，科学家也在许多其它研究领域有了新的发现或突破，比如在南极的荒芜地区采集到了迄今最古老（270万年）的冰芯；在印度尼西亚的苏门答腊岛上发现了一种新的类人猿；在缅甸找到了琥珀中的恐龙标本；人工智能成为扑克大师；AlphaZero横扫围棋、国际象棋和日本将棋界；基因编辑技术CRISPR取得了重要进展；天文学家找到了更多可能存在生命的星球；首次发现来自太阳系外的雪茄状小行星；皮埃尔·奥格天文台确认了极高能宇宙射线来自银河系之外；一颗“不死”的超新星挑战现有理论；天文学家发现了最遥远的超大质量黑洞，加深了类星体的形成之谜；物理学家制造出一种新型激光——拓扑激光；中国“悟空”暗物质探测卫星获得了迄今最精确的高能电子宇宙线能谱等。

科学家在进行学术研究时抱有不同的出发点，有的为了满足纯粹的好奇心，有的为了寻访自然界之美，有的为了让自己的发现能在未来造福人类，有的为了填补知识宇宙中的空白……无论是何种心境，相同的是他们都在为追寻科学的真理而默默付出。

感谢他们的付出，才有了如此精彩的2017。

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