2015年國內(nèi)十大科技新聞解讀

編者按：隨著中國科技實(shí)力快速進(jìn)步，十大科技新聞評選越來越難，太多的學(xué)科領(lǐng)域和技術(shù)門類產(chǎn)出了令人矚目的成果。一直為您實(shí)況轉(zhuǎn)播中國科技馬拉松大賽的我們，在評選2015年重頭新聞的時(shí)候，不得不忍痛割愛，舍棄一些有戰(zhàn)略意義的技術(shù)進(jìn)展、精彩的科學(xué)原創(chuàng)成果和抓人眼球的科學(xué)傳播事件。不過我們相信，最終入榜的，雖未涵蓋過去一年所有的科技大事，卻能讓讀者窺一斑而知全豹。

防護(hù)等級最高的

傳染病實(shí)驗(yàn)室建成

小城突發(fā)怪病，一群白大褂采集了樣本，送入層層間隔的實(shí)驗(yàn)室，在密閉實(shí)驗(yàn)艙里隔著塑膠長手套操作……電影里經(jīng)常會講到P4實(shí)驗(yàn)室。它是專用于烈性傳染病研究的大型裝置，是人類迄今為止建造的生物安全防護(hù)等級最高的實(shí)驗(yàn)室。

中國科學(xué)院武漢國家生物安全實(shí)驗(yàn)室2015年1月31日竣工。至此我國終于有了國際先進(jìn)的P4實(shí)驗(yàn)室，可以研究類似埃博拉病毒具有烈性傳染的病原體了。

進(jìn)入P4的核心實(shí)驗(yàn)區(qū)之前，每進(jìn)一道門都面臨更低的氣壓，保證P4實(shí)驗(yàn)室的空氣只能從外往里走。10道門里，有7道保證不會同時(shí)打開。還有一系列設(shè)計(jì)，比如堪比宇航服的密封工服、帶消毒設(shè)備的傳遞口以及監(jiān)控全記錄與幾層電子門禁，讓P4實(shí)驗(yàn)室成為地球上最戒備森嚴(yán)、難以接近的角落。

武漢P4實(shí)驗(yàn)室建成之前，全球僅主要發(fā)達(dá)國家擁有這類裝置，其中新一代版本的法國里昂實(shí)驗(yàn)室是最為先進(jìn)的。SARS爆發(fā)后，我國政府戰(zhàn)略性地啟動了P4實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，在引進(jìn)里昂P4實(shí)驗(yàn)室技術(shù)和裝備的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮中國工程科技人員的智慧，終于建成世界上最先進(jìn)的P4實(shí)驗(yàn)室。

中科大首次成功實(shí)現(xiàn)

“單光子多自由度量子隱形傳態(tài)”

科幻電影《星際迷航》里，一位船員站上機(jī)器平臺，他的身影模糊起來，然后突然消散。瞬間，絲毫無差別的一個(gè)人，出現(xiàn)在另一座星球上的傳送臺上——這個(gè)想象中的技術(shù)被取名叫“Teleportation（瞬間移動）”。

2015年2月26日，《自然》雜志封面發(fā)表了潘建偉、陸朝陽等人的《單個(gè)光子的多個(gè)自由度的量子隱形傳態(tài)》論文，讓眼尖的科幻取向的讀者們挑出來，大為贊嘆。因?yàn)樗瓿傻木褪悄撤N意義上的“瞬間移動”。

1997年，采用間接的“量子糾纏”技術(shù)，一個(gè)光子的偏振狀態(tài)被瞬間轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)方。但是，不能說光子被傳送走了。因?yàn)閯恿俊⒉ㄩL等其他信息沒有傳走，就好像光傳人的身高信息不行，還得傳送體重、年齡等等。

中國科學(xué)家發(fā)展了“非摧毀性的測量技術(shù)”，首次讓一個(gè)光子的“自旋”和“軌道角動量”兩項(xiàng)信息能同時(shí)傳送。

《自然》同期配發(fā)評論稱：“該實(shí)驗(yàn)為理解和展示量子物理的一個(gè)最深遠(yuǎn)和最令人費(fèi)解的預(yù)言邁出了重要的一步，并可以作為未來量子網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)強(qiáng)大的基本單元。”審稿專家認(rèn)為實(shí)驗(yàn)“絕對新穎、重要，處于量子光學(xué)和量子信息領(lǐng)域的最前沿，可認(rèn)為是一大成就”。

新政策力挺“大眾創(chuàng)業(yè)、

萬眾創(chuàng)新”和科技體制改革

2015年的政府工作報(bào)告明確提出，打造大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新和增加公共產(chǎn)品、公共服務(wù)成為實(shí)現(xiàn)中國經(jīng)濟(jì)提質(zhì)增效升級“雙引擎”。當(dāng)前，全社會的創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新熱情不斷高漲，創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新氛圍日益濃厚。

3月，國務(wù)院印發(fā)《關(guān)于發(fā)展眾創(chuàng)空間推進(jìn)大眾創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的指導(dǎo)意見》，部署推進(jìn)大眾創(chuàng)業(yè)和萬眾創(chuàng)新，“加快發(fā)展眾創(chuàng)空間等新型創(chuàng)業(yè)服務(wù)平臺，營造良好的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)生態(tài)環(huán)境”。同樣在3月發(fā)布的《關(guān)于深化體制機(jī)制改革加快實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的若干意見》則提出，到2020年，基本形成適應(yīng)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展要求的制度環(huán)境和政策法律體系，為進(jìn)入創(chuàng)新型國家行列提供有力保障。

與此同時(shí)，科技界普遍關(guān)心的科技體制改革也傳出新消息。9月，《深化科技體制改革實(shí)施方案》出臺，該方案包括企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新、科研機(jī)構(gòu)改革、人才培養(yǎng)激勵等多項(xiàng)改革舉措。該實(shí)施方案提出，到2020年，力爭我國在科技體制改革的重要領(lǐng)域和關(guān)鍵環(huán)節(jié)上取得突破性成果，并基本建立適應(yīng)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略要求、符合社會主義市場經(jīng)濟(jì)規(guī)律和科技創(chuàng)新發(fā)展規(guī)律的中國特色國家創(chuàng)新體系。

發(fā)現(xiàn)外爾費(fèi)米子

近百年前的一個(gè)預(yù)言被證實(shí)了。2015年7月，中國科學(xué)院物理研究所發(fā)布消息：他們發(fā)現(xiàn)了具有“手性”的電子態(tài)——外爾費(fèi)米子。物理所表示，中國科學(xué)家的這一發(fā)現(xiàn)，從材料理論預(yù)言到實(shí)驗(yàn)觀測都是獨(dú)立完成。

基本粒子雖然小，但像地球一樣是可以自轉(zhuǎn)的，而且可以正轉(zhuǎn)也可以反轉(zhuǎn)。1929年，德國科學(xué)家外爾推測，無“質(zhì)量”（線性色散）的電子，可以分為左旋和右旋兩種不同“手性”，或者說存在“外爾費(fèi)米子”。但是86年來實(shí)驗(yàn)從未觀測到。

中科院物理所的科學(xué)家年初找到了鉭砷晶體（TaAs）等四種非磁性的外爾半金屬材料，是取得進(jìn)展的關(guān)鍵。

中國人的發(fā)現(xiàn)2014年12月31日提交電子預(yù)印本網(wǎng)站（Arxiv）后，中科院物理所、北京大學(xué)、美國普林斯頓大學(xué)等團(tuán)隊(duì)都試圖在TaAs中找到外爾費(fèi)米子。這是一場激烈競爭。普林斯頓大學(xué)團(tuán)隊(duì)和中科院物理所團(tuán)隊(duì)幾乎同時(shí)宣布成功。

“不是通過加速器，而是簡單地在晶體里發(fā)現(xiàn)了新的粒子現(xiàn)象。這或許對其他實(shí)驗(yàn)有啟發(fā)：凝聚態(tài)物理里，通過一些低能激發(fā)，可能產(chǎn)生高能物理范圍的粒子行為。”物理所研究員翁紅明說，他們還將試著尋找“拓?fù)涑瑢?dǎo)”等新物理現(xiàn)象。

如今在科學(xué)前沿領(lǐng)域，中國人的原創(chuàng)成就是越來越多了。可以預(yù)計(jì)，今后在前沿科學(xué)的跑道上，中外科學(xué)家還將一次次為率先撞線而拼搏。

中國學(xué)者論文遭國際期刊大量撤回

對于國內(nèi)某些學(xué)者，2015年似乎是多事之秋，他們發(fā)表在一些國際期刊的文章被撤下了。3月，英國BMC出版社撤回43篇論文，其中41篇來自中國；8月，德國施普林格出版集團(tuán)撤回旗下64篇論文，絕大部分來自中國；10月，愛思唯爾撤銷旗下9篇論文，全部來自中國。

施普林格出版集團(tuán)在聲明中說，該集團(tuán)的期刊編輯最先發(fā)現(xiàn)一些論文的評議人電子郵件地址的真實(shí)性存在問題，隨后展開的內(nèi)部調(diào)查發(fā)現(xiàn)了大量偽造的同行評議報(bào)告。所謂同行評議是學(xué)術(shù)刊物普遍采用的一種論文評審制度，一般由刊物編輯邀請論文所涉領(lǐng)域的學(xué)者進(jìn)行評議。一直以來，許多出版社都允許論文作者在遞交相關(guān)材料的過程中向期刊編輯推薦同行評議的人選，但這一次就被鉆了空子。

構(gòu)建誠信土壤是學(xué)術(shù)生存的根本，因此打擊學(xué)術(shù)不端行為非常有必要，而且力度應(yīng)該進(jìn)一步加大，2015年的國際期刊撤回論文系列事件，給一些心存僥幸的投機(jī)者以警醒。

論文發(fā)表至上，造成發(fā)表論文和拿下課題成為一些學(xué)人的終極目標(biāo)，由此而來的弊端，各國均受其害，中國學(xué)術(shù)界也不例外。有些論文是通過單位行政部門硬性規(guī)定，批量生產(chǎn)出來的。這些硬擠出來的成果，不少是缺乏學(xué)術(shù)價(jià)值的垃圾論文，還有一些涉嫌學(xué)術(shù)不端。應(yīng)對這一弊端，既需要改革科研評價(jià)制度，也要弘揚(yáng)科學(xué)道德，從管理和思想兩方面厘清學(xué)界風(fēng)氣。

獲得高分辨率的

剪接體三維結(jié)構(gòu)圖

2015年8月，《科學(xué)》雜志發(fā)表了清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院施一公研究組的兩篇論文，《3.6埃的酵母剪接體結(jié)構(gòu)》和《前體信使RNA剪接的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)》。研究組用冷凍電鏡獲得了分辨率高達(dá)3.6埃米的剪接體三維結(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上，闡述了剪接體是如何剪接的。

DNA要表達(dá)成生命活動，就離不開剪接體。剪接體由核糖核酸和蛋白分子組成，可以把已具雛形的信使RNA（DNA和蛋白質(zhì)之間的傳話人）剪掉一些片段，再加上一些片段，變成合格的信使。

一直以來，解析剪接體三維結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是分子生物學(xué)里的熱門研究。因?yàn)樵S多疾病源于基因的錯(cuò)誤剪接或針對剪接體的調(diào)控錯(cuò)誤。在真核生物中，基因表達(dá)由RNA聚合酶、剪接體和核糖體合力工作。而剪接體作為生命中的一大工具，其結(jié)構(gòu)解析的難度被普遍認(rèn)為高于RNA聚合酶和核糖體。

施一公團(tuán)隊(duì)成功的前提，是使用了裂殖酵母為實(shí)驗(yàn)對象，并且擁有世界最大的冷凍電鏡。他們的研究成果，使人們第一次在近原子分辨率上看到了剪接體的細(xì)節(jié)——剪接體的外形輪廓十分不對稱，各個(gè)蛋白相互纏繞，形成了分子量和體積巨大的復(fù)合物。這是自1993年RNA（核糖核酸）剪接發(fā)現(xiàn)以來，科學(xué)家率先對剪接體近原子分辨率結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析，對人類進(jìn)一步揭示與剪接體相關(guān)疾病的機(jī)理，提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和理論。

中國鍶光鐘1.38億年不差一秒

一秒到底有多長？好像能說清，但永遠(yuǎn)不能完全說清。報(bào)時(shí)的機(jī)器有多精確，時(shí)間的定義就有多精確。中國計(jì)量科學(xué)研究院研制的鍶87原子光晶格鐘（以下簡稱鍶光鐘）數(shù)據(jù)首次被國際頻率標(biāo)準(zhǔn)工作組采納，為我國未來在重新定義秒的國際問題上爭得了話語權(quán)。2015年7月，中國科學(xué)家順利完成了鍶光鐘的第一次系統(tǒng)頻移評定和絕對頻率測量工作，準(zhǔn)確度相當(dāng)于1.38億年不差一秒。

鍶光鐘是目前世界上頻率穩(wěn)定度最高的原子鐘，也是研究最多的冷原子光晶格鐘，高出現(xiàn)行秒定義所采用的銫原子噴泉鐘2個(gè)數(shù)量級，被認(rèn)為是新一代秒定義最有潛力的候選者。它使用好幾個(gè)不同波長激光光源，從而使頻率一致化，結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。

中國計(jì)量院鍶原子光晶格鐘研究工作始于2007年。目前，包括中國計(jì)量院在內(nèi)，已有美國科羅拉多大學(xué)與美國標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、日本東京大學(xué)、法國巴黎天文臺時(shí)間頻率標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室等8家單位的鍶光鐘數(shù)據(jù)被國際頻率標(biāo)準(zhǔn)工作組采納。

國際頻率標(biāo)準(zhǔn)工作組9月在法國決定，于2025～2028年間完成新一代秒的定義。如果使用光鐘的新技術(shù)來重新定義秒，將對全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)、人類探索宇宙和研究物理學(xué)規(guī)律等領(lǐng)域產(chǎn)生極為深遠(yuǎn)的影響。

中國女科學(xué)家屠呦呦

獲諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎

中國大陸科學(xué)家拿諾貝爾獎還要多久？2015年10月5日，隨著瑞典卡羅琳斯卡醫(yī)學(xué)院宣布屠呦呦榮獲2015年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎，幾十年以來，這般縈繞在國人耳邊無數(shù)次的詰問就此終結(jié)。

作為第一位獲諾貝爾科學(xué)獎項(xiàng)的中國本土科學(xué)家，84歲的中國女藥學(xué)家屠呦呦長期從事中藥和中西藥結(jié)合研究。在獲獎致辭中，屠呦呦感言青蒿素是傳統(tǒng)中醫(yī)藥獻(xiàn)給世界的禮物。瘧疾是一種因蚊叮咬而感染瘧原蟲所引起的蟲媒傳染病。在歷史上，瘧疾是最為流行且兇險(xiǎn)的傳染病之一。屠呦呦從我國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)典籍中獲得靈感，從野草中提取出抗擊瘧疾的良藥。青蒿素現(xiàn)在已在全球拯救了數(shù)以百萬的生命。屠呦呦與她所在科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的青蒿素必將載入科技發(fā)展歷程的光輝史冊。

“中醫(yī)究竟是不是科學(xué)”常成為論戰(zhàn)題目。屠呦呦因其發(fā)現(xiàn)的青蒿素對治療瘧疾具有強(qiáng)大作用而獲獎，不僅展示了中國在醫(yī)學(xué)方面的斐然成就，讓世界重新認(rèn)識到傳統(tǒng)中醫(yī)藥的巨大價(jià)值，也順帶引起了網(wǎng)上新一輪熱議和論戰(zhàn)。

中國自研大型客機(jī)C919首架下線

2015年11月2日，我國自主研制的C919大型客機(jī)（COMAC C919）首架機(jī)正式下線。C919能成為“網(wǎng)紅”并非單純是“主要看氣質(zhì)”。作為中國首款按照最新國際適航標(biāo)準(zhǔn)研制的干線民用飛機(jī)，C919基本型混合級布局158座、全經(jīng)濟(jì)艙布局168座、高密度布局174座，標(biāo)準(zhǔn)航程4075公里，增大航程5555公里。針對先進(jìn)的氣動布局、結(jié)構(gòu)材料和機(jī)載系統(tǒng)，C919的研制人員共規(guī)劃了102項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。C919大型客機(jī)是建設(shè)創(chuàng)新型國家的標(biāo)志性工程，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。

C919正式下線標(biāo)志著C919大型客機(jī)項(xiàng)目工程發(fā)展階段研制取得了階段性成果，為下一步首飛奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。作為《國家中長期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006～2020）》確定的16個(gè)重大專項(xiàng)之一，大型飛機(jī)體現(xiàn)了我國建設(shè)創(chuàng)新型國家，提高自主創(chuàng)新能力和增強(qiáng)國家核心競爭力的重大戰(zhàn)略決策。

回顧中國大飛機(jī)研制過程，從不計(jì)成本、以造軍用飛機(jī)的方式做出運(yùn)-10的“任性”，到尊重市場規(guī)律生產(chǎn)出“顏值高”的C919。這些年里，我國飛機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨著國際社會和市場環(huán)境的風(fēng)云變幻，然而，包括C919研制人員在內(nèi)的廣大航天航空人發(fā)展產(chǎn)業(yè)的報(bào)國愿景卻一如當(dāng)初。

暗物質(zhì)衛(wèi)星“悟空”上天

暗物質(zhì)是宇宙最大謎題之一。我們從超額的引力推測它們存在，但是無法證實(shí)它們是什么東西。現(xiàn)在，一個(gè)小個(gè)子中國衛(wèi)星要加入搜尋暗物質(zhì)的工作了。

搭載著暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星的長征二號丁運(yùn)載火箭，2015年12月在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心升空，順利入軌。24日，衛(wèi)星成功獲取首批科學(xué)數(shù)據(jù)，并下傳至中科院國家空間科學(xué)中心空間科學(xué)任務(wù)大廳。未來它會巡天觀測兩年，然后定向觀測兩年。

名為“悟空”的暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星，是中科院空間科學(xué)戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)中首批立項(xiàng)研制的4顆科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星之一，是目前世界上觀測能段范圍最寬、能量分辨率最優(yōu)的暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星，超過所有同類探測器。衛(wèi)星上裝載的暗物質(zhì)粒子探測器，將在太空中開展高能電子及高能伽馬射線探測任務(wù)，探尋暗物質(zhì)存在的證據(jù)。它還將幫助科學(xué)家研究宇宙射線起源。

暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星工作軌道為高約500千米的晨昏太陽同步軌道，每天平均觀測500萬個(gè)高能粒子，每天回傳的數(shù)據(jù)量約16G，相當(dāng)于一部高清電影的數(shù)據(jù)量。衛(wèi)星根據(jù)任務(wù)需求，采用BGO量能器結(jié)合硅陣列探測器和塑閃陣列探測器，完成高能粒子能量、方向、電荷的測量，并以中子探測器提高電子與質(zhì)子鑒別率。

暗物質(zhì)粒子探測衛(wèi)星是我國第一顆由中科院完全研制、生產(chǎn)的衛(wèi)星，中科院國家空間科學(xué)中心負(fù)責(zé)衛(wèi)星工程的總體工作。