未來十年可能改變世界的重大發現

科學技術的日新月異是我們這個時代最大的特征，站在21世紀第三個十年的門檻上，科學家展望了未來十年可能取得的對人類具有重大影響的科學突破。

藥物：通用流感疫苗

數十年來一直困擾著科學家的普遍流感疫苗可能是一項真正的突破性醫學進步，可能會在未來十年內顯現出來。

巴爾的摩約翰霍普金斯大學健康安全中心的傳染病專家，資深學者阿梅什·阿達利亞博士說，“各種通用流感疫苗的方法正在開發中，并開始產生可喜的結果。”

從理論上講，通用流感疫苗將為流感提供長期保護，并且無需每年接種流感疫苗。

2019年，美國國家過敏和傳染病研究所（NIAID）開始了通用流感疫苗的首次人體試驗。免疫旨在誘導針對流感病毒可變性較小的部分（稱為血凝素（HA）“莖”）的免疫反應。這項1期研究將著眼于實驗疫苗的安全性以及參與者對其的免疫反應。研究人員希望在2020年初報告其初步結果。

神經科學：更大，更好的小腦

在過去的十年中，科學家成功地從人類干細胞中分化出了神經元并組裝成3D結構，成功培育出了稱為“類器官”的微型大腦。賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫學院神經科學教授宋宏軍博士說，到目前為止，腦類器官只能在胎兒早期發育中生長成類似于大腦的小塊。但這可能在未來十年發生變化。

宋博士說：“我們不僅可以對細胞類型的多樣性進行建模，還可以對大腦的細胞結構進行建模。”成熟的神經元將自己排列在大腦的層、列和復雜的回路中。目前，類器官僅包含無法覓食這些復雜連接的未成熟細胞，但宋博士表示，他希望該領域在未來十年內能克服這一挑戰。有了大腦的微型模型，科學家可以幫助推斷神經發育障礙的發展方式，神經退行性疾病如何分解腦組織，以及不同人的大腦對不同藥理療法的反應方式。

有一天，科學家甚至可能用生長神經組織的“功能單元”來替換大腦受損的區域。如果你有一個預制的功能單元，可以點擊進入受損的大腦。目前，這項工作是高度理論性的，但是在未來十年內，我們會知道它是否可行。

氣候變化：能源系統轉型

在這十年中，海平面上升和更多極端氣候事件揭示了我們美麗的星球多么脆弱。但是未來十年會怎樣？

賓州州立大學杰出的氣象學教授邁克爾·曼（Michael Mann）說：“我認為在應對氣候變化方面我們將取得突破。但是我們需要能夠加速這一轉變的政策，我們需要能夠支持這些政策的政客。”

在接下來的十年中，“能源和交通系統向可再生能源的轉型將順利進行，并且將開發出新的方法和技術，使我們能夠更快地到達那里，”美國大氣科學教授Donald Wuebbles說。而且，“惡劣天氣或海平面上升帶來的與氣候相關的影響日益增加，最終引起了人們的關注，我們真正開始認真對待氣候變化。”

也是一件好事，因為基于最近的證據，存在著一種更可怕，更具投機性的可能性：科學家可能低估了氣候變化對本世紀及以后的影響。

粒子物理學：尋找軸心

在過去的十年中，這個非常小的世界上最大的新聞是希格斯玻色子的發現，玻色子是神秘的“上帝粒子”，它使其他粒子具有質量。希格斯被認為是標準模型中的最高明珠，該模型描述了亞原子粒子的動物園。

但是隨著希格斯的發現，許多其他較不為人所知的粒子開始占據中心位置。這十年來，我們有合理的機會找到了這些難以捉摸，但至今仍是假想的粒子-軸，諾貝爾物理學家弗蘭克·威爾澤克（Frank Wilczek）說。軸不一定是單個粒子，而是一類具有很少與普通物質相互作用的特性的粒子。軸子可能解釋了一個長期存在的難題：正如《生命科學》先前報道的那樣，為什么物理定律對物質粒子及其反物質伙伴似乎都起著相同的作用，即使它們的空間坐標發生了翻轉。

Wilczek說：“發現軸突將是基礎物理學的一項偉大成就，特別是如果它通過最可能的途徑發生，即觀察到提供“ 暗物質” 的宇宙軸突本底。未來五到十年內，很有可能發生這種情況，因為雄心勃勃的實驗計劃正在世界范圍內蓬勃發展。對我來說，既要權衡發現的重要性，又要權衡發現的可能性，那是最好的打賭。”

這些舉措包括Axion暗物質實驗（ADMX）和CERN Axion太陽望遠鏡，這兩個主要的儀器正在尋找這些難以捉摸的粒子。

也就是說，還有其他可能性-我們可能仍會檢測到宇宙最早出現的引力波或時空的漣漪，或其他被稱為弱相互作用的大顆粒的粒子，它們也可以解釋暗物質，Wilczek說。

系外行星：類地球大氣

1995年10月6日，當一對天文學家宣布發現第一顆繞太陽系恒星運行的系外行星時，我們的宇宙變得更大。稱為51 Pegasi b的天體繞其宿主恒星顯示出一條舒適的軌道，環繞地球僅4.2天，質量約為木星的一半。根據NASA的說法，這一發現永遠改變了“我們看待宇宙和我們在其中的位置的方式”。十多年后，天文學家現已確認太陽系外有4104個繞地球軌道運行的恒星。這是十年前不為人知的許多世界。

那么，下一個十年的天空是極限嗎？根據麻省理工學院的Sara Seager的說法，絕對是這樣。行星科學家和天體物理學家西格說：“隨著詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）的發射，這個十年對于天文學和系外行星科學將是巨大的。” 哈勃太空望遠鏡（JWST）的宇宙繼任者定于2021年發射;科學家們將首次能夠在紅外光中“看見”系外行星，這意味著他們甚至可以發現繞遠離其恒星運行的微弱行星。

此外，望遠鏡將為了解這些外星世界的特征打開一個新窗口。“如果存在正確的行星，我們將能夠在一個小的巖石行星上檢測到水蒸氣。水蒸氣指示著液態水海洋，因為眾所周知，液態水是整個生命所必需的，所以這將是非常重要的”，西格表示，“這是我實現突破的第一希望。”