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3 卷 首 语 新 年 新 希 望 思 柯 新 年 伊 始, 科 学 媒 体 积 极 为 科 学 界 提 供 舞 台, 共 同 演 绎 2015 年 科 学 新 态 势 自 然 杂 志 不 仅 就 科 学 本 身 进 行 展 望, 提 出 科 学 发 展 最 新 动 向, 还 约 请 科 学 界 9 位 领 军 人 物 以 及 12 位 优 秀 青 年 科 学 家 就 科 学 未 来 进 行 了 访 谈 科 学 家 们 在 这 里 直 抒 胸 臆, 与 读 者 一 起 分 享 新 年 里 的 工 作 和 生 活 愿 景 科 学 杂 志 也 在 梳 理 过 往 的 基 础 上, 提 出 了 若 干 新 热 点 和 新 思 想 科 学 事 业 蓬 勃 发 展, 来 自 自 然 的 数 据 显 示 : 按 以 往 趋 势 和 研 发 投 资 年 增 长 7% 计,2015 年 全 球 研 发 支 出 将 达 到 1.9 万 亿 美 元 万 名 科 研 人 员 将 进 行 260 亿 小 时 ( 合 290 万 年 ) 的 研 究 工 作 ; 发 表 论 文 92 万 篇 ; 申 请 专 利 260 万 个, 其 中 120 万 被 授 权 鉴 于 科 学 家 工 作 辛 苦 需 要 咖 啡 提 神, 被 科 研 人 员 喝 掉 的 咖 啡 预 计 约 为 10 亿 杯 科 学 界 的 2015 在 这 些 大 数 据 的 照 耀 下, 显 得 如 此 辉 煌 就 具 体 的 科 学 进 展 来 看,2015 年 最 为 引 人 注 目 的 当 属 欧 洲 核 子 中 心 (CERN) 大 型 强 子 对 撞 机 三 月 重 启, 经 过 两 年 的 升 级 维 护, 科 学 家 对 13 万 亿 电 子 伏 能 量 的 撞 击 充 满 期 待,CERN 总 干 事 霍 伊 尔 说 : 这 实 际 上 是 一 个 新 的 机 器, 铺 平 了 通 往 新 发 现 的 道 路 引 力 波 探 测 也 将 相 继 在 激 光 干 涉 引 力 波 天 文 台 (LIGO) 和 激 光 干 涉 空 间 天 线 (LISA) 展 开 继 探 测 彗 星 之 后, 人 类 将 于 今 年 造 访 谷 神 星 和 冥 王 星, 美 国 宇 航 局 (NASA) 首 席 科 学 家 斯 托 芬 谈 及 航 天 事 业 的 宏 图 大 略 时 信 心 满 满, 除 了 矮 行 星,NASA 在 火 星 空 间 站 等 研 究 方 面 均 将 取 得 突 破 生 物 学 和 医 学 领 域 也 有 许 多 热 点 埃 博 拉 疫 情 或 将 在 今 年 被 终 结 ; 两 种 新 型 降 脂 药 物 面 市, 用 于 有 效 降 低 低 密 度 脂 蛋 白 胆 固 醇 水 平 ; 古 遗 传 学 家 主 持 的 胡 瑟 裂 谷 古 人 类 全 基 因 测 序 正 在 进 行, 结 果 将 有 助 于 解 答 人 类 进 化 的 古 老 谜 题 ; 脊 髓 灰 质 炎 中 东 呼 吸 综 合 征 禽 流 感 或 将 在 某 些 地 区 卷 土 重 来 引 关 注 ;STAP 风 波 之 后,iPS 细 胞 临 床 试 验 并 未 停 下 脚 步 此 外, 气 候 协 议 海 洋 科 考 以 及 一 些 科 技 政 策 议 题 仍 然 广 受 瞩 目 值 得 去 征 服 的 新 科 学 还 很 多, 认 为 科 学 的 终 极 奥 秘 已 经 被 掌 握 是 人 类 思 想 进 步 的 致 命 错 误 科 学 家 们 尤 其 是 青 年 科 学 家 在 谈 到 未 来 时, 吐 露 了 热 爱 科 学 探 索 新 知 愿 为 科 学 狂 的 心 声 ; 表 达 了 对 自 由 平 等 创 新 冒 险 交 流 合 作 的 赞 赏 及 其 对 打 破 和 消 除 科 学 体 系 中 学 科 壁 垒 和 官 僚 主 义 的 渴 望 余 英 时 说, 有 自 由, 文 化 就 会 自 己 找 出 一 个 方 向 科 学 又 何 尝 不 是 这 样 最 后 的 喜 讯 是, 科 学 爱 好 者 们 有 福 了 2015 年, 很 多 科 学 家 以 科 学 传 播 为 己 任, 纷 纷 表 示 要 通 过 期 刊 会 议 和 网 站 与 公 众 交 流 团 队 新 发 现 ; 要 改 善 写 作 风 格, 撰 写 更 多 的 科 学 博 客, 尤 其 是 纯 科 学 的 NASA 更 是 注 重 开 发 有 意 义 的 公 众 科 学 机 会,7 月 份, 新 视 野 号 太 空 船 冥 王 星 之 旅 的 宣 传 活 动 与 你 不 见 不 散

4 WORLD SCIENCE 本 刊 由 上 海 市 科 普 工 作 联 席 会 议 办 公 室 指 导 出 版 目 次 2015 年 第 2 期 穴 总 第 434 期 雪 上 海 科 学 院 上 海 市 科 学 学 研 究 所 上 海 社 科 院 哲 学 研 究 所 夏 禹 龙 刘 伟 世 界 科 学 编 辑 部 上 海 市 中 山 西 路 1525 号 技 贸 大 厦 10 楼 (021) (021) (021) sjkx@siss.sh.cn 上 海 市 报 刊 发 行 局 全 国 各 地 邮 局 ( 邮 发 代 号 4 263) 中 国 国 际 图 书 贸 易 集 团 有 限 公 司 ( 国 外 发 行 代 号 M258) ISSN CN / N 上 海 市 科 技 启 明 星 联 谊 会 上 海 市 对 外 文 化 交 流 协 会 彦 隐 8 郾 00 元 江 苏 德 埔 印 务 有 限 公 司 卷 首 语 新 年 新 希 望 [ 1 ] 专 稿 自 然 :2015 十 大 科 学 展 望 [ 4 ] 科 学 :2015 科 学 新 热 点 [ 6 ] 2015: 科 学 家 们 的 新 年 愿 望 [ 8 ] 2015: 青 年 科 学 家 吐 露 心 声 [11] 空 间 科 学 重 新 思 考 如 何 登 陆 火 星 [17] 科 学 家 访 谈 全 息 宇 宙 假 说 的 验 证 华 裔 实 验 物 理 学 家 周 思 庭 访 谈 录 2222 [20] 海 洋 科 学 令 人 心 仪 的 海 洋 生 物 研 究 领 域 [22] 走 近 科 学 无 尽 的 前 沿 记 刘 昌 胜 教 授 团 队 的 人 工 骨 研 究 2222 [25] 科 技 政 策 中 欧, 科 学 正 在 好 转 [29] 柏 林 墙 倒 塌 之 后 的 中 欧 科 学 [30] 博 士 后 导 师 制 : 点 亮 博 士 后 前 程 的 秘 方 [35] 2

5 今 日 启 明 星 从 3D 打 印 中 寻 找 发 展 机 会 访 上 海 材 料 研 究 所 顾 哲 明 高 级 工 程 师 22 [39] 科 学 :2015 科 学 新 热 点 (P-6) 科 学 与 社 会 一 位 拥 有 数 字 雄 心 的 新 主 编 [42] 科 学 研 究 中 的 统 计 危 机 [43] 人 人 都 该 知 道 的 统 计 相 关 性 知 识 [48] 2014 年 10 大 论 文 撤 回 事 件 [52] 同 行 评 议 中 的 骗 局 [53] 评 议 同 行 评 议 [57] 考 古 学 科 学 研 究 中 的 统 计 危 机 (P-43) 黑 死 病 的 光 明 一 面 [58] 科 苑 逆 转 厄 运 [61] 科 学 人 物 亚 历 山 大 格 罗 腾 迪 克 ( ) [63] 封 图 介 绍 : 马 力 十 足 的 大 型 强 子 对 撞 机 将 恢 复 对 奇 异 粒 子 的 研 究, 详 见 本 期 自 然 :2015 十 大 科 学 展 望 一 文 黑 死 病 的 光 明 一 面 (P-58) 3

6 专 稿 自 然 :2015 十 大 科 学 展 望 邢 鸿 飞 / 编 译 2014 年 达 成 历 史 性 的 承 诺, 承 诺 减 少 温 室 气 体 的 排 放 12 月, 联 合 国 气 候 会 谈 将 在 巴 黎 召 开, 与 会 各 国 希 望 最 终 达 成 具 有 法 律 效 应 的 应 对 2020 后 气 候 问 题 的 协 议 中 美 的 承 诺 可 能 会 为 此 新 协 议 的 达 成 扫 清 道 路 与 此 同 时, 大 气 中 热 传 递 的 二 氧 化 碳 的 年 均 水 平 会 在 百 万 年 来 首 次 超 过 400ppm 终 结 埃 博 拉 疫 情 医 疗 工 作 者 们 希 望 终 止 几 内 亚 利 比 里 亚 和 塞 拉 利 昂 地 区 的 埃 博 拉 疫 情 为 此 他 们 需 要 广 泛 推 行 得 以 证 实 有 效 的 公 共 卫 生 措 施, 例 如 对 埃 博 拉 患 者 进 马 力 十 足 的 大 型 强 子 对 撞 机 将 恢 复 对 奇 异 粒 子 的 研 究 行 快 速 检 测 和 隔 离 处 理 埃 博 拉 疫 苗 的 新 年 之 际, 自 然 杂 志 对 2015 年 科 学 动 向 进 临 床 试 验 计 划 将 于 年 初 展 开, 结 果 预 计 将 在 6 月 出 行 了 展 望, 粒 子 加 速 器 气 候 协 议 终 结 埃 博 拉 矮 来 目 前 有 几 种 药 物 以 及 血 清 疗 法 正 在 检 测 当 中, 行 星 等 十 个 项 目 榜 上 有 名 血 清 疗 法 中 使 用 了 已 康 复 的 埃 博 拉 患 者 的 血 清, 其 中 含 有 大 量 病 毒 抗 体 如 果 该 治 疗 方 法 被 证 实 有 粒 子 加 速 器 效, 将 很 快 被 推 广 使 用 漫 长 的 等 待 已 经 结 束 : 停 工 两 年 之 后, 大 型 强 矮 行 星 之 旅 子 对 撞 机 (LHC) 将 于 2015 年 3 月 重 新 启 动 该 对 撞 机 位 于 瑞 士 日 内 瓦 欧 洲 核 子 研 究 委 员 会 粒 子 物 理 彗 星 已 经 过 时, 轮 到 矮 行 星 登 场 3 月, 美 国 宇 实 验 室, 此 次 启 动 它 将 以 13 万 亿 电 子 伏 的 能 量 进 航 局 (NASA) 的 黎 明 号 太 空 探 测 船 将 抵 达 原 行 星 行 撞 击, 而 这 几 乎 是 现 有 纪 录 的 两 倍 科 学 家 们 希 谷 神 星, 这 是 火 星 和 木 星 之 间 小 行 星 带 上 最 大 的 星 望 额 外 的 火 力 能 够 帮 助 对 撞 机 发 现 新 的 现 象, 以 填 体 人 们 认 为 谷 神 星 的 表 层 以 下 有 冰 存 在 而 NASA 补 粒 子 物 理 学 标 准 模 型 里 的 空 白 超 对 称 理 论 尽 管 的 新 视 野 号 太 空 船 在 飞 行 了 50 亿 公 里 之 后, 将 流 行, 但 已 经 受 到 质 疑, 如 果 升 级 后 的 对 撞 机 无 法 于 7 月 14 日 抵 达 冥 王 星 此 次 邂 逅 将 会 是 人 类 第 找 到 该 理 论 曾 预 测 的 大 量 重 粒 子 存 在 的 证 据, 这 一 一 次 近 距 离 观 察 冥 王 星 这 个 岩 体 星 球 以 及 它 的 众 理 论 将 会 进 一 步 失 宠 多 卫 星, 还 能 获 取 有 关 冥 王 星 大 气 的 最 新 数 据 气 候 协 议 全 球 最 大 的 两 个 碳 排 放 国, 美 国 和 中 国, 于 全 新 实 验 室 耗 资 6.5 亿 英 镑 ( 折 合 约 10 亿 美 元 ) 的 弗 朗 西 4

7 专 稿 团 队 希 望 目 睹 爱 因 斯 坦 约 一 个 世 纪 前 预 测 的 引 力 波 2015 年 秋 天, 欧 洲 宇 航 局 的 激 光 干 涉 空 间 天 线 (LISA) 探 路 者 将 开 启 测 试 类 似 的 引 力 波 探 测 技 术, 为 2034 年 的 发 射 任 务 做 好 准 备 古 老 谜 题 的 解 答 中 国 的 气 候 新 承 诺 将 帮 助 北 京 缓 解 雾 霾 斯 克 里 克 研 究 所 将 于 11 月 在 伦 敦 市 中 心 正 式 投 入 使 用, 这 个 染 色 体 造 型 的 研 究 所 可 以 容 纳 名 研 究 人 员 伦 敦 北 部, 曼 彻 斯 特 大 学 内, 耗 资 万 英 镑 建 成 的 英 国 国 家 石 墨 烯 研 究 所 将 于 今 年 春 天 启 用 该 研 究 所 是 曼 彻 斯 特 建 成 石 墨 烯 城 项 目 的 关 键, 部 分 资 金 由 政 府 投 入 除 此 以 外, 由 微 软 联 合 创 始 人 保 罗 艾 伦 (Paul Allen) 斥 资 1 亿 美 元 建 成 的 美 国 华 盛 顿 州 西 雅 图 市 的 艾 伦 细 胞 研 究 所, 将 开 始 针 对 人 体 最 基 本 单 位 的 细 胞 进 行 深 入 研 究 降 脂 药 物 医 药 公 司 正 在 向 市 场 竞 相 推 出 新 型 降 胆 固 醇 药 物, 其 中 一 些 今 年 或 将 与 患 者 见 面 临 床 试 验 中, 这 些 疗 法 针 对 蛋 白 质 PCSK9, 降 低 低 密 度 脂 肪 蛋 白 质 (LDL) 胆 固 醇 水 平, 试 验 有 望 成 功 2014 年, 有 两 种 药 物 脱 颖 而 出 : 一 种 来 自 加 州 千 橡 市 的 安 进 公 司, 已 于 2014 年 10 月 获 得 批 准 ; 另 一 种 来 自 巴 黎 的 赛 诺 菲 公 司, 美 国 监 管 机 构 已 经 承 诺 尽 快 完 成 药 物 审 查 这 两 种 药 物 的 最 终 结 果 将 于 2015 年 夏 季 公 开 时 空 之 波 人 们 对 于 时 空 中 波 涟 漪 的 探 索 将 会 有 更 合 适 的 工 具 2015 年 年 底, 位 于 华 盛 顿 州 的 里 奇 兰 和 路 易 斯 安 那 州 利 文 斯 顿 的 激 光 干 涉 引 力 波 天 文 台 (LIGO) 的 探 测 器 将 完 成 一 次 重 要 的 升 级, 从 而 改 善 它 们 的 灵 敏 度 在 经 历 了 20 年 的 尝 试 之 后,LIGO 古 遗 传 学 家 们 希 望 对 西 班 牙 北 部 一 个 深 穴 中 发 现 的 40 万 年 前 的 胡 瑟 裂 谷 古 人 类, 进 行 全 基 因 测 序 2013 年, 科 学 家 们 利 用 早 已 腐 朽 的 骨 头, 排 除 各 种 困 难, 艰 辛 研 究 后 公 布 了 这 个 古 人 类 的 线 粒 体 基 因 组 由 于 核 DNA 的 相 对 短 缺, 要 解 码 基 因 组 的 剩 余 部 分 将 会 是 更 加 艰 难 的 任 务 但 测 序 的 结 果 可 能 会 帮 助 人 们 明 确 人 类 尼 安 德 特 人 和 丹 尼 索 瓦 人 之 间 的 进 化 关 系, 并 甄 别 亲 属 关 系 较 远 的 古 人 类 之 间 的 近 亲 生 育 情 况 政 治 动 态 重 大 变 革 正 在 酝 酿 之 中 俄 罗 斯 政 府 2013 年 剥 夺 了 俄 罗 斯 科 学 院 的 独 立 性, 接 下 来 又 将 对 科 学 院 的 450 个 科 研 机 构 进 行 审 查 英 国 公 民 们 将 在 5 月 进 行 2010 年 以 来 的 首 次 全 民 公 投, 并 最 终 由 议 会 决 定 是 否 允 许 体 外 受 精 生 育 的 婴 儿 拥 有 第 三 位 父 母, 如 果 完 成, 这 将 是 全 球 范 围 内 的 首 例 欧 盟 在 2014 年 废 除 了 首 席 科 学 顾 问 的 职 位, 未 来 将 考 虑 如 何 取 代 这 一 职 位, 而 美 国 国 会 将 转 而 由 共 和 党 执 掌 海 洋 展 望 两 艘 全 新 的 美 国 研 究 船 将 扬 帆 起 航 : 美 国 国 家 科 学 基 金 会 的 极 地 考 察 船 西 库 廖 克 号 将 奔 赴 北 极 执 行 任 务 ; 伍 兹 霍 尔 海 洋 学 研 究 所 的 尼 尔 阿 姆 斯 特 朗 号 将 开 始 科 学 研 究 德 国 启 用 一 艘 新 的 研 究 船, 它 沿 用 了 前 辈 索 尼 尔 号 的 名 字 此 外, 旨 在 对 海 洋 进 行 实 时 监 控 的 美 国 海 洋 观 测 台 项 目 将 于 2015 年 5 月 底 完 成 尽 管 在 国 际 法 庭 的 禁 令 下, 日 本 暂 停 了 捕 鲸 行 为, 但 他 们 可 能 重 启 在 南 极 海 域 的 科 研 捕 鲸 行 动 [ 资 料 来 源 :Nature][ 责 任 编 辑 : 彦 隐 ] 5

8 专 稿 科 学 :2015 科 学 新 热 点 张 文 韬 / 编 译 哈 佛 大 学 的 软 体 机 器 人 英 国 化 学 家 汉 弗 莱 戴 维 (Humphry Davy) 曾 经 说 过 : 认 为 我 们 已 经 掌 握 了 科 学 上 的 终 极 奥 秘, 没 有 新 的 世 界 值 得 去 征 服, 这 是 人 类 思 想 进 步 的 致 命 错 误 本 着 这 一 精 神, 科 学 杂 志 以 新 热 点 旧 热 点 的 形 式 梳 理 了 去 年 科 学 界 关 注 的 动 态 和 思 想, 并 推 测 下 列 主 题 可 能 是 2015 年 的 焦 点, 供 读 者 参 考 软 体 机 器 人 刚 性 机 器 人 软 体 机 器 人 正 在 成 为 焦 点, 这 种 机 器 人 设 计 灵 感 来 自 动 物, 材 质 更 好, 零 件 更 小 型 化 脊 髓 灰 质 炎 在 巴 基 斯 坦 流 行 脊 髓 灰 质 炎 在 尼 日 利 亚 流 行 脊 髓 灰 质 炎 正 从 高 发 病 率 的 非 洲 逐 渐 消 失, 但 是 巴 基 斯 坦 的 病 例 正 在 飞 速 上 涨 参 议 员 拉 马 尔 亚 历 山 大 (Lamar Alexander) ( 田 纳 西 州 共 和 党 ) 众 议 员 拉 马 尔 史 密 斯 (Lamar Smith)( 得 克 萨 斯 州 共 和 党 ) 改 革 联 邦 对 美 国 高 等 教 育 的 监 管 可 能 比 去 年 关 于 美 国 国 家 科 学 基 金 会 同 行 评 审 的 争 吵 更 引 人 注 目 木 卫 二 捕 捉 小 行 星 国 会 为 NASA 追 加 预 算, 加 速 探 测 木 卫 二 的 进 程 欧 洲 政 治 战 略 中 心 欧 盟 科 学 顾 问 欧 盟 科 学 顾 问 安 妮 格 洛 弗 (Anne Glover) 的 任 期 在 布 鲁 塞 尔 结 束 一 个 新 的 机 构 将 会 为 欧 盟 委 员 会 提 供 科 学 建 议 新 一 代 科 学 教 育 标 准 公 共 基 础 课 科 学 倡 导 者 希 望 避 免 设 置 不 当 的 数 学 和 阅 读 标 准 ips 细 胞 临 床 试 验 STAP 细 胞 生 成 STAP 细 胞 的 配 方 太 过 简 单, 已 被 证 明 是 伪 造 的, 但 重 编 程 成 体 细 胞 的 研 究 继 续 向 前 印 度 空 间 研 究 组 织 (ISRO), 中 国 国 家 航 天 局 (CNSA) NASA NASA 的 任 务 逐 渐 变 少, 而 印 度 中 国 对 太 空 计 划 的 投 入 正 在 增 加 基 孔 肯 雅 热 中 东 呼 吸 综 合 征 (MERS) 对 阿 拉 伯 半 岛 呼 吸 道 病 毒 的 担 忧 在 缓 和, 但 美 洲 爆 发 了 一 种 由 蚊 子 传 播 的 传 染 病 巴 黎 气 候 谈 判 利 马 气 候 谈 判 气 候 谈 判 的 立 场 改 变 了, 从 发 展 中 国 家 是 否 应 该 减 少 碳 排 放 转 变 到 应 该 减 排 多 少 太 阳 系 外 行 星 的 大 气 太 阳 系 外 行 星 的 轨 道 人 类 已 经 知 道 太 阳 系 外 行 星 的 存 在, 现 在 开 始 探 索 基 因 组 确 定 了 昆 虫 的 亲 缘 关 系 6

9 专 稿 更 深 入 的 问 题 我 不 是 一 个 科 学 家 直 接 攻 击 科 学 美 国 政 客 依 然 抨 击 气 候 变 化 和 进 化, 不 过 改 变 了 攻 击 方 法 可 重 复 性 顶 级 杂 志 由 于 科 学 自 然 和 细 胞 等 顶 级 学 术 期 刊 频 频 发 生 撤 稿 事 件, 科 学 界 呼 吁 增 加 实 验 的 重 复 性 埃 博 拉 病 毒 药 物 和 疫 苗 试 验 美 国 埃 博 拉 恐 慌 埃 博 拉 病 毒 疫 苗 的 疗 效 试 验 将 在 西 非 进 行, 可 能 有 助 于 结 束 这 场 疫 情 几 十 个 基 因 组 组 成 的 进 化 树 十 几 个 基 因 组 成 的 进 化 树 DNA 越 多, 能 建 立 的 系 统 树 就 越 好, 近 期 的 研 究 中 用 几 十 个 基 因 组 来 确 立 鸟 类 和 昆 虫 发 展 史, 为 2015 年 的 科 学 研 究 设 立 了 标 准 精 准 施 药 全 国 儿 童 研 究 取 消 一 项 过 于 耗 资 的 健 康 研 究 后, 美 国 国 立 卫 生 研 究 院 (NIH) 考 虑 加 大 对 个 体 化 医 疗 的 投 资 通 过 无 人 机 进 行 科 学 研 究 研 究 生 产 更 好 的 无 人 机 虽 然 仍 然 存 在 电 池 寿 命 和 空 域 法 规 等 障 碍, 但 现 在 的 无 人 机 能 在 极 地 海 底 和 高 空 收 集 数 据 以 供 科 研 碳 汇 碳 平 衡 对 光 合 作 用 产 生 的 荧 光 进 行 空 间 测 量, 这 种 直 接 监 测 碳 吸 收 的 方 法 更 好 地 计 算 出 大 气 交 换 净 值 标 准 三 中 微 子 模 型 惰 性 中 微 子 普 朗 克 飞 船 确 认 了 宇 宙 学 标 准 理 论 的 假 说, 对 可 能 存 在 的 第 四 种 中 微 子 惰 性 中 微 子 提 出 了 怀 疑 阿 拉 斯 加 地 震 诱 发 地 震 石 油 生 产 废 水 注 入 深 井 引 发 地 震 的 猜 测 可 能 会 随 着 石 油 价 格 下 跌 而 明 年 7 月, 新 地 平 线 号 探 测 器 将 探 索 冥 王 星 及 其 卫 星 潜 在 的 流 感 受 害 者 停 息 但 阿 拉 斯 加 大 量 部 署 传 感 器 将 帮 助 美 国 地 震 最 高 发 的 州 监 测 地 震 矮 行 星 彗 星 探 测 器 在 彗 星 上 着 陆 之 后, 其 他 探 测 器 将 前 往 冥 王 星 和 谷 神 星 Twitter 的 数 据 授 权 Facebook 的 实 验 Face 鄄 book 的 情 绪 传 染 研 究 惹 恼 了 用 户, 而 Twitter 选 择 了 几 个 机 构 获 准 接 触 其 数 据 有 益 微 生 物 粪 便 疗 法 粪 便 移 植 可 以 恢 复 肠 道 的 生 态 系 统, 但 未 来 这 种 治 疗 可 以 省 略 捐 赠 人, 只 是 单 纯 提 供 有 益 菌 即 可 南 非 化 石 海 德 堡 人 现 代 人 类 与 尼 安 德 特 人 所 谓 的 欧 洲 祖 先 理 论 已 经 过 时, 而 备 受 瞩 目 的 南 非 发 掘 可 能 会 产 生 新 的 发 现 众 议 员 安 迪 哈 里 斯 ( 马 里 兰 州 共 和 党 ) 参 议 员 汤 姆 哈 金 ( 爱 荷 华 州 民 主 党 ) NIH 失 去 长 期 的 拥 护 者, 反 对 者 认 为 应 该 给 年 轻 科 学 提 供 更 多 资 金 海 豹 流 感 禽 流 感 最 近 H10N7 亚 型 流 感 使 欧 洲 斑 海 豹 大 规 模 暴 毙 这 实 际 上 是 一 个 新 的 机 器, 铺 平 了 通 往 新 发 现 的 道 路 欧 洲 核 子 中 心 总 干 事 罗 尔 夫 霍 伊 尔 (Rolf Heuer) 表 示, 在 2015 年 年 初, 经 过 2 年 的 升 级 和 维 护, 大 型 强 子 对 撞 机 再 次 投 入 工 作 数 据 0.64 根 据 英 国 的 气 象 局 预 测,2015 年 全 球 平 均 气 温 超 过 1961 至 1990 年 平 均 温 度 0.64 C, 这 将 使 2015 年 成 为 有 记 录 以 来 最 热 的 一 年 50% 2015 年, 艾 滋 病 病 毒 感 染 者 中, 年 纪 大 于 50 岁 的 人 比 例 将 会 首 次 超 过 50%, 这 种 年 龄 结 构 转 变 对 医 生 提 出 了 新 的 挑 战 [ 资 料 来 源 :Science][ 责 任 编 辑 : 彦 隐 ] 7

10 专 稿 2015: 科 学 家 们 的 新 年 愿 望 邢 鸿 飞 / 编 译 九 位 科 学 家 与 大 家 分 享 他 们 在 2015 年 各 自 的 工 作 生 活 愿 望 踏 上 火 星, 激 发 多 样 到 2015 年 底, 我 希 望 NASA 能 取 得 进 展 性 突 破, 为 到 2030 年 将 人 类 安 全 送 上 月 球 迈 出 重 要 的 一 步 ; 我 希 望 鼓 励 更 多 女 生 和 少 数 族 裔 追 求 科 学 技 术 工 程 和 数 学 (STEM) 方 面 的 职 业 这 些 目 标 是 支 持 我 工 作 动 力 的 个 人 灵 感 来 源 要 达 成 第 一 个 目 标, 我 们 需 要 在 两 个 方 面 取 得 重 要 成 绩 : 有 关 火 星 环 境 的 科 学 发 现 以 及 能 减 轻 微 重 力 对 人 体 影 响 的 技 术 进 步, 以 便 为 太 空 长 途 飞 行 作 好 准 备 NASA 的 好 奇 号 火 星 车 将 继 续 攀 爬 夏 普 山, 研 究 火 星 沉 积 物, 从 而 更 好 地 理 解 那 里 水 的 历 史 同 时, 火 星 大 气 与 挥 发 演 化 (MAVEN) 探 测 器 将 精 确 计 算 太 空 中 大 气 气 体 的 损 耗 从 3 月 开 始, 美 国 宇 航 员 斯 考 特 凯 利 (Scott Kelly) 和 俄 罗 斯 宇 航 员 米 哈 伊 尔 科 尔 尼 延 科 (Mikhail Kornienko) 将 在 国 际 空 间 站 工 作 一 年, 这 是 NASA 人 类 研 究 计 划 的 第 一 步 斯 考 特 的 双 胞 胎 兄 弟, 前 宇 航 员 马 克 凯 利 (Mark Kelly) 将 为 人 类 第 一 个 微 重 力 双 胞 胎 研 究 提 供 有 价 值 的 遗 传 控 制 我 面 临 的 挑 战 是 确 保 类 似 的 科 学 研 究 融 入 NASA 的 探 索 宏 图, 以 及 其 他 关 键 的 技 术 发 展 和 国 际 合 作 至 于 第 二 个 目 标, 我 将 继 续 以 身 作 则, 通 过 美 国 政 府 支 持 有 效 的 STEM 合 作 项 目, 包 括 NASA 开 发 有 意 义 的 公 众 科 学 机 会 我 会 参 加 南 非 国 家 科 学 节 和 女 子 学 校 的 国 际 峰 会 等 活 动 我 可 以 利 用 这 些 机 会 宣 传 科 学 活 动, 例 如 7 月 的 NASA 新 视 野 号 太 空 船 与 冥 王 星 的 交 汇, 以 此 吸 引 STEM 学 生 我 相 信, 作 为 一 个 全 球 组 织, 我 们 会 在 所 有 人 的 参 与 下, 面 对 我 们 的 挑 战 NASA 首 席 科 学 家 艾 伦 R 斯 托 芬 (Ellen R. Stofan) 抗 菌 行 动, 加 强 锻 炼 到 2015 年 底, 我 希 望 看 到 全 球 在 抗 菌 药 物 耐 药 性 (AMR) 方 面 的 行 动 如 今, 人 们 越 来 越 缺 乏 对 抗 菌 药 物 和 抗 病 毒 药 物 减 少 使 用 的 准 备, 这 对 经 济 和 健 康 系 统 都 会 有 所 影 响 基 础 科 学 方 面 的 研 究 太 少, 公 司 无 论 大 小, 很 少 有 致 力 于 新 疗 法 和 诊 断 法 的 研 究 因 此,2015 年, 我 想 通 过 世 界 卫 生 组 织 及 其 执 行 委 员 会 推 动 一 项 有 关 AMR 的 研 究 监 控 和 行 动 的 全 球 计 划, 并 使 这 一 计 划 在 世 界 卫 生 大 会 上 获 得 绝 对 多 数 的 支 持 这 需 要 英 国 政 府 通 过 外 交 手 段 提 供 帮 助 8

11 专 稿 同 时, 我 还 想 倡 导 地 区 国 家 和 区 域 性 层 面 上, 药 品 - 微 生 物 组 合 的 实 验 室 监 控 以 及 抗 生 素 管 理 项 目 我 将 针 对 激 励 新 疗 法 研 发 的 市 场 机 制 问 题, 与 经 济 学 家 吉 姆 奥 尼 尔 (Jim O Neill) 负 责 的 AMR 独 立 审 查 合 作 到 2015 年 底, 我 们 希 望 能 列 出 一 系 列 提 案, 与 20 国 集 团 和 世 界 卫 生 组 织 进 行 探 讨 我 还 计 划 在 2015 年 实 现 承 诺, 改 善 我 自 己 的 健 康 状 况 如 果 健 康 是 药 的 话, 我 们 都 需 要 它, 降 低 癌 症 心 脏 病 和 痴 呆 症 等 慢 性 病 的 风 险 但 是 我 自 己 一 个 人 跑 步 很 无 聊, 会 影 响 我 的 肌 腱 所 以, 我 决 定 找 个 朋 友 一 起 跑 步, 还 要 练 习 普 拉 提 英 国 首 席 医 疗 官 萨 莉 戴 维 斯 (Sally Davies) 新 年 计 划, 练 习 举 重 2015 年, 我 的 首 个 愿 望 是, 比 尔 及 梅 林 达 盖 茨 基 金 会 能 帮 助 全 世 界 面 对 健 康 和 发 展 的 重 要 挑 战 其 中 包 括, 遏 止 蔓 延 西 非 的 埃 博 拉 疫 情, 并 采 取 有 效 措 施 避 免 未 来 疫 情 的 爆 发 ; 推 进 根 除 非 洲 脊 髓 灰 质 炎 疾 病 的 步 伐 ; 加 速 阿 富 汗 和 巴 基 斯 坦 抵 制 脊 髓 灰 质 炎 疾 病 的 进 展 ; 说 服 一 些 国 家 加 大 对 瑞 士 日 内 瓦 的 疫 苗 免 疫 联 盟 Gavi 的 资 助 力 度 比 尔 及 梅 林 达 盖 茨 基 金 会 将 继 续 支 持 疟 疾 和 艾 滋 病 病 毒 的 研 究, 还 有 其 他 一 些 健 康 卫 生 工 作 重 点, 包 括 政 府 或 企 业 可 能 觉 得 比 较 冒 险 或 需 要 深 思 再 去 行 事 的 方 法 一 个 例 子 就 是, 将 普 通 的 细 菌 注 入 传 播 登 革 热 的 蚊 子 体 内 这 种 方 法 可 以 预 防 该 物 种 传 播 登 革 热, 或 许 还 会 传 播 其 他 疾 病 另 一 个 目 标 是, 一 定 要 反 思 过 去 15 年 里, 基 金 会 已 经 达 成 的 目 标 和 获 得 的 经 验, 以 及 接 下 来 15 年 我 们 能 完 成 的 任 务 我 希 望 保 证 要 有 创 造 性 和 建 设 性 地 思 考 如 何 将 基 金 会 的 影 响 最 大 化 对 我 个 人 来 说, 跑 步 和 汽 车 可 以 让 我 保 持 工 作 所 需 要 的 清 醒 头 脑 和 精 神 活 力 照 例, 我 还 会 增 加 举 重 的 项 目, 一 月 份 的 第 二 周 之 后 我 就 要 坚 持 还 有, 我 希 望 自 己 更 大 方 美 国 比 尔 及 梅 林 达 盖 茨 基 金 会 首 席 执 行 官 苏 戴 斯 蒙 德 赫 尔 曼 (Sue Desmond Hell 鄄 mann) 更 多 交 叉 学 科 的 能 量 作 为 迈 向 可 持 续 能 源 生 产 的 一 步, 到 2015 年 底, 我 希 望 自 己 的 实 验 室 能 实 质 性 地 提 高 光 化 学 电 化 学 和 光 电 化 学 能 源 的 转 换 效 率 我 个 人 的 目 标 是, 能 与 化 学 领 域 之 外 的 人 更 好 地 沟 通 跨 学 科 间 合 作 对 于 攻 克 当 今 面 临 的 巨 大 挑 战 至 关 重 要 要 实 现 第 一 个 目 标, 我 们 计 划 设 计 能 够 提 高 媒 介 物 ( 电 子 和 空 穴 ) 的 密 度 和 流 动 性 的 超 薄 二 维 基 于 半 导 体 的 新 催 化 剂 它 能 增 加 光 子 吸 收 和 电 荷 转 移, 消 除 阻 碍 应 用 的 媒 介 物 重 组 现 象 理 解 这 些 材 料 的 结 构 和 功 能 之 间 的 关 系 对 于 它 们 的 实 际 应 用 非 常 关 键 要 达 到 这 种 理 解, 就 需 要 交 叉 学 科 之 间 的 合 作 因 此, 要 达 成 我 的 第 二 个 愿 望, 我 会 涉 猎 化 学 以 外 的 学 科, 例 如 同 步 辐 射 和 正 电 子 湮 没 我 准 备 阅 读 不 同 领 域 的 期 刊 参 加 会 议, 以 及 参 观 各 类 实 验 室 我 会 努 力 通 过 非 学 术 性 杂 志 和 我 们 的 网 站, 与 其 他 学 科 的 研 究 者 和 公 众 交 流 我 们 团 队 的 新 发 现 这 样 的 外 延 做 法 对 于 激 励 下 一 代 投 身 科 学 研 究 非 常 重 要 中 国 科 学 技 术 大 学 化 学 院 教 授 谢 毅 9

12 专 稿 构 建 新 的 气 候 协 议 人 类 对 于 气 候 变 化 负 有 责 任 科 学 对 此 毋 庸 置 疑 这 一 简 单 却 改 变 了 世 界 的 事 实 可 以 解 释, 为 什 么 2015 年 年 底, 各 国 政 府 必 须 要 在 巴 黎 达 成 新 的 气 候 变 化 协 议, 以 达 到 人 类 在 本 世 纪 末 不 再 向 大 气 中 排 放 更 多 温 室 气 体 的 目 标 我 的 任 务 是 帮 助 各 国 达 到 这 个 目 标 这 意 味 着 要 在 联 合 国 气 候 变 化 框 架 公 约 的 要 求 下 协 调 195 个 缔 约 国, 其 中 包 括 来 自 数 百 个 非 政 府 组 织 和 企 业 的 数 千 代 表 和 更 多 的 观 察 员, 他 们 各 自 对 新 协 议 有 着 自 己 的 期 望 我 将 在 外 交 方 面 加 倍 努 力, 确 保 各 方 都 能 意 识 到, 一 个 强 大 的 协 议 是 通 向 对 所 有 人 来 说 的 有 持 续 性 灵 活 性 更 健 康 更 有 利 未 来 的 唯 一 可 行 途 径 在 此 之 前 从 未 有 如 此 的 公 共 支 持 和 政 治 意 志 起 过 作 用 经 济 账 一 目 了 然 : 行 动 延 误 意 味 着 未 来 更 大 的 成 本 ; 快 速 行 动 意 味 着 经 济 收 益 财 政 和 技 术 有 效 共 存 而 且, 在 九 月 份 纽 约 的 联 合 国 气 候 变 化 峰 会 上 我 们 有 目 共 睹, 来 自 政 府 企 业 投 资 者 城 市 和 市 民 的 迫 切 的 新 承 诺 和 誓 言, 要 一 起 应 对 气 候 挑 战 马 上 要 在 巴 黎 发 生 的 一 切 将 决 定 未 来 子 孙 后 代 的 生 活 质 量 我 们 有 机 会 决 定 是 走 增 加 人 力 和 经 济 成 本 的 道 路, 还 是 走 更 安 全 更 稳 定 未 来 的 道 路 这 就 是 我 的 工 作, 而 我 个 人 对 于 几 千 位 研 究 天 气 变 化 的 科 学 家 们 的 责 任, 已 经 将 我 们 紧 紧 拴 在 了 这 一 转 折 点 上 联 合 国 气 候 变 化 框 架 公 约 执 行 秘 书 克 里 斯 蒂 娜 菲 格 雷 斯 (Christiana Figueres) 最 高 能 量, 顺 利 交 接 去 年 我 担 任 了 瑞 士 日 内 瓦 CERN 的 总 干 事 今 年 和 我 第 一 年 工 作 几 乎 一 样 : 我 们 期 待 世 界 最 高 能 量 的 粒 子 加 速 器 创 造 新 的 纪 录 等 到 我 离 任 时, 我 想 亲 眼 看 到 大 型 强 子 对 撞 机 (LHC) 以 13 万 亿 电 子 伏 撞 击 获 得 的 数 据 LHC 经 过 了 两 年 大 量 的 准 备 工 作, 我 相 信 这 些 让 人 激 动 的 事 将 在 2015 年 5 月 发 生 设 备 已 经 冷 却 到 运 行 温 度 我 希 望 这 些 碰 撞 会 带 给 我 们 与 布 罗 特 - 恩 格 勒 特 - 希 格 斯 机 制 一 样 重 要 的 发 现 我 还 期 待 能 与 我 的 接 班 人 好 朋 友 和 同 事 法 比 奥 拉 贾 诺 蒂 (Fabiola Gianotti) 密 切 合 作, 确 保 我 们 之 间 工 作 的 顺 利 交 接 下 一 年, 知 道 CERN 会 一 切 正 常 我 就 放 心 了, 而 我 所 面 临 的 挑 战 之 一, 是 将 于 2016 年 4 月 起 担 任 德 国 物 理 学 会 的 主 席 与 此 同 时, 我 计 划 一 如 既 往 地 享 受 我 任 职 CERN 总 干 事 的 最 后 一 年 时 光 欧 洲 核 子 研 究 中 心 (CERN) 总 干 事 罗 尔 夫 - 迪 特 尔 霍 伊 尔 (Rolf-Dieter Heuer) 继 续 以 性 别 研 究 为 中 心 2015 年, 我 计 划 将 更 多 的 时 间 投 入 在 协 调 拉 丁 美 洲 一 个 名 为 SITE 中 的 性 别 的 跨 学 科 国 际 项 目 上, 这 个 项 目 主 要 研 究 在 科 学 创 新 技 术 和 工 程 领 域 中 的 性 别 问 题 特 别 要 说 的 是, 我 将 与 SITE 的 决 策 者 们 认 真 研 究 关 于 数 据 收 集 和 项 目 评 估 的 策 略 我 们 的 目 标 是 将 性 别 分 析 和 性 别 平 等 的 目 标 纳 入 主 流 政 策, 以 便 SITE 领 域 能 够 更 好 地 服 务 于 女 性 和 男 性 的 生 活 与 生 计, 并 有 助 于 其 包 容 性 和 持 续 性 发 展 拉 丁 美 洲 在 性 别 平 等 方 面 已 经 取 得 了 重 要 进 步, 尤 其 是 在 过 去 十 年 间 我 为 阿 根 廷 哥 斯 达 黎 加 和 多 米 尼 加 共 和 国 的 创 新 教 育 项 目 感 到 特 别 骄 傲, 这 些 项 目 旨 在 提 高 女 孩 和 年 轻 女 性 在 科 学 和 技 术 项 目 及 产 品 方 面 的 兴 趣 及 能 力 智 利 和 阿 根 廷 的 科 学 家 们 的 平 等 规 则 也 令 人 鼓 舞 但 障 碍 依 旧 存 在 处 理 性 别 问 题 时, 比 解 决 障 碍 更 重 要 的 是 对 障 碍 的 认 识, 尤 其 是 在 科 学 领 域, 没 有 成 功 是 稳 当 的, 阻 力 和 反 对 肯 定 存 在 毕 竟, 我 们 要 处 理 很 多 权 力 关 系, 它 们 会 影 响 我 们 认 知 理 解 评 价 和 处 理 包 括 科 学 在 内 的 多 维 度 生 活 的 方 式 拉 丁 美 洲 社 会 科 学 院 性 别 社 会 和 政 策 区 域 主 管 格 洛 丽 亚 邦 德 (Gloria Bonder) 吸 收 知 识, 加 强 交 流 2015 年 我 的 主 要 目 标 是 更 广 泛 地 吸 收 各 方 面 的 专 业 知 识 我 自 己 的 实 验 室 就 是 很 好 的 一 个 例 子 我 们 利 用 宏 基 因 组 学 和 宏 转 录 组 学 的 工 具 来 阐 明 微 生 物 在 肝 脏 疾 病 发 病 过 程 中 的 作 用, 以 及 它 们 如 何 建 构 相 互 作 用 的 网 络 这 些 研 究 给 我 们 提 供 了 诊 断 治 疗 以 及 预 防 肝 硬 化 等 疾 病 的 新 策 略 10

13 专 稿 2015: 青 年 科 学 家 吐 露 心 声 费 文 绪 / 编 译 颇 高 的 40 岁 以 下 的 年 轻 科 学 家, 询 问 他 们 的 新 年 计 划 以 及 他 们 对 科 学 未 来 的 希 望 找 到 科 学 前 沿 新 年 之 际, 自 然 杂 志 职 业 生 涯 版 面 助 理 编 辑 莫 妮 亚 贝 克 (Monya Baker) 采 访 了 12 位 知 名 度 奥 斯 卡 费 尔 南 德 斯 - 卡 佩 蒂 略 (Oscar Fernández -Capetillo),40 岁, 想 找 到 是 什 么 导 致 了 一 种 与 癌 症 和 衰 老 有 关 的 DNA 损 伤 类 型 他 是 西 班 牙 国 家 癌 症 研 究 中 心 一 个 科 研 团 队 的 负 责 人, 去 年 从 一 场 严 重 的 摩 托 车 事 故 中 死 里 逃 生 他 还 发 现 了 一 种 找 到 能 帮 助 抵 制 癌 症 化 疗 的 基 因 的 简 便 方 法 2015 年, 我 们 想 弄 清 抗 生 素 和 益 生 菌 对 肝 脏 的 影 响 我 们 已 经 对 80 位 肝 硬 化 患 者 进 行 了 为 期 半 年 的 跟 踪 研 究, 以 阐 明 像 乳 果 糖 这 样 的 益 生 素 对 疾 病 进 程 的 影 响 和 作 用 机 制 我 们 还 对 40 名 肝 功 能 衰 竭 患 者 跟 踪 研 究 了 一 个 月, 每 周 采 集 一 次 样 本, 以 研 究 患 者 肠 道 微 生 物 的 变 化 我 们 希 望 能 够 发 现 治 疗 肝 脏 疾 病 的 新 的 益 生 素 2015 年, 我 还 希 望 为 我 的 团 队 创 造 更 多 机 会, 让 他 们 与 不 同 国 家 的 科 学 家 进 行 交 流 与 合 作 我 们 计 划 参 加 更 多 的 国 际 会 议, 当 然 还 有 其 他 方 方 面 面 的 想 法 中 国 浙 江 大 学 医 学 院 传 染 病 诊 断 和 治 疗 国 家 重 点 实 验 室 主 任 李 兰 娟 更 多 科 学 女 性, 更 多 科 学 博 客 2015 年, 以 及 未 来 几 年, 我 的 愿 望 是 推 动 丘 吉 尔 学 院 的 本 科 毕 业 生 男 女 比 例 尽 量 接 近 50:50 丘 吉 尔 学 院 秉 承 优 秀 的 招 收 公 立 学 校 学 生 的 良 好 记 录, 但 是 接 收 的 学 生 中 只 有 35% 是 女 性, 在 数 学 和 工 程 学 专 业, 人 数 更 少 这 实 在 不 是 好 兆 头 吸 引 更 多 的 年 轻 女 性 根 本 就 是 非 常 重 要, 无 论 是 看 教 育, 还 是 看 道 理 根 据 基 金 会 的 条 款, 学 院 在 科 学 技 术 工 程 和 数 学 领 域 有 义 务 接 收 70% 的 新 生 但 我 们 在 数 学 或 工 程 学 还 没 有 女 讲 师, 这 就 使 得 学 校 开 放 日 没 有 女 性 面 孔 迎 接 未 来 的 申 请 者 因 此, 从 2015 年 春 季 开 始, 我 们 要 保 证 尤 其 在 这 些 学 科 攻 读 硕 士 和 博 士 学 位 的 女 性 可 以 更 多 地 来 面 对 未 来 的 学 生 我 的 目 标 是 要 特 别 改 善 2016 年 招 生 计 划 中 女 性 的 申 请 统 计 数 据 就 个 人 而 言, 我 想 撰 写 更 多 的 纯 科 学 博 文 我 平 时 经 常 写 科 学 文 化 和 性 别 相 关 的 问 题 但 拿 我 感 兴 趣 的 研 究 作 为 主 题 ( 我 在 生 物 学 界 面 研 究 软 物 质 物 理 ), 并 为 普 通 读 者 简 洁 扼 要 地 记 录 下 来, 是 改 善 我 写 作 风 格 的 好 方 法, 而 推 动 公 众 的 参 与 又 是 学 术 科 学 家 职 责 范 围 内 重 要 的 一 部 分 2014 年, 我 发 表 的 11 篇 博 文 中 只 有 一 篇 ( 有 关 仿 生 学 和 结 构 色 ) 算 得 上 纯 科 学 我 保 证 读 文 献 的 时 候 牢 记 这 一 目 标 英 国 剑 桥 大 学 丘 吉 尔 学 院 院 长 雅 典 娜 唐 纳 德 (Athene Donald) [ 资 料 来 源 :Nature][ 责 任 编 辑 : 彦 隐 ] 11

14 专 稿 奥 斯 卡 费 尔 南 德 斯 - 卡 佩 蒂 略 想 让 自 己 被 建 设 性 的 思 考 者 包 围, 希 尔 克 施 利 希 廷 想 鼓 励 小 团 队 的 探 索 发 现 我 的 新 年 决 心 是 减 少 旅 行 我 已 经 受 够 了 在 美 丽 城 市 只 逗 留 一 晚 的 旅 行, 每 次 我 只 能 透 过 出 租 车 玻 璃 匆 匆 瞥 一 眼 我 希 望 有 时 间 研 究 有 机 化 学 我 未 来 的 人 生 似 乎 会 与 药 物 研 发 联 系 在 一 起, 我 想 理 解 我 的 化 学 同 事 们 的 语 言 我 从 亚 马 逊 网 站 上 买 了 很 多 书, 它 们 都 摆 在 我 的 书 桌 上 等 着 我 开 卷 阅 读, 但 是 首 先 我 得 减 少 旅 行 正 常 哺 乳 动 物 细 胞 的 每 个 基 因 都 有 两 份 拷 贝, 所 以 即 使 你 的 一 份 基 因 拷 贝 发 生 变 异, 你 还 有 另 外 一 份 拷 贝, 基 因 功 能 筛 选 的 效 率 因 此 严 重 降 低 现 在, 我 们 可 以 筛 选 那 些 停 留 在 单 倍 体 每 个 基 因 只 包 含 一 份 拷 贝 的 哺 乳 动 物 细 胞 系 这 对 我 们 来 说 就 像 是 一 个 飞 跃 我 们 正 在 寻 找 抵 制 抗 癌 药 物 的 途 径, 并 试 图 了 解 DNA 修 复 基 因 是 如 何 工 作 的 既 然 我 们 已 经 拥 有 这 些 筛 选 平 台, 我 很 高 兴 检 验 任 何 跃 入 脑 海 的 想 法 我 的 个 人 希 望 是 会 发 生 我 今 天 预 测 不 到 的 惊 奇 的 事 情, 能 让 我 的 大 脑 再 忙 上 五 六 年 如 果 我 现 在 就 能 告 诉 你 我 未 来 五 年 将 会 做 什 么, 那 该 多 么 乏 味 啊 我 对 科 学 的 希 望 是 我 们 能 进 化 一 点 点, 不 是 通 过 论 文 来 认 可 科 学 家, 而 是 认 同 科 学 家 个 体 本 身 欧 洲 的 科 学 体 系 官 僚 主 义 严 重 他 们 想 让 你 告 诉 他 们 你 在 未 来 五 年 的 每 一 步 研 究 计 划 : 我 打 算 建 造 一 座 桥 梁, 到 2016 年 我 会 建 好 第 一 堵 墙 如 果 你 知 道 你 将 去 往 何 处, 那 就 不 是 科 学 研 究 了 前 沿 科 学 意 味 着 你 是 迷 路 的, 你 正 在 探 索 中, 我 不 知 道 在 道 路 的 另 一 头 你 会 得 到 什 么 在 实 验 室 也 是 如 此, 我 希 望 自 己 周 围 的 同 事 在 12 谈 论 科 学 的 时 候, 提 出 的 问 题 是 这 样 开 头 的 为 什 么 你 不 去 尝 试 某 事, 而 不 是 为 什 么 你 做 了 某 事 具 有 破 坏 性 人 格 的 人 要 加 强 对 你 的 实 验 的 控 制 也 没 有 关 系, 只 有 建 设 性 的 人 们 才 会 推 动 世 界 前 进 热 爱 知 识 去 年, 清 华 大 学 37 岁 的 结 构 生 物 学 家 颜 宁 教 授 利 用 晶 体 学 技 术 破 解 了 一 种 葡 萄 糖 转 运 蛋 白 的 分 子 结 构, 这 种 蛋 白 能 为 细 胞 转 运 葡 萄 糖, 从 而 为 细 胞 提 供 必 不 可 少 的 能 源, 此 前 科 学 家 们 对 这 种 葡 萄 糖 转 运 蛋 白 已 经 研 究 了 40 多 年 我 想 去 更 多 的 地 方 我 希 望 和 父 母 一 起 旅 行, 带 他 们 去 看 看 世 界 花 甲 之 年 正 是 领 略 世 界 的 好 时 候, 他 们 不 需 要 担 心 经 济 问 题, 身 体 又 足 够 强 壮 明 年 我 会 去 新 西 兰 和 澳 大 利 亚, 我 是 指 环 王 和 霍 比 特 人 的 忠 实 粉 丝 我 们 正 处 在 结 构 生 物 学 最 好 也 是 最 坏 的 时 颜 宁 : 探 索 自 然 是 代 我 们 结 晶 分 子 并 用 X 一 件 很 酷 的 事 情 射 线 的 衍 射 图 谱 来 揭 示 它 们 的 结 构, 而 技 术 进 步 使 冷 冻 电 镜 (cryo-em) 经 历 了 一 场 革 命 以 往 用 结 晶 技 术 可 能 需 要 10 年 才 能 完 成 的 困 难 项 目, 冷 冻 电 镜 只 需 要 半 年 就 能 解 决 那 么 剩 下 那 9 年 我 们 要 做 些 什 么 呢? 我 对 下 一 步 的 工 作 就 有 这 样 的 焦 虑 我 可 能 需 要 重 组 实 验 室, 扩 大 实 验 室 的 专 业 领 域, 或 者 干 脆 休 假 好 了 大 家 一 直 在 谈 论 着 转 化 研 究, 但 是, 回 顾 过 去, 科 学 革 命 总 是 出 自 于 基 础 研 究 我 不 希 望 人 们 问 我 你 的 研 究 能 救 命 吗, 让 人 类 获 益 是 我 们 的 一 个 宗 旨, 但 基 础 研 究 实 际 上 是 在 探 索 自 然, 了 解 自 然 是 一 件 很 酷 的 事 情 总 的 来 说, 我 希 望 日 后 人 们 可 以 不 用 再 担 心 经

15 专 稿 费 问 题 从 项 目 负 责 人 到 研 究 生, 每 个 人 都 在 抱 怨 经 费 不 足, 我 对 此 感 到 非 常 遗 憾 中 国 的 科 研 经 费 投 入 情 况 有 所 好 转, 我 很 高 兴 人 们 开 始 意 识 到 经 济 增 长 将 依 赖 于 科 技 摘 取 高 悬 的 果 实 斯 坦 福 大 学 33 岁 的 材 料 科 学 家 耶 恩 迪 奥 纳 (Jen Dionne ) 开 发 了 一 种 技 术, 能 使 光 与 纳 米 尺 度 材 料 的 相 互 作 用 可 视 化 去 年, 她 产 下 了 第 一 个 孩 子, 并 荣 获 美 国 青 年 科 学 家 和 工 程 师 总 统 奖 生 孩 子 会 改 变 你 的 视 角 你 会 希 望 自 己 的 研 究 进 展 能 真 正 使 下 一 代 人 生 活 的 世 界 变 得 更 加 美 好 作 为 一 个 新 妈 妈, 我 需 要 制 定 打 破 工 作 - 生 活 平 衡 的 替 代 策 略 我 希 望 新 生 儿 施 加 给 我 的 日 程 结 构 将 会 让 我 在 大 学 的 实 验 室 工 作 时 更 多 产, 当 我 的 孩 子 睡 觉 的 时 候, 我 能 更 好 地 完 成 论 文 写 作 任 务 当 你 只 有 几 个 小 时 的 时 间 写 论 文 或 项 目 申 请 书 的 时 候, 快 速 集 中 注 意 力 是 关 键 当 我 还 是 孩 子 的 时 候, 我 记 得 看 到 过 蓝 色 大 闪 蝶 的 彩 虹 色 翅 膀, 知 道 了 它 们 的 颜 色 不 是 用 颜 料 涂 的, 而 是 由 于 光 与 透 明 材 料 显 微 结 构 的 相 互 作 用 这 些 美 丽 的 自 然 界 标 本 很 可 能 驱 动 了 我 对 工 程 材 料 与 光 线 相 互 作 用 的 精 确 方 式 的 兴 趣 明 年, 我 渴 望 用 实 验 证 明 光 子 只 向 一 个 方 向 运 动 的 纳 米 结 构 材 料 现 在 的 设 备 从 手 机 到 超 级 计 算 机, 都 依 赖 于 电 子 元 件, 部 分 原 因 是 因 为 使 用 电 子 元 件 能 容 易 地 让 电 子 向 一 个 方 向 运 动 用 光 学 元 件 取 代 电 子 元 件 能 让 技 术 更 智 能 更 小 巧 更 高 效 节 能 我 对 科 学 界 的 希 望 是 正 在 成 长 中 的 科 学 家 不 要 害 怕 从 事 他 们 真 正 感 兴 趣 和 热 衷 的 研 究 在 此 引 用 一 下 作 家 杰 克 凯 鲁 亚 克 (Jack Ker 鄄 ouac) 的 名 句 : 我 只 喜 欢 这 一 类 人, 他 们 的 生 活 狂 放 不 羁, 说 起 话 来 热 情 洋 溢, 对 生 活 十 分 苛 求, 希 望 拥 有 一 切 我 希 望 科 学 家 能 找 到 令 他 们 生 活 狂 放 不 羁 的 事 物, 从 而 相 应 地 规 划 他 们 的 职 业 生 涯 我 建 议 他 们 不 要 害 怕 摘 取 高 悬 的 果 实, 在 面 对 科 学 家 的 日 常 挑 战 中, 保 持 他 们 对 科 学 发 现 的 激 情 在 网 络 中 解 决 问 题 生 物 工 程 学 家 达 尼 埃 尔 巴 塞 特 (Danielle Bassett),33 岁, 就 职 于 宾 夕 法 尼 亚 大 学, 去 年 荣 获 了 麦 克 阿 瑟 天 才 奖, 她 利 用 网 络 科 学 来 理 解 人 类 的 大 脑 我 2015 年 的 希 望 是 获 得 更 多 睡 眠, 要 照 顾 一 个 新 生 儿 和 一 个 三 岁 的 孩 子, 睡 眠 是 很 难 得 的 我 还 想 放 一 个 一 直 装 满 巧 克 力 的 碗 在 我 的 办 公 桌 上, 因 为 巧 克 力 总 是 有 助 于 进 行 创 造 性 的 科 学 思 考 我 还 想 探 索 把 系 统 工 程 中 的 工 具 应 用 于 医 学, 研 究 药 物 或 电 磁 刺 激 如 何 能 帮 助 那 些 患 精 神 健 康 疾 病 或 大 脑 受 到 损 伤 的 患 者 大 问 题 在 于 系 统 工 程 和 神 经 科 学 之 间 的 交 叉 大 脑 是 如 何 作 为 网 络 工 作 的, 而 这 又 是 如 何 形 成 人 的 理 解 力 的? 为 了 获 得 更 多 发 现, 更 多 科 学 家 需 要 在 一 起 交 流 合 作 仅 仅 组 织 单 一 学 科 的 学 术 会 议 是 不 行 的, 对 一 个 问 题 领 域 的 研 究, 我 们 需 要 呼 唤 更 多 跨 学 科 的 努 力, 来 增 加 不 同 学 科 之 间 的 交 流 如 果 我 们 希 望 能 够 转 化 或 产 生 社 会 影 响, 我 们 如 何 对 譬 如 教 室 这 样 的 学 习 环 境 的 神 经 生 物 学 效 应 进 行 定 量? 如 果 我 们 都 聚 在 一 起 思 考 这 个 问 题, 我 们 会 提 出 新 的 研 究 方 向 制 订 发 现 计 划 物 理 学 家 素 集 拉 塞 巴 斯 蒂 安 (Suchitra Sebas 鄄 tian),38 岁, 在 英 国 剑 桥 大 学 研 究 能 引 起 能 源 运 输 和 储 存 革 命 的 材 料 去 年, 她 入 选 世 界 经 济 论 坛 评 选 的 30 位 杰 出 青 年 科 学 家 之 一 她 有 时 把 自 己 称 为 是 量 子 炼 金 术 士 我 做 现 场 戏 剧, 大 多 是 喜 剧, 今 年 我 想 更 频 繁 地 这 么 做 物 理 学 也 许 会 让 人 孤 独, 因 为 你 要 一 直 13

16 专 稿 思 考 我 做 戏 剧 就 是 因 为 戏 剧 能 把 你 从 沉 思 中 解 放 出 来, 你 得 去 跟 演 员 和 观 众 打 交 道 今 年, 我 的 实 验 室 想 找 到 不 必 冷 却 到 不 切 实 际 的 低 温 就 能 工 作 的 超 导 体 我 们 从 我 们 认 为 处 于 超 导 临 界 状 态 的 材 料 中 提 炼 高 纯 度 的 晶 体, 然 后 用 金 刚 石 砧 使 其 受 到 非 常 高 的 压 力 钻 石 的 尖 端 也 是 以 类 似 的 方 式 施 加 压 力 来 切 割 斜 面 的 如 果 我 们 对 晶 体 施 加 一 点 压 力, 材 料 中 的 电 子 结 构 将 会 颠 覆 而 变 成 超 导 体, 这 是 一 种 输 送 电 流 而 不 损 失 能 量 的 材 料 这 就 像 把 尘 土 变 成 黄 金 一 样 神 奇 对 于 科 学 界, 我 想 我 们 应 该 更 加 关 注 科 学 发 现 的 过 程 要 在 科 学 上 有 所 发 现, 你 必 须 愿 意 冒 险, 愿 意 偶 尔 犯 错 误 但 是 现 在 的 科 学 文 化 更 多 的 是 奖 赏 你 的 增 量 贡 献 不 犯 错 误 尽 管 增 量 工 作 很 关 键, 但 是 科 学 界 歪 曲 了 对 增 量 的 理 解 创 造 性 和 科 学 发 现 应 该 是 对 等 的 寻 找 科 学 的 最 优 解 费 奥 多 孔 德 拉 绍 夫 (Fyodor Kondrashov), 35 岁, 就 职 于 西 班 牙 巴 塞 罗 那 基 因 组 调 控 中 心, 曾 荣 获 美 国 霍 华 德 休 斯 医 学 研 究 所 颁 发 的 首 届 国 际 青 年 科 学 家 奖 他 想 知 道 为 何 对 某 个 个 体 带 来 伤 害 的 基 因 多 态 性, 对 另 一 个 个 体 则 是 中 性 的 甚 至 是 有 益 的 科 学 正 越 来 越 成 为 一 项 公 司 般 的 事 业, 而 不 仅 仅 是 一 种 学 术 和 智 力 上 的 努 力 我 们 得 成 为 优 秀 的 经 理 人, 进 行 自 我 推 销, 在 持 续 不 断 的 竞 争 中 获 取 资 源 短 期 内 取 得 成 果 的 压 力, 限 制 了 我 的 实 验 室 所 能 研 究 的 科 学 问 题 的 类 型 欧 洲 的 研 究 生 有 一 个 非 常 具 体 的 时 间 框 架, 他 们 必 须 在 这 个 时 间 框 架 内 完 成 自 己 的 博 士 学 位, 不 允 许 他 们 有 时 间 去 探 索 或 犯 错 误, 他 们 不 得 不 追 求 能 让 他 们 完 成 所 需 论 文 的 研 究 项 目 这 是 自 愿 参 加 这 种 竞 争 的 我 们 和 鼓 励 我 们 去 竞 争 的 体 制 之 间 的 一 个 反 馈 回 路 这 里 一 定 有 一 个 最 优 解, 我 不 太 确 定 我 们 已 经 找 到 了 最 优 解, 至 少 在 欧 洲 没 找 到, 在 美 国 也 没 找 到 必 须 要 有 某 种 系 统 性 的 解 决 之 道, 我 的 希 望 是 至 少 我 们 开 始 寻 找 这 个 最 优 解 学 科 交 叉 克 里 斯 廷 亨 登 (Christine Hendon), 在 生 物 医 学 和 电 子 工 程 领 域 接 受 科 学 训 练,31 岁, 就 职 于 哥 伦 比 亚 大 学, 正 在 研 究 细 胞 甚 至 更 小 的 尺 度 监 控 心 脏 跳 动 的 方 法 去 年, 她 荣 获 了 美 国 国 立 卫 生 研 究 院 (NIH) 的 新 创 新 者 奖 我 刚 刚 产 下 我 的 第 一 个 孩 子, 所 以 出 差 参 加 会 议 会 比 较 困 难, 我 的 目 标 是 找 到 在 东 海 岸 召 开 的 学 术 会 议 我 们 的 一 个 具 体 目 标 是 使 用 我 们 今 年 在 移 植 心 脏 中 研 发 的 一 个 仪 器, 并 且 在 体 内 心 脏 中 证 明 它 的 功 能 大 多 数 医 学 影 像 技 术 只 会 让 你 知 道 组 织 的 样 子, 但 是 当 你 正 在 做 医 学 决 定 时, 你 还 想 知 道 组 织 的 功 能 我 们 想 通 过 把 组 织 的 结 构 和 功 能 关 联 起 来, 填 补 医 学 影 像 技 术 的 这 个 空 白 然 后 我 们 能 解 决 临 床 问 题 监 测 心 律 失 常 或 电 气 生 理 学 检 查 异 常 的 心 脏, 因 为 超 声 波 检 查 对 这 些 问 题 是 无 效 的 如 果 说 我 对 科 学 界 有 什 么 希 望 的 话, 那 就 是 打 破 学 科 之 间 的 界 限, 鼓 励 学 生 选 择 自 己 系 别 之 外 的 课 程 对 很 多 应 用 型 研 究 来 说, 你 需 要 在 团 队 中 工 作, 你 需 要 对 自 己 的 学 科 还 有 合 作 者 的 学 科 都 有 很 好 的 了 解 所 以, 不 把 自 己 仅 仅 与 电 气 工 程 师 或 是 生 物 学 家 联 系 在 一 起 是 有 好 处 的 并 不 是 每 个 人 都 认 为 交 叉 学 科 的 训 练 是 有 价 值 的 这 需 要 更 长 时 间 的 科 研 训 练 但 是 当 你 在 这 些 研 究 大 问 题 的 大 团 队 工 作 的 时 候, 你 只 有 与 你 的 同 事 相 互 交 流 才 能 有 效 地 开 展 工 作 为 小 团 队 留 出 发 展 空 间 天 体 物 理 学 家 希 尔 克 施 利 希 廷 (Hilke Schlichting),32 岁, 就 职 于 麻 省 理 工 学 院, 她 相 信 研 究 行 星 如 何 形 成 是 了 解 我 们 来 自 哪 里 生 命 是 如 何 形 成 的 第 一 步 我 想 工 作 得 少 一 点, 花 更 多 时 间 陪 我 的 丈 夫 和 14

17 专 稿 以 世 界 第 五 高 峰 命 名 的 阿 拉 斯 加 雪 橇 犬 马 卡 鲁 我 们 已 经 制 定 一 起 去 印 度 尼 西 亚 纳 米 比 亚 和 坦 桑 尼 亚 的 计 划 我 的 实 验 室 现 在 正 在 研 究 的 大 问 题 是 试 图 理 解 一 个 新 发 现 的 行 星 系 是 如 何 形 成 的 美 国 宇 航 局 2009 年 发 射 的 开 普 勒 太 空 观 测 站 已 经 发 现 了 其 他 恒 星 周 围 的 多 颗 候 选 行 星, 发 现 了 轨 道 比 水 星 更 小 的 行 星, 还 有 以 10~30 天 甚 至 更 少 时 间 就 环 绕 它 们 的 恒 星 一 圈 的 行 星 我 们 从 未 在 太 阳 系 发 现 过 类 似 这 样 的 行 星 我 想 知 道 这 些 行 星 是 否 在 离 我 们 今 天 看 到 它 们 的 位 置 很 近 的 地 方 形 成 的, 还 是 在 更 大 的 向 内 移 动 的 轨 道 形 成 的 未 来 的 趋 势 是, 人 们 将 越 来 越 难 以 在 不 依 附 科 学 联 合 体 的 小 团 队 中 工 作 我 们 需 要 保 持 小 型 研 究 团 队 的 多 样 性 和 独 立 性, 尤 其 对 初 级 科 研 人 员 而 言 科 学 任 务 会 有 经 费 资 助, 即 使 科 研 人 员 对 重 大 任 务 贡 献 很 小, 那 也 很 重 要, 但 是 我 们 依 然 需 要 确 信 我 们 有 独 立 的 探 索 线 路 理 论 研 究 一 般 是 在 小 团 队 中 完 成 的, 我 希 望 我 们 能 继 续 保 持 这 一 点 鼓 励 科 学 探 索 拉 蒂 普 达 斯 古 普 塔 (Rajdeep Dasgupta),38 岁, 就 职 于 美 国 德 克 萨 斯 州 的 莱 斯 大 学, 他 想 知 道 碳 水 和 硫 是 如 何 被 带 到 地 球 表 面 并 包 含 到 地 球 内 部 的 我 需 要 学 习 更 经 常 地 说 不 现 在, 给 我 做 实 验 室 工 作 的 时 间 越 来 越 少, 我 往 往 在 项 目 申 请 或 论 文 评 审 上 耽 搁 最 长 时 间, 而 这 些 事 我 一 开 始 就 不 应 该 答 应 去 做 的 我 想 设 法 找 到 时 间, 更 多 地 去 动 手 做 实 验 和 分 析, 这 些 事 是 我 真 正 爱 做 的 当 然, 我 想 在 搞 定 所 有 这 些 事 情 的 同 时, 仍 然 能 找 到 足 够 的 时 间 陪 我 的 三 个 儿 子 玩 耍, 能 有 时 间 好 好 陪 伴 我 的 家 人 和 朋 友 我 们 研 究 岩 浆 是 如 何 把 元 素 从 地 球 表 面 循 环 到 内 部, 又 从 地 球 内 部 循 环 回 表 面 的 如 果 你 好 奇 如 何 能 拥 有 几 十 亿 年 都 宜 居 的 气 候, 那 你 就 需 要 理 解 这 个 当 岩 浆 穿 过 地 幔 从 地 壳 喷 射 而 出 时, 会 与 地 表 岩 石, 比 如 石 灰 石, 发 生 相 互 作 用 但 是 如 果 高 压 的 岩 浆 穿 过 石 灰 石 喷 射 而 出 时, 会 使 岩 石 释 放 二 氧 化 碳 我 们 想 知 道 这 与 地 球 历 史 上 的 二 氧 化 碳 排 放 到 大 气 中 有 什 么 关 系 总 体 而 言, 在 科 学 上, 有 时 候 我 感 觉, 我 们 只 是 在 已 经 有 一 个 明 确 阐 述 的 假 说 时, 才 资 助 相 关 的 科 学 研 究 我 们 会 说, 你 没 有 提 出 一 个 假 说, 所 以 我 们 不 会 支 持 你 做 那 些 测 量 结 果 是, 一 直 都 没 有 做 成 测 量, 直 到 支 持 获 取 那 些 数 据 的 某 个 假 说 出 现 支 持 更 多 由 探 索 和 好 奇 心 驱 动 的 科 学 研 究, 将 会 受 到 科 学 家 的 欢 迎 审 视 整 个 生 物 体 植 田 博 树,39 岁, 就 职 于 东 京 大 学 和 日 本 理 化 学 研 究 所 (RIKEN) 定 量 生 物 学 中 心, 最 近 他 领 导 的 一 个 科 学 家 团 队 发 现 了 一 个 去 除 组 织 颜 色 制 造 透 明 老 鼠 的 方 法, 他 们 用 这 种 方 法 能 清 晰 地 观 察 到 死 去 的 老 鼠 体 内 完 整 无 损 的 器 官 一 项 类 似 的 技 术 可 以 在 细 胞 水 平 上 对 整 个 解 剖 的 大 脑 成 像 到 2015 年 3 月 底, 我 们 将 启 用 日 本 理 化 学 研 究 所 在 大 阪 新 建 的 老 鼠 实 验 装 置, 能 让 我 们 非 侵 入 式 地 每 周 监 测 多 只 老 鼠 的 睡 眠 - 觉 醒 状 态 所 以 我 想 让 这 个 新 的 实 验 装 置 在 2015 年 完 全 发 挥 作 用, 开 始 研 究 睡 眠 生 物 学 我 很 好 奇, 单 个 的 神 经 细 胞 不 睡 觉, 整 个 动 物 是 如 何 睡 觉 的 呢? 在 2013 年 和 2014 年, 我 试 图 逃 离 日 本 湿 热 的 夏 天, 但 是 没 有 成 功, 因 为 要 提 交 和 修 改 两 篇 关 于 全 脑 和 全 身 成 像 研 究 的 论 文 手 稿 我 希 望 明 年 夏 天 访 问 美 国 科 罗 拉 多 州 的 阿 斯 彭 物 理 研 究 中 15

18 专 稿 心 还 有, 自 从 2013 年 10 月 以 来, 我 每 周 都 在 东 京 大 学 和 日 本 理 化 学 研 究 所 定 量 生 物 学 中 心 之 间 来 回 奔 波 我 希 望 自 己 能 享 受 这 样 一 种 长 途 通 勤 的 乐 趣 我 想 通 过 观 察 具 有 单 细 胞 分 辨 率 的 睡 眠 状 态, 来 解 决 生 物 体 级 别 的 睡 眠 - 觉 醒 周 期 的 工 作 机 理 精 神 分 裂 症 和 抑 郁 症 与 睡 眠 紊 乱 有 关, 大 脑 的 状 态 受 到 这 些 精 神 疾 病 的 影 响, 我 们 通 过 观 察 睡 眠 - 觉 醒 状 态 也 许 能 获 得 关 于 这 些 疾 病 的 一 点 线 索 2000 年 前 后, 当 系 统 生 物 学 研 究 兴 起 的 时 候, 我 们 还 可 以 专 注 于 分 子 和 细 胞 之 间 的 层 面 的 研 究, 但 是 现 在 是 时 候 从 细 胞 级 别 往 前 推 进 到 生 物 体 级 别 的 研 究 了 现 在, 全 身 去 色 和 成 像 技 术 让 我 们 有 可 能 以 单 细 胞 分 辨 率 分 析 整 个 身 体, 这 不 仅 对 于 生 命 科 学 家, 而 且 对 教 师 工 程 师 和 艺 术 家 都 提 供 了 很 多 潜 在 的 可 能 性 说 出 自 己 的 观 点 受 训 成 为 一 名 粒 子 物 理 学 家 的 塔 姆 辛 爱 德 华 兹 (Tamsin Edwards),35 岁, 从 事 地 球 系 统 模 型 的 研 究, 她 因 从 事 科 学 传 播 而 为 人 熟 知 今 年, 她 加 入 了 英 国 米 尔 顿 凯 恩 斯 的 开 放 大 学, 这 是 一 家 专 注 于 远 程 学 习 的 机 构 我 正 在 预 测 南 极 的 未 来, 如 果 你 对 不 确 定 性 感 兴 趣 的 话, 这 项 研 究 是 非 常 吸 引 人 的, 因 为 南 极 是 未 来 海 平 面 上 升 的 最 大 未 知 数 在 南 极 大 陆 的 边 缘, 海 冰 流 入 海 洋, 我 们 认 为 这 个 过 程 将 会 加 剧, 并 导 致 海 平 面 上 升 但 是 我 们 也 预 测 到 未 来 会 有 更 多 的 降 雪, 使 得 部 分 冰 盖 变 厚, 对 上 述 效 应 做 一 些 补 偿 我 的 主 要 研 究 兴 趣 是 模 型 的 不 确 定 性 我 观 察 不 同 模 型 得 出 的 预 测 结 果 的 变 化 范 围, 测 试 模 型 对 过 去 的 模 拟 有 多 准 确 2015 年, 我 将 申 请 经 费 开 展 我 自 己 的 研 究 我 也 做 很 多 科 学 传 播 工 作, 我 希 望 更 多 的 科 学 家 加 入 这 项 工 作 分 担 了 科 学 研 究 的 重 担, 确 保 公 众 是 在 与 专 家 谈 论, 让 科 学 传 播 更 被 公 众 接 受 是 我 们 职 责 的 一 部 分 公 众 的 参 与 也 会 拓 宽 你 的 知 识 基 础, 我 认 为 与 持 有 不 同 观 点 的 人 交 谈 是 一 件 很 好 的 事 情, 你 也 不 想 生 活 在 一 个 回 音 室 里 吧 找 到 研 究 焦 点 冯 新 亮,34 岁, 在 他 27 岁 的 时 候 成 为 德 国 美 因 茨 的 马 克 斯 普 朗 克 高 分 子 研 究 所 的 一 个 团 队 负 责 人, 现 在 是 德 国 德 累 斯 顿 工 业 大 学 的 团 队 负 责 人 他 想 让 石 墨 烯 能 实 际 用 于 日 常 应 用 中, 如 果 这 种 不 可 弯 曲 的 材 料 能 被 精 确 地 操 控 和 塑 形, 则 可 以 使 电 子 设 备 变 得 更 快 更 小 更 高 效 为 了 赋 予 石 墨 烯 用 于 电 子 设 备 所 必 须 的 半 导 体 特 性, 它 必 须 要 有 非 常 精 确 的 形 状 如 果 我 们 能 通 过 化 学 合 成 法 来 制 备 石 墨 烯, 我 们 可 以 用 一 个 自 下 而 上 的 方 法 构 建 石 墨 烯 带, 制 备 出 具 有 精 密 性 能 的 无 数 材 料, 它 们 有 规 定 的 形 状 和 边 缘 我 们 的 最 高 目 标 是 合 成 具 有 新 性 能 的 石 墨 烯 纳 米 带, 比 如 自 旋 输 运, 能 允 许 单 个 电 子 在 计 算 应 用 中 被 用 作 比 特 对 于 我 自 己 而 言, 我 的 愿 望 是 保 持 周 六 放 松 不 做 科 研, 努 力 工 作 对 于 一 个 科 学 家 固 然 很 重 要, 但 是 愉 快 的 社 交 生 活 同 样 也 能 使 人 神 清 气 爽 我 也 希 望 科 学 家 们 能 容 易 地 获 得 所 有 我 们 需 要 的 信 息 我 们 不 可 能 阅 读 所 有 的 报 纸, 核 查 所 有 的 期 刊, 一 部 分 原 因 是 因 为 出 版 商 之 间 的 竞 争 : 一 个 出 版 商 创 办 了 一 种 期 刊, 另 一 个 出 版 商 又 创 办 了 另 一 种 期 刊 但 是 从 科 学 上 而 言, 不 同 期 刊 上 的 这 些 论 文 可 能 会 有 重 叠, 给 科 学 家 的 工 作 增 加 了 困 难 这 些 期 刊 会 邀 请 科 学 家 投 稿, 如 果 你 投 稿 了, 你 同 意 了, 然 后 你 会 同 意 太 多 期 刊 太 多 的 信 息 是 重 复 和 重 叠 的, 我 认 为 这 会 冲 淡 我 们 的 注 意 力 [ 资 料 来 源 :Nature][ 责 任 编 辑 : 彦 隐 ] 16

19 空 间 科 学 重 新 思 考 如 何 登 陆 火 星 邓 雪 梅 / 编 译 缘 于 冷 战 时 期 的 想 法 以 及 在 荒 漠 中 高 风 险 火 箭 的 测 试, 美 国 宇 航 局 (NASA) 正 在 重 新 启 动 火 星 登 陆 计 划 在 一 间 狭 长 的 观 察 室 中, 约 50 人 聚 集 在 一 排 落 地 窗 前, 齐 刷 刷 地 将 目 光 投 向 窗 外 的 一 片 沙 漠 上 沙 漠 上 尘 土 飞 扬, 在 一 组 门 窗 紧 闭 的 车 队 中, 有 一 辆 闪 闪 发 光 的 超 音 速 滑 车 混 杂 在 其 中, 似 乎 在 规 避 外 力 冲 击 引 发 的 碰 撞 恐 怖 7 分 钟 这 是 加 利 福 尼 亚 州 莫 哈 韦 沙 漠 的 一 个 美 国 海 军 航 空 武 器 测 试 站, 一 项 登 陆 火 星 的 新 技 术 测 试 正 在 这 里 的 中 国 湖 进 行, 测 试 结 果 将 直 接 对 火 星 探 测 的 未 来 产 生 影 响 你 可 能 还 记 得 2012 年 8 月 好 奇 号 火 星 车 进 入 火 星 大 气 时 的 恐 怖 7 分 钟 其 中 最 富 戏 剧 性 的 一 幕 是 天 空 起 重 机 把 好 奇 号 投 放 到 火 星 表 面 上 每 个 人 都 在 观 看 天 空 起 重 机 用 于 下 降 的 降 落 伞 设 备 NASA 喷 气 推 进 实 验 室 (JPL) 的 降 落 伞 技 术 专 家 伊 恩 克 拉 克 (Ian Clark) 说 而 令 人 诡 异 的 是, 降 落 伞 未 经 过 严 格 意 义 上 测 试, 而 好 奇 号 则 是 火 星 车 中 最 重 的 一 辆 未 来 如 果 我 们 继 续 探 索 火 星 其 他 区 域 并 采 集 岩 石 样 本 返 回, 那 么 我 们 就 需 要 重 新 思 考 着 陆 火 星 的 方 式 这 就 是 为 什 么 NASA 拨 款 JPL1.89 亿 美 元 对 火 星 着 陆 系 统 继 续 改 进 在 地 球 上 测 试, 需 要 借 助 直 升 机 火 箭 助 推 器 和 超 音 速 滑 车 克 拉 克 说, 你 不 可 掉 以 轻 心, 因 为 有 太 多 你 无 法 想 象 的 困 难 会 出 现 测 试 如 果 失 败, 则 意 味 着 耗 资 数 十 亿 美 元 的 行 星 际 任 务 会 被 取 消 对 于 降 落 伞 而 言, 火 星 大 气 过 于 稀 薄 无 阻 力 可 言, 直 到 距 火 星 表 面 10 公 里 之 内 降 落 伞 才 可 发 挥 作 用 此 时, 火 星 着 陆 器 以 每 小 时 公 里 的 速 度 急 速 下 落, 施 加 在 降 落 伞 上 的 力 则 无 比 巨 大 这 就 像 爆 炸 一 样 JPL 原 降 落 伞 设 计 团 队 的 负 责 人 托 马 索 里 韦 利 尼 (Tommaso Rivellini) 说 好 奇 号 着 陆 过 程 之 所 以 特 别 令 人 揪 心, 是 因 为 其 直 径 21.5 米 的 降 落 伞 在 下 降 中 能 否 顺 利 展 开, 或 被 撕 成 碎 片, 或 缠 着 着 陆 器 不 停 地 打 转? 你 玩 的 是 一 个 经 验 外 推 的 游 戏, 克 拉 克 说, 这 会 让 每 个 人 都 很 紧 张 如 果 任 务 控 制 员 给 探 测 器 额 外 增 加 1 千 克 载 荷 的 话, 降 落 伞 很 可 能 会 承 受 不 住 这 就 是 里 韦 利 尼 所 说 的 套 娃 效 应 额 外 的 载 荷, 即 增 加 一 个 1 千 克 的 仪 器, 则 意 味 着 就 要 增 加 一 个 容 器 或 扩 大 探 测 器 外 壳, 相 应 的, 就 会 增 加 3 千 -4 千 克 载 荷, 同 时 还 需 要 一 个 更 大 载 荷 的 飞 船 搭 载, 这 将 耗 费 更 多 的 燃 料 偶 尔 也 有 例 外 例 如, 将 着 陆 时 间 安 排 在 大 气 较 为 密 集 的 时 候, 这 有 助 于 减 缓 降 落 速 度 17

20 空 间 科 学 尽 管 载 荷 并 不 是 唯 一 的 问 题, 假 设 在 不 增 加 重 量 的 同 时 允 许 搭 载 更 多 的 设 备, 我 们 仍 然 只 能 在 火 星 的 低 洼 地 区 着 陆 约 为 火 星 表 面 的 43% ( 图 1) 这 缘 于 着 陆 器 减 速 过 程 缺 乏 足 够 的 大 气 厚 度, 高 海 拔 地 区 因 此 被 排 除 在 外 然 而, 正 是 这 些 高 海 拔 地 区 受 水 侵 蚀 较 少 更 加 古 老 的 地 貌 特 征 更 可 能 揭 示 出 火 星 的 早 期 历 史 JPL 降 落 伞 项 目 负 责 人 马 克 阿 德 勒 (Mark Adler) 说 : 那 里 才 是 我 们 真 正 想 去 的 地 方 气 动 减 速 器 面 对 这 些 局 限, 里 韦 利 尼 和 克 拉 克 意 识 到, 唯 一 的 选 择 就 是 重 新 构 建 火 星 着 落 系 统, 理 由 似 乎 很 充 分, 因 为 以 前 尝 试 引 入 新 式 降 落 伞 曾 有 过 失 败 的 教 训 例 如,2003 年 英 国 小 猎 犬 2 号 火 星 着 陆 器 因 计 算 显 示 着 陆 过 程 会 过 于 剧 烈, 故 在 最 后 时 刻 增 大 了 降 落 伞 50% 的 表 面 积 而 这 个 降 落 伞 被 许 多 人 认 为 是 导 致 小 猎 犬 2 号 坠 毁 的 一 个 可 能 原 因 按 照 程 序, 应 该 对 新 式 降 落 伞 性 能 进 行 风 洞 测 试, 但 世 界 上 没 有 如 此 大 的 风 洞 测 试 设 备 降 落 伞 本 身 也 就 几 十 万 美 元, 克 拉 克 说, 而 花 在 测 试 上 的 钱 则 是 巨 大 的 任 务 设 计 者 们 不 愿 意 给 项 目 额 外 增 添 不 必 要 的 预 算 里 韦 利 尼 和 克 拉 克 进 退 两 难 2010 年 情 况 有 了 变 化, 新 的 资 金 推 进 了 基 础 技 术 的 研 发 2011 年, 降 落 伞 研 发 团 队 赢 得 了 1.89 亿 美 元 研 发 资 金 在 天 空 起 重 机 之 前, 里 韦 利 尼 曾 研 究 过 好 奇 号 安 全 着 落 的 多 种 方 案, 包 括 一 个 玻 璃 钢 制 成 的 四 面 体 外 壳, 以 及 他 于 1997 年 设 着 陆 火 星 未 来 着 陆 火 星 会 使 用 充 气 减 速 器 和 更 大 的 降 落 伞, 他 们 会 承 载 更 重 的 着 陆 器 速 度 ~21,600 公 里 / 小 时 公 里 0 分 钟 进 入 火 星 大 气 防 热 罩 开 始 减 速 ~3900 公 里 / 小 时 2 分 56 秒 充 气 减 速 器 展 开 ~1600 公 里 / 小 时 3 分 41 秒 ~240 公 里 / 小 时 直 径 为 30.5 米 的 降 落 伞 以 前 是 直 径 为 21.5 米 的 降 落 伞 降 落 伞 打 开 17 秒 后 防 热 罩 分 离 4 分 5 秒 降 落 伞 脱 离 并 且 天 空 起 重 机 开 启 着 陆 图 1 计 的 一 个 葡 萄 串 样 式 的 弹 性 气 囊 这 个 弹 性 气 囊 使 得 火 星 探 路 者 成 功 着 陆 火 星 然 而, 没 有 一 个 完 备 的 能 承 载 更 重 设 备 的 降 落 伞 设 计 方 案 令 人 欣 慰 的 是, 克 拉 克 从 上 世 纪 60 年 代 一 个 便 被 搁 置 的 超 音 速 气 动 减 速 器 (SIAD) 项 目 中 找 到 了 灵 感 SIAD 60 年 代 被 测 试 过, 却 从 未 真 正 使 用 过 本 质 上,SIAD 是 一 个 直 径 6 米 用 布 料 织 成 的 轮 圈, 在 减 速 过 程 中 可 以 弥 补 防 热 衬 和 降 落 伞 之 间 的 落 差 计 算 显 示, 紧 贴 防 热 衬 下 部 的 SIAD 可 以 减 缓 下 降 速 度, 足 以 让 一 个 直 径 30.5 米 的 降 落 伞 安 全 打 开 ( 图 2) 揪 心 的 测 试 2012 年 10 月, 测 试 在 中 国 湖 上 开 始 了 一 架 看 似 无 翼 机 身 的 超 音 速 滑 车 与 装 置 被 放 置 在 超 音 速 海 军 军 械 研 究 轨 道 (SNORT) 的 导 轨 上 SNORT 通 常 是 用 来 测 试 在 超 音 速 条 件 下 飞 机 的 弹 射 座 椅 导 弹 撞 击 以 及 装 甲 车 辆 的 穿 透 性 此 时, 捆 绑 在 装 置 背 面 的 火 箭 发 动 机 有 望 把 滑 车 速 度 增 加 到 8.5 马 赫, 使 其 成 为 地 球 上 速 度 最 快 的 车 辆 之 一 尽 管 SNORT 无 法 达 到 火 星 降 落 时 的 速 度, 但 呼 啸 而 来 的 正 对 SIAD 表 面 的 空 气 却 会 产 生 比 火 星 大 得 多 的 阻 力 与 火 星 大 气 的 气 动 力 学 不 同, 地 球 大 气 要 密 集 得 多, 克 拉 克 说 同 时 他 也 担 心 这 个 改 进 的 装 置 会 失 败 因 为 在 60 年 代, 研 究 者 们 对 火 星 大 气 的 特 性 知 之 甚 少, 当 时 他 们 假 设 火 星 大 气 同 地 球 的 类 似 除 了 枯 黄 的 沙 地 灌 木 丛 在 微 风 中 摇 摆 着 枝 条 以 外, 超 音 速 滑 车 18

21 的 周 围 一 片 寂 静 此 时 是 到 了 该 检 验 成 果 的 时 候 了 在 观 察 室 里, 当 操 作 人 员 按 下 按 钮 后 的 瞬 间, 一 条 长 达 50 米 长 的 烈 焰 从 SNORT 上 的 6 台 火 箭 发 动 机 后 面 喷 涌 而 出 几 乎 是 同 时, 观 察 室 的 钢 化 玻 璃 窗 被 雷 鸣 般 的 冲 击 波 震 得 格 格 作 响 以 及 车 辆 警 报 器 发 出 的 一 片 嗡 嗡 声 响 此 时, 这 个 咆 哮 的 怪 物 已 加 速 到 每 小 时 去 更 高 的 地 方 现 在 火 星 的 降 落 伞 仅 能 使 火 星 车 着 陆 低 洼 地 区 约 为 火 星 表 面 的 43% 随 着 能 够 更 快 减 速 的 新 式 着 陆 系 统 的 出 现, 高 海 拔 地 区 将 会 成 为 新 的 着 陆 点 现 在 着 陆 地 未 来 着 陆 地 火 星 车 着 陆 地 凤 凰 号 400 公 里, 而 SIAD 就 像 似 一 个 张 开 大 嘴 的 牛 蛙 直 面 扑 来 的 冲 击 波, 其 过 程 只 有 几 分 之 一 秒 在 观 察 室 里, 一 排 排 显 示 器 正 播 放 着 摄 像 机 捕 捉 到 的 现 场 画 面 为 了 了 解 SIAD 的 性 能, 工 程 师 们 使 用 了 一 种 称 作 摄 影 制 图 法 的 技 术, 用 以 检 测 SIAD 织 物 上 由 手 工 精 细 绘 制 的 成 百 上 千 个 排 列 规 整 的 黑 点 克 拉 克 阿 德 勒 和 里 韦 利 尼 的 眼 光 紧 紧 盯 着 同 一 个 屏 幕, 仔 细 观 看 着 用 慢 镜 头 播 放 的 SIAD 展 开 画 面, 还 时 不 时 地 暂 停 回 放 再 暂 停 再 回 放 偏 差 在 厘 米 量 级 上 克 拉 克 在 电 话 中 说 他 的 脸 上 露 出 了 笑 容, 这 意 味 着 实 验 取 得 了 阶 段 性 的 成 功 但 下 一 阶 段 的 测 试 会 更 加 困 难, 接 下 来 要 对 直 径 30.5 米 的 降 落 伞 进 行 测 试, 它 比 好 奇 号 用 的 宽 9 米, 表 面 积 是 好 奇 号 的 两 倍 40 年 的 历 程 2013 年 10 月,JPL 团 队 将 再 次 来 到 中 国 湖, 由 一 架 直 升 机 首 次 把 降 落 伞 带 到 距 地 面 英 尺 的 高 空 : 降 落 伞 与 一 根 由 加 强 版 的 凯 夫 拉 材 料 制 成 的 系 绳 与 SNORT 相 连, 火 箭 点 火 后 将 会 产 生 56 万 牛 顿 拉 力 把 降 落 伞 拽 回 地 面 如 果 降 落 伞 系 绳 的 释 放 时 间 以 及 火 箭 点 火 时 间 没 有 精 确 计 算 好 的 话, 其 冲 击 波 很 可 能 扰 乱 直 升 机 旋 翼 的 运 转 并 导 致 机 毁 人 亡 机 遇 号 北 半 球 南 半 球 图 年 6 月, 减 速 器 和 降 落 伞 搭 载 气 球 被 运 送 到 夏 威 夷 考 艾 岛 的 太 平 洋 导 弹 靶 场 上 空 的 平 流 层 中 如 果 一 切 顺 利 的 话, 在 12 万 英 尺 上, 一 台 48BV 型 固 体 燃 料 火 箭 发 动 机 驱 动 火 星 探 路 者 以 及 凤 凰 号 火 星 着 陆 器 的 第 三 级 引 擎 将 会 点 火 并 把 整 个 装 置 再 往 上 抬 升 4 万 英 尺 在 这 一 高 度, 大 气 的 密 度 类 似 于 火 星 大 气 减 速 器 和 降 落 伞 在 火 箭 发 动 机 的 牵 引 下 以 4 马 赫 的 速 度 飞 行 并 依 次 展 开 这 一 切 将 要 耗 资 1.89 亿 美 元 尽 管 这 看 似 是 一 个 庞 大 的 花 销, 但 阿 德 勒 却 把 它 视 为 一 项 长 期 投 资 上 世 纪 年 代 进 行 的 第 一 轮 降 落 伞 测 试 为 美 国 40 年 的 火 星 探 测 奠 定 了 基 础 他 说 : 我 们 认 为 降 落 伞 项 目 也 会 有 同 样 丰 厚 的 成 果 空 间 科 学 好 奇 号 勇 气 号 对 于 JPL 而 言,NASA 对 该 项 目 的 支 持 被 视 为 活 力 复 苏 的 象 征 : 是 时 候 该 重 新 思 考 一 些 大 事 了 这 也 意 味 着 火 星 取 样 返 回 和 载 人 登 陆 任 务 最 终 会 被 摆 在 桌 面 上 回 到 中 国 湖, 在 超 音 速 滑 车 等 仍 在 冒 烟 的 火 箭 残 骸 现 场, 技 术 人 员 利 用 吊 车 和 缆 绳, 正 慢 慢 地 把 加 速 器 从 装 置 上 分 离 此 刻, 克 拉 克 里 韦 利 尼 和 阿 德 勒 在 装 置 周 围 盘 算 着 : 美 国 火 星 探 测 的 未 来 可 能 就 靠 它 了 [ 资 料 来 源 :New Scientist][ 责 任 编 辑 : 则 鸣 ] 19

22 科 学 家 访 谈 全 息 宇 宙 假 说 的 验 证 华 裔 实 验 物 理 学 家 周 思 庭 访 谈 录 姚 人 杰 / 编 译 问 : 全 息 干 涉 仪 是 什 么 东 西? 你 们 试 图 寻 找 到 什 么? 答 : 全 息 干 涉 仪 由 两 台 40 英 尺 长 的 激 光 干 涉 仪 组 成, 能 以 极 其 精 确 的 精 度 测 量 不 同 物 体 的 相 对 位 置, 尤 其 是 这 些 装 置 内 的 镜 子 的 相 对 位 置 干 涉 仪 提 供 了 任 俯 视 图 ( 左 图 ) 显 示 了 两 只 真 空 容 器, 里 面 放 置 了 全 息 干 涉 仪 项 目 的 两 台 干 涉 仪 的 分 光 镜 分 光 镜 确 保 相 同 的 激 光 信 号 被 送 至 每 台 干 涉 仪, 于 是 它 们 的 测 量 值 是 相 同 的 周 思 庭 ( 右 图 ) 与 他 的 团 队 花 费 了 许 多 时 间 对 仪 器 进 行 手 工 调 整 我 个 人 觉 得 与 仪 器 一 道 工 作 更 加 有 乐 趣, 而 后 来 坐 在 办 公 桌 后, 与 处 理 后 的 数 据 打 交 道 就 无 趣 得 多 周 说 道 照 片 由 费 米 实 验 室 提 供 何 仪 器 中 最 佳 的 解 析 度, 因 为 它 们 使 用 的 是 数 以 几 十 亿 计 的 光 子, 因 此 你 能 够 反 复 进 行 测 量 我 们 每 秒 使 用 大 概 个 光 子 我 们 能 分 到 底 存 不 存 在 一 种 空 间 的 基 本 单 位, 由 是 产 生 宇 宙 的 基 线 颗 粒 值? 假 如 事 实 如 此, 那 一 极 限 就 是 宇 宙 所 能 存 储 的 全 部 可 能 信 息 的 总 量 上 限 它 还 有 着 一 种 更 为 怪 诞 的 含 义 : 我 们 感 知 到 的 三 维 现 实 也 许 是 种 幻 觉 是 一 种 空 间 的 投 影, 类 似 于 实 际 上 是 以 二 维 编 码 的 全 息 图 这 些 想 法 也 许 听 上 去 荒 诞 不 经, 可 它 们 实 际 上 是 能 够 检 验 的 辨 出 的 最 小 位 置 变 动 比 原 子 核 的 尺 寸 还 要 小 上 大 约 一 千 倍 我 们 试 图 了 解, 以 这 种 或 其 他 任 何 一 种 方 法 所 能 进 行 的 测 量 是 否 存 在 任 何 精 度 上 的 极 限 有 若 干 源 自 于 引 力 物 理 学 与 量 子 力 学 的 想 法 暗 示, 我 们 所 居 住 的 时 空 体 本 身 的 信 息 存 储 容 量 是 有 限 的, 就 好 比 硬 盘 或 记 忆 棒 的 存 储 容 量 有 限, 时 空 体 内 所 能 装 入 的 信 息 总 量 也 有 最 大 值 如 果 你 试 图 用 一 种 比 极 限 精 度 更 精 确 的 精 度 来 周 思 庭 (Aaron Chou) 是 伊 利 诺 伊 州 巴 达 维 亚 的 费 米 国 立 加 速 器 实 验 室 的 一 名 物 理 学 家, 他 担 任 了 测 量, 你 将 无 法 办 到, 因 为 空 间 并 没 有 更 多 位 数 可 提 供 给 你 全 息 干 涉 仪 (Holographic Interferometer, 简 称 问 : 您 能 形 容 下 这 一 极 限 与 宇 宙 的 三 维 本 质 有 Holometer) 研 究 项 目 的 首 席 科 学 家 及 项 目 经 理 周 向 美 国 科 学 家 杂 志 副 主 编 费 内 拉 桑 德 斯 (Fenel 鄄 la Saunders) 解 释 了 全 息 干 涉 仪 这 种 仪 器 会 如 何 帮 助 解 开 这 些 谜 题 何 联 系 吗? 答 : 你 往 黑 洞 内 丢 入 的 所 有 物 质 包 含 的 信 息 最 终 都 会 被 存 储 在 黑 洞 表 面 黑 洞 物 理 性 质 有 个 古 怪 的 地 方, 黑 洞 包 含 的 信 息 并 不 与 黑 洞 的 20

23 科 学 家 访 谈 周 思 庭 在 Holometer 旁 工 作 体 积 成 正 比, 而 是 与 表 面 积 成 正 比 这 被 称 为 全 息 原 理 ; 这 儿 是 在 类 推 至 全 息 图 全 息 图 就 是 在 二 维 表 面 上 存 储 一 张 显 然 是 三 维 的 图 像 但 是, 假 如 你 以 一 种 特 殊 的 方 式 将 光 散 射 在 二 维 表 面 上, 被 散 射 的 光 的 图 案 会 在 表 面 上 重 建 出 三 维 图 像 我 们 相 信, 当 物 体 落 入 黑 洞 时 所 发 生 的 情 况 与 这 个 过 程 类 似, 也 就 是 说 不 知 怎 么 地, 落 入 黑 洞 的 物 体 的 三 维 信 息 被 转 录 并 编 码 到 黑 洞 的 二 维 表 面 上 问 : 那 会 如 何 影 响 宇 宙 的 信 息 存 储 极 限? 答 : 打 个 比 方, 你 一 开 始 遇 到 的 情 况 是 这 样 的, 你 压 根 没 有 任 何 黑 洞, 但 你 有 一 串 记 忆 棒, 你 说 了 声, 哎 呀, 我 背 包 里 的 记 忆 棒 存 储 容 量 不 够 用, 我 需 要 更 多 存 储 容 量 我 要 去 买 更 多 记 忆 棒, 把 它 们 全 塞 进 背 包, 接 着 我 会 拥 有 更 多 存 储 容 量 假 如 你 特 别 特 别 强 壮, 像 绿 巨 人 浩 克 一 样 强 壮, 最 终 会 发 生 什 么 事? 你 把 所 有 记 忆 棒 都 塞 进 背 包, 你 的 背 包 内 的 所 有 物 质 的 密 度 变 得 如 此 之 大, 于 是 你 弄 出 了 一 个 黑 洞 你 也 许 会 说, 好 吧, 那 不 算 非 常 好, 但 也 没 关 系, 我 会 去 再 多 买 点 记 忆 棒 但 接 着 你 惊 恐 地 发 现, 你 再 也 没 法 往 这 个 背 包 形 状 的 黑 洞 内 塞 入 更 多 信 息, 而 黑 洞 还 在 不 断 扩 张, 于 是 你 的 背 包 内 的 信 息 存 储 密 度 的 实 际 值 保 持 原 样 当 我 们 说 时 空 体 本 身 可 能 拥 有 某 种 最 大 信 息 存 储 量 时, 指 的 便 是 这 种 意 思 一 旦 你 达 到 黑 洞 极 限, 假 如 你 试 图 塞 入 更 多 信 息, 就 要 占 据 更 多 空 间 问 : 全 息 干 涉 仪 的 测 量 结 果 会 如 何 反 映 出 这 一 极 限? 答 : 有 一 种 预 测 说, 假 如 空 间 的 位 数 用 完 了, 在 测 量 两 台 紧 靠 彼 此 的 装 置 时, 会 给 予 你 相 同 的 错 误 结 果 从 那 个 时 刻 开 始, 测 量 结 果 开 始 相 互 关 联, 而 且 压 根 就 找 不 到 原 因 问 : 假 如 你 发 现 了 这 一 极 限, 那 是 否 意 味 着 三 维 只 是 种 构 想? 答 : 假 如 最 终 证 明 了 果 真 如 此, 信 息 是 像 在 全 息 图 中 一 样 存 储 在 二 维 表 面 上, 而 不 是 存 储 在 三 维 体 积 中, 那 么 我 认 为 这 会 是 一 件 十 分 有 趣 令 人 好 奇 的 事 情, 也 许 它 会 指 引 我 们 到 其 他 思 想 和 研 究 的 道 路 上 我 认 为 它 并 不 会 真 的 影 响 我 们 日 常 的 三 维 生 活 毕 竟, 建 构 一 个 人 动 物 或 植 物 的 所 有 指 令 事 实 上 都 能 用 一 套 基 于 四 个 不 同 字 母 的 字 母 表 以 一 维 编 码 大 家 也 可 以 扪 心 自 问, 你 是 否 觉 得 这 点 让 你 不 安? 问 : 弄 清 极 限 是 否 存 在 的 时 间 表 是 怎 样 的? 答 : 我 们 最 近 已 经 让 探 测 器 以 最 高 灵 敏 度 运 行, 因 此 我 们 在 开 始 收 集 数 据 我 们 期 望 在 一 年 的 时 间 后 获 得 有 报 道 价 值 的 实 验 结 果 无 论 何 时, 只 要 你 用 比 以 前 试 验 过 的 灵 敏 度 高 得 多 的 灵 敏 度 来 运 行 仪 器, 你 肯 定 会 发 现 各 种 各 样 的 问 题, 于 是 从 那 时 起, 你 就 进 入 了 漫 长 的 排 除 故 障 期, 为 的 是 确 保 你 假 如 见 到 一 些 看 起 来 略 显 怪 异 的 结 果, 你 果 真 明 白 那 是 什 么 东 西 所 以, 假 如 我 们 在 目 前 的 测 量 精 度 下 见 到 意 料 之 外 的 极 限, 我 们 有 信 心 能 从 中 推 断 出 一 些 可 靠 的 科 学 结 论 问 : 你 或 许 会 毫 无 斩 获, 你 如 何 应 付 这 种 压 力? 答 : 我 在 研 究 生 院 时 最 喜 欢 的 一 位 教 授 向 我 们 形 容 过, 基 础 科 学 研 究 好 比 是 出 门 去 大 海 里 来 次 午 夜 游 泳 也 许 你 会 碰 巧 撞 到 海 水 里 的 漂 浮 物, 但 最 大 的 可 能 还 是 遇 上 清 澈 的 海 水 但 那 并 不 会 让 你 不 愿 外 出 来 次 午 夜 游 泳 这 个 过 程 本 身 会 带 来 乐 趣 与 刺 激 我 个 人 把 自 己 工 作 中 的 每 次 实 验 想 成 是 一 张 彩 票 我 在 任 何 一 次 实 验 中 真 正 获 得 任 何 发 现 的 概 率 小 之 又 小 但 是 另 一 方 面, 并 不 是 彻 底 没 有 希 望 我 做 的 这 些 实 验 都 有 着 非 常 好 的 理 论 动 机 因 此, 假 如 我 们 确 实 有 所 发 现, 那 表 示 人 生 真 的 不 错 [ 资 料 来 源 :American Scientist][ 责 任 编 辑 : 彦 隐 ] 21

24 海 洋 科 学 令 人 心 仪 的 海 洋 生 物 研 究 领 域 常 炯 / 编 译 学 子 的 指 导 讲 解 工 作 在 该 领 域, 无 论 是 金 枪 鱼 研 究 还 是 珊 瑚 和 海 藻, 都 有 许 多 未 解 的 难 题, 其 过 程 也 难 免 遭 遇 挫 折, 但 松 本 从 不 气 馁 松 本 认 为 自 己 从 事 着 一 项 非 常 有 意 义 工 作, 同 时 也 希 望 年 轻 人 实 际 地 了 解 这 项 工 作 的 前 景 在 那 些 期 待 得 到 帮 助 的 学 生 眼 中, 松 本 等 有 声 望 的 科 学 家 如 同 是 璀 璨 星 空 中 的 一 颗 明 星 动 机 与 选 择 迷 人 的 魔 幻 般 的 海 洋 世 界, 令 许 多 有 志 于 探 索 海 洋 生 物 的 年 轻 人 趋 之 若 鹜, 很 多 人 把 这 一 领 域 视 为 自 己 未 来 职 业 的 选 择 然 而, 这 是 否 过 于 理 想 化 和 简 单 化, 这 就 需 要 海 洋 科 学 家 向 他 们 指 点 迷 津, 讲 述 真 实 的 情 况 每 当 乔 治 松 本 (George Matsumoto) 接 到 陌 生 人 的 电 话 时, 就 断 定 是 一 位 青 年 学 子 打 来 的 他 们 想 往 海 洋 生 活, 希 望 近 距 离 接 触 海 豚 鲸 或 水 獭 等 海 洋 生 物, 并 以 此 作 为 未 来 的 职 业 生 涯 松 本 是 美 国 加 州 蒙 特 雷 湾 水 族 馆 研 究 所 (MBARI) 的 海 洋 生 物 学 家, 也 是 该 领 域 颇 有 声 望 的 公 众 人 物 或 许 是 通 过 电 影 和 电 视 节 目, 许 多 青 年 学 子 被 海 洋 世 界 的 传 奇 所 吸 引 想 报 考 海 洋 生 物 专 业 松 本 说 : 时 不 时 会 有 人 打 电 话 或 发 送 电 子 邮 件, 他 们 大 多 数 是 高 中 学 生 我 曾 经 同 时 收 到 同 一 所 中 学 四 位 同 学 发 来 的 邮 件 作 为 一 位 海 洋 生 物 学 家, 松 本 与 许 多 研 究 人 员 一 样, 既 要 为 其 所 从 事 的 研 究 倾 注 大 量 精 力, 又 要 担 负 年 轻 科 研 人 员 和 未 来 想 进 入 这 一 领 域 的 青 年 松 本 每 年 接 待 的 学 生 有 10 多 批 次 凡 是 有 学 生 来 到 实 验 室, 他 总 要 抽 出 时 间 与 学 生 交 谈 无 论 来 访 者 还 是 发 邮 件, 松 本 的 第 一 个 建 议 是 请 他 们 先 浏 览 go.nature.com/gqw 鄄 bum 网 站 上 一 篇 你 为 何 想 成 为 一 个 海 洋 生 物 学 家? 文 章, 以 及 与 此 相 关 的 一 些 问 题 该 网 站 由 圣 巴 巴 拉 加 州 大 学 渔 业 研 究 员 米 尔 顿 洛 夫 (Milton Love) 创 建, 他 在 网 站 中 坦 率 地 告 诫 那 些 想 成 为 海 洋 生 物 学 家 的 青 年 学 子, 也 不 应 忽 视 其 他 的 选 择 洛 夫 并 不 反 对 通 过 海 洋 生 物 领 域 发 财 致 富, 但 他 写 道 : 我 取 得 博 士 学 位 后 5 年, 我 的 收 入 甚 至 低 于 麦 当 劳 初 级 管 理 人 员 尽 管 网 站 有 详 细 的 介 绍, 浏 览 的 人 数 也 不 少, 与 松 本 一 样, 洛 夫 仍 不 断 接 到 那 些 想 进 入 海 洋 科 学 领 域 的 青 年 学 子 们 的 来 信 来 电 他 说 : 任 何 有 抱 负 的 年 轻 人, 我 相 信 这 是 从 事 科 学 研 究 的 一 个 理 想 阵 地 但 不 希 望 一 哄 而 起, 蜂 拥 而 至 在 网 站 上, 洛 夫 列 出 了 该 领 域 工 作 的 详 细 特 点, 供 大 家 思 考 本 文 作 者 : 克 里 斯 伍 尔 斯 顿 (Chris Wool 鄄 ston), 美 国 蒙 大 拿 州 比 林 斯 市 的 自 由 作 家 22

25 海 洋 科 学 中 学 生 来 到 沃 森 维 尔 地 区 青 少 年 沿 海 活 动 基 地 采 集 鱼 类 样 本 每 年, 会 有 许 多 学 生 到 新 罕 布 什 尔 州 大 学 阿 普 尔 多 尔 岛 的 浅 滩 海 洋 实 验 室 (SML) 参 观 在 与 这 些 年 轻 人 接 触 后,SML 执 行 主 管 珍 妮 弗 西 维 (Jennifer Seavey) 说 : 海 洋 生 物 科 学 吸 引 了 大 量 年 轻 学 子 上 世 纪 七 十 年 代, 人 人 都 想 成 为 海 洋 生 物 学 家, 是 受 法 国 探 险 家 雅 克 库 斯 托 (Jacques Cousteau) 拍 摄 的 一 系 列 关 于 海 洋 题 材 的 电 视 记 录 片 的 影 响 现 在 吸 引 大 家 的 是 2011 年 的 影 片 海 豚 的 故 事 和 美 国 电 视 探 索 频 道 的 鲨 鱼 周 节 目 在 交 流 中, 西 维 对 其 中 想 成 为 海 洋 动 物 医 生 的 年 轻 人 说, 目 前 世 界 上 最 成 功 的 哺 乳 动 物 医 生 也 许 只 有 五 个, 其 他 人 都 在 海 洋 世 界 从 事 技 术 性 工 作 美 国 的 一 家 连 锁 主 题 公 园 一 旦 当 学 生 们 有 机 会 参 与 实 习, 包 括 法 医 学 解 剖 实 践, 海 洋 动 物 死 亡 原 因 分 析, 特 别 是 亲 眼 目 睹 海 豹 海 鸟 等 死 亡 过 程, 在 心 理 上 会 产 生 很 多 反 差, 感 觉 并 不 像 影 片 介 绍 的 那 样 激 动 人 心 松 本 曾 带 领 一 批 西 班 牙 高 中 生 在 蒙 特 雷 湾 沿 岸 实 践, 其 中 许 多 人 还 在 学 习 英 语 他 说 : 语 言 障 碍 不 说, 科 学 本 身 也 是 块 难 啃 的 硬 骨 头 学 生 们 自 己 选 择 课 题, 我 们 提 供 场 地 并 给 予 充 裕 时 间 其 中 包 括 生 物 多 样 性 测 定, 即 螃 蟹 数 量 和 浮 游 生 物 的 分 布 尽 管 有 些 选 择 与 自 己 最 初 想 从 事 海 洋 科 学 研 究 的 理 想 不 完 全 相 符, 孩 子 们 却 都 全 身 心 地 投 入 到 工 作 中 海 洋 生 物 科 学 不 仅 吸 引 许 多 高 中 生, 很 多 大 学 生 也 为 之 迷 恋 比 如,MBARI 每 年 从 大 学 招 聘 12~ 20 个 为 期 10 周 的 见 习 兽 医 岗 位, 收 到 的 申 请 却 有 一 大 堆 松 本 认 为, 入 选 的 年 轻 人 得 到 了 有 价 值 的 实 践 机 会, 他 们 经 常 会 从 国 家 地 理 杂 志 中 寻 找 科 研 灵 感, 然 后 花 数 周 时 间 整 理 数 据 也 许 有 些 人 并 不 没 有 意 识 到 这 些, 但 对 我 们 来 说 这 便 是 成 功 的 开 始 2014 年 夏 季 就 有 这 种 成 功 在 离 海 滩 200 英 尺 海 域, 我 们 用 整 个 夏 天 的 时 间 喂 养 了 几 只 驼 背 鲸, 松 本 说, 见 习 兽 医 们 甚 至 在 午 休 时 间 还 在 照 料 它 们 见 习 结 束 后, 他 们 没 有 一 个 离 开 自 己 的 专 业 鲨 鱼 和 海 藻 对 于 许 多 年 轻 人 想 从 事 海 洋 科 学 研 究, 英 国 班 戈 大 学 的 海 洋 生 物 学 家 安 德 鲁 戴 维 斯 (An 鄄 drew Davies) 并 不 意 外 他 说 : 从 小 至 微 生 物 到 最 大 的 生 物 体, 地 球 上 的 生 物 多 样 性 令 人 难 以 置 信, 吸 引 了 包 括 孩 童 在 内 的 许 多 年 轻 人 愿 以 此 为 自 己 的 终 身 职 业 然 而, 他 们 对 职 业 的 选 择 可 能 过 于 理 想 化 和 简 单 化 媒 体 宣 传 确 实 吸 引 不 少 人 报 考 这 一 专 业, 很 多 学 生 进 入 大 学 便 一 心 把 目 标 放 在 珊 瑚 礁 海 洋 哺 乳 动 物 或 大 型 食 肉 动 物 ( 鲨 鱼 ) 上 从 事 海 藻 研 究 的 戴 维 斯 说 : 在 教 学 中, 我 给 同 学 们 看 一 些 他 们 过 去 没 看 过 的 有 机 物, 比 如, 通 过 沙 粒 构 建 珊 瑚 状 结 构 或 海 藻 丛 林 的 蠕 虫, 意 在 拓 宽 同 学 们 的 专 业 视 野 对 于 有 些 学 生 取 得 博 士 学 位 后 仍 要 花 费 一 段 时 间 寻 找 工 作, 他 认 为 23

26 海 洋 科 学 海 藻 研 究 比 鲨 鱼 研 究 有 更 多 就 业 机 会, 也 符 合 现 实 需 求 在 自 然 科 学 领 域, 竞 争 是 普 遍 存 在 的, 大 量 年 轻 人 都 想 成 为 海 洋 生 物 学 家, 供 需 平 衡 发 生 了 变 化 博 士 生 或 博 士 后 超 出 学 术 界 的 需 求 对 此, 圣 克 鲁 斯 加 州 大 学 海 洋 实 验 室 的 进 化 生 物 学 家 丽 塔 梅 塔 (Rita Mehta) 说 : 我 们 当 然 会 招 聘 一 些 对 学 术 有 兴 趣 的 研 究 生 但 有 时 也 扪 心 自 问, 这 些 人 是 否 真 的 喜 欢 这 项 事 业, 抑 或 仅 仅 应 聘 一 份 工 作 而 已? 在 与 研 究 生 的 交 流 中, 梅 塔 有 时 避 开 海 洋 生 物 话 题, 而 谈 一 些 其 他 社 会 关 注 的 热 点 问 题 就 她 自 己 学 校 来 说, 尽 管 陆 栖 生 物 学 家 工 作 环 境 优 越, 但 海 洋 科 学 仍 得 到 大 学 生 的 青 睐 海 洋 生 物 专 业 之 所 以 受 到 宠 爱, 可 能 是 因 为 一 些 学 生 还 不 太 了 解 那 里 的 情 况 在 梅 塔 看 来, 学 生 们 找 工 作 不 应 只 盯 住 学 术 界, 许 多 公 共 研 究 机 构 也 需 要 人, 包 括 联 邦 政 府 州 政 府 市 政 府 非 盈 利 组 织 和 水 族 馆 提 供 的 岗 位 她 补 充 道, 北 卡 罗 来 纳 州 三 角 研 究 园 的 Tetra Tech 科 技 咨 询 公 司 正 在 招 聘 一 位 水 栖 生 态 学 家, 荷 兰 港 阿 拉 斯 加 渔 猎 部 也 需 要 一 位 渔 业 生 物 学 家 如 果 具 有 海 狮 噬 人 鲨 和 牡 蛎 研 究 背 景 的 年 轻 人, 不 妨 前 去 一 试 对 有 志 于 教 学 的 年 轻 海 洋 生 物 学 家 来 说, 位 于 加 州 的 卡 塔 里 那 岛 海 洋 学 校 是 一 所 非 盈 利 性 学 校, 学 生 年 龄 在 9 岁 -17 岁 之 间, 这 应 该 是 一 个 不 错 的 选 择 松 本 说 : 这 所 学 校 的 校 友 遍 及 世 界 各 地, 凭 个 人 简 历 或 许 可 得 到 这 些 校 友 的 帮 助 西 维 认 为, 取 得 海 洋 科 学 专 业 的 博 士 若 想 寻 求 一 份 稳 定 工 作, 任 职 大 学 预 科 老 师 或 不 成 问 题, 他 们 具 有 一 定 的 基 础 ; 而 对 于 那 些 取 得 海 洋 生 物 专 业 的 学 士, 谋 求 中 学 老 师 岗 位 并 不 难 松 本 认 为, 你 一 旦 选 择 了 当 老 师, 琢 磨 教 学 技 巧 是 十 分 重 要 的 他 说 : 博 士 后 可 以 联 系 当 地 社 区 学 院, 看 看 他 们 是 否 需 要 老 师, 或 许 能 到 一 个 助 手 职 位 ; 也 可 以 请 导 师 帮 助 自 己 选 择 适 合 的 教 程 我 曾 请 教 过 自 己 的 导 师, 他 很 愉 快 地 答 应 了 但 是, 获 得 任 何 一 项 工 作 都 不 是 容 易 的 英 国 切 本 哈 姆 鲸 鱼 和 海 豚 保 护 组 织 的 研 究 员 埃 里 希 霍 相 关 链 接 有 如 此 多 的 年 轻 人 渴 望 了 解 海 洋 生 物, 海 洋 教 育 便 成 为 一 门 很 有 前 景 的 学 科 无 论 在 水 族 馆 工 作, 还 是 在 夏 令 营 向 孩 子 讲 解 海 洋 知 识, 都 是 很 有 意 义 的 加 州 州 立 大 学 海 峡 群 岛 分 校 的 圣 罗 萨 岛 研 究 站 负 责 人 柯 斯 汉 娜 (Cause Hanna) 说 : 作 为 一 名 科 研 人 员, 你 可 能 要 花 费 许 多 年 坚 持 不 懈 地 钻 研 一 个 问 题 ; 而 作 为 一 名 教 师, 你 一 天 就 可 能 获 得 喜 悦 的 成 果 包 括 英 属 维 尔 京 群 岛 海 上 旅 游 公 司 (SeaTrek BVI) 为 该 地 区 孩 子 举 办 的 探 险 夏 令 营, 需 要 有 生 物 学 家 传 授 有 关 珊 瑚 礁 红 树 林 浮 游 生 物 和 其 他 相 关 海 洋 知 识 佛 罗 里 达 新 士 麦 那 海 洋 探 索 中 心, 也 需 要 海 洋 生 物 学 家 向 公 众 讲 解 鲨 鱼 和 海 星 知 识 训 练 海 豚, 以 及 担 任 少 年 夏 令 营 老 师 SML 执 行 主 管 西 维 介 绍 说 : SML 经 常 为 孩 子 们 举 办 各 类 海 洋 科 学 营 活 动 而 开 设 的 课 程, 需 要 聘 请 具 有 海 洋 科 学 背 景 的 老 师 当 然, 如 何 吸 引 更 多 孩 子 热 爱 海 洋 生 物 学, 也 是 他 们 的 主 要 工 作 之 一 伊 特 (Erich Hoyt) 说 : 尽 管 这 里 有 大 量 工 作 机 会, 但 想 来 的 人 也 很 多, 献 身 精 神 和 创 新 能 力 因 此 就 成 了 录 用 的 必 备 条 件 最 近 他 招 收 一 名 助 手, 收 到 的 申 请 就 超 过 200 多 份 霍 伊 特 介 绍 说, 从 事 海 洋 哺 乳 动 物 的 研 究 人 员, 还 需 要 一 些 综 合 技 能, 诸 如 团 队 组 织 协 调 分 析 整 理 数 据 书 写 报 告, 包 括 定 期 举 办 讲 座 和 编 写 科 普 读 物 这 些 霍 伊 特 都 经 历 过 2003 年 他 写 了 奇 异 的 海 洋 生 物 一 书, 当 然, 这 是 他 的 另 一 项 事 业, 为 的 是 吸 引 更 多 年 轻 人 选 择 海 洋 科 学 为 自 己 的 职 业 那 么, 青 年 学 生 的 机 会 在 哪 里 呢? 戴 维 斯 说 : 学 生 一 毕 业 就 想 得 到 一 份 理 想 的 工 作, 这 在 任 何 行 业 都 不 太 可 能, 尤 其 在 竞 争 激 烈 的 海 洋 生 物 领 域 更 不 可 能 当 然 也 并 不 是 没 有 希 望, 热 情 主 动 有 信 心 迎 接 挑 战 的 学 生 会 受 到 欢 迎, 包 括 在 海 上 跟 踪 蓝 鲸 在 海 下 观 察 海 豚 等 这 些 工 作 十 分 艰 苦, 但 这 是 海 洋 生 物 学 家 们 必 须 面 对 的 [ 资 料 来 源 :Nature][ 责 任 编 辑 : 则 鸣 ] 24

27 走 近 科 学 无 尽 的 前 沿 记 刘 昌 胜 教 授 团 队 的 人 工 骨 研 究 本 刊 记 者 / 李 辉 刘 昌 胜, 华 东 理 工 大 学 材 料 科 学 与 工 程 学 院 教 授,2003 年 度 国 家 科 技 进 步 奖 二 等 奖 及 2014 年 度 国 家 自 然 科 学 奖 二 等 奖 获 得 者 在 2014 年 度 国 家 科 学 技 术 奖 励 大 会 上, 华 东 理 工 大 学 的 刘 昌 胜 教 授 及 其 团 队 以 钙 磷 基 生 物 材 料 的 转 化 机 理 及 新 生 物 性 能 研 究 项 目, 获 得 国 家 自 然 奖 科 学 奖 二 等 奖 值 得 一 提 的 是, 这 已 是 刘 昌 胜 在 国 家 科 技 奖 层 面 的 梅 开 二 度 早 在 2003 年, 他 的 团 队 就 曾 以 自 固 化 磷 酸 钙 人 工 骨 的 研 制 与 应 用 项 目, 获 得 过 国 家 科 学 技 术 进 步 奖 二 等 奖 刘 昌 胜 两 次 获 奖 的 项 目, 都 与 他 一 直 以 来 的 人 工 骨 研 究 相 关 人 工 骨 是 人 体 骨 的 替 代 者 在 中 国, 每 年 因 交 通 事 故 和 生 产 安 全 事 故 所 致 创 伤 骨 折 脊 柱 退 行 性 疾 病 及 骨 肿 瘤 骨 结 核 等 骨 科 疾 病, 造 成 骨 缺 损 或 功 能 障 碍 患 者, 据 估 计 超 过 300 万 在 人 工 骨 出 现 之 前, 对 骨 缺 陷 的 治 疗, 最 常 见 的 办 法 是 剜 肉 补 疮 : 从 病 人 自 身 其 他 部 位 取 出 不 是 那 么 重 要 的 骨 头 移 植 到 病 患 处 ; 或 者 从 他 人 身 体 ( 甚 或 遗 体 ) 截 取 而 人 工 骨 的 出 现, 则 使 骨 移 植 手 术 的 这 一 不 得 已 之 计 有 了 根 本 的 改 变 自 固 化 人 工 骨 应 用 的 历 史 并 不 算 长, 在 上 世 纪 80 年 代, 这 种 新 材 料 随 着 生 物 材 料 工 程 的 发 展 才 刚 刚 出 现 在 90 年 代 初 还 是 一 名 研 究 生 时, 刘 昌 胜 了 解 到 国 际 上 的 这 一 动 向 后 迅 速 切 入, 成 为 国 内 第 一 批 研 究 人 工 骨 的 学 者 之 一 在 此 之 后 二 十 年 的 上 下 追 索 中, 他 和 他 的 团 队 从 无 到 有 研 制 出 了 可 以 医 用 的 人 工 骨, 并 实 现 了 产 业 化 据 此 获 得 国 家 科 学 技 术 进 步 奖 ; 又 从 科 学 的 角 度, 解 释 了 产 品 制 备 中 材 料 的 物 理 化 学 反 应 机 理, 以 及 与 人 体 组 织 接 触 后 的 生 物 化 学 反 应 规 律, 开 辟 了 一 个 新 的 生 物 医 学 工 程 研 究 方 向 据 此 获 得 国 家 自 然 科 学 奖 邂 逅 人 工 骨 现 在 这 个 小 孩 已 经 是 20 多 岁 的 大 人 了, 刘 昌 胜 指 着 他 电 脑 中 的 一 个 病 例 X 光 片 说 道 这 个 X 光 片 里 是 一 个 江 西 男 孩, 在 肿 瘤 切 除 后 需 要 移 植 骨 头 由 于 小 孩 自 己 身 体 里 没 有 可 取 的 骨 头, 医 院 起 初 按 照 传 统 的 办 法, 从 其 父 亲 盆 骨 中 截 取 了 一 块 骨 头 移 植, 但 是 强 烈 的 排 异 反 应 导 致 手 术 失 败 ; 医 生 再 次 从 其 母 亲 盆 骨 的 髂 骨 取 骨 进 行 移 植, 仍 然 以 失 败 告 终 在 万 般 无 奈 之 际, 他 们 听 说 刘 昌 胜 团 队 刚 刚 研 制 出 人 工 骨, 就 发 出 了 殷 切 的 恳 求 刘 昌 胜 紧 急 从 外 地 调 取 了 当 时 产 量 还 不 大 的 产 品 到 了 江 西, 经 过 手 术 之 后, 这 个 小 孩 康 复 了! 人 工 骨 的 研 制 基 于 仿 生 学 原 理 人 体 骨 是 一 种 疏 松 多 孔 结 构, 由 一 束 束 胶 原 蛋 白 和 一 层 层 羟 基 磷 灰 石 晶 体 均 匀 而 有 序 地 镶 嵌 在 一 起, 其 中 羟 基 磷 灰 石 是 主 要 成 分, 占 到 了 活 体 骨 的 70% 由 此, 科 学 家 们 试 图 通 过 人 工 合 成 羟 基 磷 灰 石 来 制 作 骨 替 代 物 25