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21世紀(jì)十年間照亮世界的科技成就
光陰如彈指,新千年已匆匆走過10年。 站在10年節(jié)點(diǎn)上,回望世界,我們?cè)谂d奮與陣痛中度過了3650個(gè)日日夜夜:一件件照亮人類前行的科技成果誕生,一位位影響世界的人物登場(chǎng),同時(shí),我們賴以生存的家園也一次次遭受生與死的磨難。
1,火星月球發(fā)現(xiàn)有水
2004年1月4日和1月25日,美國“勇氣”號(hào)和“機(jī)遇”號(hào)火星車分別在火星登陸。兩輛火星車的zui大成就是共同發(fā)現(xiàn)了火星上曾經(jīng)有水的證據(jù)。同時(shí),在環(huán)火星軌道上運(yùn)行的歐洲“火星快車”探測(cè)器也發(fā)現(xiàn)火星南極存在冰凍水。這是人類直接在火星表面發(fā)現(xiàn)水。
在經(jīng)歷9個(gè)多月的太空旅行后,美國“鳳凰”號(hào)火星探測(cè)器2008年5月25日成功降落在火星北極附近區(qū)域,這是*個(gè)在火星北極附近著陸的人類探測(cè)器。按照計(jì)劃,“鳳凰”號(hào)著陸后展開了為期3個(gè)月的火星地面探測(cè)。同年7月30日,“鳳凰”號(hào)的機(jī)械臂把一份土壤樣本遞送到熱量和釋出氣體分析儀中。在樣本加熱時(shí),分析儀鑒別出其中有水蒸氣產(chǎn)生。這是火星上存在水的zui直接證據(jù)。
2009年11月,科學(xué)家們肯定地表示,月球上有水而且數(shù)量可觀。2009年10月9日,美國航空航天局利用火箭在月球表面撞出一個(gè)直徑100英尺的坑,并在產(chǎn)生的碎片中測(cè)量到25加侖以水蒸氣和冰的形式存在的水。
2,人類基因組序列圖完成
2000年6月26日,美國總統(tǒng)*和英國首相布萊爾聯(lián)合宣布:人類有史以來的*個(gè)基因組草圖已經(jīng)完成。
2001年2月12日,中、美、日、德、法、英等6國科學(xué)家和美國塞萊拉公司聯(lián)合公布人類基因組圖譜及初步分析結(jié)果。
人類基因組計(jì)劃中zui實(shí)質(zhì)的內(nèi)容,就是人類基因組的DNA序列圖,人類基因組計(jì)劃起始、爭(zhēng)論焦點(diǎn)、主要分歧、競(jìng)爭(zhēng)主戰(zhàn)場(chǎng)等都是圍繞序列圖展開的。在序列圖完成之前,其他各圖都是序列圖的鋪墊。也就是說,只有序列圖的誕生才標(biāo)志著整個(gè)人類基因組計(jì)劃工作的完成。
2003年4月15日,在DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型發(fā)表50周年前夕,中、美、日、英、法、德6國元首或政府首腦簽署文件,6國科學(xué)家聯(lián)合宣布:人類基因組序列圖完成。
人類基因組圖譜的繪就,是人類探索自身奧秘*的一個(gè)重要里程碑,它被很多分析家認(rèn)為是生物技術(shù)世紀(jì)誕生的標(biāo)志。也就是說,21世紀(jì)是生物技術(shù)主宰世界的世紀(jì),正如一個(gè)世紀(jì)前量子論的誕生被認(rèn)為揭開了物理學(xué)主宰的20世紀(jì)一樣。
人類基因組蘊(yùn)涵有人類生、老、病、死的絕大多數(shù)遺傳信息,破譯它將為疾病的診斷、新藥物的研制和新療法的探索帶來一場(chǎng)革命。
2007年,科學(xué)家闡述了人與人之間的DNA究竟存在著多大的差異。這是一個(gè)巨大的概念性飛躍,它將影響從醫(yī)生如何治療疾病到人類如何看待自己以及保護(hù)個(gè)人隱私等各個(gè)方面。
3,細(xì)胞重新編程技術(shù)
美國《科學(xué)》雜志評(píng)選出的2008年科學(xué)進(jìn)展,細(xì)胞重新編程“定制”細(xì)胞系方面的進(jìn)展名列*位。
《科學(xué)》雜志說,這些細(xì)胞系以及“定制”它們的有關(guān)方法,為科研人員理解甚至未來治愈一些醫(yī)學(xué)上的頑疾提供了工具,比如帕金森氏癥、Ⅰ型糖尿病等。
所謂細(xì)胞重新編程,是指通過植入新的基因,改變細(xì)胞的發(fā)育“記憶”,使其回到zui原始的胚胎發(fā)育狀態(tài),就能像胚胎干細(xì)胞那樣進(jìn)行分化,這樣的細(xì)胞被稱作“誘導(dǎo)式多能干細(xì)胞”。
2008年,有兩個(gè)科研小組從罹患不同疾病的患者身上提取細(xì)胞,重新編程,使其“變身”為干細(xì)胞。他們選取的疾病大多數(shù)是很難或者不可能用動(dòng)物模型來進(jìn)行研究,這就使得獲取人類細(xì)胞系進(jìn)行研究的需求變得更為迫切。
《科學(xué)》雜志認(rèn)為,這些新的細(xì)胞系將成為科研人員理解疾病如何發(fā)生、發(fā)展的重要工具,另外對(duì)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域篩選潛在藥物可能也有幫助。如果科學(xué)家將來*掌握細(xì)胞重新編程技術(shù),能夠更準(zhǔn)確地控制這一技術(shù),使其變得更加有效、安全,那么患有不同疾病的患者將有可能用自體健康細(xì)胞來治病。
4,人類zui早祖先確定
身高4英尺(約合1.21米)的“阿爾迪”成為迄今為止人類發(fā)現(xiàn)的zui古老原始人。她生活在440萬年前,直到1992年被發(fā)現(xiàn)。經(jīng)過17年的探尋和研究,科學(xué)家將埃塞俄比亞出土的100多塊碎片拼接起來,并成功復(fù)原了她的骨骼模型。
2009年10月,科學(xué)家公布了這一成果。令人吃驚的是,作為人與黑猩猩的共同祖先,“阿爾迪”卻與黑猩猩大不相同。此外,盡管生活在森林中但卻能夠直立行走的事實(shí),推翻了此前有關(guān)空曠草原地形對(duì)于人類兩足發(fā)展至關(guān)重要的理論。
5,證實(shí)宇宙暗物質(zhì)存在
2003年,美國匹茲堡大學(xué)斯克蘭頓博士領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)多國科學(xué)家小組,借助了美國“威爾金森微波各向異性探測(cè)器”衛(wèi)星的觀測(cè)數(shù)據(jù)以及另一項(xiàng)名叫“斯隆數(shù)字天宇測(cè)量”的觀測(cè)計(jì)劃的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。觀測(cè)分析得出結(jié)論認(rèn)為,宇宙中僅有4%是普通物質(zhì),23%是暗物質(zhì),73%是暗能量。2006年一個(gè)美國天文學(xué)家小組通過美宇航局的“錢德拉”X射線太空望遠(yuǎn)鏡等設(shè)備觀測(cè)遙遠(yuǎn)星系的碰撞,發(fā)現(xiàn)了宇宙暗物質(zhì)存在的zui直接證據(jù)。2007年,歐洲和美國的科學(xué)家在《自然》雜志上發(fā)表了為宇宙暗物質(zhì)繪出的三維圖。
6,干細(xì)胞研究成果豐
2000年,克隆和干細(xì)胞研究取得進(jìn)展。在克隆方面,科學(xué)家克隆成功了zui難克隆的動(dòng)物之一:豬。
2002年,以色列科學(xué)家將人體“腎臟前體細(xì)胞”移植到老鼠體內(nèi)后,發(fā)育成與老鼠本身腎臟大小差不多的、具有一定功能的類似器官。
2003年,美國科學(xué)家對(duì)人類胚胎干細(xì)胞完成了基因工程操作,在干細(xì)胞應(yīng)用于醫(yī)療研究上前進(jìn)了一大步;日本科學(xué)家培育出人體胚胎干細(xì)胞;中國科學(xué)家將人類皮膚細(xì)胞與兔子卵細(xì)胞融合,培植出人類胚胎干細(xì)胞。
2006年,澳大利亞科學(xué)家在世界上成功利用單個(gè)干細(xì)胞使實(shí)驗(yàn)鼠體內(nèi)新長(zhǎng)出乳腺。英國科學(xué)家利用臍帶血干細(xì)胞培育出微型人造肝臟。
2007年,美國和日本兩個(gè)獨(dú)立研究小組分別宣布,他們成功地將人體皮膚細(xì)胞改造成了幾乎可以和胚胎干細(xì)胞相媲美的干細(xì)胞。這一成果有望使胚胎干細(xì)胞研究避開一直以來面臨的倫理爭(zhēng)議,從而大大推動(dòng)與干細(xì)胞有關(guān)的疾病療法研究。
7,納米技術(shù)重要應(yīng)用
2001年,納米技術(shù)領(lǐng)域獲得多項(xiàng)重大成果。繼在2000年開發(fā)出一批納米級(jí)裝置后,科學(xué)家再進(jìn)一步將這些納米裝置連接成為可以工作的電路,這包括納米導(dǎo)線、以納米碳管和納米導(dǎo)線為基礎(chǔ)的邏輯電路、以及只使用一個(gè)分子晶體管的可計(jì)算電路。分子水平計(jì)算技術(shù)的飛躍有可能為未來誕生極微小但極快速的分子計(jì)算機(jī)鋪平道路。
2003年,美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的科學(xué)家用碳納米管研制出世界上zui小的納米電動(dòng)機(jī)。
2006年,美國佐治亞理工學(xué)院教授王中林等成功地在納米尺度范圍內(nèi)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能,研制出世界上zui小的發(fā)電機(jī)——納米發(fā)電機(jī)。
8,歐洲強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)啟動(dòng)
歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)是目前世界上zui大的強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)。2008年9月1日,對(duì)撞機(jī)正式啟動(dòng)。9月19日,對(duì)撞機(jī)因事故被迫停止運(yùn)作。
2009年11月20日,對(duì)撞機(jī)重新啟動(dòng),并實(shí)現(xiàn)了*束質(zhì)子流貫穿整個(gè)對(duì)撞機(jī)。2009年11月30日創(chuàng)造了質(zhì)子加速的新世界紀(jì)錄。對(duì)撞機(jī)將兩束質(zhì)子流加速到了1.18萬億電子伏特的能級(jí),打破了美國費(fèi)米國家實(shí)驗(yàn)室加速器2001年創(chuàng)下的0.98萬億電子伏特的紀(jì)錄,這使得大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)真正成為世界上“zui強(qiáng)的機(jī)器”。2009年12月8日晚,又成功實(shí)現(xiàn)一次總能量高達(dá)2.36萬億電子伏特的質(zhì)子流對(duì)撞,再次創(chuàng)下能級(jí)zui高紀(jì)錄。
歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)從上世紀(jì)90年代初開始設(shè)計(jì),來自包括中國在內(nèi)的80多個(gè)國家和地區(qū)的約7000名科學(xué)家和工程師參與建設(shè)。它位于日內(nèi)瓦附近瑞士和法國交界地區(qū)地下100米深處總長(zhǎng)約27公里的環(huán)形隧道內(nèi)。
9,人類探測(cè)器創(chuàng)zui遠(yuǎn)紀(jì)錄
歐洲航天局官員2005年1月15日凌晨宣布,地面控制中心已收到來自“惠更斯”號(hào)探測(cè)器經(jīng)由“卡西尼”號(hào)飛船傳回的信號(hào),表明“惠更斯”號(hào)已成功登陸土衛(wèi)六。這創(chuàng)造了人類探測(cè)器登陸其他天體zui遠(yuǎn)距離的新紀(jì)錄。
“惠更斯”號(hào)探測(cè)器是1997年10月由美國“卡西尼”號(hào)飛船攜帶發(fā)射升空的,經(jīng)過7年約35億公里的飛行后進(jìn)入土星軌道,并于2004年12月25日分離。
10,龐加萊猜想被證明
2006年6月3日,經(jīng)過美國、俄羅斯和中國數(shù)學(xué)家30多年的共同努力,兩位中國數(shù)學(xué)家——中山大學(xué)的朱熹平教授和美國里海大學(xué)教授及清華大學(xué)兼職教授曹懷東,zui終證明了百年數(shù)學(xué)難題——龐加萊猜想。
1904年,法國學(xué)者亨利·龐加萊提出了一個(gè)猜想:在一個(gè)封閉的三維空間,假如每條封閉的曲線都能收縮成一點(diǎn),這個(gè)空間一定是一個(gè)圓球。龐加萊的短短幾行字,成為數(shù)學(xué)界100多年未能證明的難題。
龐加萊猜想和黎曼假設(shè)、霍奇猜想等一樣,被并列為七大數(shù)學(xué)世紀(jì)難題之一。