2024年十大最引人注目的科学突破 - 彭博社

一颗星星诞生了。

摄影师：NASA/盖蒂图片社

对于好消息来说，这是一个糟糕的年份，但仅仅是因为围绕2024年美国选举和持续战争的动荡和戏剧掩盖了一些在世界各地的天文台、实地研究和实验室中取得的发现。其中一些发现可能使我们更健康，而另一些则扩展了我们对宇宙知识的外部界限。

来自未知领域的月球岩石

月球那一面总是背对着我们，这一面有些神秘。飞越任务显示出一个非常不同、较轻的表面，陨石坑较少，地壳比我们熟悉的面更厚。中国在2019年首次将航天器着陆在月球的远端，然后在2024年，一艘中国航天器嫦娥六号在表面下钻探，并返回了两公斤的岩石和土壤。

彭博社观点抖音的结束可能解决我们的创造力危机为什么货运市场停滞不前向红音符的伟大跃进将会失败如何阻止对美国金融系统的网络攻击这些样本可能帮助科学家重建我们自己星球的形成过程。而中国的进取计划正在推动与美国的新太空竞赛。

美国国家航空航天局（NASA）长期计划的载人登月任务最近被推迟到2027年。中国计划在2030年进行载人任务。

一种预防HIV的药物

在近40年的疫苗研发失败后，科学家们发现了一种药物，如果每年注射两次，可以阻止感染。一个 临床试验在南非和乌干达于2024年结束，显示在2134名女性和女孩中有100%的有效性。

在对照组中，女孩和年轻女性接受了现有的预防药物，也称为PrEP，这需要每天服用一颗药丸。虽然PrEP几乎消除了旧金山的新HIV病例，但在非洲的污名使得女性很难定期服用这种药物。科学界将这种新的每年两次的药物命名为lenacapavir，并评选为2024年 年度突破。

这款由吉利德公司生产的新药并不像疫苗那样工作。但科学家们并没有放弃疫苗的研发，疫苗可能成本更低，并可能为人们提供永久保护。这款吉利德药物预计将在2025年中期获得批准，但尚不清楚它是否会对需要的人群负担得起和可及。

人工智能深入人类心理

人工智能正在颠覆每一个科学领域，但社会科学家利用它获得了特别独特的新见解。他们使用大型语言模型研究人类的思维方式，并探索我们可能更聪明思考的方式。

在一项 研究中，心理学家们感到惊讶，他们训练了一款AI聊天机器人来说服阴谋论者考虑他们可能是错误的。这成功了。人们放弃了对阴险阴谋的信念，认为这些阴谋是为了掩盖外星人降落或通过生物武器抑制人口增长。

阴谋论者常常收集大量可疑证据来支持他们的信念，耗尽那些没有时间或精力跟上的人的精力。聊天机器人在证据的数量上可以与他们相匹敌。

另一项研究 今年发布的研究发现，医生在AI建议正确答案后，仍常常坚持错误的诊断。当与ChatGpt-4进行诊断比赛时，AI正确诊断了90%的来自病例报告的病症，而医生的正确率为74%。当医生被允许与AI协商时，他们的准确率仅为76%。他们对自己的第一直觉过于自信。

医生未能充分利用AI的失败表明，他们在如何使用AI的培训以及AI如何被训练以帮助他们方面还有改进的空间。

根据 另一项研究， AI在帮助人们核实新闻方面并不是很好。当人们不确定时，ChatGPT-4有时会增强他们对假头条的信念，并在出现错误时使他们不相信真实的头条。AI似乎在激励我们以不同方式思考时表现最佳，而不是当我们依赖它为我们思考时。

航天器启程前往遥远的海洋世界

10月14日，价值50亿美元的宇宙飞船Europa Clipper高高飞起，远离预算削减者的触及，开始了前往我们太阳系中最有希望的外星生命栖息地的旅程。

欧罗巴，一个绕木星 orbit 的卫星，表面看起来并不是一个宜居的地方，厚厚的冰壳和从未超过 -120C 的温度。但之前的飞掠任务揭示了表面下方有一个巨大的海洋在翻滚，并偶尔喷涌而出。

科学家估计，欧罗巴的水量大约是地球所有海洋总和的两倍，水被木星巨大的潮汐力产生的摩擦加热。天体生物学家认为液态水是生命的关键成分——至少是地球人能够识别的那种生命。

当它在 2030 年到达时，这艘飞船将对表面进行数十次飞掠，利用其仪器嗅探可能作为营养的分子，并绘制出冰层和海洋的地图。如果结果令人鼓舞，可能会跟随一个着陆器。

詹姆斯·韦伯望远镜重新计算宇宙膨胀

今年，得益于詹姆斯·韦伯望远镜（JWST），我们遥远宇宙的新面貌浮现出来。它对遥远星系的观测显示出星星“冒出来”的现象，而哈勃望远镜则显示出微弱的模糊影像，芝加哥大学的天文学家温迪·弗里德曼说。这使她能够重新计算宇宙膨胀的速度。

这一切都是为了更大目标的一部分，弄清楚宇宙为何膨胀以及我们都将走向何方——是戏剧性的崩溃还是消散入虚无。科学家们还在回顾被称为“宇宙黎明”的时期，那时宇宙只有当前年龄的 1%，所有星系和其中的星星首次从原始气体中形成。因此，当他们宣布他们捕捉到了 有史以来最遥远的星系——它也是时间上最深远的，呈现出它在 130 亿年前的样子。

科学家们认为他们在2001年通过哈勃太空望远镜的观测确定了膨胀速率。然而，这与使用大爆炸遗留辐射的测量结果不符，这种辐射被称为宇宙微波背景。弗里德曼表示，她的团队使用JWST进行的新测量与这种辐射的行为相符。她因这项工作被评为《自然》年度十大科学家之一。

其他人也使用JWST，测量到更快的膨胀，并认为与其他测量的不兼容性是宇宙试图向我们展示某种新的物理现象正在发生。至于我们的命运，我们可能最终会陷入崩溃或永远膨胀——这仍然未知。

在44岁和60岁时的衰老突变

在一项旨在对抗衰老影响的雄心勃勃的项目中，遗传学家迈克尔·斯奈德及其同事从108名志愿者那里采集了血液和其他生物样本。他们监测了135,239种微生物和分子组合中与年龄相关的不可见变化。

这揭示了一个惊人的模式——当人们到达44岁和60岁时，会出现突然的分子级变化。这些变化表明肌肉质量的下降、心脏健康的恶化，以及代谢脂肪、酒精和咖啡因能力的减弱。在60岁左右，更多的变化表明免疫系统的退化。

起初，研究人员认为44岁时的变化与女性的围绝经期有关。然而，数据表明男性也出现了同样的情况，这意味着这种衰老的激增与绝经无关，或者男性绝经是真实存在的。

斯奈德表示，这些变化可能是旨在帮助人们更长时间保持健康的干预措施的目标，并最终导致延长人类寿命的方法。

重建深时气候

对地球气候的新重建显示，它在 亿年中剧烈波动。科学家在1990年代用一张 图表震惊了世界，利用自然记录揭示了20世纪温度急剧上升的情况。这张图追溯到4.85亿年前——在恐龙之前，在森林之前，在鱼类开始爬上原始岸边之前。

它显示，在过去的4.85亿年中，气候在“温室”时期和不稳定的“冰屋”时期之间波动，全球温度可以比现在高30华氏度，而“冰屋”时期的温度则在冰河时代和更温和的阶段（如最近的历史）之间摇摆。

有时，生物适应了最热的时期，河马和热带棕榈慢慢迁移到北极。当变化突然发生时，化石记录显示80%到90%的物种灭绝，尽管生命从未完全消失。制作这张图的研究人员表示，这对我们的气候模型是一个 有用的测试——它们与这些基于测量的近似值相匹配，追溯到过去。因此，更陡峭的升温即将到来。好消息是，地球在未来数百万年内可能仍将是一个充满生命的星球。

今年的健康恐慌：大脑中的塑料

我已经努力减少塑料的使用，但新年的到来可能会给我更多的动力。我不喜欢塑料，但我喜欢塑料包装食品和饮料的便利性。这也是我们大多数人无法完全放弃的东西——塑料无处不在，渗入 自来水、 肉类、家禽和海鲜。

今年，几项令人不安的研究表明，塑料颗粒正在我们器官中积累。在小鼠中，微塑料损害了雄性生育能力、学习和记忆。我们并不知道这些颗粒在我们体内究竟会造成什么影响，但肯定不好。

一项 研究发现动脉中的斑块中存在塑料，更多的塑料与中风或心脏病发作的风险增加相关。另一篇 综述文章将塑料与氧化压力联系在一起，而氧化压力与衰老有关。

但真正让我感到恐惧的是一篇 预印本，它发布于去年夏天，显示微塑料可能正在 在我们的大脑中积累。研究人员在91人的尸检中寻找塑料，发现他们的大脑中储存的微塑料是其他器官的20倍。那些死于阿尔茨海默病的人，其大脑中的塑料比那些因意外或暴力而死的健康人要多。

一项 在一月发布的研究显示，典型的一瓶水携带约240,000个看不见的塑料颗粒，因此减少饮用塑料瓶装饮料可能是一个解决方案的起点。

对抗死亡和痴呆症的最佳职业

今年发布的两项研究提供了一些诱人的线索，关于谁最有可能推迟心理衰退并抵御死神。一项研究发布在 《英国医学杂志》的圣诞特刊中，利用CDC统计数据表明 救护车和出租车司机比其他职业的人更不容易死于阿尔茨海默病。在 另一项研究中，研究人员比较了男性职业运动员，发现撑杆跳运动员和体操运动员的寿命最长，而排球运动员的寿命却出乎意料地短。

这项体育研究的首席作者告诉我，撑杆跳运动员和体操运动员的训练方案中可能有一些有益的因素，而许多寿命较短的运动员从事的运动使他们面临受伤的风险，尤其是头部受到撞击。

出租车研究让科学家们感到兴奋，因为它让人想起了一个令人着迷的发现，该发现来自2000年。与公众相比，伦敦出租车司机的海马体更为发达——这是与记忆和导航技能相关的大脑部分。当然，那时他们还没有使用GPS。

在考虑将出租车驾驶或撑杆跳作为新年决心的一部分之前，科学家们警告说这两项研究都是初步的。但像这样的研究可以帮助科学家们开辟新的方向。

迈向量子计算的一大步

直到今年，量子计算一直是那种梦想技术，永远距离有用的应用还有十年。现在，事情的发展速度超出了预期。几个团队解决了一个主要障碍——错误问题。信息存储的单位——称为量子比特（qubits）——在某种程度上是易出错的，串联它们只会增加错误率。

如果最新一轮的乐观预测成真，量子计算机可以处理现实世界的复杂性，从而做出原本不可能的预测——例如实验药物在人体内的作用，或某种新材料如何承受压力。普通计算机以比特存储信息，比特可以取值0或1，而量子比特可以取任何介于两者之间的值。量子比特可以由超冷物质或用激光限制的原子组成。

去年夏天，微软和初创公司Quantinuum以及谷歌宣布他们正在取得进展。他们能够将量子比特串联起来，从而降低而不是增加错误率。

谷歌进一步扩展了错误修正，连接了105个量子比特在一个名为Willow的芯片中，该芯片本月在《自然》期刊上宣布。主要的销售亮点是，Willow可以在五分钟内解决一个超级计算机在10个十亿年内无法解决的测试问题，或者说是宇宙年龄的平方。这个测试问题并没有什么实际用处，专家们表示现实世界的问题更复杂。但如果没有新的问题使其永远保持五年之内，这应该会在不到十亿年的时间内开始发生，也许在2030年。

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