2019年，科学界发生了许多重大新闻，气候危机、第一张黑洞照片、谷歌最近宣布他们已经用新量子计算机取得了量子霸权……那么，在科学家们眼中，这一年有哪些突破性时刻最值得被铭记呢？
12月22日，英国《卫报》整理报道了多位科学家筛选出的2019年度科学故事。
全球“对抗全球变暖的必要性”意识觉醒
2018年，政府间气候变化专门委员会（IPCC）提出将升温限制在1.5摄氏度以内，全球二氧化碳排放量需要在12年内减半，并在2050年左右达到零排放。
然而现实是，二氧化碳排放量仍在上升，联合国峰会在就如何减排达成一致方面进展甚微。目标与现实之间的差距越来越大，也越来越难以弥合。
这引起了很多人的共鸣，尤其是年轻人。瑞典“气候女孩”Greta Thunberg发起了一场全球性的“罢课”运动，要求政府“倾听科学”，并且“像房子着火”一样行动起来。尽管一些国家已经提高了减排目标，但公众的担忧和失望正与日俱增。越来越多人开始采取极端措施，呼吁采取紧急行动应对气候变化。
△11月10日，伦敦塔桥旁的泰晤士河上，一所环保活动人士用于抗议的房屋模型。图据《卫报》
如果不尽快扭转局面会怎样？随着全球冰川融化、格陵兰岛冰层迅速消融、热浪和火灾出现得越来越频繁和严重，重大影响已经形成：暴雨正在增加，一些地方的干旱也在加剧。我们已经需要开始适应不同于以往的气候条件。
尽管一些气候活动人士的言论并不科学，但不加控制的气候变暖仍会让数千万甚至数亿人面临极端高温压力和洪水的威胁。
对北极海冰的调查正在进行
在人迹罕至的北冰洋，一艘船正冻结在海冰里。
我们对极地之夜发生的事情知之甚少，那里的气温很容易降至零下30摄氏度，厚厚的海冰在黑暗中碎裂、弯曲。然而，这一区域对地球气候至关重要，我们有必要了解更多。
“极地号”正是一个填补这一空白千载难逢的机会，也是有史以来最大的极地探险“马赛克探险”（Mosaic expedition）的核心。它被冻结在海冰里整整一年，从内部观察和学习。
△来自极地号破冰船的研究人员正在收集北极海冰的雪样本。图据《卫报》
这场探险花了20年时间筹备组织，由世界各地研究机构提供支持。在2019年9月至2020年9月这一年中，全球600名科学家会轮流登船进行科研。
他们收集的数据毫无疑问将推动我们对北极和气候的认知产生巨大变革，而地球上的每一个人都将受到他们发现的影响。
黑洞的第一张照片带来了什么
物理学定律可以用几个简洁的方程式来表达，但所涵盖的范围简直惊人。由事件视界望远镜（Event Horizon Telescope）捕捉到的人类的第一张黑洞照片，就是令人震惊的证明。该黑洞位于室女座一个巨椭圆星系M87的中心，距离地球5500万光年。从2017年4月5日起，遍布全球的8座射电望远镜连续进行了5天的联合观测，又经过2年的后续工作才让世界一睹黑洞的真容。
△黑洞的照片。图据《卫报》
这张照片有很多值得注意的地方。一百年前爱因斯坦发表的广义相对论预测了黑洞的存在和特征，如今看来，这个灾难性的漩涡也许超出了我们的想象，但它并没有超出我们的数学计算。
最后，全球合作捕获黑洞图像显示，我们可以在全球范围内为一个共同的目标而共同努力。科学告诉我们，如果我们想要生存并继续探索神奇的宇宙，我们需要做更多的工作。
抗击埃博拉疫情取得进展
2019年，埃博拉疫情既突出了科学进步的成就，也突出了在最困难的环境中改善健康所面临的根深蒂固的挑战。
2014年，西非爆发埃博拉疫情，导致逾1.1万人死亡，警示世界注意其危险性的同时，也凸显了对很少构成全球风险的传染病研究的忽视。
2019年底，终于有了第一种获得许可的埃博拉疫苗，另一种有望很快获得许可，还有两种有效的治疗药物。现在，我们可以治疗那些受感染的人，并预防埃博拉的传播，从反应性遏制转向一级预防。这是创新合作的结果，展示了如何在现在和未来帮助开发新的有效技术。
△刚果（金）姆班达卡，一名世卫组织护士携带的一瓶埃博拉疫苗。图据《卫报》
然而目前，刚果（金）东部的疫情已持续了15个多月，造成2000多人死亡。在一个政治、经济和社会都很脆弱的环境中，疾病的治疗和控制仍然非常困难。有效的疫苗和药物是预防流行病所需要的一部分，但我们必须继续努力解决在这些环境中造成健康不良的根本原因。
围绕基因编辑的希望和担忧逐渐增加
2018年基因编辑领域发生的一件大事，在2019年引发了巨大反响，而且在未来的几年里，这种反响还会持续下去。通过改变CCR5基因来让儿童抵抗艾滋病病毒感染，是一种严重错误的尝试。
△人类胚胎微板。图据美联社
然而，这项工作使得改变人类基因构成的前景变得更加直接，不仅仅停留于理论。它也有积极的一面：刺激了世界范围内的辩论，并推动国际上成立了科学小组，以判断科学、临床需要，以及生殖系（可能遗传）基因组编辑进行需要满足的条件；世卫组织任命的委员会，正制定一个管理框架，用于控制在治疗或避免疾病中使用基因组编辑方法。这两项措施将于明年面世。
与此同时，基因组编辑技术及其在试验和临床中的应用也在迅速发展。利用基因组编辑技术，科学家们已经找到了方法，使动植物具有抗病能力，以及使植物能够应对气候变化。今年，我们看到使用这些方法治疗遗传性疾病（体细胞或非遗传性基因疗法）患者的临床试验数量大幅增加，这些疾病包括癌症、失明和镰状细胞病。
锂离子电池先驱者获得诺贝尔化学奖
可充电锂离子电池助推了全球便携式电子产品的革命。今年10月，三位锂离子电池的先驱者——得克萨斯大学奥斯汀分校的John Goodenough、纽约宾厄姆顿大学的Stan Whittingham和日本明治大学的Akira Yoshino获得了诺贝尔化学奖。
△年龄最大的诺贝尔奖获得者John Goodenough。图据《卫报》
他们的基础研究成果已变现成为我们手中不可或缺的移动设备，而97岁的John Goodenough也成为了年龄最大的诺贝尔奖得主。
这个迟来的奖项，终于承认了材料化学中一个令人兴奋的领域。新材料已成为发展绿色技术的核心，它可以改变我们的生活和工作方式。同时还能更好地促进电动汽车电池，以及储存风能和太阳能的进一步发展。
或许，最重要的原因是，它有助于让我们看到这个时代最紧迫的挑战之一：应对气候变化的低碳未来。
马达加斯加的困境凸显了一个全球问题
Menabe，这片位于马达加斯加西部的干旱森林着火了。由于饥荒，许多人为了躲避干旱而来到这里，又为了腾出从事农业生产的土地，用一把火点燃了世界上最小的灵长类动物——伯特狐猴唯一的栖息地，尽管该地区受到官方保护。令人担忧的是，保护区效果不尽如人意，而这远远不是一个孤立的问题。
△伯特狐猴，世界上已知的最小的灵长类动物，只生活在马达加斯加西部的两片干旱森林里。图据美联社
利用全球人口密度、夜间照明和农业的数据集，研究人员比较了12000多个保护区和类似的未受保护地区人类压力随时间的变化。平均而言，保护区内部的压力增长速度快于保护区外部，而较贫穷国家的压力可能更大。
在保护动物栖息地时，质量很重要。保护区没有有效的管理（包括对当地社区的支持），就无法阻止类似这样的农场扩张，或最终保护物种免于灭绝。
在血液含氧量方面的开创性工作取得了成果
英国伦敦大学医学院麻醉师Kevin Fong教授说，有一次在婆罗洲，他试图爬一座小山。当他在斜坡上爬着、喘气、咳嗽时，他的马来西亚导游米基拖着脚走来走去，让自己的步伐慢下来，和他的步伐相当。由于不适应海拔高度，Kevin花了一天半的时间才到达山顶，而米基告诉他，没有游客的阻碍，他可以在3个多小时内跑上跑下。
为什么游客爬一座小山就会气喘吁吁，当地人却能快速攀爬？这种人类适应高海拔生活的分子机制围绕着一组被称为低氧诱导因子（HIFs）的蛋白质。这些蛋白质会引发一系列帮助调节人体氧气水平的基因改变，这一发现有助于解释氧气水平是如何被感知的，并让科学家们深入了解当氧气需求大大超过供应时，人体是如何适应和生存的机制。
今年，彼得·拉特克利夫爵士、格雷格·塞门扎和威廉·凯林获得了诺贝尔奖，以表彰他们解开了这个谜团。无论是健康的人还是患病者，HIFs和调节氧水平对人类生活的几乎所有方面都至关重要。这项工作已经被应用于开发治疗贫血的药物，也许未来还会因此出现治疗中风、脊髓损伤、慢性炎症甚至癌症的新疗法。
以色列月球探测器坠入月球，但开辟了新的领域
4月11日，以色列首个探测器Beresheet由于引擎问题，未能成功软着陆而坠毁在月球表面。之所以入选的原因不是因为坠毁，而是因为这个被命名为Beresheet（希伯来语意为开始）的项目，全部由私人和慈善基金出资支持。
△4月11日，以色列月球探测器Beresheet拍摄的月球表面。图据《卫报》
Beresheet是一种新型太空探索方式的先驱——小规模、私人出资、真正让公众参与。事实上，作为一项学校项目，Beresheet携带了数百只缓步动物和微型水熊，它们可能在撞击中幸存了下来。Beresheet的升空，证明我们正在超越一个所有太空项目都必须由国家机构或大型商业集团参与的时代。
在未来，来自各个国家的团体会有类似于Beresheet概念的后续行动，由私人资助的精密微型探测器将收集有关月球和地球的数据。使用先进的机器人技术和精密电子设备，有些可能会进入太空更深处。那时，太空或将成为独立实验者甚至业余爱好者的舞台。
用量子物理学重新定义千克
△使用量子理论和铯原子重新定义一公斤的标准国际质量。图据《卫报》
今年5月，国际单位制（SI）被重新定义。例如，千克将不再被一个放在巴黎郊外的钟形玻璃罐里的铂铱合金圆筒所定义。未来，千克将以符号为h的普朗克常数定义，质量基本单位将会更加稳定，量值传递更加可靠。
红星新闻记者 王雅林 徐缓 编译报道
编辑 彭怡
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