世界科技新发展 [复制链接]

第6版(国际)
专栏：2000年终国际报道

　　世界科技新发展
中国科学院《科学发展报告》课题组
回顾即将过去的2000年，科学技术在众多领域不断进步，尤其在那些事关改善人类生存环境以及增强国家综合实力的领域，正发挥着越来越重要的作用。
　　宇宙／基本粒子 从极宏大的到极微小的，对宇宙和对基本粒子的探索正密切地融合在一起。2000年，科学家持之以恒地探寻物质世界的奥秘，新的观测和实验结果继续出现，向我们展现一个更为丰富和精确的宇宙景象。
　　关于宇宙平坦，并且将永远膨胀下去的假说被进一步的观测结果所支持。科学家发现了更多表明黑洞存在的证据，由于隐藏着太多的宇宙奥秘，黑洞注定仍然会是21世纪研究的热点。
　　地外生命的话题随着新的行星被发现再一次引起人们的关注，美国科学家发现了迄今最小的太阳系外行星，从而使这一数目增加到50多颗。木星卫星木卫二上存在大量生物能的发现，暗示了在它上面存在某种形式生命的可能性。
　　有关宇宙起源、演化和结构奥秘的揭示无可争议地依赖于对基本粒子的研究。欧洲核子研究中心宣布首次获得“夸克—胶子等离子体”，从而证明在宇宙诞生之后的瞬间确实存在过这种物质形态，在了解宇宙早期演化方面向前迈出了重要一步。由加、法、美科学家组成的科研小组首次绘制出暗物质分布图，可能帮助我们更深入的了解在大爆炸后，星系如何形成，以及如何演变成我们今天看到的星系团。意大利的科学家探测到宇宙中可能存在一种重粒子，其质量至少是质子的50倍，能够几乎不留痕迹地经过其他物质，这一发现有可能用于揭示宇宙中所谓的暗物质。经历20多年的搜寻，由54名科学家组成的一个国际合作组，首次发现了能够证明τ中微子存在的直接证据，至此，构成物质结构最小单元的12种基本粒子全部找齐，此项成果对研究暗物质、宇宙的演化和构成等有着巨大的意义。由日、美科学家组成的科研小组称，他们确认中微子有质量，这一结论将对宇宙的重量、构成银河的物质、宇宙大爆炸、宇宙进化过程等研究产生巨大影响。人类距得出一个关于宇宙的统一理论越来越近。此外，欧洲核子研究中心在亚原子物理学领域也取得了进展，其大型对撞机在关闭之前发现了希格斯玻色子的迹象。
　　航空航天 俄罗斯政府1月决定，恢复“和平”号空间轨道站载人飞行，并且将轨道站运行到2000年8月底。这个在太空运行了近15年的空间轨道站最终将于明年2月坠落到太平洋。7月26日，由俄罗斯研制的“星辰”号服务舱与国际空间站主体货舱“曙光”号顺利实现自动对接，标志着国际空间站基本构件组合完成，从此可以接待宇航员、真正作为载人空间站进行宇航研究；最终组建完毕后的国际空间站将成为一座庞大的太空城。两名俄罗斯和一名美国宇航员乘坐俄罗斯“联盟TM—31”号宇宙飞船于11月2日进入国际空间站，成为国际空间站的首批长期“住户”。年初，“伽利略”号空间无人探测器成功掠过木星的几颗卫星，并开始向地面发回探测数据。航天航空局（NASA）宣布，找到了火星上有水的有力证据，并表示“将沿着水的痕迹继续在火星上寻找生命”。8月中旬，NASA又宣布了将在2003年发射2个火星探测器、耗资6亿美元的宏伟计划。
　　纳米技术 新材料和先进制造技术是工业界、科技界始终不懈的追求，这其中尤以纳米技术蕴含着人类借以引发新一轮技术和工业革命的渴望。纳米技术是在纳米尺度上制造材料和器件的工艺，通过在分子水平上一个原子一个原子地制造具有崭新分子组织的大结构，纳米技术可以使材料的特性和器件的功能得到异乎寻常的强化，战略意义自不待言。英国牛津大学成功地在室温下操纵单个溴原子在铜表面上移动，使纳米机械制造技术向前迈进了一步。美国科学家研制出纳米光刻机，其刻笔笔尖可以“侵入”有机分子池中，刻画出15纳米线宽的图形，这项成果被认为是纳米技术研究的重大突破。中国科学家研制出世界上最细的碳纳米管，十分接近于碳纳米管的理论极限值。
　　今年，纳米技术初步得到应用：美国能源部运用激光纳米技术研制出的癌症智能手术刀，每秒扫描10万个细胞，然后将其中包含的蛋白质信息输入计算机，由计算机迅速进行运算比较，判断其是否健康，从而把手术中“错杀”健康细胞的数量减到最少。美国科学家研制出的微型纳米钳，有望成为科学家操作生物细胞、装配毫微米机械或进行微型手术的新工具。德国科学家采用分子医学纳米技术，发明的新抗癌疗法，能将细胞的铁氧体粒子用葡萄糖分子包裹，在水中溶解后注入肿瘤部位，癌细胞和磁性纳米分子浓缩在一起，肿瘤部位完全被磁场封闭，通电后肿瘤部位的温度达47摄氏度，在杀死癌细胞的同时并不损害健康细胞。
计算机技术 传统的、基于集成电路的计算机还在大行其道。英特尔公司最近开发出宽度仅为30纳米的世界最小最快的晶体管，从而可能在未来5—10年中生产出包含4亿多只晶体管、运行速度高达每秒100亿次的微处理器。英国科学家开发出一种新型计算机磁芯片，它以磁场的方式显示和处理信息，效率比目前的电子芯片高4万倍，可能给计算机芯片制造业带来一场新的革命。尽管传统计算机短期还不会退出历史舞台，但旨在超越它的诸如量子计算机、生物计算机、光学计算机已经跃跃欲试，从实验室到普及，这一过程不会太久。量子计算机是未来计算机研究的热点。量子计算机用粒子的量子力学状态来表示信息，可以实现目前电子计算机无法进行的复杂计算。今年，德国和美国的科学家联合研制出五量子位的核磁共振量子计算机，并成功地通过实验运算。IBM公司宣布研制出世界上最先进的量子计算机，这台用5个原子作为处理器和存储器的计算机首次证明，此类装置的运行速度有明显快于常规计算机的潜力。
美国科学家研究出了一种可用于制造DNA计算机的新技术，它不仅能将遗传物质DNA分子的活动范围限制在固体表面上来执行运算，而且能大大简化通过DNA运算来解决复杂数学问题的步骤，标志着科学家们朝着研制出功能强大的DNA计算机的梦想又前进了一步。美英科学家组成的一支科研小组研究出世界上第一台DNA“发动机”，这一成果预示着不久将可以制造出分子大小的电子电路，可能代替现有硅芯片电路，从而使未来的计算机体积更小，运算速度更快。加拿大科学家研制出一种光晶片，这是开发光学计算机征途上的一项重要成果。
生命科学 2000年最瞩目的科技成就首推人类基因组工作草图的绘制完成，被誉为生命科学“阿波罗登月计划”的人类基因组计划是一项包括中国在内的多国科学家共同参与，旨在发现所有人类基因并阐明其在染色体上的位置，从而在整体上破译人类遗传信息的国际公共研究计划。由于出现了私人公司试图对基因申请专利的强有力竞争，计划完成时间一再提前，最终于6月26日完成了工作草图，该草图覆盖了人体97％的基因组，精确测定了其中85％的基因序列，包含了人体约30亿个碱基对的正确排序。要读懂草图、填补其中的空白以及识别出基因的功能，预计还需三年。
人体基因蕴含着人类生、老、病、死的绝大多数遗传信息，破译人体基因将为疾病诊断、新药物的研制和新疗法的探索带来革命性的变革。但也必须清醒地看到，基因技术是一把双刃剑，在给人类带来福音的同时，也会引发对现有伦理、道德体系的严重冲击。目前，各国政府和公众对此深切关注，对这项技术的推进采取谨慎态度。
克隆技术继续取得进展。日本培育出了首只体细胞克隆山羊。美国的一个科研小组对采用胚胎细胞克隆出的6头小母牛进行研究后发现，这些牛没有出现过早衰老的问题，其细胞“年轻”而有活力，这意味着克隆技术也许能防治老化。英国首次成功克隆出基因经过选择性修改的克隆羊，这项突破据说从理论上能够帮助克服目前正困扰欧洲的疯牛病。
美国科学家设计出了简单的“基因开关”和“基因钟”，能分别以开关或定时的方式控制基因活性，这两项成果给生物工程操作提供了新工具，并有望在医学领域找到用途。美国加利福尼亚大学的科研小组找到了一种利用仿生芯片控制人体细胞活动的方法，据称将对医药与遗传工程学研究起重要作用。澳大利亚莫那什大学与以色列和新加坡的研究机构的科学家最近首次利用人类胚胎干细胞培育出脑神经细胞，意义重大。中国科学家关于超级杂交水稻的研究获得重大进展，实验示范亩产突破700千克大关，对保障21世纪中国粮食安全具有重要意义。
种种迹象表明，生命科学将成为下个世纪的带头学科。生命科学产业将成为下个世纪的朝阳产业。虽然转基因食品的安全问题正在全世界引发一场越来越激烈的争论，最终结果尚难预料；不过，人们还是可以肯定，21世纪将是生命科学的时代。