下一个十年,哪些重大发现会影响我们呢

从希格斯玻色子的发现到使用CRISPR进行基因编辑,过去十年里,科学领域取得了真正革命性的进步。随着2020年的开始,又一个十年将会带给我们哪些惊喜呢,科学领域又将会有哪些新的突破呢?

医学领域:通用疫苗的出现

流感病毒是一种易攻击人体免疫系统的病毒,注射流感疫苗不失为一种手段。通过科学家的不懈努力,通用流感疫苗将有望成为现实。

从理论上讲,通用流感疫苗将为我们人类的身体抵抗流感提供长期保护,并且无需每年接种流感疫苗。流感病毒的某些部分每年都在不断变化,而其他部分则长年保持不变。 通用流感疫苗的所有方法都针对可变性较小的病毒部分。

去年,美国国家过敏和传染病研究所(NIAID)开始了通用流感疫苗的首次人体试验。 免疫的目的是诱导针对流感病毒可变性较小的部分(称为血凝素(HA)茎)的免疫反应。 这项1期研究将着眼于实验疫苗的安全性,以及参与者对其的免疫反应。 研究人员希望在2020年初报告其初步结果。

以色列公司BiondVax研发的一种通用疫苗候选药物目前正在进行3期试验,旨在研究疫苗的真实性和有效性,这意味着它可以防止感染任何流感病毒。 根据《科学家》杂志的报道,候选疫苗包含九种来自流感病毒各个部位的蛋白质,在流感病毒株之间差异很小。 该公司称,这项研究已经招募了超过12000人,预计结果将在2020年底公布。

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神经科学:更大,更好的小脑

过去十年,科学家成功地从人类干细胞中分化出了神经元,并组装成3D结构,成功地培育了微型大脑(称为“类器官”)。到目前为止,脑类器官只能在胎儿早期发育中生长成类似于大脑的小块,但这可能在未来10年发生变化。

现在的科技手段科研人员不仅可以对细胞类型的多样性进行建模,还可以对大脑的细胞结构进行建模。成熟的神经元将自己排列在大脑的层、列和复杂的回路中。目前,类器官仅包含无法觅食这些复杂连接的未成熟细胞,未来十年内该领域可能会攻克这一难关。有了大脑的微型模型,科学家可以推断神经发育障碍的发展方式:神经退行性疾病如何分解脑组织以及不同人的大脑对不同药理疗法的反应方式。

有一天(尽管可能不是10年),科学家甚至能够研发出生长神经组织的“功能单元”来替换大脑受损的区域。如果您有一个预制的功能单元,可以点击进入受损的大脑。目前,这个项目处在是高度理论性阶段,但是在未来十年内我们应该会知道它的可行性。

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气候变化:能源系统转型

在这十年中,海平面上升和更多极端气候事件揭示了我们美丽的星球多么脆弱。 但是未来十年会怎样?

密西根大学大气科学教授Donald Wuebbles表示,在未来十年中,能源和交通运输系统向可再生能源的转型将很顺利,并且将开发出新的方法和技术,使我们能够更快地到达那里。 而且,恶劣天气甚至海平面上升带来的与气候相关的影响日益增加,最终引起了人们的足够重视,我们才真正开始认真对待气候变化。

科学家们可能低估了气候变化对本世纪及以后的影响。我们应该在未来十年中了解更多 。

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粒子物理学:寻找轴心

在过去的十年中,关于超小型粒子的最大新闻是发现了希格斯玻色子。希格斯玻色子是神秘的上帝粒子,它使其他粒子具有自身的质量。 希格斯被认为是标准模型中的最高珠宝,标准模型是描述亚原子粒子动物园的主导理论

但是随着希格斯的发现,许多其他次要的较不知名的粒子开始占据中心位置。

麻省理工学院的诺贝尔奖得主、物理学家Frank Wilczek说:“在这十年里,我们有机会找到另一种难以捉摸的、假设中的粒子——轴子。”

轴子不一定是单个粒子,而是一类具有很少与普通物质相互作用的特性的粒子。轴子可以解释一个长期存在的难题:为什么物理定律在物质粒子及其反物质配偶上似乎都表现出相同的作用,即使它们的空间坐标发生了翻转。

轴子是暗物质(将星系保持在一起的无形物质)的主要候选者之一。

找到轴子将是基础物理学的一项伟大成就,特别是如果它通过最可能的途径发生,即通过观察提供暗物质的宇宙轴心背景来实现。'' Wilczek说。 在未来五到十年内,很有可能发生这种情况。 对我而言,权衡发现的重要性和发现的可能性,这是最好的选择。

这些举措包括Axion暗物质实验(ADMX)和CERN Axion太阳望远镜,这两个主要的仪器正在寻找这些难以捉摸的粒子。

也就是说,我们还有其他可能性,我们可能还可以检测到宇宙中最早出现的引力波或时空涟漪,或者其他被称为弱相互作用的大颗粒的粒子,它们也可以解释暗物质。

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量子跃进

强大的量子计算机想必大家都早有耳闻,但是它一直没有进行功能应用,现在有了新的突破,进行分子设计:例如可以辅助做更多优质药物的新蛋白质,更好的新能源电池的电解质,乃至可以将太阳光转化成液体燃料的化合物,效率更高质量更好的太阳能电池等,在以前的计算机上我们做不出来,因为简单分子中的电子行为都远远超过了目前的计算机能力复杂性。

但相对于量子计算机而言,这不是问题。通过最新的量子位算法,可以模拟由三个原子组成的小分子,引爆精细化行业应用。

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