除COVID-19相關研究成果外2020年還有哪些令人關注的科學突破?
據外媒New Atlas報導,COVID-19危機確保了與開發疫苗和改進病毒檢測試劑盒有關的科學在2020年期間成為每個人心中的首要任務,但科學家們也設法在許多其他領域取得了令人關注的研究成果和寶貴的突破。為了向這些辛勤工作且往往不被重視的科學家們致敬,以下是其中一些成就的例子。
紀錄打破者和“遊戲規則改變者”
今年最大的科學突破之一就在上個月出現,有消息稱Alphabet的DeepMind AI在能夠準確預測蛋白質的3D結構方面取得了巨大的進步。“折疊問題”是困擾生物學家半個世紀的我們對生物學認識的重大挑戰,DeepMind AI取得的快速進展對醫學和其他許多生物研究領域有著廣泛的影響。

在物理實驗室裡,羅切斯特大學的Ranga Dias領導的研究團隊聲稱發明了世界上第一種室溫超導體。該團隊利用氫、碳和硫在高壓下製成的有機衍生碳質硫氫化物的化合物,創造了一種在58 °F(14.5 °C)下具有超導性的材料。
超導體是一種材料,在合適的條件下,會失去所有的電阻,並釋放出磁場。這就賦予了它們幾乎是神奇的特性,例如能夠在沒有電源的情況下無限期地保持電流。它們已經被用來製造強大的磁鐵,用於CT掃描儀、核聚變反應堆和磁懸浮列車。然而,超導體需要在低溫下保存,這大大限制了該技術的應用。所以,如果羅切斯特團隊的方法成功,對未來的各種設備都會有很大的影響。

與此同時,德國古騰堡大學和埃爾朗根-紐倫堡大學的研究人員用世界上最小的發動機創造了新的記錄。這個發動機有多小?它小到只由一個帶電的鈣原子驅動。這個小發動機不會運行任何汽車,但它可能會在單離子冰箱和泵中得到應用。
普渡大學也不甘示弱,研發出了旋轉速度最快的人造物體。它也非常微小,是由兩個二氧化矽納米顆粒連接而成,形成一個微型的啞鈴形轉子。當激光束推動它的軸線時,這個最小的轉子可以達到600億轉/分鐘。這使得它比聖安德魯斯大學科學家之前創造的記錄快100倍。

同時,在動物界,我們看到了有史以來在一個深海地點同時出現的最多的魚類,以及在海洋環境中發現的首個馴化另一種動物的動物。

正能量
2020年,對於一個正在尋求保護環境的方法,同時又要保持燈火通明的世界來說,也出現了一些令人振奮的能源新聞。其中一個故事涉及一家荷蘭啤酒廠,該廠燃燒廉價的鐵粉來生產能源,鐵鏽是廢物,但不會產生二氧化碳。更好的是,這些鐵鏽可以利用可再生能源重新轉化為鐵。在金屬動力聯盟和埃因霍芬理工大學的幫助下,新系統將提供足夠的熱量,每年可釀造1500萬杯啤酒。

另一項有趣的發展是將一種更安全、更經濟的反應堆與生產清潔燃燒的氫氣相結合。模塊化核反應堆已經開發了好幾年,並且已經顯示出了前景,因為它們可以在工廠進行大規模生產,然後運到現場。此外,它們比許多傳統的反應堆設計更安全,並且只需增加更多的模塊就可以很容易地根據當地的需求進行調整。

NuScale Power公司發布的一項研究顯示,僅其一個模塊就可以經濟地每天生產近50噸氫燃料。這是一個潛在的進步,因為世界上生產的大部分氫氣都來自於分解天然氣,替代方法在擴大到工業水平時往往存在問題。

當然,如果核聚變動力能夠實用化,人類將獲得無限的能源供應,其影響幾乎無法想像。今年7月,國際熱核聚變實驗堆(ITER)開始組裝,這是世界上最大的核聚變反應堆,預計將於2025年建成。

但有一個非常大的問題。雖然它是最大的,但它與較小的老版本存在同樣的問題,即運行它所需要的能量比它產生的能量更多。然而,這個35國項目將為科學家和工程師提供有價值的數據,以及實現組件的測試。這與韓國KSTAR裝置最近創下的紀錄等其他突破一起,將有望使實用的核聚變動力更接近現實。
英國政府迫不及待地期待著核聚變時代的到來,已經開始在英國尋找建造世界上第一座商用核聚變電站的地點。名為“能源生產球形託卡馬克”(STEP)的項目計劃於2040年投入使用,其目的不僅是為了發電,還將打造一個核聚變能源及相關產業的中心。
食品方面
食品在2020年成為科學新聞,因為美國FDA批准了第一種用於食品和醫療的轉基因豬。這種名為GalSafe的轉基因豬經過工程設計,可以防止其產生α-gal,這是一種糖分子,很多人因蜱蟲叮咬而產生過敏。不過,目前還沒有計劃讓這種肉在超市裡銷售。

2020年也是實驗室培養的雞肉在獲得新加坡政府的許可後走上餐桌的一年。雖然價格有點偏貴,但食品科技初創公司Eat Just計劃在城邦銷售這種養殖雞塊。
如果你擔心實驗室培育的肉可能不夠健康,可以看看塔夫茨大學的工作,一個研究小組找到了一種方法,通過基因工程使牛細胞產生β-胡蘿蔔素,這是一種植物性物質,人體可以將其轉化為維生素A,除了加入“金色大米”的行列,它們也被設計成可以產生β-胡蘿蔔素,以對抗發展中國家的營養不良,還說明了基因工程雖然有爭議,但有可能改善人類健康。
環境問題

即使是COVID-19造成的封鎖也不能為2020年的環境提供好消息,因為冰層繼續融化,塑料污染了地球上最高和最低的地方。不過也有一些積極的消息–失落已久的物種被重新發現,藍鯨半個多世紀以來首次大量回歸南喬治亞州附近海域。儘管南喬治亞島正在受到2017年從南極冰架上掙脫出來的一座巨大冰山的威脅。

失落的藝術
2020年的科學不僅是發現新事物,也是重新發現舊事物。倫敦大學學院的Rahil Alipour領導的一個研究小組發現,古波斯人早在11世紀就在他們的鋼鐵中混入了鉻,比據說發明鉻的時間早了800年。通過研究一份中世紀的波斯手稿,並將其與伊朗南部查哈克出土的發現進行對比,研究小組發現,在高溫下鍛造鋼鐵時使用的一種名為”rusakhtaj “的物質實際上是鉻- -在考古遺址中發現了這種物質的痕跡。

從波斯到印度的地區已經是著名的傳奇大馬士革鋼的發源地,幾個世紀以來,金屬匠人一直在努力重新發現其特殊花紋的秘密,努力在現在重現它們。來自德國馬克斯-普朗克鋼鐵研究所(MPIE)和弗勞恩霍夫激光技術研究所的工程師們的一種新方法是,通過開發一種3D打印大馬士革鋼的方法,將古代和現代技術結合起來。
學無止境
為了表明科學仍有前沿需要征服,今年,荷蘭的口腔外科醫生Matthijs Valstar和放射腫瘤學家Wouter Vogel在人類頭部發現了一組以前不為人知的唾液腺,這讓人體解剖學領域受到了衝擊。這對腺體被發現在鼻咽部的後方深處,鼻咽部是咽部的上部,與軟齶上方的鼻腔相連。它們是用PSMA PET/CT掃描儀發現的,該掃描儀最初是為了捕捉前列腺癌組織的圖像而開發的,但現在發現它很適合尋找唾液腺。除了作為一個新的小問題的價值外,這一發現還可以幫助接受頭頸癌放療的患者進行治療。

當然,這只是我們在2020年看到的許多重大科學成就中的一小部分。