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2022年注定是不平凡的一年，新冠大流行仍旧破坏着人们的正常生活，气候危机威胁着人类的生存环境……然而2022年也是科学取得重大突破的一年：人工研究新的抗生素取得重大突破、菲尔兹数学奖、科学家解开量子纠缠的秘密……所有这些都彰显着人类不凡的科学成就。《卫报》选出了十个本年度最佳科学突破，让我们一起来窥探科学的奥秘。
太空领域的成就
6500万年前，一颗直径约10公里的小行星撞击地球导致了恐龙的灭绝。今年1月份，科学家观测到有五颗小行星靠近地球，这提醒着每个人我们的生存遭受着行星的威胁。幸运的是，部分国家已采取初步措施来降低小行星袭击我们的风险。比如美国航天任务——双小行星改道测试（Double Asteroid Redirection Test，DART）。这项任务将故意使一架空间探测器撞向双生星的卫星双卫一，以测试航天器撞击的动能效应是否能成功使一颗会与地球相撞的小行星偏离方向。10月，这项任务取得了成功。NASA宣布双卫一的轨道周期缩短了约32分钟，超过了73秒的成功门槛。这表明如果有足够的时间，我们完全有能力改变一颗可能会与地球发生碰撞的小行星的轨道。
除了小行星外，人类在月球活动上也取得了重大进展。11月，NASA在肯尼迪航天中心成功发射阿耳忒弥斯1号登月火箭，并且该计划将于2024年发射阿耳忒弥斯2号，于2025年发射阿耳忒弥斯3号。
医学界的进步
当人类没有抗生素，世界会变成什么样子？
今年10月，在印度西部马哈拉施特拉邦的一家公立医院，医生们正在努力应对一连串因抗生素耐药性引起的“超级细菌感染”，这种“超级细菌感染”是由于细菌对治愈它们的药物产生抗药性所出现的情况。根据医学杂志《柳叶刀》的研究，抗生素耐药性在2019年直接导致全球127万人死亡，印度是受所谓“抗生素耐药性”影响最严重的国家之一，每年将近6万名新生儿因抗生素耐药性引起的感染死亡。《卫报》称抗生素耐药性成为2022年主要的全球威胁。
为了对抗抗生素耐药性，开发能够治疗因“抗生素耐药性”而无法治疗的疾病的药物，人工智能开始发挥重大贡献。例如，来自中国科学院的一批优秀科学家使用一种最初处理自然语言的学习技术，来识别由人类肠道微生物基因组序列编码的抗生素肽。该算法确定了2349个潜在的抗生素肽序列。其中，216种肽是通过化学方法合成的，其中181种被证明含有新抗生素，如果没有人工智能的帮助，科学家是不会发现这项研究的。
更令人激动的消息是，发现的肽中几乎有一半是全新的，与已知的抗生素没有明显的序列相似性，从而能够规避已知的、已经产生耐药性的抗生素。动物实验表明，其中三种新肽可用于小鼠细菌性肺炎的安全有效治疗。此类的研究无疑给人类科学带来了好消息，有望为我们目前面临的一些最可怕的疾病威胁提供新治疗方案。
除了新抗生素外，今年秋季科学家研究出了应对新冠大流行的加强针，能够有效应对奥密克戎变体。今年在镰状细胞性贫血方面的治疗也取得了重要进展，镰状细胞性贫血是一种导致红细胞变成镰刀状并导致贫血的遗传性疾病。科学家发现了一种用于治疗酶缺乏症（丙酮酸激酶）的药物，可以在很大程度上改善贫血情况并减少病人急性发作的剧烈疼痛。
今年来自德国和美国的两个研究小组还发现了一种测量细胞硬度的方法，也称为布里渊显微镜。这种光学方法让研究人员无需触摸即可“看到”细胞的硬度，为癌症、阿尔茨海默症等疾病的早期诊断提供了强有力的工具。
气候方面预警
2022年也是气候灾难多发的一年。今年夏天的欧洲有超过2万人死于创纪录的高温，整个英格兰的气温首次超过40摄氏度。自6月以来，巴基斯坦多地遭遇季风强降雨并导致全国四分之三的地区发生洪灾，巴基斯坦三分之一国土被洪水淹没。根据联合国发布的数据显示，巴基斯坦的季风暴雨打破了一个世纪以来的纪录，部分省份的降雨量是其30年间平均降雨量的五倍多。这场暴雨导致1700人死亡。
然而也正是因为科学，一些灾难可以提前被预知和规避。比如我们可以预知美国海岸形成的飓风、澳大利亚暴雨和法国南部的火灾，人类现在拥有的技术可以提前几天预测许多此类自然灾害的发生。
联合国秘书长安东尼奥·古特雷斯（António Guterres）提醒人们注意气候危机，以便能提早采取行动，这是防止悲剧发生的最好方法。《卫报》指出，为了预防气候危机，不仅需要各国都有平等地获得预防气候危机的技能和系统的机会，更为重要的是领导层相互分享信息并根据气候警告而采取相应行动。
除了重视气候灾难外，各国开始重视生物多样性。12月，《生物多样性公约》第十五次缔约方大会（COP15）在加拿大蒙特利尔举行，联合国常务副秘书长阿明娜·穆罕默德在会议上表示，现在必须终结气候变化、污染和生物多样性丧失这三个地球危机，重塑人与自然的关系。
精英数学家
菲尔兹奖全名为国际杰出数学发现奖，每四年评选2—4名有卓越贡献且年龄不超过40岁的数学家。今年菲尔兹奖的获奖者之一詹姆斯·梅纳德（James Maynard）因对解析数论的惊人贡献而获得菲尔兹奖，他的杰出证明包括：有无限多个素数，其十进制表示不包含数字7。
另外还有第二个获得菲尔兹奖的女性数学家：乌克兰数学家马林娜·维亚佐夫斯卡（Maryna Viazovska）。她曾解决了在8维中填充球体的问题，并与其他人合作在24维中解决了填充球体的问题。以前，这个问题只能解决三个或更少的维度。数学家亨利·科恩 (Henry Cohn) 表示：“维亚佐夫斯卡设法做到了很多人都尝试过却未能做到的事情。”
在今年颁布的诺贝尔奖中，诺贝尔物理奖是最受人瞩目的奖项之一。今年的诺贝尔物理奖授予法国科学家阿兰·阿斯佩（Alain Aspect）、美国科学家约翰·克劳泽（John Clauser）和奥地利科学家安东·蔡林格（Anton Zeilinger），以表彰他们在量子纠缠实验方面做出的重要贡献。他们的贡献让量子计算机有能力执行传统计算机无法进行的复杂计算，鼓励更多的实验来解决科学的重大问题之一——如何协调量子力学与爱因斯坦的广义相对论之间的关系。
电池充电
这是我们这个时代最伟大的但却未被重视的故事之一：我们逐渐摆脱了对化石燃料的依赖，电池技术的飞速发展将为电气化世界奠定基础。
10月，来自美国宾夕法尼亚州立大学的王朝阳教授联合多位研究人员，在锂离子电池快充技术上取得重大突破。据《卫报》描述，这种快速充电技术适用于大多数能量密集的电池，可以使电动汽车的充电时间缩短到短短10分钟。电池的基本原理没有改变，但新技术的突破却是惊人的。
当然此项技术也留下了一些疑问，比如费用问题，以及电池能储存足够的能量在将来为大型飞机提供动力吗？虽然这些疑问还亟待解决，但新技术却在一直朝好的方向发展。
新闻与图片来源：卫报、BBC，部分图片来自网络
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