科学时报 2008-1-21     

    10月24日18时05分，搭载着我国首颗探月卫星嫦娥一号的长征三号甲运载火箭在西昌卫星发射中心发射成功。11月7日，在顺利完成了第三次近月制动后，嫦娥一号卫星进入距月球200公里、周期为127分钟的工作轨道，在这里全面展开对月球的科学探测，并从距离地球38万公里的环月轨道，传回语音数据和清晰的月面图像。11月26日发布首幅月面图像，展现了月球的真实世界。它位于月表东经83度到东经57度，南纬70度到南纬54度，图幅宽约280公里，长约460公里。图像覆盖区域属月球高地，分布有不同大小、形态、结构和形成年代的撞击坑。首幅月面图像的传回，标志着我国首次探月工程取得圆满成功。探月工程是继人造地球卫星、载人航天之后，我国航天活动的第三个里程碑，使我国跨入世界上为数不多的具有深空探测能力国家的行列。这是我国综合国力显著增强、自主创新能力和科技水平不断提高的重要体现。

    2.研制成功特深井石油钻机

    中国石油天然气集团公司11月16日宣布，我国首台具有自主知识产权的12000米特深井石油钻机在中国石油宝鸡石油机械有限责任公司研制成功。这台钻机是国内外第一台陆地用12000米交流变频电驱动钻机，也是目前全球技术最先进的特深井陆地石油钻机。在此之前，仅美国在上世纪80年代生产过一台12000米模拟控制的直流电驱动钻机。

    该钻机所有主要部件均由宝石机械公司组织自主研发，并实现了多项重大突破。其核心部件绞车的提升能力达6000马力，为世界之最；其“心脏”泥浆泵为自行研制的52兆帕、2200马力高压泵，也是世界上工业应用的最高配置。

    12000米特深井石油钻机的研制成功，将把我国陆地和海洋深水油气田、大位移井及其他复杂油气田超深油气藏的勘探开发水平提高到一个新的层次，并将极大地提升我国石油钻井队伍在国际油气勘探市场的竞争力。

    3.癌症治疗研究获重大进展

    中国科学院生物物理所研究员梁伟、杭海英领导的课题组，关于纳米胶束搭载化疗药物直抵癌细胞的研究论文发表在7月4日美国《国立癌症研究院院刊》上。粉末状聚合物乙二醇衍生化磷脂溶入水中后，可与传统抗肿瘤化疗药物阿霉素自动组装形成新型输送载体——直径10纳米至20纳米、包载阿霉素的聚乙二醇衍生化磷脂纳米胶束，进而提高阿霉素在肿瘤组织中的富集和对深层组织细胞的渗透，增强其抗肿瘤效果并降低毒性。

    此外，美国《国家科学院院刊》发表了中国科学院上海生命科学研究院营养科学研究所陈雁研究组关于发现癌症治疗新靶点的研究成果。该研究发现了一种全新的Raf-1调控蛋白，第一次揭示了Raf-1的空间调控方式，并提示了一种在高尔基体上遏制ERK信号通路的新机制，为研究肿瘤细胞过度增生的分子机理，进而治疗癌症提示了新的思路和靶点。

    4.实现六光子薛定谔猫态

    中国科技大学微尺度物质科学国家实验室潘建伟、杨涛、陆朝阳等，通过实验成功制备出国际上纠缠光子数最多的薛定谔猫态和可以直接用于量子计算的簇态，刷新光子纠缠和量子计算领域的两项世界纪录。该项研究成果以封面标题的形式发表在英国《自然—物理》上。审稿人评价其是“光学量子计算领域至今最先进的实验工作”和“一个出色的成就，为量子计算、量子纠错和量子力学基本问题的研究铺平了道路”。这一成果表明，我国在多粒子纠缠研究领域，保持了国际领先水平。

    猫态的概念，是量子力学的奠基人之一薛定谔在1935年提出的一个著名悖论，即箱子里的一只猫不是死的也不是活的，而是同时处于死和活的状态。尽管这种薛定谔猫态在宏观世界是不存在的，然而在微观世界里科学家们可以用光子或者原子来制造这一种猫态。而簇态是近年来新发现的一种比猫态纠缠更加紧密的纠缠态，这种独特的性质使它成为单向量子计算机的物理载体。

    5.发现6.32亿年前动物休眠卵化石

    中科院南京地质古生物所研究员尹磊明为首的科学家小组在早期胚胎化石研究方面取得重大进展，发现了迄今为止最早的动物休眠卵化石。这一成果以《陡山沱滞育卵囊中动物胚胎化石》为题刊登在英国《自然》杂志上。

    他们选择湖北宜昌晓峰河剖面开展研究，对陡山沱组大量发育的燧石(硅质)结核开展逐层采集样品。通过实验室的岩石切片，尹磊明等从600余个薄片中获得了大量原位保存的具有显著刺状突起的“疑源类”化石。他们进一步研究获得重要科学发现。

    这一发现的科学意义是提供了迄今为止最早的动物化石的可靠记录，将动物的起源时间提前到6.32亿年以前，即动物在新元古代末期大冰期“雪球”结束之后就已经出现了。与以“瓮安生物群”为代表的动物化石年代相比，将动物的化石记录前推了5000万年。

    6.首架自主知识产权的支线飞机完成总装下线

    新支线飞机ARJ21，9月28日完成了最后的总装，由上海飞机制造厂在西安正式交付给中国航空工业第一集团公司飞机强度研究所开始静力试验，并于12月21日下线。这一全新数字化设计、拥有自主知识产权的新一代支线客机由国内八家航空工业单位共同参与研制。ARJ21的研制成功，表明了中国已首次走完了新支线飞机部件研制、大部件对接、全机结构总装的全过程，标志着中国新支线飞机的研制工作全面完成，中国飞机正式跻身世界民用客机行列。

    ARJ21是一种中、短航程涡扇支线飞机。机翼长13米，有70~90个座位。在技术上，它和目前的115座单通道大飞机差别不大，是世界上最先进的民用支线飞机。它有两大优势：第一，它按照中国的自然环境设计，能满足国内绝大多数机场，特别是以昆明机场为代表的西部航站的起降要求；第二，它比国外同类飞机更宽，更舒适。

    7.发现世界上最大的似鸟恐龙化石

    中国科学院古脊椎动物与古人类研究所专家6月13日宣布，经研究确认，在内蒙古自治区二连浩特市发现一具巨型兽脚类化石是当今世界上最大的似鸟恐龙化石。

    这具化石是我国科学家在内蒙古二连盆地大约8000万年前沉积的岩石中发现的，体长约8米，站立高度超过5米，体形可与著名的暴龙类相比。中国科学院与内蒙古自治区国土资源局的学者经过两年的联合研究得出结论：这具化石属于鸟类的近亲——窃蛋龙类，而且是一种处于过渡类型的窃蛋龙。专家最终将其命名为二连巨盗龙。它是恐龙向鸟类演化中的一个特例，一般的似鸟恐龙个体较小，多数体重在几公斤，有的甚至不足一公斤，但这只二连巨盗龙的体重却达到了1400公斤，是其近亲尾羽龙的近300倍。

    《自然》杂志发表这一研究的系列成果，并作为重点论文推荐。

    8.发现玻恩—奥本海默近似在氟加氘反应中完全失效

    20世纪初，世界著名物理学家玻恩和奥本海默共同提出的“玻恩—奥本海默近似”，是分子物理、量子化学和量子物理研究中有效而且常用的基础手段，可用于建立简单化学或物理系统里的分子动力学模型。然而，中国科学院大连化物所杨学明等科学家利用自行研制的科学仪器并结合中国科技大学同步辐射装置，在实验中发现，低碰撞能下，玻恩—奥本海默近似在重要化学激光体系氟加氘反应中完全失效，精确的理论计算有力地支持了这一重要实验结果。该项新发现解决了长期以来化学动力学研究领域的一个难题，是非绝热过程动力学研究中的一项具有重要学术意义的突破，同时对进一步理解这一重要化学激光体系的反应机理有重要的现实意义。这一成果发表在美国《科学》杂志上。论文审稿人对这项研究给予了很高的评价。

    9.建成首个野生生物种质资源库

美国和日本两个独立研究小组11月20日分别宣布，他们成功地将人体皮肤细胞改造成了几乎可以和胚胎干细胞相媲美的干细胞。这一成果有望使胚胎干细胞研究避开一直以来面临的伦理争议，从而大大推动与干细胞有关的疾病疗法研究。美国威斯康星大学麦迪逊分校一个研究小组和日本京都大学一个研究小组都利用了相同的技术——基因重新编排技术，即向皮肤细胞中植入一组4个基因，通过基因重新编排，使皮肤细胞具备胚胎干细胞的功能。这种被改造过的细胞被称作“iPS细胞”。两个研究小组选择的植入基因组合略有不同，另外它们选用了不同类型的人体皮肤细胞为“底版”。美国研究小组选用的是成纤维细胞，而日本研究小组选择的是面部皮肤细胞。科学界给予高度评价，称这一成果相当于生物学领域“莱特兄弟的第一架飞机”。美国研究小组和日本研究小组的论文分别发表在《科学》和《细胞》杂志上。

2.发现类似地球的太阳系外行星

欧洲天文学家4月24日宣布，他们首次发现了一颗大小和表面温度与地球相似的太阳系外行星。这为探索地外生命提供了新参考。

这一代号为“581C”的行星距离地球约190万亿公里，正围绕一颗比太阳小、温度比太阳低的红矮星运行。它的质量约是地球的6倍，表面温度估计在零摄氏度至40摄氏度之间，与地球表面温度相当。

发现这一行星的科研小组由来自瑞士日内瓦大学等机构的11名欧洲天文学家组成，他们利用设在智利的欧洲南方天文台的设备获得了这项成果。《天文学与天体物理学》杂志刊登了这项成果。

在此之前科学家发现的约220颗太阳系外行星均没有与地球相似者，它们要么太大，与质量为地球318倍的木星相当，要么温度太高或太低，根据目前的理论很难适合生命生存。

3.全球气候变暖已是不争事实

全球气候变暖已经是“毫无争议”的事实，人为活动“很可能”是导致气候变暖的主要原因。这是联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）2月2日发表的第四份气候变化评估报告梗概得出的主要结论。上述结论为全世界的决策者尽快确定保护环境的有效措施提供了理论依据。

专家们在报告梗概中指出，对全球大气平均温度、海洋平均温度、冰川和积雪融化的观测以及对全球海平面的测量等已证实，全球气候正在变暖。专家们预测说，从现在开始到2100年，全球平均气温的“最可能升高幅度”是1.8摄氏度至4摄氏度，海平面升高幅度是18厘米至59厘米，而造成这一趋势的原因至少有90%的可能是人类活动。

第四份报告综合了全世界科学家6年多来的科学研究成果。报告共包括四部分内容，主题分别为“自然科学基础”、“影响、适应和脆弱性”、“减缓气候变化”和“为决策者提供建议”。

4.为宇宙暗物质绘图

欧洲和美国的科学家在《自然》杂志上发表了首次为宇宙暗物质绘出的三维图。三维图显示，正如科学家原先所料，暗物质在可见物质聚集的基础上形成了一种丝状的“骨骼”，最终产生了天体。但这张图和科学家原先所想的情况也有一些差异：在图中的一些区域，堆积着的暗物质并没有可见物质相伴随。科学家分析说，这些差异可能是因“哈勃”太空望远镜提供的数据有问题造成的。但如果这些差异是真的，那将给人们的认识带来很大改变。

科学家这次绘图所利用的原理是：以可见光波段观测这个区域时，可以发现明显的“引力透镜”现象，也就是更遥远地方恒星发出的光在“路过”这个区域时，被大质量物质吸引而发生了扭曲。这个现象可以证明两个星系团周围存在大量的暗物质。

所谓暗物质是指宇宙中存在的一种不明性质的物质粒子，它的电磁放射和折射非常微弱，所以不能被直接探测到。

5.成功追踪到光子活动

捕捉到光子是爱因斯坦的梦想之一。法国科学家3月14日宣布，他们已经上百次地成功追踪到光子从产生到消失的整个过程，最长时间甚至达到半秒钟，并表示这项成果向实现爱因斯坦的梦想迈进了一大步。参加这项研究的雷蒙教授解释说，发现光子并不难，但捕捉到光子就费劲了。他们研究成果的惊人之处是追踪到“活”的光子并对它进行了“活体”研究。这是他们在光子研究方面的重大突破。

为了追踪到光子的活动过程，法国研究人员首先将铷原子束导入一个“光子盒”。每个穿过“光子盒”的铷原子的活动就像一个挂钟的活动，其钟摆是由电子组成的，光子产生的电磁场尽管很微弱，但足以减缓钟摆的频率。因此，只要利用非常精确的原子钟对穿过“光子盒”的铷原子的钟摆频率与参照原子的钟摆频率进行比较，即可确定光子的存在，并进行分析研究。这是他们在光子研究方面的重大突破。法国科学家的成果向实现依靠光子进行信息存储和运动迈进了一步。

6.发现多种疾病的致病基因

    一个国际研究小组在一项人类基因组研究计划中，又发现了约120种基因的变异与癌症有关。这一发现使已知的与癌症相关的基因从350种增加到约470种。导致癌症的基因数量远远超过人们的预想。这类基因被发现得越多，越有利于癌症治疗方面的研究。他们希望通过进一步研究，为设计和开发治疗癌症的基因药物开辟新途径。

英国科学家在一项大规模基因与疾病研究中，鉴别出了与7种常见疾病有关的24个基因，这一成果有望用于了解和治疗相关疾病。这项研究由50个研究机构的200多名科学家共同完成。研究主要针对抑郁症、慢性心脏病、高血压、风湿性关节炎、节段性回肠炎以及Ⅰ型、Ⅱ型糖尿病这7种常见病展开。此次研究还首次确定了一个与Ⅰ型糖尿病和节段性回肠炎都相关的基因，显示这两种病有相似的机理。另外，研究人员还确定了一个会增加Ⅰ型糖尿病发病可能性的基因片断。

7.首次对活有机体实施“基因组移植”

美国科学家通过“基因组移植”，成功地使一种细菌变成了另外一种细菌。科学家计划下一步借助类似技术，利用人工合成的基因组制造新型物种。若试验成功，将标志着人造生命形式的创造取得突破性进展。

美国马里兰州克雷格·文特尔研究所的科学家在实验室中将一种细菌的基因组成功移植入另一种关系密切的细菌内，而且新植入的基因组开始取代原基因组运作。这一成果被《科学》杂志称为生物工程领域一项“里程碑式”的进展。

科学家近年来已多次成功将单个基因甚至大段染色体从一个生物体移植入另一生物体，但像这样在一个活有机体中一次性移植入其他物种的完整基因组还是首次。科学家计划利用人工合成基因组进行类似试验。如果试验成功，将标志着一种人工合成生物的诞生。科学家希望利用这种方法制造出新的细菌种类，并使这些细菌执行消化有毒废料、吸收大气中的二氧化碳和其他温室气体等任务。

8.发明DNA制动器

欧洲科学家开发出一种基于脱氧核糖核酸（DNA）的转换器，名为DNA制动器或分子发电机。科学家认为，作为世界上第一个生物纳米技术制动器，它的研制成功为在活的生物有机体和计算机之间建立联系架设了桥梁。这个DNA制动器的大小只有一根头发的千分之一。这个DNA制动器的组成包括一组固定在极小芯片上的DNA、一个带有磁性的珠子、一个提供动力的生物发动机——通过活的生物细胞三磷酸腺苷（ATP）所发出的能量提供动力。

该项目是一项多国合作的结晶——英国、荷兰、法国、葡萄牙、瑞士等国科学家参与了该项研究。

科学家相信，DNA制动器的未来应用前景十分可观——从用于界面连接的分子尺寸的机械装置，到由计算机控制的机器手，在这些装置中都可以找到DNA制动器的影子。

9.能源新技术研发获新进展

美国卡内基－梅隆大学化学工程专家设计出一种新工艺，可以大幅提高以玉米为原料生产乙醇的效率。这一成果将有助于推广使用新型燃料乙醇汽油。新工艺的关键在于重新设计蒸馏过程，采用了一种“多柱系统”以及能量回收网络，最终使得乙醇生产过程中的耗能“大户”——蒸汽的消耗量大幅降低。新工艺将使乙醇生产成本从原来的每加仑1.61美元降到1.43美元。专家们的测算显示，以玉米为原料的乙醇生产整个运行成本能够降低60%以上。

氢气可被用作清洁能源，但它的制取、存储和对它的运输都很困难。美国弗吉尼亚理工大学、橡树岭国家实验室和佐治亚大学的科学家开发出一种用多糖制取氢的新技术，有望一举解决这几大问题。以这项技术为基础，未来的氢动力汽车将携带易于存储的碳水化合物，如淀粉。碳水化合物和水在特殊的酶作用下分解产生氢气，然后通过燃料电池产生电力，驱动汽车前进。

10.量子通信距离创下新纪录

一个由奥地利、英国、德国研究人员组成的小组在量子通信研究中创下了通信距离达144公里的最新纪录，并认为利用这种方法有望在未来通过卫星网络实现信息的太空绝密传输。

《自然—物理》报道，这种方法是利用了光子等粒子的量子纠缠原理。量子信息学告诉人们，在微观世界里，不论两个粒子间距离多远，一个粒子的变化都会影响另一个粒子的现象叫量子纠缠，被爱因斯坦称为“诡异的互动性”。科学家认为，这是一种“神奇的力量”，可成为具有超级计算能力的量子计算机和量子保密系统的基础。

在实验中，研究小组首先在西班牙加那利群岛的拉帕尔马岛上制造出偏振纠缠光子对，然后将光子对中的一个光子留在拉帕尔马岛，另一个光子则通过光学线路传送到144公里外的特内里费岛上。与先前类似实验达到的距离相比，此次实验有了巨大进展，“朝未来的卫星量子通信和量子物理的太空实验迈出了重要的一步”。