50个可能改变科学面貌的想法和科学进展

　　什么想法会改变我们对于周遭世界以及我们与世界的关系的理解呢？英国《新科学家》杂志最近刊发文章，罗列了诸多能够真正改变世界面貌的科学进展和科学想法，近距离向我们展示了哪些科学进步会真正让科学研究领域焕然一新，同时刷新了人们对于世界的认知。

　　这些想法涵盖生物学、生命和地球科学等10个领域，包括DNA（脱氧核糖核酸）折纸术、超级进化、大脑地图、拓扑绝缘体等等。有些想法是天才的灵感一现；有些想法还处于最基础的萌芽阶段，但却可能会带来巨大的突破；而还有些想法则纠正了人们以前对于世界的认知。不管怎样，所有这些想法都将改变科学发展的面貌，其带来的影响也不可估量。

　　地球科学

　　从彻底从世界消失到未来会变成死海一片，与地球有关的科学从来不乏各种有关“世界末日”即将到来的寓言。

　　（1）Hangenburg事件（泥盆纪与石炭纪的分界线）：重返地球远古的审判

　　生命发展的进程中充斥着各种大动荡，繁荣多样的一个纪元之后是大规模灭绝的另一个纪元。3.59亿年前发生于泥盆纪晚期的大灭绝事件——Hangenburg事件，也是其中的插曲之一。

　　泥盆纪晚期是脊椎动物出现的关键时期。那时，很多原始生物灭绝；鲨鱼和硬骨鱼成为水域“霸主”；四足动物最终进化成恐龙和哺乳动物，统治了陆地。

　　这是一个渐进的变化，而变化的驱动力来自于泥盆纪2500万年间此起彼伏的物种灭绝。不过，现在看来，与Hangenburg事件相比，这些灭绝都是“小菜一碟”，因为该事件几乎清除了所有典型的泥盆纪物种，为新的世界秩序铺平了道路（《美国国家科学院院刊》第107卷，第10131页）。

　　这次灾难的“罪魁祸首”是什么目前并不清楚，但科学家对其重要性进行了彻底的评估，结果表明，古生物化石可以成为新思维诞生的沃土。

　　（2）死海：气候变化压倒一切

　　虽然我们为气候变化给陆地生物（例如人类自身）带来的短期效应而烦恼不已，但全球变暖已经给世界的海洋系统带来了更加隐秘的威胁。在几百年的岁月中，因气候变化而发生改变的大气所排放的热量会慢慢渗入海洋，而温水溶解氧的能力远远低于冷水，因此，很多海洋鱼类和其他生物可能会因为缺氧而窒息死亡。

　　一些海洋里已经出现了无氧的“死亡地带”，包括位于墨西哥湾的一个上千平方公里的区域，计算机模拟结果表明，在未来的2000年内，气候变化将使这块区域的总面积增加7倍。（《自然·地理科学》，第二卷，第105页）。

　　即使我们不关心鱼类，那些鱼因为缺氧而腾出来的空间也可能成为能够排放氧化亚氮的细菌生存的“温床”，氧化亚氮同样是一种强大的温室气体。研究这种反馈过程可能发生的严重程度并制定出应对策略将是气候科学家们在未来几年的当务之急。

　　（3）海洋观测：给海洋“通电”

　　地球上的海洋非常辽阔，未被开垦的地方充满了谜团。海洋在气候变化中到底扮演什么角色？地震如何在海底俯冲区内发生？海底地震释放出的能量为什么能够占全球地震释放能量的90%？海底和海底以下的生命是什么样的？

　　缺乏数据是解决上述问题和其他问题的“拦路虎”，但一个新项目应该可以改变这种状况。科学家们的海洋观测行动摒弃了以往基于船只远征带回数据的传统做法，而采用了给海洋“通电”的新方案，通过传感器组成的网络，将美国沿海区域、远至太平洋和大西洋的海洋表面和海底串联起来，传感器收集到的科学和视频数据通过互联网不仅发送到实验室，还发送给学校和家庭。

　　这项工作自从去年开始一直在有条不紊地进行。接下来，与海洋的实时互动将成为我们探索地球最后边界的突破口。

　　（4）地球工程：更多干预是解决地球疾病的办法？

　　根据英国皇家学会的定义，地球工程指的是“通过故意大规模地改变地球的环境，来应对气候变化”。它包括两个方面：一是将进入大气层的太阳光反射回太空；二是消除空气中的二氧化碳并将二氧化碳储存到地下。

　　关于第一个方面，将能够反射太阳光的硫盐酸气溶胶注入上层大气中是一个相对便宜、简单、快捷的选择，火山爆发事件已经证明这种办法很有效。但如果不同时大幅减少二氧化碳的排放，这样的项目就必须无休止地进行下去，因为一旦项目暂停，地球的温度就会急剧上升。它也会干扰给几十亿人亚洲人带来雨水、给亚洲农田带来“甘露”的季风。这些未知的因素使国际之间难以就这些措施达成协议。

　　相比较而言，二氧化碳捕获和存储技术（CSS）在政治上的分歧似乎微乎其微。但这些技术与注入气溶胶技术相比还不成熟，而且也比较昂贵，其好处可能需要更长时间才能显现。

　　牛津大学扎伊尔德商学院科学、创新和社会研究所主