原編者按 2001年十大科學新間中某些最激動人心的故事提醒我們，科學的目的是獲取知識，不是利用技術。當一隻全身羽毛完好的恐龍出現時，鳥類起源的爭論加入了一句令人愉快的插入語。然後，我們又發現了一個面部平平的男性頭骨：在知道我們的家族甚至比我們原先認為的更大、更複雜時，有誰不會激動呢？

    一、太空旅遊業

    手頭緊張的俄羅斯人把一位美國富商帶入軌道。太空是否會成為下一處大敲族客竹杠的地方？

    丹尼斯蒂托4月份登上國際空間站的新聞給了媒體大肆報道的機會；但是，這首次付費的太空之族也引發了有關太空商業作用的難題。

    蒂托是乘坐俄羅斯“聯盟”號飛船進入國際空間站的。他説：“我只感覺到一點輕微的震動。然後，向窗外望去，你就可以看到黑暗的太空和下面的地球。”據報道，8天后，他又回到堅實的陸地，只是兜裏少了2000萬美元。

    在這個太空項目與國防需求爭奪有限經費的時刻，商業資助是一種不容忽視的選擇。基於安全原因反對蒂托太空之旅的美國航太局後來制訂了一項加強私人參與的暫行計劃。該機構可能將與業界加強合作，比如在太空中開展試驗等。但該機構目前拒絕走娛樂路線。

    儘管如此，尋求天外刺激的億萬富翁可能帶來的利潤，促使私營公司爭先恐後搶佔商機。設在荷蘭的米爾公司（MirCorp）計劃在2004年以前建立一個私人太空站：“迷你站1”。它將一次容納三位遊客，他們可以在那裏停留20天。與此同時，設在加州的太空島嶼集團也在計劃建造一個更為宏偉的太空站：一個形似車輪、繞軌道飛行的旅館，可接納500位客人。

    但是，這些公司不僅要克服技術問題，而且面臨政治障礙。即使它們能夠發射自己的太空站，它們仍然需要把遊客帶到那裏。為了達到目的，這些公司要麼得從零開始搞太空梭（這極其昂貴），要麼搭乘現有的太空梭。美國航太局拒絕搭乘。該機構在國際太空領域擁有很大影響，足以迫使俄羅斯人採取同樣的做法。

    裂縫出現後，它們會像傷口一樣自動癒合。

    二、 自動癒合的塑膠

    伊利諾伊大學的科學家創造了一種合成材料，它能自動癒合內部的任何細微裂紋。

    研究人員説，這對航太業的價值尤其重要。因為他們正在研製的這種材料（一種稱作複合材料的增強塑膠），可用在飛機和衛星上。這種新型自動修復複合材料無法使大的裂縫消失，但較小的裂縫——比如小鳥與機翼相撞後造成的損害——卻能自動癒合，從而延長飛機的壽命。

    這種材料依賴兩種物質：液態二環戊二烯和一種催化劑。前者是塑膠的普通成分，後者則是研究者的專利秘密，可以使二環戊二烯變硬。

    訣竅是讓這兩種物質在大多數情況下彼此分開，但出現損害時結合在一起。研究人員的靈感來自傷口的癒合方式：先是結痂，然後皮膚再來填補裂口。研究小組負責人、材料學家斯科特懷特説：“我們的靈感來自人體。”

    一塊有350萬年曆史的化石提示我們：人類的家族遠比我們原先知道的複雜。

    三、年度人物

    20多年前，考古學家在衣索比亞發現了一具骨骼並把她命名為露茜。從此，露茜就保持著具有關鍵意義的人類祖先的地位。但是，一塊新近發現的頭骨對露茜的血統提出了疑問，使人類起源研究陷入混亂。

    2001年3月，研究人員宣佈，他們在肯亞圖爾卡納湖附近發掘出一塊類人猿的頭骨。這是男性，生活在350萬年前，與露茜大致相倣。但他看起來卻大不相同，顯然與露茜不是一族。發掘小組的負責人、肯亞國家博物館的古生物學家米芙利基給這塊化石取了新的名字：“來自肯亞的平臉人”。

    其中的含義非常明確：幾百萬年以前，不止一種類人猿在非洲一帶活動，其中任何一種都可能進化成人。

    倫敦大學學院的進化解剖學家弗雷德斯普爾説，這名平臉男子的鼻子和下巴沒有露茜那麼突出，這使他看來更像現代人。

    四、一動不動的光

    儘管這聽起來不可思議，但是，一位科學家的確讓一束光停止運動，然後又使它恢復原來的行進路線。

    這聽起來與其像物理學家的成果，倒不如説是魔術師的傑作。萊內豪在哈佛大學她那黑暗的實驗室裏讓光速放慢並最後停止下來。她在一團大小不過一顆砂粒的氣體中讓一束鐳射保持不動。這束鐳射在空氣中靜止了1毫秒；直到她把又一束鐳射打進那團氣體，第一束鐳射才被推出來恢復起初的行進路線。

    讓光停止前進是一件了不起的事情。它可以幫助工程師在高速光纖線路發生資訊堵塞時精確地延遲信號。它還可以把光子變成微處理器，用在未來的電腦上面。就豪來説，她的希望是：如果能讓光停止並像在旋渦中穿行一樣旋轉運動，她就可以理解光到底是怎樣進入遙遠的黑洞的。

    光在正常情況下以每秒30萬公時的速度運作，這個速度足以在眨眼之間繞世界一週。誼成功的秘密是一種稱作玻色一愛因斯坦凝聚物的物質形式。

    目前，豪正在研究如何讓光的靜止時間超1毫秒，其他一些研究小組也在從事這項工作。他們的目標是：光走得越慢越好，停留的時間越長越好。

    五、曼哈頓變成一所實驗室

    在“９１１”恐怖襲擊之後的幾小時內，專家們帶著各種高技術援助手段趕到下曼哈頓。

    世貿中心倒塌後，據傳有人曾在廢墟下面拔打手機。聯邦緊急措施署馬上佈置了一套系統追蹤向附近天線發送的蜂窩電話信號。有了這些數據，聯邦緊急措施署就能用三角測量法找到手機在廢墟下面的確切位置。

    這種努力沒能挽救幾條生命。即便如此，這也突出體現了科學在遭受襲擊後的援救和尋找工作中的重要意義。有些工作令人恐懼，比如查明死者身份——這往往要通過骨骼的殘骸進行。柔軟的身體組織可以提供大量的皮膚和血細胞以提取ＤＮＡ，而骨骼則必須要鑽到幾乎中心部分才能得到一份樣本：把它磨成粉末並用化學物質加以處理後才能得到遺傳物質。

    密西西比大學的吉姆薩巴捷研製的鐳射——多普勒速度表，可以釋放聲波測量地下物體是否具有滲透性。這種通常用於探測地雷的技術幫了援助人員的大忙。

    援救工作的參加者中，還有八個係著纜線的機器人。它們被送進那些對人來説太小或者太危險的洞裏。這些配備了光源、錄影機、耳機和熱感測器的機器人在下面尋找屍體，而救援者則通過螢幕跟蹤它們的行動。

    六、幹細胞在華盛頓激起一場風暴

    基礎研究放慢速度，因為出現了一場重大的倫理爭論。

    要不是引起了政治和倫理混亂，幹細胞大概不會成為一個家喻戶曉的詞彙。但是，現在幾乎所有人都知道這個曾經晦澀難懂的幹細胞有朝一日將成為一種萬能藥，可以治療心血管疾病、阿耳茨海默氏症、糖尿病和癌症等各種疾病。幹細胞是一個名叫再生醫學的新領域得出的成果。它是一種無差別的原始細胞，人類胚胎是可以找到它的地方之一。早期研究顯示，幹細胞也許能修復體內的任何受損組織或器官。

    幹細胞研究領域出現了某些重大進展。在紐約醫學院，當幹細胞注入心臟受損的老鼠的骨髓後，老鼠體內生成了新的心肌細胞和血管。在巴爾的摩的約翰斯霍普金斯大學，幹細胞治療幫助癱瘓的老鼠恢復了一定的爬行能力：這是表明幹細胞治療能使動物恢復運動功能的第一次成功實驗之一。

    但是，當這種極具誘惑力的科學不斷前進時，反對它的力量也越來越大。由於某些幹細胞要從人類胚胎中提取，許多人——特別是生命權利運動的支援者——覺得這種研究讓他們非常不安。面對是否允許用聯幫經費支援幹細胞試驗的問題，布希總統在電視講話中宣佈公共經費可以用來對現有的各種幹細胞進行研究，但不能用於新從胚胎中提取的幹細胞。儘管許多科學家説這項命令將使他們的研究放慢速度，它最終會對幹細胞研究産生什麼影響還不得而知。但是，經過這場全國範圍的爭論，一件事已經明朗：無論對錯，幹細胞研究再也不會是一種不為人知的科學了。

    七、眼看著冰川消失

    全球氣溫上升的另一個證明：巨型冰川正在融化。

    世界各地的熱帶山嶽冰川和冰冠都在迅速融化，可能在２０２０年全部消失。這是俄亥俄州立大學伯德極地研究中心的地質學家朗尼湯普森告訴人們的可怕消息。２０年來，湯普森一直在南美、非洲靠近赤道的地區和喜馬拉雅山脈從事研究。

    多數科學家認為，冰川融化的原因是全球變暖：１０年來，人們已經注意到氣溫的逐漸上升，這成了越來越緊急的問題。２００１年，一個權威科學家機構（全國科學研究委員會）否定了一切有關這種現象的懷疑並做出明確結論：地球表面的平均溫度正在上升而且將繼續上升。

    這是否意味著世界上的所有冰川和冰冠都將消失呢？未必。地方氣溫往往與全球平均氣溫不同，有些地區氣溫上升的速度較慢，甚至可能變冷。例如，挪威的某些冰川事實上就在增加。

    但是，整體的融化情況卻令人擔憂，無論是對於居住在附近的人（冰川是他們不可或缺的水源）還是科學家。冰核為研究地球過去的氣候狀況提供了關鍵證據。由於冰川不斷消失，湯普森和其他一些專家都在爭分奪秒地把更多冰核儲存在大學的冰櫃裏。他們仿佛是一所失火的圖書館的管理員，要設法在檔案永遠消失以前把它們保存下來。

    八、人類基因組，代碼少，但更複雜

    人類的基因數量比大家原先估計的少：但是，遺傳學家向我們保證：少就是多。

    那個為人類基因組排序的國際科學家小組曾得出結論：人身上的基因只比一種十字花科的野草多幾千個。過去的權威估計是，人類有10萬個基因；而新的正式數字只有3萬。這其中的含義令人震驚。人類在基因角度原來只比其他生物體略佔優勢。事實上，我們的基因數量只是一種線蟲的兩倍——這種線蟲非常細小，身體呈原始的管狀，在狗的腸道裏維持著低等的生命。

    這個新發現傷害了遺傳學家的自尊心。他們馬上聯合起來為人類的複雜進行辯護。這些專家承認人類基因組可能相對不大，但其精妙程度卻無法用語言表達；基因數量雖少，完成的工作卻極多。這是一個效率問題。基因是蛋白質的藍本。由於蛋白質是身體的重負荷機器，擔負著從消化食物到抵禦疾病等各種任務；蛋白質種類越多，機體就越複雜。在許多機體中，每種基因只為一種蛋白質編碼。但是，遺傳學家指出，在人體內，這種一對一的比例並不適用。人類基因以多種複雜的方式相互作用；因此，一個人類基因往往負責製造許多蛋白質。

    與此同時，有些遺傳學家拒絕承認3萬至4萬是最後的數字。事實上，人體內部到底有多少基因仍然未能確定。有些密切參與基因組排序工作的遺傳學家甚至設了一個賭局：到目前為止，他們提出的猜測是從2.7萬至15.3萬。組織者計劃在2003年宣佈獲勝者。

    九、長著羽毛的恐龍

    在中國發現的一塊新化石，為鳥類的起源之謎提供了線索。

    這個樣子古怪的骨架屬於一種同樣古怪的恐龍：馳龍（Dromaeosaur）。它只有兩米長，兩條腿很細，中間靠內的腳指上長著鐮刀形的爪，尾很長，有成束的棒狀骨，使尾巴變得僵硬。但是，真正讓這個生物不同尋常的不是它的身體框架，而是外覆的東西：它從頭到腳都覆蓋著鬆軟的絨毛和原始羽毛。

    自從一個國際研究小組的成員4月份宣佈他們在中國東北發現了這塊有1.3億年曆史的化石以後，有些古生物學者一直在歡呼雀躍。這種滿身羽毛的生物可能證明鳥類直接從恐龍進化而來：科學家已經為此激烈爭論了幾十年。

    過去人們也曾發現馳龍。但是，在此以前，由於化石保存得不夠完好，科學家一直不能確定它是否長有羽毛。這只全身長滿羽毛的恐龍是迄今為止表明恐龍是鳥類直接祖先的最好證據。

    但是，對於那些認為鳥類與恐龍在進化譜係中屬不同分支的古生物學家來説，這項發現或許會讓他們失望。儘管如此，他們尚未放棄。他們指出，還存在另一種可能性：恐龍和鳥類或許都有羽毛，因為它們擁有共同的祖先。

    因此，這項發現並未結束關於鳥類與恐龍到底是否存在關係的爭論。但是，它卻引出了羽毛起初有何作用的新理論。馳龍儘管長著羽毛，但從解剖學上看顯然不會飛。有些專家提出，它的羽毛或許只用於保暖。

    十、第一個奈米電路

    IBM造出有史以來最小的電腦零件。

    即便最樂觀的鬥導體研究者都説，以硅為原料的電腦晶片或許最多還能存在15年左右。此後，要在這些晶片上再加進任何電路都是不可能的了：因為晶片越來越小，晶片驅動的電腦也越來越小，越來越智慧化。因此，科學家決心研究出如何用其他材料製造複雜的微處理器。8月份，IBM取得重大突破。該公司托馬斯沃森研究中心的物理學家造出全世界第一個以奈米管（一個長長的碳分子）為原料的邏輯電路。創造出這個電路的小組成員費宗瓦武裏斯説。儘管要造出有奈米管的電腦還有很長一段路要走，IBM的這項發明仍然“是關鍵的一步”。

    儘管硅在過去半個世紀裏用途廣泛，碳奈米管擁有某些明顯優勢。它們能讓半導體要多小就多小；因此，工程師能夠把數以兆計的碳奈米管安在一塊晶片上。此外，由於它們像水管一樣又細又長，電子可以直接穿過電路：這大大減少了阻力，從而比用硅做原料時耗能少，産生的熱也少。

    但是，仍然存在大量技術問題。例如，即使今天普通的桌上電腦也需要至少幾百萬個這種電路，目前人們還不知道怎樣快速有效地大批量生産它們。同樣重要的是，如何把一系列單個分離的邏輯電路連接成微處理器。電腦在三種不同的邏輯電路上運作，這三種電路稱作And,Not和Or。IBM的Not是目前唯一利用碳奈米管製造出來的邏輯電路。

    IBM的進展開了個好頭。如今，工程師只有不到10年的時間來完成這項工作了。（趙菲菲 譯）

    《參考消息》2002年1月17日