别了2022，远去的背影和前行的路
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过去的2022年，是艰难的一年，疫情继续流行，感染和死亡人数继续增长，给人类的生命健康带来巨大损失。世界局势动荡，年初俄乌战争的暴发导致能源危机，让无数家庭的开支激增，影响到正常的生活。
好在，在这些不幸的消息之外，从天文与物理、到生命健康、能源和气候变化、计算机和数学等诸多领域，人类都取得了一系列激动人心的发现。这些发现不仅仅代表了人类在纯粹智识方面的突破，有些也会在将来带给人类实际的好处，利于解决人类面临的一些危机，增加人类的健康和福祉。
《知识分子》编辑部选取了这一年来值得回味的重大科学新闻事件和科学突破，以飨读者。限于篇幅，难免疏漏，敬请您原谅和指正。
撰文 | 邸利会 冯灏
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今年在生命健康领域，最值得关注的依然是新冠疫情。
2022年已经进入大流行的第三年，在全球范围内，截至2022年12月23日欧洲中部时间下午4:54，已向世卫组织报告 651,918,402 例 COVID-19 确诊病例，包括 6,656,601 例死亡。
随着占主流的新冠病毒毒株毒力有所减弱、传播力大大增强，多国在经受过冲击之后开始恢复疫情前的常态，中国也从11月开始调整防疫策略。
在12月初，“新十条”（12月7日《关于进一步优化落实新冠肺炎疫情防控措施的通知》发布）、“乙类乙管”（12月26日国家卫生健康委发布公告，将于2023年1月8日将新型冠状病毒感染从“乙类甲管”调整为“乙类乙管”）等措施陆续推出，中国结束主要依靠大规模核酸检测和封城的防疫策略，转向主要依靠疫苗和药物的“共存”策略。（回归正常生活，中国要怎么过免疫屏障这一关？）
2022年年末的中国，正在面对开放以来第一波疫情高峰的冲击，我们寄希望于科学家们在过去三年内开发出的疫苗和新冠药物能尽量帮助我们度过这个难关（多地ICU告急，大白肺再现，奥密克戎的重症风险被低估了吗？）
新冠病毒之外，其他的一些病毒也令人担心。许多国家还突然出现了猴痘（后更名为 mpox），世界卫生组织在7月宣布进入最高级别的全球卫生紧急状态；为了控制埃博拉病毒，乌干达实施了封锁，而在英国、美国，流感、呼吸道合胞病毒 (RSV) 的激增令人担忧。
除了这一次的新冠，以及我们熟知的流感，人类历史上曾有好几次的大流行，比如黑死病也是其中之一。700年前黑死病杀死了欧洲三分之一到一半人口，如此强大的自然选择压力之下，人类的基因组发生了哪些变化？今年10月，研究人员发现，幸存者更有可能携带增强他们对鼠疫耶尔森氏菌（Yersinia pestis）免疫反应的基因变异，但这种保护可能也是有代价的——同样的变异也会增加患自身免疫性疾病的风险，如克罗恩病和类风湿关节炎。
上述研究小组是在分析了伦敦和丹麦黑死病之前、期间和之后埋葬的500多人骨骼中的DNA后得出的结论。今年的诺贝尔生理学与医学奖也与古DNA有关。瑞典科学家、进化遗传学专家斯万特 · 帕博（Svante Pääbo)获此殊荣，表彰他对已灭绝古人类基因组和人类演化的发现。30多年来，帕博以分子生物学分析基因序列，推演人类起源、进化、迁移，1997年以来对尼安德特人的研究更是做出了举世无双的贡献，推动人类对自己的了解。（见《知识分子》报道：专访诺奖得主斯万特·帕博：透过基因揭示人类演化之谜）
2022年的诺贝尔化学奖授予美国化学家凯罗琳 · 贝尔托西（Carolyn R. Bertozzi），丹麦化学家莫滕 · 梅尔达（Morten Meldal）和美国化学家卡尔 · 巴里 · 沙普利斯（K. Barry Sharpless），表彰他们对“发展点击化学和生物正交化学” 做出的贡献。其中，沙普利斯是第二次获得诺奖。（见《知识分子》报道：化学诺奖：81岁 “不聪明” 横跨二十一年的两次获奖）
生物学家最困难的问题之一是根据氨基酸序列预测蛋白质的三维结构，今年7月底的时候，由谷歌旗下的公司DeepMind开发的名为AlphaFold的人工智能程序预测了大约 2 亿多个蛋白质的三维结构。学界一方面在惊叹人工智能取得的惊人成就，另一方面也提醒，人工智能还不像想象的那么完美，很多结构的预测并不准确。在这个问题上，人工智能还能走多远，还需要后续的检验。（见《知识分子》报道：AlphaFold预测出35万个蛋白质结构？“狂欢”之余还需冷静）
图说：韦伯拍摄的NGC 3324。（图源：NASA、ESA、CSA 和 STScI）
2022年的天文和物理是精彩纷呈的。
这一年，我们见证了激光聚变首次跨越盈亏点（见《知识分子》报道：昨晚美国能源部发布了一条大新闻，我们离人造太阳不远了？）；银河系黑洞的第二张照片（见《知识分子》报道：第二张黑洞照片发布！这个黑洞离我们更近）；2022年9月27日，美国国家航空航天局的 “双小行星重定向测试”（DART）按计划撞向孪小星，成功改变其轨道（见《知识分子》报道：防止 “隐身” 小行星撞地球，是杞人忧天么？）；大型强子对撞机在7月份重新启动，产生两倍的可供分析的希格斯粒子，有望开启物理世界的新大门（见《知识分子》报道：成为下一个高能物理的世界领袖，中国可以么？）。
在所有的这些突破中，尤其让很多人难忘的是，经历了20年的研发、耗资100亿美元的詹姆斯韦布空间望远镜终于“开眼”，发布了首批璀璨夺目的宇宙照片（见《知识分子》报道：壮美！韦伯望远镜发布首批5张宇宙深空全彩照片）。可以期待的是，韦布空间望远镜将带来更多的发现，它卓越的捕捉红外光的能力，可以发现更为遥远和古老的星系，揭示宇宙的奥秘，也可以探究距离地球数百光年外的各行星的大气组成，一窥系外行星中的生命。
而这些年火热的量子领域也在今年迎来了诺奖。2022年诺贝尔物理学奖的获奖者为阿兰·阿斯佩（Alain Aspect ）教授、约翰克劳瑟（John F. Clauser）教授、 安东 · 塞林格（Anton Zeilinger）教授，“以表彰他们对纠缠光子进行的实验，证明了对贝尔不等式的违反和开创性的量子信息科学”。
特别令人高兴和鼓舞的是，中国科学家的成果也闪耀在国际舞台上，令人瞩目。
在描述量子力学的薛定谔方程中，有复数的虚数 i，英文称为“想象的数字”。对于这一点，连薛定谔自己都不满意，他在1926年提出薛定谔方程后曾致信洛伦兹：“这个（薛定谔）方程中令人不愉快的，也是我直接反对的，是复数的使用”。一些科学家声称，仅仅用实数描述的量子力学也能给出一样的预测。那么，虚数的存在到底是为了数学上的方便，还是具有物理的实在？
两个团队，中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳、朱晓波、张强等；以及南方科技大学量子研究院的范靖云团队，在今年1月24日分别独立发表论文，证明了“虚数不虚”，单纯靠实数不足以描述我们通常理解的量子世界。
“向气候变化宣战”被每个人高高提起，却又在俄乌冲突后轻轻放下。始于2022年2月的俄乌冲突成为欧洲能源危机的导火索，欧盟和俄罗斯之间的制裁和反制裁迫使俄罗斯切断或减少对欧洲多国的天然气供应，继“北溪”管道遭破坏之后，欧洲能源危机进一步加剧。
此前欧盟国家已经计划尽快将煤炭从能源供给体系中淘汰，而面临天然气短缺，可再生能源“远水救不了近渴”，为了熬过寒冬，欧洲不得不重启核电，复燃煤电，进口更多的液化天然气，刚经历过“最热夏天”的欧洲人民紧接着迎来了一个“最贵冬天”。
账单上的数字和能源安全再次成为影响国家利益的头等大事。国际能源署12月发布的煤炭行业年度市场报告表示，俄乌冲突带来的能源危机重塑了全球煤炭贸易和供需格局，2022年全球煤炭消耗量或首次突破80亿吨，若不加大低碳转型力度，全球煤炭消费在未来几年仍将保持高位。挤掉了俄罗斯的天然气，美国能源企业在欧洲也占有了更多的市场份额，在2022年美国成为天然气第一出口大国。
紧随能源危机其后的是一系列连锁反应，能源价格抬升加剧了全球通胀风险，而能源涨价促使化肥价格上涨，粮食危机也进一步发酵。未来的冬天，欧盟面临的危机或更加严重。地缘政治影响下，能源转型让位于能源安全，欧洲乃至全球的碳中和进程变得更加艰难。如何安全、独立、稳定、多元地退煤，欧洲能源转型面临着严峻考验，全球能源也面临大变局。
图说：8月19日晚，限电的成都街头，路灯调暗了亮度。（图源：成都市民素素）
2022年夏天高温热浪席卷了整个北半球；受极端天气影响，中东、南亚、非洲等地暴雨频发，洪水肆虐；而正在持续的“三重”拉尼娜事件也为全球气候异常敲响警钟。科学研究表示，气候变化使2022年英国出现热浪的可能性“增加至少10倍”；使引发2022年南非洪灾的极端降雨可能性“翻倍”；全球变暖超过1.5°C可能触发“多个”临界点；在全球变暖2°C下，中国洪灾损失较1.5°C可能“翻倍”……（见《知识分子》报道，今年夏天为何这么热，城市中的人们该如何降温？）
面对着愈加严峻的热浪、洪水、干旱、饥荒，人类正在经历前所未有的“损失与损害”，以非洲为例，自2022年初以来，极端天气事件已造成4000人死亡，1900万人受影响。
2022年，人们也在尝试应对气候变化造成的影响。4月，政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布第三工作组报告，为减缓气候变化和适应行动提供科学支撑。8月，美国总统拜登签署《2022年通胀削减法案》，拟将在未来十年内投入3690亿美元用于能源安全和气候变化领域，这将促成美国历史上在气候行动方面最大单投资。9月，中国气候变化事务特使解振华在服贸会上表示，中国实现碳中和将带来130万亿人民币的投资。
这些数字令人鼓舞，然而11月在埃及举办的第27届联合国气候变化会议（COP27）上，全球南方国家仍在呼吁发达国家为其正在经历的气候影响提供资金。会上，虽然就“损失与损害”基金达成的协议标志着气候正义向前迈进了重要一步，但有关该协议的更多细节将在2023年初继续商讨，并在COP28会议期间提交给来自世界各地的代表。
去年，OpenAI实验室推出了软件DALL-E，输入一段文字的描述，它能生成几张符合这一描述的图片。今年年初，OpenAI发布其升级版，DALL-E2，利用了机器学习的一些模型，能根据上下文或文字描述的指引下，生成图片。
而到了年尾，OpenAI发布了另一款人工智能软件ChatGPT，从闲聊、回答问题到写小说、诗歌，帮程序员解决程序的Bug等等，其表现出的能力让不少人惊叹。不过，业内专家提醒，未来三五年内社交媒体、短视频平台上会大量出现普通人不容易分辨，完全由AI创作的“灌水”内容，这些内容既可以极大丰富社交媒体的内容厚度，但也可以根据AI对人类兴趣爱好的学习追踪，为不同人群打造更为庞大、牢固的“信息茧房”。
今年数学领域最大的新闻无疑是每四年才颁发一次的菲尔兹奖。
图说：2022年 “菲尔兹奖”四位得主，右二为许埈珥。
7月5日，4位年轻的数学家获得了2022年的“菲尔兹奖”，分别是36岁的瑞士日内瓦大学/法国高等科学研究所教授Hugo Duminil-Copin，39岁的美国普林斯顿高等研究院June Huh（许埈珥），35岁的英国牛津大学教授James Maynard，37岁的瑞士洛桑联邦理工学院教授Maryna Viazovska。（见《知识分子》报道：辍学写诗的数学差生，刚刚获得菲尔兹奖）
数学的另一大新闻来自久违了的著名华人数学家张益唐（见《知识分子》报道：67岁的张益唐将迎来人生第二次学术大突破么？以及 专访张益唐：从内心来讲，我还是比较倔强的一个人）。在10月中旬，张益唐攻克朗道-西格尔（Landau-Siegel）零点猜想的消息已经在数学界引发轰动，也引来大众关注，11月5日，这篇论文在网上流传开来。此前，张益唐因在孪生素数猜想上取得突破而一举成名。张益唐在加州大学圣芭芭拉分校的同事、解析数论专家 Jeffrey Stopple 曾表示，考虑到过去张益唐在孪生素数研究中的成就，如果张益唐能继续解决朗道-西格尔零点猜想，“相当于一个人被雷电击中了两次。”
另外一个数学界的重要新闻是，著名数学家丘成桐全职回到了清华。（见《知识分子》报道：归去来兮，丘成桐全职回清华）
丘成桐的回归，肯定会对清华乃至整个中国数学的发展产生积极影响。在今年的8月颁发的未来科学大奖中，香港大学教授莫毅明成为新晋数学与计算机奖得主，获奖理由是：奖励他创立了极小有理切线簇(VMRT)理论并用以解决代数几何领域的一系列猜想，以及对志村簇上的Ax-Schanuel猜想的证明。（见《知识分子》报道：什么是数学？未来科学大奖得主莫毅明研究的是啥？）
回顾整个2022，希望与失意交织，失败与梦想同在。它不完美，但前行的路总在那里。
制版编辑 | 小圭月