這一年
棉花種子在月球發出第一株嫩芽
室溫下氣態二氧化碳首次轉化為碳電池
最輕中微子的質量被算出
3D打印出會呼吸的人體器官
……
2019年，世界各國科學家再次推進科技發展。隨著科學家的不斷研究發現，看似晦澀難懂的理論和遠離我們日常生活的實驗成果，正在或終將真實地影響著我們的生活。
下面，就和手博士一起來看科學家們在這一年取得的巨大成就吧！
棉花種子在月球上發芽
棉花種子成為人類在月球上種植出的第一株植物嫩芽。1月15日，重慶大學舉辦嫦娥四號生物科普試驗載荷新聞發佈會，對外正式公佈這一消息。
“這是人類首次在月球上開展生物試驗。”重慶大學副校長、科普載荷項目總指揮劉漢龍介紹。由重慶大學牽頭的嫦娥四號生物科普試驗載荷內搭載了棉花、油菜、土豆、擬南芥、酵母和果蠅6種生物，均放置於密封的生物科普試驗載荷罐內。
載荷罐在登陸月球后第一天——1月3日23時18分加電開機，開始進入生物月面生長髮育模式。1月12日20時，隨嫦娥四號登陸月球背面的生物科普試驗載荷罐傳回最後一張試驗照片，顯示罐內生長出的棉花種子嫩芽長勢良好。
室溫下二氧化碳氣體變電池
2月，英國《自然·通訊》雜誌發表了一項化學最新突破，科學家首次在室溫下將氣態二氧化碳轉化為固體碳材料，並用於能量儲存。該方法將為去除大氣中的二氧化碳作貢獻，成為可行的“負碳排放”技術。
眾所周知，“負碳排放”技術對於維持未來氣候的穩定至關重要。雖然目前很多研究都專注於將二氧化碳還原成高附加值產品，如化學原料和燃料，但這些方法無法實現永久性碳捕捉。
此次研究人員研發了一種液態金屬電催化劑。研究人員指出，此前的碳納米材料製備方法通常需要幾百攝氏度的高溫，而他們研發的技術可以幫助降低二氧化碳轉化的高能耗需求。科學家認為，這項研究對於去除大氣中的二氧化碳具有重要應用價值。
第三種五夸克粒子被發現
4月，歐核中心大型強子對撞機（LHC）LHCb團隊發現了第三種五夸克粒子。隨著我們發現越多新粒子，將越能揭開宇宙物質基本結構的奧秘。
夸克是上世紀60年代，由美國物理學家默裡·蓋爾曼和喬治·茨威格分別獨立提出，它是比中子、質子這類強子更基本的單元。在物理世界，比原子小的粒子包括質子、中子，而光子和電子比質子、中子要小，比光子和電子小的則被科學家稱為夸克。
基礎物理告訴我們，日常生活中的物質都由原子構成，過去科學家將原子當作宇宙中最小的基本粒子，然而隨著物理學不斷髮展，我們知道原子並非不可分割，而是由更小的次原子粒子：質子、中子、電子構成；而質子、中子、電子內部還由更微小的次原子粒子夸克組成。
超導材料最高臨界溫度刷新
5月，超導材料最高臨界溫度刷新一事，再次吸引了世人的目光。
超導材料能無損耗傳輸電能，但其應用卻因超導態嚴苛的低溫要求而受限。因此，實現室溫超導成為科學家的重要目標，如今他們離這一目標越來越近。
在《自然》雜誌上，美德兩國科學家組成的研究小組發表論文稱，他們實驗證實，高壓下的氫化鑭在250K（K代表絕對溫標開爾文，250K大約為-23℃）時具有超導性。250K，是目前人類高溫超導的最新紀錄，比此前的最高臨界溫度增加了50K左右。
3D打印會“呼吸”的人造器官
5月，《科學》雜誌封面報道了美國萊斯大學與華盛頓大學的研究團隊主導的一項具有里程碑意義的研究成果。該團隊克服了3D打印器官的一大障礙，創造出一個由水凝膠3D打印而成的肺氣囊模型。
該模型具有與人體血管和氣管結構相同的網絡結構，能夠像肺部一樣朝周圍的血管輸送氧氣，完成“呼吸”過程。而只有打印的組織能像健康組織一樣“呼吸”，且構建出可與其他組織交互的管路系統，它們在功能上才會更接近健康組織。
為了解決這一問題，這支團隊使用了一種全新的3D打印技術。首先，在電腦設計過程中，將複雜的三維結構分解為多層二維打印的藍圖；其次，使用一種液體的水凝膠溶液按藍圖進行打印，並通過特殊的藍光進行逐層固化。經過一層一層的堆積，就形成了一個三維的凝膠結構。
在測試中，研究人員欣喜地發現，當紅細胞從這一系統打印出的“血管”中流過時，能夠有效從呼吸的“肺部”獲取氧氣，這與肺泡附近的氧氣交換如出一轍。
給量子糾纏拍攝首張“寫真”
今天，雖然量子糾纏在量子計算和密碼學等實際應用中大顯身手，但這種現象從未被拍攝到。7月，英國物理學家首次拍攝到一種量子糾纏的照片，這一結果有望促進量子計算等領域的發展。
最新研究中，英國格拉斯哥大學的物理學家設計了一套系統，並放置了一臺超靈敏的相機，能夠檢測單個光子。在看到光子和與它發生糾纏的“雙胞胎”同時出現時，相機拍攝了圖像，首次為光子糾纏留下了珍貴的影像，得到的圖像顯示兩個光子似乎相互反射並形成了一個指環形狀。
論文第一作者、格拉斯哥大學物理與天文學院保羅-安東尼·莫羅博士說：“這張圖像是對自然基本屬性的優雅展示，量子糾纏第一次以圖像的形式被看到，這一結果可推動量子計算新興領域的發展，並催生新型成像技術和設備。”
向“模擬大腦”邁進
7月，英特爾公司展示了其最新的Pohoiki Beach芯片系統。其包含多達64顆Loihi芯片，集成了1320億個晶體管，擁有800多萬個“神經元”和80億個“突觸”。
該芯片系統在人工智能任務中的執行速度要比傳統CPU快1000倍，能效可提高1萬倍，可在圖像識別、自動駕駛和自動化機器人等方面帶來巨大技術提升。該神經擬態系統的問世，預示著人類向“模擬大腦”這一目標邁出了一大步。
與人腦中的神經元類似，Loihi擁有數字“軸突”用於向臨近“神經元”發送電信號，也有“樹突”用於接收信號，在兩者之間還有用於連接的“突觸”。英特爾表示，基於這種芯片的系統已經被用於模擬皮膚的觸覺感應、控制假腿等任務。
最輕中微子質量被限定
中微子無處不在，但由於它們幾乎不與普通物質發生反應，很難被探測到，所以被稱為“幽靈粒子”。儘管經過50多年追尋，科學家仍對它們所知甚少，甚至不知道它們的質量。
8月，英國科學家限定了中微子家族中最輕成員的質量——不超過0.086電子伏特，約為單個電子質量的600萬分之一。
雖然物理學家可能永遠無法精確地確定這3種中微子的質量，但他們可以不斷接近。隨著地球上的實驗和太空測量的改進，中微子的質量範圍將不斷縮小，從而更好地解釋整個宇宙是如何組合在一起的。
製出世界上最黑的材料
9月，中美科學家報告稱，他們研製出了一種比之前最黑材料還要黑10倍的材料。新材料由碳納米管（CNT）陣列製成，可捕獲99.995%的入射光，是迄今為止最黑的材料。
研究合作者、上海交通大學材料科學與工程學院副教授崔可航表示，“該材料從各個角度吸收的入射光都大於99.995%。”
這種新材料除了具有藝術表現力外，還可能具有實用價值，例如用於遮光罩中減少不必要的眩光、幫助太空望遠鏡發現系外行星等。
“萬物DNA”讓存儲無處不在
全球的數據量不斷增加，傳統的存儲架構，如硬盤和磁帶，越來越難以跟上數據存儲的需要。隨著這些裝置逐漸達到存儲極限，DNA被當作一種長期存儲方案提了出來。
10月，哥倫比亞大學著名專家、以色列計算遺傳學家亞尼夫·埃爾利赫與蘇黎世聯邦理工學院科學家運用“萬物DNA”特殊材料3D打印了一隻“兔子”。
只需一小塊樹脂玻璃，就能恢復其中隱藏的信息。研究團隊由此提出了“萬物DNA”概念，將信息藏於其中，讓存儲無處不在。
結語
科學給我們帶來了肉眼可見的變化和進步，登月、人造衛星、信息技術的快速發展……都證明了，科學有推動人類和世界進步的實力。
2017年，我國將校內科學課下沉到小學一年級；2019年11月22日，教育部再次發文，加強推進中小學科學實驗課的開展和落地。
科學實驗課不僅可以彌補傳統教育的不足，培養學生的科學興趣、科學知識、科學思維和科學精神，而且能夠提高提升學生的綜合能力，是國家人才培養的重要基礎。
手博士相信，2020年隨著國家和社會對科學普及的重視，科學實驗課在中小學必將迎來更加快速的發展。
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