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                      SpaceX的“龍”號航天器

                       

                               QB辦公型機器人

    科技是一種迷人的信仰。它的有力，就仿佛是眼前的攀繩，每刻都引人前行。這幾乎是我們能找到的唯一一件“錯誤也意味著進步”的事物——即便是理論的崩塌、技術的匱乏，卻能在卷土重來后因趨利避害而更為接近真相。“試圖用能給世界一些新意的眼光來看世界，試圖尋找令人信服的價值。”這原本不像在說杰克·凱魯亞克的旅程，而像是描述那根堅實的索繩。握之于手，拾階而上，2011年，我們已伴隨科技在路上。 

    首個地球“兄弟”被發現，機器人化身崛起，商業太空飛行向前邁出重大步伐，以上這些進展或將在2011年的科學報道中緊緊抓住你的眼球。

    一年之前，《新科學家》雜志曾對2010年最令人期待的科學進展進行了預測。部分預測已真切地發生了：創建首個帶有人工基因組的細胞，以及尼安德特人基因組草圖的完成。但也有關于美國國家航空航天局（NASA）航天飛機退役的預測并未成真，“發現”號沒能在2010年完成它的絕唱。

    而今，《新科學家》雜志決定與美國哈佛醫學院的塞繆爾·阿博斯曼合作，以期對2011年的科學進展作出更為準確的預測。阿博斯曼是新型科學計量學的先驅者，科學計量學是一個力求對科學進展進行計量的新研究領域，研究預測新發現會在何時發生。

    阿博斯曼在2010年9月曾根據已知的外星世界特性作出了一項著名的預測——在2011年5月前，人們有50%的機會發現首顆適宜生命存活的系外行星。預測出臺幾個星期后，這樣的一顆行星就疑似出現了，這顆位于所在恒星系統的“宜居帶”系外行星被認為有適合生命存在的條件。除此之外，阿博斯曼使用這一科學計量法，預測了2011年其他科學發現，并精確計算出這些新發現的發生時間。

    現在還不會有“幻數”元素

    計算表明，在2042年前，人們尚無法到達傳說中的元素周期表最深處的“穩定島”。

    目前尚不清楚制造一種雙幻超重同位素所需的粒子數目，但理論認為，其應當包含184個質子和114個、120個或126個中子。現已制造出包含114個質子、但中子數仍不足的原子。2011年，我們能否期待首個雙幻島元素的橫空出世？

    預測：逼近穩定島

    穩定的超重元素應該是存在的，但這個“穩定島”又存在于元素周期表的哪里？要花多久才可能創建出第一個“島民”？

    我們已能獲得包含114個質子、但中子數仍不足的元素，這看起來已是一路領先了。事實上要將114號元素的中子數提高到184并非易事。當一種元素的原子向另一種元素的原子團“開火”時，其會融合形成一個更大的原子。但制造帶有114個質子和184個中子的原子，則需要一個強烈的放射性原子束，而這又是現有技術所無法產生的。

    相比之下，通過原子融合倒有可能創造出120號和126號元素的幻數同位素，不過到目前為止還只能用較輕的重元素來實現。

    那么，完成這一壯舉離我們有多近呢？研究人員對所有原子序數大于100的人工合成同位素的創建成功率進行了檢視。隨著老技術潛力的耗盡和新技術的不斷涌現，這是一個相當坎坷的歷程。盡管如此，研究人員還是確定了一種通用模式，使質子數和中子數隨時間的推移不斷增長。推算結果表明，120號元素的幻數同位素將在2042年完成，而126號元素的幻數同位素則在2052年面世。

    所以，在2011年發展一名“島民”的前景還是樂觀的。2011年的收獲更可能會在設法挖掘現有超重原子的化學性上，這些超重原子也許能給穩定島身處何處提供些許線索。

    期待地球的孿生星球

    地球人一定為發現他們的行星兄弟而感到激動：計算表明此項發現有可能會在2011年發生。

    2010年，每隔4天左右就會發現一個新的系外行星，到2010年年底，已發現的系外行星總數超過了500個。但在9月，一項無與倫比的發現打斷了系外行星發現的穩健步伐：首次發現了其表面或可適宜生命生長的地外星球。

    這顆名為Gliese 581g的行星是有史以來所發現的最類似地球的系外行星，由美國加州大學史蒂文·沃格領導的研究團隊發現。該行星位于圍繞其宿主恒星的“宜居帶”，所謂“宜居帶”指的是位于該區域的行星氣候不會太冷也不會太熱，有形成海洋、湖泊和河流的液態水。Gliese 581g的質量是地球的3.1倍至4.3倍，主要由巖石構成。雖然第二個天文學家小組未能利用他們的信號找到其蹤影，但一旦它的存在被證實，這將是人類迄今找到的最適合居住的系外行星。

    也許，有更大的獎項正等著我們，那就是一個與我們的地球具有同樣尺寸和溫度的星球。我們的地球絕不是唯一，地球之外也一定有我們的“兄弟”。那么，這樣的發現會在2011年到來嗎？

    預測：準備迎接“孿生兄弟”

    就像突然遇見了失散多年、你不曾知道的孿生兄弟一樣，地球人也一定會對發現第二個地球感到興奮不已。

    為了預測這個重要的時刻，研究人員轉向利用阿博斯曼和加州大學圣克魯茲分校格雷格·拉芙林在2010年早些時候設計的“地球類似性”測量手段，這個“宜居指數”是根據行星的平均溫度和尺寸來進行估測的。“熱木星”圍繞其宿主恒星旋轉一周的時間僅為短短幾天，其得分接近于零，而與地球特性相似星球的得分則為1。

    2010年9月，研究人員根據已發現的每個系外行星的日期標注了其宜居指數，并推導繪制出了指數曲線，由此推測出類地行星將在2011年5月被發現。兩個星期后，這樣的一顆行星gliese 581g就橫空出世了，當然其是否真正宜居還有待進一步確認。

    目前，研究人員利用相同指數曲線，推導出gliese 581g的宜居指數為0.4，并作出了一個新的預測。研究人員的數據表明，在2011年發現地球的真正孿生兄弟的機會為82%。

    這一預測結果是相當令人興奮的，不過也會受到不確定性的影響，因為系外行星的發現日期是唯一已知的因素，更何況，宜居指數并沒有考慮到行星的大氣層。

    系外行星的發現在2011年2月會有一個爆發，因為其時美國國家航空航天局的開普勒望遠鏡將發布潮水般的數據。即使地球的孿生兄弟到時并沒有現身，還會有很多其他的系外行星搜索任務可以完成此項使命。

    百萬美元求解的數學問題

    2010年，科學家發布了一個解決“P對NP”數學難題的論文草稿，“一石激起千層浪”，該論文迅速成為學界關注和討論的熱點，但隨后遭遇了大量的質疑。那么，“P對NP”會在2011年得到完美的解決方案嗎？

    美國惠普實驗室數學家維奈·迪奧拉里卡于2010年8月6日在網上提交的關于論證“P對NP”問題的論文草稿，就像是一場旋風，立刻在互聯網上掀起了一場軒然大波。雖然其間三易其稿，迪奧拉里卡對自己的證明也作出了解釋，但權威科學家從最初的樂觀，到懷疑，再到發現其中的漏洞（即他把兩個沒有在論文中被嚴格定義出來的直觀概念混淆在一起，從而作出了不完善的論證）。不幸的是，迪奧拉里卡的工作并沒有最終被認可。

    不過，這場互聯網爭論旋風倒是向人們揭示了一種解決數學問題的新方法，那就是通過博客和維基產生了解決該問題的大量新思想。

    “P對NP”問題是數學家和計算機科學家斯蒂芬·庫克于1971年首先提出來的。2000年，美國克雷數學研究所挑選出現代數學前沿的七大公認最困難最有意義的問題，各懸賞百萬美元尋求正解，P對NP問題就是其中之一，同時也是計算機科學領域的最大難題，關系到計算機完成一項任務的速度到底有多快。要解決NP問題往往頗費周折，如發現幾個城市之間的最短路徑——盡管它很容易證明可能的解決方案是否正確。

    如果P=NP，計算機也許最終能夠解決從蛋白質折疊到分解大數等大量的復雜問題，解決因式分解問題則關系到我們依賴的互聯網的安全。目前加密系統的破解就相當于要將一個整數分解為幾個因數的乘積，正是其求解過程的繁瑣，才能杜絕黑客的入侵。大多數人都假設P≠NP成立，而這也正是迪奧拉里卡所要證明的。

    2011年，會有人最終拿到克雷數學所懸賞的百萬美元獎金嗎？

    預測：解決“P對NP”的時刻尚未到來

    與科學領域的其他許多問題不同的是，像“P對NP”這樣高度理論性的謎題很少會零零碎碎地加以解決。相反，它們傾向于很多年都得不到解決，但突然不知從哪兒冒出來，問題一下解決了。

    預測這些突破似乎是不可能的，但研究人員設計了一種方法，來估計在2011年解決“P對NP”問題的可能性。研究人員就其“年齡”或該問題從提出到解決的時間與其他長期懸而未決的數學問題進行了比較。

    首先，研究人員比較了“P對NP”與其他18個數學難題，這些數學難題都是在其“降生”百年后才得以破解，其中包括費馬大定理、龐加萊猜想等。這使得“P對NP”問題在2011年（其時才40歲）找到最終解決方案看上去為時過早：其他問題中，只有22%在40歲時得以解決。基于同樣的邏輯，在2024年，我們應能看到“P對NP”問題破解的曙光。彼時，它已53歲了，在研究人員檢視的數學問題中，有50%在50歲時已找到解決方案。

    讓我們祈禱“P對NP”問題的解決時間不要超過“蜂窩猜想”吧。四世紀古希臘數學家佩波斯提出，蜂窩的優美形狀，是自然界最有效勞動的代表。他猜想，人們所見到的、截面呈六邊形的蜂窩，是蜜蜂采用最少量的蜂蠟建造成的。也就是，如果你需要將一個表面分成大小相等的平面形狀，那么六邊形是分割線長度最小的形狀。這個問題的證明時間超過了1500年。

    研究人員還將“P對NP”問題與其他26個尚未解決的問題進行了比較，2011年，“P對NP”的年齡要比其中81%還年輕。

    網絡發展的頂峰已近在眼前

    互聯網在幾十年的時間里已將觸角伸向世界各個角落，但在2011年新增用戶會比2010年更少嗎？

    在芬蘭、西班牙和愛沙尼亞，互聯網已被視為非常重要的法定權利。網絡的發展潛力仍在不斷增長中。2010年，蘋果iPad和其他觸摸屏電腦的發布，使得網絡沖浪更具娛樂性、也更直觀，而一些智能手機操作系統，尤其是谷歌安卓系統的啟動，延伸了移動網絡的覆蓋面。

    盡管互聯網在發達國家中日益普及，但在發展中世界，互聯網的普及率僅為20%。設備的日益廉價，可通過手機網絡接入互聯網，再加上寬帶覆蓋范圍的提高，將確保全球處于聯機狀態的人口數量在未來幾十年里繼續保持不斷上升。

    但是，用戶的絕對數量并不是唯一令人感興趣的互聯網數據點。下面，研究人員使用了互聯網接入的增長率，對互聯網的近期發展做出一些預測。

    預測：凈增長放緩

    對于某些人來說，互聯網仍然是很新鮮的玩意。事實上，網上的實際人數數十年來并不平穩。網絡發展已進入成熟期，在線人數的增長很快就會放緩。作為一個轉折點，每年新增用戶的數量開始減少而不是增多。

    為了搞清楚互聯網的這種情形是否會在2011年發生，研究人員繪制了自1990年以來世界在線人口的增長比例曲線，其似乎與對數曲線相一致。對數曲線常用來為從細菌數量到腫瘤增長等各種現象建模。

    通過假定互聯網采用率的不斷增長遵循此一對數曲線，研究人員就能估測出采用率達到50%的時間。在一條對數曲線中，這往往對應著拐點。計算表明，互聯網會在2013年達到此一數值。所以，如果你現在就想讓上網的人數立馬下降，2011年還為時尚早一些。

    此項估計假設，互聯網人口比例最終將會達到100%。如果只按80%（美國目前的互聯網接入率）來估算，世界將在2012年到達這一拐點。

    汽車的插電式生活

    或許，“電動汽車之年”正式到來了。制造商們在經過無數次測試和技術升級后，終于使一批插電式電動汽車行駛到了條條大路上。

    促使電動汽車大量進入市場，或者說未來走入主流的兩個因素是：高容量電池的出現，及美國傳統汽車產業近乎崩潰的局面。該行業不得不感謝經濟的沖擊，是其迫使汽車商轉向生產能與國外供應商競爭的小型汽車。

    而目前阻礙電動汽車發展的最大障礙仍是成本。電動汽車的身量被歸為小型車，造價卻相當于豪華車。部分國家地區即使給予減稅政策，也只能說帶來一定的推動作用。如要使電動汽車快速替代傳統汽車，還要對其成本下工夫，一句話，必須大幅下降。不過，電池、動力傳動系統的競爭力和創新速度，應該讓這一天來得不會太久。

    預測：電動車走入主流隊伍

    2011年，將出現越來越多的電動汽車，代替傳統燃油汽車，最終它們也加入成為新一代實用交通工具的隊伍。  

    目前市面上價格最高的是雪佛蘭沃特（Volt）。該車配備了一塊16千瓦時的電池和一臺110千瓦的電動發電機，單次充電可行駛60公里的性能足以應付工作日代步和周末短途外出的需求。作為混合動力的佳作，該車在電池用完時，將轉換使用1.4升的汽油發動機，亦因此不能說其是完全成熟的電動汽車。盡管如此，據稱隨著該車需求的增加，美國部分供應商已經開始提價，最高標價已達40280美元。

    此外，日產尼桑Leaf、福特電動福克斯以及雷諾Fluence等汽車都將在2011年得到廣泛應用。甚至三菱迷你型的i-MiEV，發動機為47千瓦，單次行駛里程160公里，已于2009年在日本上路了，2011年后將分別在英國和美國銷售。