盡管2004年充斥著戰爭﹑疾病﹑生物恐怖威脅以及核武器擴散等一系列壞消息﹐但對于科學界來說﹐仍然取得了巨大進步。世界著名的《科學》雜志在回顧全球的科學成就時指出﹐2004年是科學界的突破之年。突破究竟體現在哪些方面
　中國科學技術信息研究所為《猓望新聞周刊》提供文章﹐綜述了從宇宙與物質結構﹑生物技術與生命科學﹑人類學﹑古生物學和考古學﹑物理學﹑化學與材料科學﹑信息通信技術﹑航空航天技術﹑環境與能源技術﹑醫學和醫藥等9個領域﹐介紹了2004年世界科學技術進展的重大突破。以下是該文的節選

　　宇宙與物質結構
　　找到火星上有水的證據。美國航天局(NASA)的機遇號火星車3月傳來的數據表明﹐火星曾經是個有水的﹑濕潤的﹑適宜生命存在的行星。4月﹐勇氣號在其著陸區發現火星上曾可能有水的新證據。6月﹐勇氣號在火星上發現了潛在的支撐生命的物質──微鹽酸型水。8月﹐勇氣號在火星上發現了有水流沖刷痕跡的河床﹐結合有關探測資料﹐可推斷出火星曾有大量流動的水。此外﹐歐洲航天局“火星快車”探測器發回的照片﹐也有力地支持了火星上過去曾經大量存在水的結論。
　　土星探索新發現。歐美合作的“卡西尼”太空船發回的信息表明﹐土星很可能從“科伊伯帶”(KuiperBelt)捕獲了它最外層的一個衛星──土衛九﹐並使它成為了土星環構成的一部分。此外﹐10月“卡西尼”太空船近距離飛過土衛六﹐並發回了土衛六的第一張清晰照片﹐表明這個被厚厚大氣包裹的星球是一個地質活動活躍的天體﹐存在大量碳水化合物﹐並有存在液態水的跡象。
　　揭開太陽表面針狀體形成之謎。針狀體是太陽表面的高溫等離子流體。美國科學家對太陽望遠鏡新拍攝到的圖像進行分析﹐並結合計算機模擬﹐發現了針狀體形成的原理﹐揭開了長期困擾天體物理學家的一個奧秘。
　　發現太陽系內最大的賽德娜(Sedna)天體。美國加州理工學院宣布﹐發現繼冥王星之後太陽系內最大的賽德娜(Sedna)天體﹐它圍繞太陽運行一周需1.05萬年﹐距離地球約129億公裡﹐與太陽的最遠距離為1300億公裡。賽德娜天體直徑為2000公裡﹐比冥王星小300公裡﹐運行在遙遠的奧特星雲內。
　　太陽系可能是最為獨特的系統。美英兩國天文學家研究表明﹐盡管目前已發現至少120個擁有行星的星系﹐但太陽系可能是其中最為獨特的。已探知的太陽系外行星都是巨型行星﹐它們都因與恆星的距離太近﹐無法演變成像地球一樣的行星﹐因此在整個宇宙中﹐像地球一樣的類地行星將十分罕見。
　　推測太陽系中存在大量彗星。兩位英國天文學家通過計算器模型推測﹐太陽系中存在大量彗星﹐約為3000顆﹐遠大于目前觀察到的400多顆。
　　發現超級“類地行星”。美國天文學家利用一種被稱為顯微透鏡的新技術﹐觀測到目前為止所發現的最小行星﹐與其他行星比較﹐它與地球更為相似﹐質量約是地球的15到20倍﹐岩石質的構成也與地球類似﹐因此被稱為超級類地行星(superEarths)。
　　質量最小的太陽系外行星。一個由法國﹑瑞士和葡萄牙天文學家組成的國際研究小組發現了一顆迄今為止質量最小的太陽系外行星﹐其質量只有地球質量的14倍﹐甚至比太陽系中最小的天王星還小。
　　發現距地球約1.7萬光年的遙遠行星。英國愛丁堡天文研究所根據光線在引力場中會發生彎曲的理論﹐發現一顆位于人馬星座﹑距地球約1.7萬光年的遙遠行星。這也是科學家首次運用愛因斯坦的廣義相對論發現遙遠星系中的行星。
　　哈勃在銀河系發現眾多行星。迄今為止﹐哈勃太空望遠鏡在銀河系可能已發現100顆行星﹐使已知太陽系外行星的數量增加近一倍﹐達到約230顆。
　　探索恆星形成之謎。中國科學院國家天文臺研究人員認為﹐銀河系中的一些恆星是由銀河系內的星雲和星系際間(星系與星系之間 的星雲發生碰撞所形成的。與此同時﹐宇宙中仍然存在著類似于宇宙大爆炸後“第一代恆星”的形成過程。
　　發現世界最大的隕石坑區。法國國家科研中心與埃及開羅大學合作﹐在埃及西南利比亞沙漠吉爾夫克比爾地區發現了由上百個隕石坑組成的面積達5000平方公裡的隕石坑區。

生物技術與生命科學

　　地球物種消失速度加快﹐生物多樣性減少。英國科學家最新公布的兩項研究成果表明﹐由于人類對環境的破壞﹐地球上物種消失速度幾乎達到了與前5次地球物種大滅絕時相當的程度。在過去20年間﹐被調查的蝴蝶物種中有71%的數量呈下降趨勢﹐56%的鳥類物種數量在減少﹐而28%的植物物種在逐漸變少。
　　克隆人類胚胎。韓國科學家成功地克隆出30個人類胚胎﹐並從中提取出發育成熟的干細胞。醫生們認為﹐這些發育成熟的干細胞將來有一天會成為他們找到治愈糖尿病﹑帕金森氏疾病和其他人類疾病的關鍵“材料”。
　　利用冷凍胚胎培育干細胞。韓國科學家將流產後冷凍5年﹑原准備丟棄的11個人體胚胎解凍﹐並培育出7個胚胎干細胞﹐其成功率為63.6%﹐明顯高于此前世界上公布的10%至36%的成功率。
　　人類基因組圖譜精確版。最新公布的人類基因組序列包含99%人類染色體基因組﹐錯誤率為十萬分之一。另外﹐此次更為精確的計算表明﹐人類基因數量實際在2萬到2.5萬之間﹐明顯少于此前估計的2.7至4萬的數據。
　　破譯人類第13﹑19號染色體。英國和美國科學家分別破譯了人類第13和19號染色體的遺傳密碼﹐其中包含有關癌症﹑糖尿病等疾病的重要基因。
　　大鼠基因組測序。一種名為挪威棕鼠的大鼠成為繼人類和小鼠後第三個完成全基因組序列測定的哺乳動物。
　　國際雞基因組計劃繪制出雞基因框架圖譜。中國科學院宣布﹐國際雞基因組計劃取得重大成果﹐利用經濟﹑快速﹑高效的測序方法──“鳥槍法”﹐中外科學家攜手繪制出第一張以紅原雞為對象的雞基因框架圖譜﹐並繪制出紅原雞﹑烏雞﹑肉雞﹑蛋雞等4種不同雞種之間的遺傳差異圖譜。
　　繪出牛基因草圖。美國農業部宣布﹐科學家首次繪制成功牛基因草圖﹐這將有助于減少動物疾病和改善牛肉及牛奶產品品質。
　　樹木基因組序列排序。法國等國的科學家成功破譯了美洲黑楊的4萬個基因﹐完成世界首例樹木基因組序列排序。
　　隱藏的基因組財富。科學家們發現位于基因組中的“垃圾DNA”片段的作用比以前認為的更加重要。它們是在兩個基因間和兩個基因的蛋白質編碼區域間被發現的﹐它對基因在何時﹑何地正確地啟動至關重要。
　　水滴中的基因。科學家從差異性極大的不同環境如藻海和被遺棄的深礦井中收集到水﹐並對漂浮在這些水中的基因進行測序﹐產生了新的基因和相同的基因組。這種新方法可鑒別因太小和距離太遠而無法用肉眼看見的生命形式。
　　未受精老鼠卵細胞發育成小鼠。日本與韓國的科學家合作﹐利用母鼠卵子中的遺傳物質﹐在沒有受精的情況下﹐卵細胞被誘導發育成健康的小鼠﹐這是在沒有父親的貢獻下誕生的第一只哺乳動物﹐實現了哺乳動物單性繁殖。
　　綠葉高效捕捉光能的解析。中國科學院生物物理所﹑植物研究所合作完成的研究認為﹐光合作用由捕光系統和光反應中心兩個“接力手”來共同完成﹐捕光系統負責把“接力棒”傳給光反應中心。
　　揭開水黽輕功奧秘。小型水生昆蟲水黽在水面上滑行時﹐既不會劃破水面﹐也不會浸濕自己的腿。中國科學院化學研究所揭開了水黽“水上輕功”的奧秘。該發現可望在不遠的將來設計出新的微型水上交通工具﹐還可用于新型防水紡織品的生產﹐甚至人類的水上行走都成為可能。
　　發現家蠶性別控制開關。中國科學家在家蠶性別控制網絡中發現了參與“蠶寶寶”生長﹑發育調控的83個基因﹐其中包括性別控制的同源基因。探明芯片上神經細胞的學習功能。加拿大科學家發現生長在芯片上的神經細胞能學習和記憶信息﹐並能同大腦進行交流。

　　人類學﹑古生物學和考古學

　　最小型的人類化石。印度尼西亞弗洛瑞斯島的洞穴裡發掘出一種新型的小型人類物種骨骼化石﹐表明在1.8萬年前﹐曾經存在過一種以前未知的“矮人”。
　　發現魚類爬上陸地的實證。通過一塊距今3.65億年的世界首批四足動物的臂骨化石﹐美國考古學家考證出它可以幫助解釋遠古魚類如何從鰭演變出肢﹐向陸棲動物的演化“邁”出第一步﹐從而證實陸棲動物確由魚類進化而來。
　　地球南北兩極發現新的生命證據。英美兩國微生物學家近日在地球的南北兩極發現了大量的藻青菌等細菌群落﹐證明生命可以在非常惡劣的環境中存在。
　　1.2億年前鳥胚胎化石。在中國東北地區發現了一枚距今1.2億年前的罕見幼鳥胚胎化石。
　　翼龍胚胎化石出土。世界上第一枚翼龍胚胎化石﹐在中國遼西熱河生物群被發現﹐從而獲得了強有力的證據﹐證明翼龍是卵生動物。
　　發現最古老的“小春蟲”化石。中科院南京地質古生物研究所在貴州省前寒武紀地層中﹐首次發現迄今最古老(距今5.8億年)的兩側對稱動物“小春蟲”化石。該化石發現的最大意義在于挑戰了“寒武紀大爆發”理論。
　　發現世界上最古老的蜂鳥化石。德國科學家在德南部發現了兩個蜂鳥骨架化石﹐成為已知世界上最古老的蜂鳥化石﹐距今已有3000多萬年。

　　物理學

　　發現物質第五態。臺灣大學研究人員發現一種稱做酯膜結構的新的物質狀態﹐這種物質狀態相對于已有的固體﹑氣體﹑液體和液晶﹐成為物質的第五態﹐這是世界上第一次觀察到這種新的物質狀態。
　　“第六態”物質研制成功。美國物理學家金秀蘭研制成費米子凝聚態的物質──“第六態”物質。這種新物質可能導致產生下一代超導體﹐並用于發電和制造磁懸浮列車等。
　　中微子具有質量的概率為99.99%。由多國科學家組成的研究小組通過實驗證實﹐基本粒子中微子具有質量的概率為99.99%。
　　觀察到高密度的新原子核。日本理化學研究所發現了用傳統物理學理論無法解釋的﹑比通常原子核密度大10倍的新原子核。科學家利用日本高能加速器進行試驗﹐把K介子打入含有2個質子和2個中子的氦核中﹐結果氦核呈現高于通常原子核10倍的密度。這一發現打破了物理學中“原子核密度不變”的定律﹐對從密度變化角度揭開質量起源具有重要意義。
　　發現“誇克凝聚”現象存在的證據。東京大學的科學家驗證了誇克對的密度隨溫度和壓強變化而變化的特性。他們用德國重離子研究所的加速器﹐使由2個誇克組成的π介子進入錫原子核﹐通過測定π介子和錫原子核之間引力的強度﹐推算出誇克對的密度﹐從而間接地證明了“誇克凝聚”現象的存在。
　　實現五粒子糾纏態的制備與操縱。中國科學家通過實驗﹐成功使一定空間范圍內的5個光子之間存在了“感應”效應﹐從而在國際上首次實現了五粒子糾纏態以及終端開放的量子態隱形傳輸的實驗。
　　固體冷凝物的實現。認識到如何在其能帶之下將兩個基本類型的原子冷卻成單個的量子狀態或“冷凝物”後﹐研究人員研究了這種陌生的物質形態。
　　發明儲存電磁波立方體﹐為制造可儲光“光池”奠定技術基礎。日本開發出一種由摻有二氧化鈦粒子的環氧樹脂制成的﹑充滿空洞的立方體﹐該立方體能夠把電磁波儲存起來。專家認為﹐利用這一技術將來不僅能夠用來儲存電磁波﹐將其轉變成電能﹐還可制造出白天儲存光能夜間釋放使用的“光池”﹐以及用空中電磁波作電源的手機等。
　　光晶體管。美國伊利諾大學正在研究的光晶體管﹐不僅輸出電信號﹐也可輸出光信號﹐有可能用更快的光通路取代線路板上的常規電線。
　　探測單電子“自旋”的顯微鏡。IBM公司制造的這種顯微鏡將核磁共振成像與掃描隧道顯微鏡技術相結合﹐是納米技術研發的基本工具﹐能打開生物分子和材料原子結構的三維成像之門。
　　“引力探測器B”驗證愛因斯坦廣義相對論。耗資7億美元的“引力探測器B”衛星成功升空﹐它的使命是以前所未有的精度對愛因斯坦廣義相對論的兩項重要預測進行驗證﹐即時間和空間不僅會因地球等大質量物體的存在而彎曲﹐大質量物體的旋轉還會拖動周圍時空結構發生扭曲。衛星的探測結果將會幫助科學家加深對宇宙基本結構的理解﹐更清楚地看到物理世�