2022騰訊科學(xué)WE大會(huì)十周年如期舉行。今年的WE大會(huì)，由韋布空間望遠(yuǎn)鏡高級(jí)科學(xué)家約翰·馬瑟（John Mather）、DNA修復(fù)之父托馬斯·林達(dá)爾（Tomas Lindahl）兩位諾獎(jiǎng)得主領(lǐng)銜，鑄就“大國重器”的四位技術(shù)帶頭人——“人造太陽”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、中國工程院院士李建剛，航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師、中國工程院院士楊宏，中國天眼（FAST）總工程師姜鵬，“奮斗者”號(hào)總設(shè)計(jì)師葉聰，以及重新定義“從魚到人”演化史的古魚類學(xué)家、中國科學(xué)院院士朱敏同臺(tái)，分享在未來能源、空海探索、生命科學(xué)等領(lǐng)域的最新突破和發(fā)現(xiàn)。

以下是大會(huì)演講中發(fā)現(xiàn)的干貨內(nèi)容，經(jīng)鈦媒體App編輯：

韋布空間望遠(yuǎn)鏡高級(jí)科學(xué)家約翰·馬瑟

(資料圖片)

宇宙大爆炸后發(fā)生了什么？

作為迄今性能最強(qiáng)、造價(jià)最高的紅外波段太空望遠(yuǎn)鏡，“韋布”在距地球150萬公里的“拉格朗日2點(diǎn)”幫助科學(xué)家探索早期宇宙的奧秘。

2006年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主、韋布空間望遠(yuǎn)鏡高級(jí)科學(xué)家約翰·馬瑟介紹了韋布的系列觀測成果。

詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡（James Web Space Telescope）是由美國航空航天局（NASA）主導(dǎo)并與歐洲和加拿大太空研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合開展的國際合作項(xiàng)目。韋伯望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目歷時(shí)20多年，共有2萬多人參與。

韋伯望遠(yuǎn)鏡的主鏡，是一個(gè)具有黃金涂層的巨大六邊形，直徑6.5米，作用是收集遙遠(yuǎn)宇宙發(fā)出的光，同時(shí)它配有一個(gè)網(wǎng)球場面積大小的遮陽板，它的體積比運(yùn)載火箭大得多，因此我們必須將它折疊起來以便于發(fā)射。

我們通過哈勃望遠(yuǎn)鏡和其它天文設(shè)備拍攝了很多照片，但還是不足以完全滿足我們的期望，我們希望看到來自于宇宙大爆炸物質(zhì)的最早期的星系。

那么，韋伯望遠(yuǎn)鏡是如何運(yùn)轉(zhuǎn)的？韋伯望遠(yuǎn)鏡于2021年12月25日在法屬圭亞那群島由阿麗亞娜5型火箭發(fā)射升空，發(fā)射圓滿成功并進(jìn)入預(yù)定位置，預(yù)期工作壽命為20年。

韋伯望遠(yuǎn)鏡的預(yù)定位置，也就是“拉格朗日2點(diǎn)”（L2點(diǎn)），距離地球150萬公里。夜晚時(shí)拉格朗日2點(diǎn)就在我們的上方，它處在日地連線上，這是望遠(yuǎn)鏡的絕佳工作位置，我們可以方便地與它聯(lián)系。另外，巨大的遮陽板可以阻擋太陽、地球和月球的熱能。

2022年7月韋伯望遠(yuǎn)鏡開始正式工作，我們希望通過韋伯望遠(yuǎn)鏡研究四大課題：

第一，宇宙大爆炸后發(fā)生了什么？大爆炸物質(zhì)中沒有發(fā)光物體，但現(xiàn)在宇宙中有無數(shù)的恒星和星系，那么它們是何時(shí)形成的，天文學(xué)家將這一時(shí)期稱為“宇宙黑暗時(shí)期”。

第二，星系是如何產(chǎn)生的？我們所在的銀河系有大約1000億顆圍繞中心運(yùn)行的恒星，它們通過引力組成了整個(gè)銀河系，這是如何發(fā)生的？我們認(rèn)為銀河系是無數(shù)小的物質(zhì)通過引力融合形成的，事實(shí)確實(shí)如此嗎？我們可以通過觀察更古老的星系剛剛誕生時(shí)的樣子來得出結(jié)論。

第三，恒星是如何產(chǎn)生的？現(xiàn)在仍然有恒星正在形成，那么恒星是如何產(chǎn)生的，我們無法看得非常清楚，因?yàn)楹阈鞘窃跉怏w塵埃云的內(nèi)部產(chǎn)生的，望遠(yuǎn)鏡是看不到的，但紅外線可以穿透塵埃云，我們可以收集紅外線來確定是否有新的恒星正在產(chǎn)生。

第四，對(duì)行星進(jìn)行研究。我們知道大多數(shù)恒星都有行星，且大多數(shù)恒星都有多顆行星，但至今我們尚未發(fā)現(xiàn)任何和太陽系類似的恒星系統(tǒng)，因?yàn)樘栂涤兴念w巖態(tài)行星和四顆氣態(tài)行星，這是一個(gè)巨大的謎團(tuán)，宇宙中還有像地球一樣具有大氣層并適合生命存在的行星嗎？

DNA修復(fù)之父托馬斯·林達(dá)爾

托馬斯·林達(dá)爾在2015年因“DNA修復(fù)機(jī)制研究”被授予諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。他發(fā)現(xiàn)的“堿基切除修復(fù)”為理解癌癥等疾病的發(fā)生機(jī)制、癌癥預(yù)防和治療打開了新窗口。這次，林達(dá)爾帶來了癌癥治療的最新研究。

林達(dá)爾帶領(lǐng)觀眾回顧生命起源與進(jìn)化的重要節(jié)點(diǎn)，呼吁科學(xué)家探尋地球最早期生命的痕跡，生命和自然還有太多未解之謎，要思考、探尋地球上是否存在另一種生命形式，這將對(duì)生命科學(xué)的研究價(jià)值巨大。

林達(dá)爾認(rèn)為，如果RNA沒有預(yù)想得那么穩(wěn)定，那么可能也意味著DNA也沒有預(yù)想得那么穩(wěn)定，這可能是一個(gè)非同尋常的結(jié)論，因?yàn)镈NA是遺傳信息的載體。

他并沒有空口而談，而是開展實(shí)驗(yàn)研究DNA的穩(wěn)定性，對(duì)于這項(xiàng)工作，研究整個(gè)DNA結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜 不太現(xiàn)實(shí)，因此采用了放射性標(biāo)記法來研究DNA的某個(gè)堿基，也就是觀察DNA分子的某個(gè)特定部位，而最簡單的方法就是在細(xì)菌中培養(yǎng)DNA，在合適的細(xì)菌突變體上來對(duì)DNA的特定部位進(jìn)行放射性標(biāo)記，比如只標(biāo)記鳥嘌呤和腺嘌呤記，而不是DNA或RNA的其它部位。

最終，林達(dá)爾發(fā)現(xiàn)，DNA沒有我們或者任何其他人預(yù)想得那么穩(wěn)定，在生命體條件下，DNA的相同變化之一就是，鳥嘌呤和腺嘌呤堿基在水解作用下緩慢地從DNA上掉落，這也就意味著遺傳信息的丟失?；谏锘瘜W(xué)的測量，他們判斷在哺乳動(dòng)物的單個(gè)細(xì)胞內(nèi)，每天會(huì)有幾千個(gè)DNA堿基被釋放或丟失。在DNA作為遺傳信息載體的系統(tǒng)中，如此大量的遺傳信息丟失是不可承受的。因此，一定是哪里出了問題。

答案也顯而易見。那就是一定存在某種修復(fù)機(jī)制，如果由于水解或高溫導(dǎo)致DNA發(fā)生自發(fā)的，不可避免的破壞，修復(fù)機(jī)制會(huì)立即啟動(dòng)，這與“DNA極度穩(wěn)定”這一說法可不是一回事，從某種意義上說 DNA是不穩(wěn)定的，它的穩(wěn)定性不如蛋白質(zhì)。但由于修復(fù)機(jī)制的存在，我們也許能夠找到DNA修復(fù)的主要形式。

為什么要抑制DNA修復(fù)？因?yàn)閷?duì)于健康的細(xì)胞，沒有理由對(duì)DNA修復(fù)進(jìn)行抑制，但如果體內(nèi)有正在擴(kuò)散的癌細(xì)胞，抑制癌細(xì)胞最好的方式之一就是通過服用抗癌藥或化療來消滅它。因?yàn)榘┘?xì)胞成長得很快，對(duì)輻射也很敏感，這樣就可以讓癌細(xì)胞失去活性。

但這種方法并不總是有效的，因?yàn)檫呺H效應(yīng)很小。因此，就不得不使用更激進(jìn)的方法，比如，對(duì)腫瘤進(jìn)行高強(qiáng)度放療。這時(shí)，我們可能就會(huì)希望暫停DNA修復(fù)，比如，暫停幾個(gè)小時(shí)，在這個(gè)窗口期，人體相比平時(shí)可能對(duì)DNA損壞更敏感，可以將DNA暴露于平時(shí)不怎么起作用的破壞介質(zhì)，DNA修復(fù)在持續(xù)進(jìn)行。但這時(shí)是抑制DNA修復(fù)的好機(jī)會(huì)，這也是該領(lǐng)域正在努力實(shí)現(xiàn)的，也就是暫停DNA修復(fù)，從而實(shí)現(xiàn)更好的癌癥治療效果。

DNA破壞的方式有很多種，這也意味著還有很多我們未知的修復(fù)機(jī)制，了解這些發(fā)生方式和修復(fù)機(jī)制可能是很有用的，我們想了解細(xì)胞是如何工作的，這些研究也就引出了癌癥突變誘因這個(gè)問題，目前的DNA測序技術(shù)認(rèn)為癌癥很大程度上是突變導(dǎo)致的，相關(guān)研究也在過去幾年取得了巨大的進(jìn)展，但對(duì)這些突變誘因還知之甚少。

“人造太陽”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、中國工程院院士李建剛

能否在地球上建造一個(gè)“太陽”，持續(xù)供應(yīng)清潔能源，應(yīng)對(duì)化石能源枯竭帶來的危機(jī)？

中國工程院院士、等離子體物理學(xué)家李建剛分享了中國“可控核聚變”能源研究的前沿突破。

我們的資源就會(huì)在未來一兩百年甚至更短的時(shí)間都要消耗殆盡，把化石能源很快就用完了，同時(shí)還要產(chǎn)生大量的二氧化碳，那么我們?cè)趺崔k？

在李建剛看來，可控核聚變將會(huì)是我們?nèi)祟惸茉吹囊粋€(gè)主力，它可以非常穩(wěn)定地提供大規(guī)模的能源，沒有二氧化碳的產(chǎn)生，也沒有污染。

但要讓聚變可控，我們現(xiàn)在用的最多的方法就是磁約束。即，用磁場把這上億度的火球懸浮起來，一旦懸浮起來以后，那么，材料不碰著，就可以把磁懸浮下面的上億度的火球進(jìn)行不斷地加熱，不斷地讓它去維持很長的時(shí)間。因此，聚變有兩個(gè)最大的困難，一是點(diǎn)火，二是如何長時(shí)間維持。

現(xiàn)在，我們的磁約束聚變的研究已經(jīng)走到了世界的前列。我國自主研發(fā)的東方超環(huán)（EAST）是國際首個(gè)全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，有“人造太陽”之稱。去年，EAST兩次刷新世界記錄，實(shí)現(xiàn)了可重復(fù)的1.2億攝氏度101秒、7000萬攝氏度1056秒的離子體運(yùn)行。

下一步，我們計(jì)劃實(shí)現(xiàn)億度上千秒，甚至不限時(shí)地運(yùn)行，為未來發(fā)電奠定扎實(shí)基礎(chǔ)。我們也在推進(jìn)中國聚變工程實(shí)驗(yàn)堆（CFETR）的建設(shè)，攜手國際共同實(shí)現(xiàn)“終極能源”的夢(mèng)想。

航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師、中國工程院院士楊宏

浩瀚太空是資源豐富的寶庫，載人航天事業(yè)是通向這座寶庫的橋梁。

中國工程院院士、航天科技集團(tuán)五院空間站系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師楊宏講述了中國空間站“天宮”近十年密集攻堅(jiān)系列關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展之路。

載人航天是人類駕駛和乘坐載人航天器，在太空中從事各種探索、研究、試驗(yàn)等的往返飛行活動(dòng)。其目的在于突破地球大氣的屏障和克服地球引力，把人類的活動(dòng)范圍從陸地、海洋和大氣層擴(kuò)展到太空，更廣泛和更深入地認(rèn)識(shí)整個(gè)宇宙，并充分利用太空和載人航天器的特殊環(huán)境，進(jìn)行各種研究和試驗(yàn)活動(dòng)，開發(fā)太空極其豐富的資源。

在突破了載人飛行技術(shù)后，我們面臨的是出艙活動(dòng)和交會(huì)對(duì)接任務(wù)。這就有了天宮一號(hào)。它不僅作為交會(huì)對(duì)接的目標(biāo)飛行器，同時(shí)它要承擔(dān)交會(huì)對(duì)接以后，兩個(gè)航天器合為一體以后的組合體的控制和管理功能，也就是“1+1=1”，那么這也是空間實(shí)驗(yàn)室乃至空間站所要解決的關(guān)鍵技術(shù)。

建造空間站，建成國家太空實(shí)驗(yàn)室，是實(shí)現(xiàn)我國載人航天工程三步走戰(zhàn)略的重要目標(biāo)，是建設(shè)科技強(qiáng)國，航天強(qiáng)國的重要引領(lǐng)性工程。目前，我們正在執(zhí)行我國載人航天工程三步走戰(zhàn)略中的第三步，空間站的組裝建造任務(wù)。夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙入軌后順利轉(zhuǎn)位，與天和核心艙、問天實(shí)驗(yàn)艙、神舟十四號(hào)載人飛船、天舟四號(hào)貨運(yùn)飛船合體，“天宮”由此完成‘T字構(gòu)型’組建。而獨(dú)創(chuàng)的三艙構(gòu)型可以整合重構(gòu)多艙段、多航天器的系統(tǒng)，大幅提升整體運(yùn)行的可靠性，也為后續(xù)擴(kuò)展打下基礎(chǔ)。

中國天眼（FAST）總工程師姜鵬

“中國天眼”（FAST）是目前全球最大單口徑、最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡，主要以接收宇宙電磁信號(hào)、檢測星際分子和星際通信訊號(hào)等方式，探索宇宙起源和演化。

FAST總工程師姜鵬揭秘關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新突破。巨大工程體量與毫米級(jí)動(dòng)態(tài)控制精度的矛盾，是貫穿FAST整個(gè)建設(shè)階段的核心難點(diǎn)。

FAST采用了一個(gè)全新的設(shè)計(jì)理念，用近萬根鋼索，編制成了一個(gè)500米口徑的索網(wǎng)，掛在一個(gè)環(huán)梁上，然后，索網(wǎng)有2000多根下拉鎖，還包括觸動(dòng)器，可以控制反射面變形，在它局部區(qū)域形成300米的拋物面，上面有多套索驅(qū)動(dòng)，可以控制一個(gè)30多噸的饋源艙，可以在140米高空 206米尺度范圍的運(yùn)動(dòng)，把接收機(jī)控制到焦點(diǎn)的位置上進(jìn)行信號(hào)收集。所以，這是一架極其復(fù)雜的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，而且工作的理念跟傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡是完全不同的。

在專項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新的支持下，F(xiàn)AST終于實(shí)現(xiàn)了世界上最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡，它的靈敏度相當(dāng)于阿雷西博的2.5倍到3倍，結(jié)束了這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡長達(dá)50多年半個(gè)世紀(jì)的統(tǒng)治歷史，同時(shí)對(duì)比于其他百米級(jí)望遠(yuǎn)鏡，我們提升了一個(gè)數(shù)量級(jí)。

“奮斗者”號(hào)總設(shè)計(jì)師葉聰

每年新發(fā)現(xiàn)的生物物種，80%以上來自海洋。

“奮斗者”號(hào)總設(shè)計(jì)師葉聰展示了中國載人深潛從“蛟龍”號(hào)開始，自主攻堅(jiān)構(gòu)建起全海深潛水器譜系的歷程，以及重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

人類要探索深海，必須要克服陽光無法穿透、電磁波很難傳輸、液體的粘性和阻力、以及隨著深度不斷增大的海水壓力的挑戰(zhàn)。

2002年，中國的第一臺(tái)大深度載人潛水器“蛟龍”號(hào)正式立項(xiàng)，“蛟龍”號(hào)的目標(biāo)指向水面以下7000米這是一個(gè)巨大的跨越。2012年“蛟龍”號(hào)完成了它的海上試驗(yàn)，最大的下潛深度達(dá)到了7062米。中國的第二臺(tái)大深度載人潛水器名叫“深海勇士”號(hào)，它的最大作業(yè)深度是4500米。

2016年，葉聰承擔(dān)了我們國家的第一臺(tái)萬米載人潛水器，也就是“奮斗者”號(hào)的研制工作。5年時(shí)間，葉聰和他的團(tuán)隊(duì)，針對(duì)地球海洋最深處萬米的極端環(huán)境，開展了多個(gè)學(xué)科復(fù)雜的綜合的極致設(shè)計(jì)，利用國內(nèi)的極限的制造檢測能力，實(shí)現(xiàn)了萬米的極端的作業(yè)功能。

去年，“奮斗者”號(hào)在海底采集到一批珍貴的深淵水體、沉積物、巖石和生物樣品，參航科學(xué)家團(tuán)隊(duì)基于此發(fā)起《馬里亞納共識(shí)》倡議，并啟動(dòng)“馬里亞納海溝生態(tài)環(huán)境科研計(jì)劃”，邀請(qǐng)全球研究學(xué)者圍繞馬里亞納萬米深淵科考，協(xié)力攻堅(jiān)深海地球科學(xué)系統(tǒng)的形成與演化、生命起源與環(huán)境適應(yīng)、生物多樣性與氣候變化等重大科學(xué)問題。目前，我們?yōu)榭茖W(xué)家提供了1000多條海洋環(huán)境、生物的數(shù)據(jù)量，這應(yīng)該是目前全球最大的深淵數(shù)據(jù)庫。

中國科學(xué)院院士、古魚類學(xué)家朱敏

生命探源是人類探源的前奏，作為解讀一切生命現(xiàn)象的基礎(chǔ)命題，生命演化格局與機(jī)制是全球科學(xué)界的探索前沿。

中國科學(xué)院院士、古魚類學(xué)家朱敏展示“從魚到人”探源研究的最新成果時(shí)，表達(dá)了這樣的觀點(diǎn)。

通過億萬年前的化石實(shí)證、多學(xué)科交叉，模擬重建過去的生命世界，可以加深對(duì)有頜類重要器官和身體構(gòu)型演化的認(rèn)識(shí)，也有可能揭示環(huán)境因素之外，生物間相互作用對(duì)各主要類群興起與滅絕的影響。這是人類認(rèn)識(shí)當(dāng)今地球生物和環(huán)境協(xié)同演變規(guī)律的重要途徑。

9月底，《自然》雜志以封面形式同期發(fā)表朱敏團(tuán)隊(duì)的四篇論文，詳細(xì)報(bào)道了有頜類起源與最早期演化的研究成果，它改寫了有頜脊椎動(dòng)物崛起的傳統(tǒng)認(rèn)知，將若干人類身體結(jié)構(gòu)的起源追溯到4.36億年前的化石魚類。

朱敏認(rèn)為，我們的祖先既是魚，也是猴子。人類的祖先當(dāng)然不止一種動(dòng)物。“從魚到人”的研究則是開啟認(rèn)識(shí)生命演化與人類起源之門的鑰匙，人類的很多身體結(jié)構(gòu)，譬如面孔的許多器官都可以追溯到遙遠(yuǎn)的魚類祖先。

地球上現(xiàn)存99.8%的脊椎動(dòng)物物種都具有頜骨（也就是上頜與下巴）。頜的起源可能是脊椎動(dòng)物演化史上最為重要和意義深遠(yuǎn)的一次演化事件，人類的很多重要器官都可追溯到有頜類演化之初，也正因?yàn)槿绱?，有頜類的起源與崛起是“從魚到人”演化過程中最關(guān)鍵的躍升之一。

（本文首發(fā)鈦媒體APP，編輯整理｜李程程）

關(guān)鍵詞： 空間望遠(yuǎn)鏡