前沿科学的发展究竟能有多超乎想象？

临床医师

弦理论的新诞生，让相对论和量子力学之间宇宙级的矛盾有机会和解；
喻为“宇宙间隐身人”的中微子，它的振荡模式为超新星大爆炸提供了新见解；
表观遗传学时钟，未来有可能窥知每个人的预期寿命，甚至逆转人类生物学的年龄……
在寻找星河钥匙的途中，我们对宇宙的审视从四维到十一维；在破解生命密码时，我们甚至利用 DNA 做积木，以造物者的勇气，重新对生命进行设计和组装。展开星尘与弦，捕捉幽灵粒子、潜入颅内宇宙…… 当科技早已超越脑洞，人类的未来究竟会通向何处？
欢迎知友们在这里分享观点和见解，同时前往 11 月 3 日腾讯科学 WE 大会，从“小宇宙”中凝望大宇宙的轮廓。
今年，腾讯全新发起首届「腾讯科学周」，除了科学 WE 大会以外，还推出了医学 ME 大会、科学探索奖颁奖礼两场全新活动，将分别于 11 月 2 日 - 4 日亮相北京。欢迎大家持续关注，与世界各领域的顶级科学家一起，共听、共论，共同体验高密度的烧脑之旅。
*线上观看与互动，请戳：WE 大会直播地址

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原文地址：https://www.zhihu.com/question/351766115

长长的路

有幸参与了这次腾讯WE大会的线上讲解和答疑，更新一点参会感受吧。
最先感受到的是：现场效果非常棒！超出预期。远不是看直播能体会到的。

180度球幕，展示效果灰常震撼↓







科技感十足↓






小细节也很贴心↓


还想夸奖一下现场的同传，真的是非常专业和流畅。比不了比不了，太服气了…
当然，最重要的还是，现场嘉宾的讲座内容专业且有趣。
比如我负责线上网友答疑的地球物理学家Jennifer Jackson教授的讲座。讲实话，地球物理学是一门不能让普通人从直观上理解的一门学科，因为地球内部的物质分布，其实是看不到摸不到的嘛。
为此，Jackson教授显然是费了一番心思的。
用月球的大小来帮助读者理解地球内部的密度异常区（也就是我们前面说的“肿瘤”）可以有多大↓


地震波超低速带在哪里↓


这些富集的高密度物质可能是什么↓



总之，二十几分钟听下来，并不觉得太过遥远或抽象，而是对我们脚下的地球，那看不见的深处，有了更多认识。
Nature的现任掌门，Magdalena Skipper的讲座我也超喜欢——《那些达尔文不知道如今的我们知道的事儿》（居然不是讲《教你如何发Nature》orz）


从达尔文和小猎犬号讲起，自然而然地引出达尔文之后的生物学和遗传学发展到了什么样的情况。



手机拍的糊，理解一下orz

即使是我这种没什么生物学背景知识的人，也觉得很有意思，有了宏观的体系认知↓


当然，癌症免疫学家Carl June、理论物理学家Brian Greene、高能物理学家王贻芳院士、腾讯首席探索官David Wallerstein、机器人研究科学家Hod Lipson、类脑计算科学家施路平主任的演讲也都很精彩。
在《小宇宙》这样一个宏大的话题里，九个完全不同的领域作为前沿科学的代表，展现出了丰富多彩的延伸性。
想要重温或者弥补没有实时观看的遗憾，这里有一份直播回放可认领：
2019腾讯科学WE大会_2019腾讯科学WE大会_腾讯视频
<hr/>我们的地球、月球、火星…太阳系里所有的岩质星体内部都不是均质的。
这里并不是在说壳幔核的分层差异，事实上，即使是同在壳层里或者幔层里，也不是完全质地均匀、密度不变的。
1966-67年间，5艘月球轨道器（Lunar Orbiter）系列探测器先后发射，目标是拍摄和绘制全月的高精度地图，为接下来的阿波罗任务选择合适的着陆点。



（左）月球轨道器；（右）月球轨道器5号拍摄的月面照片覆盖的区域。来源：NASA/ L. J. Kosofsky, Farouk El-Baz

在这些任务的运行过程中，科学家们发现，探测器有时候不能按照预定的轨道飞行——当它飞到月球某些区域上空的时候，会明显受到更强烈的“吸引”，这意味着月球内部的每一层并不是均质的——有些地方会有高密度物质聚集，就像肿瘤一样。科学家们把这些称为质量瘤（mascon）[1]。



这一发现发表于1968年的《科学》杂志。来源：Science[1]

然而，这些“质量瘤”有多大？在哪里？科学家们一时无法探知——毕竟，埋藏在地表以下的“肿瘤”，没有“透视眼”又怎么能知道呢。
包括重力、地震、磁场等诸多分支的地球物理学探测和研究——就是揭示天体内部结构和物质分布的“透视眼”。

1

重力探测是天体内部物质分布最直观的反馈之一——脚下有高密度的物质聚集（肿瘤），那这里的重力就大，反之，脚下有低密度物质聚集的区域（虚胖），这里的重力就小。
所以，想要了解更多月球质量瘤的情况，我们需要更高精度和分辨率的月球重力场数据。如何探测？通过记录探测器怎么飞——脚下的重力一变化，探测器的飞行轨迹也会随之有变化。
但一个星球的重力场分布何其复杂：不同的经度、纬度、高度上的重力都是不同的，如何通过一个统一的方式来还原呢？科学家们采用了“分解法”——把实际的重力场分解成大中小不同尺度的组分，加起来的结果就可以近似看作是实际的重力分布了，而分解出的项数越多，可以还原的实际重力分布细节也就越准确和清晰。这个项数，在重力场数据里叫做“阶数”——阶数越高，可以分辨的重力细节就越多。
随着越来越多月球探测器的发射，我们对月球重力场的认识越来越“逼真”，这个逼真的体现就是重力数据的阶数越来越高了。
1968年，人们最早发现月球质量瘤的时候，获得的月球重力场只有4阶——几乎不能分辨任何细节[2]。
而到了1998年，NASA的Lunar Prospector号探测器绕月之后，我们已经可以解算出100阶甚至更高的月球重力场[3]——可以分辨约50公里尺度的细节。



Lunar Prospector探测器轨道数据解算出的月球重力异常分布，越红表示重力越大，越蓝表示越小。红色圆形区域即是有着高密度物质聚集的质量瘤所在的区域。来源：[3]

再到了2012年，随着NASA的真·逆天神器·圣杯号探测器（Gravity Recovery and Interior Laboratory，简称GRAIL）进入环月轨道，月球重力场的探测分辨率被一举提升高到了600多阶[4]。



双星跟踪探测的GRAIL探测器工作示意图。来源：NASA

之后又提高到了1200阶——相当于可以分辨约5公里尺度的质量分布差异。



GRAIL探测器数据解算出的全月自由空气重力异常，展现出惊人的内部细节。红色是高密度物质聚集区，往往与大型盆地有关。来源：NASA

短短50年，空间分辨率提高了数百倍——这在GRAIL探测器问世之前是不可想象的。
除了了解月球的质量分布，重力探测还可以帮助我们寻找和确认月球上封尘的古老盆地[5]——那些表面已经被侵蚀殆尽，几乎看不到地形起伏的撞击盆地，在月球内部依然保留着高质量聚集的痕迹。



古老的孟德尔-里德伯盆地位于左图两个红色箭头之间，实际在月面照片中已经微弱难辨，但在右图的布格重力异常图中则展现出显著的高密度聚集特征。来源：[5]

这些隐藏盆地的发现，可以帮助我们追溯和重建地月系统、乃至整个太阳系的撞击历史。

2

地球重力卫星则又是另一番图景。
2002年，NASA和DLR联合运营的GRACE卫星（全称Gravity Recovery and Climate Experiment，重力反演和气候实验室）发射升空。
这发设计寿命5年的孪生卫星组，最终工作了15年半，直到2018年才结束任务。



GRACE卫星的工作原理：通过高精度跟踪测量两颗卫星之间的距离变化（这是地球各个地方质量分布的体现），测量出地球全球的重力场信息。来源：NASA[6]

GRACE卫星的空间分辨率大约在300公里尺度，远没有后来模仿GRACE卫星设计而成的月球GRAIL卫星那么卓越，但持续15年监测的GRACE卫星却在时间分辨率尺度上对我们认识地球有着极其重要的意义——因为月球是“死的”，但地球是“活”的。冰川推移、洋流变迁、水资源的循环…这些都可以在地球重力场数据中体现出来。
GRACE卫星大约每个月可以更新一次地球全球的重力分布信息，这意味着我们literally可以看到地球的月新年异。

GRACE卫星告诉我们，在过去的十几年（2002-2016年）里：
由于全球气候变暖，南极平均每年约有1250亿吨冰盖消融，引起海平面每年上升约0.35毫米[7]。


https://www.zhihu.com/video/1171121559263055872

格林兰岛平均每年约有2800亿吨冰盖消融，引起海平面每年上升约0.8毫米[8]。


https://www.zhihu.com/video/1171121644763500544

全球各大洲很多地方的储水量有了极大的变化，这背后可能有着不同的原因：例如加州的减少是因为地下水储量有了显著降低，而阿拉斯加海岸线的减少则是冰川有了显著消融。



2015年相比于2002-2015平均值的储水量变化，蓝色表示增多，红色表示减少。来源：[6]

监测洋流的变化，这是我们的地球对于全球气候变暖的反馈。



GRACE测量大西洋底压，以此来推测深海洋流速度的假想图。来源：[6]

这还没完。
2018年，GRACE卫星刚结束任务不久，它的继任GRACE-FO卫星发射升空。
也就是说，不管是现在，还是在接下来的数年里，地球上的物质变迁，都可以由天上的重力卫星记录和反映，而我们也会根据这些跟踪结果来选择我们与自然的相处之道。
重力探测正在改变着我们认识地球的方式，也在改变着我们的生活。

3

如果想要知道月球和地球更详细、更深处的质量分布情况要怎么办呢？重力探测可以解决一部分问题，但我们常常还需要借助另一个非常有用的地球物理工具——那就是月/地震波探测。
当天体内部发生震动时，震动产生的波（地震波）在不同密度的地层中传播速度不同，那么通过测量不同地层传来的地震波之间的时间差，就可以反推内部每一层的厚度和密度了——地球和月球的固态内核之外有一层液态外核，就是地震波告诉我们。
1969-72年间，NASA的阿波罗11、12、14、15、16号载人登月任务均在月球表面安置了月震仪，后4台一直工作到了1977年。在此期间，这些月震仪共记录下了共12558次月震（包括9次人工月震），大大帮助我们了解月球的壳、幔、核的密度和厚度。



（左）阿波罗任务在月球上安置的几个月震仪（蓝色），来源：[9]。（右）月球内部结构，近月面四个绿色点（A12/14，A15，A16）表示阿波罗号安装的四个月震仪的纬度，来源：[10]。


去年11月，NASA的洞察号着陆器成功着陆火星，成为火星上第一个用于地球物理探测的着陆器。洞察号在火星上安装的火震仪，将对火星上的地震活动进行长达2年的监测，帮助我们“透视”火星内部深处的奥秘。



洞察号安置火震仪的示意图。来源：NASA

4

尽管能在月球和火星上安装地震仪难度之大，可以说是太阳系罕有，但从观测结果上来说，月球上只有四个台站，火星上只有一个台站——观测时间有限、观测台站稀少——相比于地球，还是太弱了。
如今的地球上，地震监测网（GSN）已有超过150个遍布全球的现代化地震监测台站，可以实现对地球的全时段、全方位“透视”。



全球地震监测网分布。来源：IRIS[11]

地震波的探测和研究，可以为我们揭开哪些地球内部的奥秘？
在11月3日北京的腾讯科学WE大会上，癌症免疫学家Carl June、著名理论物理学家Brian Greene、高能物理学家王贻芳院士等多位国内外专家学者将济济一堂，为大家介绍了诸多前沿科学的新进展。其中加州理工学院矿物物理学教授Jennifer Jackson将为大家介绍了她们团队的最新成果之一——通过地震波探测数据，结合矿物学实验，探秘地球内部深处的巨大“肿瘤”——位于核幔边界的地震波超低速区（ultra-low velocity zones，ULVZs）[12]。
更多精彩，欢迎现场观会或者观看直播：
演出
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对了，如果对Jennifer Jackson教授所在的小组还有更多兴趣的话——其实ta们还在做很多有趣又很酷的事情啦。
比如，尝试探测金星的地震活动。
众所周知，金星的表面是一个真正的地狱，这样恶劣的环境，显然是很难在表面安装地震仪装置的。
但Jackson及其同事们正在探索一种“隔空测震”的新方法。
ta们在系留气球（可以理解为系着绳子的热气球）上安装气压计，然后尝试用来观测地面上用地震锤砸出的人工地震。



观测示意图。来源：[13]

将来，如果最终能证实这种方法操作上容易实现，观测精度也满足需要的话，或许可以成为我们今后观测金星、土卫六这类有着厚厚大气层的天体内的地震活动的有力手段呢。


参考

[1] Muller, P. M., & Sjogren, W. L. (1968). Mascons: Lunar mass concentrations. Science, 161(3842), 680-684.
[2] Lorell, J., & Sjogren, W. L. (1968). Lunar gravity: Preliminary estimates from lunar orbiter. Science, 159(3815), 625-627.
[3] Konopliv, A. S., Binder, A. B., Hood, L. L., Kucinskas, A. B., Sjogren, W. L., & Williams, J. G. (1998). Improved gravity field of the Moon from Lunar Prospector. Science, 281(5382), 1476-1480.
[4] Zuber, M. T., Smith, D. E., Watkins, M. M., Asmar, S. W., Konopliv, A. S., Lemoine, F. G., ... & Wieczorek, M. A. (2013). Gravity field of the Moon from the Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) mission. Science, 339(6120), 668-671.
[5]  Neumann, G. A., Zuber, M. T., Wieczorek, M. A., Head, J. W., Baker, D. M., Solomon, S. C., ... & Goossens, S. J. (2015). Lunar impact basins revealed by Gravity Recovery and Interior Laboratory measurements. Science advances, 1(9), e1500852.
[6] https://www.jpl.nasa.gov/news/brochure/gracefo_brochure.pdf
[7] https://grace.jpl.nasa.gov/resources/31/antarctic-ice-loss-2002-2016/
[8] https://grace.jpl.nasa.gov/resources/30/greenland-ice-loss-2002-2016/
[9] Kawamura, T., N. Kobayashi, S. Tanaka, and P. Lognonné (2015), Lunar Surface Gravimeter as a lunar seismometer: Investigation of a new source of seismic information on the Moon. J. Geophys. Res. Planets, 120, 343–358. doi: 10.1002/2014JE004724.
[10] Wieczorek, M. A., B. L. Jolliff, A. Khan, M.E. Pritchard, B. P. Weiss, J. G. Williams, L. L. Hood, K. Righter, C. R. Neal, C. K. Shearer, I. S. McCallum, S. Tompkins, C. Peterson, J. J. Gillis, B. Bussey (2006), The Constitution and Structure of the Lunar Interior. Reviews on Mineralogy and Geochemistry, v.60, p. 325
[11] https://www.iris.edu/hq/programs/gsn
[12] https://www.caltech.edu/about/news/experiments-using-diamond-anvils-yield-new-insight-deep-earth-83726
[13] Krishnamoorthy, S., Lai, V. H., Komjathy, A., Pauken, M. T., Cutts, J. A., Garcia, R. F., ... & Martire, L. (2019). Aerial Seismology Using Balloon-Based Barometers. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing.

队长是我

真正超乎想象的前沿科学发展，是那些已经让你习以为常认为不是前沿的东西。
我们来聊一个很熟悉的话题：癌症。
今天的我们对于癌症的期待大多是“攻克癌症”，然而，在几十年前，癌症，根本就是不治之症，至于攻克？那是一个不敢想象的事情。
科学的进展，正在不断地让我们从“不治之症”到“部分可治疗”以及未来的期待“攻克癌症”，在我看来，这就是一个潜移默化却真正走在前沿的领域。
世界上的疾病有无数种，它们可能是微生物的感染，可能是人体某些部位的障碍等等，但是癌症不一样，因为癌症本身就是一场植根于我们基因深处的一种疾病，或者，更确切地说，癌症是我们生命客观存在的能力的激活，是我们生命的B面，正因为如此，治疗癌症几乎成为了不可能完成的任务。
一、癌症——生命原力的激活
对于一个生命来说，什么最重要？理想？信念？nonono，这些都是一些高级的追求，其实，处于生命需求最基层的是生存和繁殖。
我们看到无论是鹰击长空还是鱼翔浅底，这个世界上，所有的生命，它们最最根本的追求是在于维持自己的生存和基因的传递。这是从最早的那一段复制子，最早的那一个细胞开始就出现的，对于每个细胞来说，让自己存活下去并实现基因的传承是最关键的，正因为如此，我们才有了这个伟大的生命世界。
但是，这一现象在多细胞生物上发生了改变。对于多细胞生物，细胞的最基础的意义不再是上面提到的两个因素，而是服从整个机体的需求，让整个生命作为一个总体来实现生存和传递，正因为如此，我们人体的大部分细胞并不会疯狂的维持自己的生命和增殖，而是恪守使命，各司其职，血红细胞就老老实实的传递氧气，肾细胞就好好地进行过滤，脑细胞就认真的负责电信号处理，这些细胞从不逾越，只为了让整个个体能够更好地生存下去，并让极小部分细胞——生殖细胞去代表整个生命来进行传承下一代。
但是那种源于最初生命诞生的力量总是会偶尔被释放出来，于是有的细胞不再服从机体的需求，不再为整个生命体服务，而是激活了自身的那套最最基础的生存逻辑，于是它们开始疯狂的繁殖自己，不受任何约束，于是，癌细胞就出现了。



疯狂的癌细胞
为了生存和繁殖，癌细胞可以丢掉自身绝大多数冗余的功能，仅仅保留能够让自己存活的最低的配置。比如绝大多数细胞癌变后，基本不从事原来的本职工作了，不仅如此，他们甚至连维持自身稳定性的基因组都可以不去顾虑，研究发现，癌细胞中的基因组大部分得到了严重破坏，甚至有的癌细胞连染色体都不完整了。
为了生存和繁殖，癌细胞可以去祸害周围正常的细胞，和周围的细胞争夺营养物质，占据并损害正常组织，这就是癌症的一大特点——侵袭性。
为了生存和繁殖，癌细胞还可以突破组织，进入血液，然后随着血液传递到全身，然后选择在一些适宜生存的位置存活下去，此外，癌细胞从一诞生开始到最后，这种扩散是源源不断的，这就是癌症的另一个特点——转移性。
可以说，在癌细胞身上，我们看到了单细胞生物的诸多特点，这些特点使得癌细胞变得具有更强大的生命力，一切为了生存，当然，这一切的结局就是最终让整个个体发生崩溃直到死亡。
二、癌细胞——生命的另一面
过去，有个故事讲了这样一个事情，有个玉石师傅发现一块美玉，但是很遗憾的是美玉上有微瑕，为了去掉微瑕，玉石师傅不断的去打磨玉，然而等师傅彻底把瑕消除后却发现，自己的玉也被破坏了，彻底变成了碎屑。原来，那个瑕是在玉的最深刻的地方，它本身就是玉的组成部分。
癌症同样如此，它的根源就是生命基础的一部分。




（癌症植根于我们的基因中）
从上面的描述，我们可以看到癌症的强大，为了生存不顾一切。
而癌细胞本身并不会特立独行的寻找一套新的系统，事实上，癌症所使用的一切策略和手段，都是植根于生命体最基本的体系中。
癌症中有两类重要的基因，一类是会引发癌症的基因，我们称之为原癌基因；另一类是会抑制癌症的基因，我们称之为抑癌基因。如果原癌基因发生了改变，可能并不会引发癌症。而反过来，如果抑癌基因发生了改变，反而会引发癌症。其实，无论是原癌基因还是抑癌基因，他们本身并不是为了癌症存在的，而是有着客观的责任。
以乳腺癌中常见的基因BRCA1为例，这个基因由于其突变的状态在乳腺癌中广泛被发现而被命名（BR=breast ,CA=cancer）,然而这个基因本身是一个重要的修复基因，当DNA发生损伤时候，这个基因会对其进行修复，此外还参与了细胞周期、转录和凋亡等基本的细胞过程。
所以，癌基因或原癌基因并不是什么新鲜事，他们本身就是细胞过程不可或缺的成分，如果剥夺了这个基因，那么生命也没法维持了。
再比如大家熟悉的端粒酶，曾经拿到过2009年的诺贝尔生理或医学奖。端粒是染色体末端的一段小区域，这个区域随着细胞复制会逐步缩短，如果短到一定程度，那么细胞就会开启凋亡过程。然而在癌细胞中，端粒不断地被端粒酶进行修复，于是癌细胞就可以无限的增殖。然而，端粒酶本身对于正常细胞也是必须的，比如干细胞。我们的个体是从一个受精卵发育到成体，在发育过程中，一个受精卵会经历无数次的分裂，但是依旧保持着高度的活性，原因就在于端粒酶在干细胞中是有活性的，所以可以一次次的修复干细胞，让干细胞保持无线增殖的能力。



（端粒酶就是一个硬币的两面，一面是癌症，一面是长寿）
所以，如何治疗癌症？几乎是绝望的，因为你针对的癌症的特点，也是生命本身的基本特点。它本身就是生命的B面，是植根于基因上的存在，所以治疗癌症，就像是哪吒剔骨剜肉一般，几乎就是不可能的存在。
然而，人类从未放弃。
三、癌症如何治疗？
生物的存在，本来就是逆天，所有人类从出现那一刻起，就不断地与天斗与地斗。当然，也包括与命运争斗。哪怕是面对植根于基因的癌症，我们一样从不服从，所以，我们一直在研究癌症，一直在寻找治疗癌症的策略。




（图片来源于网络：盗取天火的普罗米修斯就是我们人类真实的一面）
最早的时候，我们有三种经典的基本策略，那就是：化疗、放疗和手术。这是经典医学时代的最佳选择，尽管我们收效有限，但至少在相当长的一段时间里，这是我们拥有的唯一策略，也是我们对癌症的不屈服。
然而，遗憾的是，这三种策略往往是杀敌一千自损八百的方式。比如化疗，在杀死癌细胞的同时，也会大量杀死正常的细胞，因此化疗后很多人的身体都受到了极大的伤害，变得更加羸弱。
当然，一定有人提到，癌症既然是一种疾病，那么为何我们人体的免疫却没能把它杀死呢？难道免疫形同虚设么？
答案当然是否定的。其实为了消灭癌细胞，人体的免疫一直不停的在发挥作用。如果细胞发生意外导致基因组出错，那么人体首先会启动细胞修复机制去修复错误的基因。当然，有的时候，细胞的错误太多了，这种情况下，人体就会启动相应的处理办法，把那些无法修复的细胞降解掉。
然而，这些办法，终究是有限的，事实上，癌细胞的强大还在于其可以有多种手段来对付人体的免疫系统。有的癌细胞可以伪装自己，让自己装的和正常细胞一样，这样可以躲过免疫系统。有的癌细胞可以钝化免疫，从而降低免疫系统的杀伤能力；有的癌细胞还可以劫持免疫细胞，从而让免疫细胞助纣为孽；更有甚者，有的癌细胞会直接激活免疫系统的自爆程序，从而让免疫系统直接被摧毁。
可以说，癌细胞对付免疫的手段是一套又一套的，但是我们还是可以利用免疫系统来应对癌症，这就诞生了两套著名的治疗办法：免疫因子和免疫细胞疗法。




免疫因子疗法主要是针对癌症杀死免疫系统的这个问题。我们人体的免疫系统自身会携带一个安全阀来防止免疫出现失控，比如典型的就是PD-1这个因子，它会被PDL1激活从而引起免疫系统的凋亡程序。癌症就是利用这个机制释放PD1来激活免疫的凋亡程序而杀死免疫系统的。研究者针对癌症这一特点，研究出了相应的靶向药物来靶向PD1或者PDL1，关闭其应答，从而让癌细胞无法激活这个自毁程序。PD1/PDL1的药物是这两年癌症治疗领域的重大突破，已经被证实在非常多的癌症类型中都有效果。
免疫细胞疗法是另外一套策略，癌症不仅类型繁多，而且在个体之间也会存在差异。为了加强免疫细胞的杀伤能力。其中宾夕法尼亚大学的Carl June教授的开创CAR-T技术（Chimeric Antigen Receptor T-Cell Immunotherapy）应该是走在这个领域的最前沿，这种技术会针对具体的人，从他身体里提取免疫细胞T细胞，然后做针对性的基因编辑改造改造安装上肿瘤嵌合抗原受体（CAR），使其可以靶向体内的具体癌症类型，然后培养好后输回人体中让它去杀死癌细胞。
肿瘤免疫疗法可以说是近两年来癌症治疗中的最前沿也是最大的突破，因此也获得了2018年的诺贝尔生理或医学奖。这代表了我们真正前沿的科学进展，这是人类对命运的抗争，对这种植根于基因上的疾病做出一次更加壮观的斗争。尽管如今的免疫疗法并不完美，依然无法治愈很多癌症，但是，至少，从某种角度，免疫疗法已经可以彻底治愈部分癌症了，这是人类抗癌史上的里程碑。
以子之矛攻子之盾，既然是来源于基因，那我们就从基因上去出发再斗争回去，这就是免疫疗法的真正魅力，也是我们对抗癌症的真正法宝。相信在接下来的岁月，免疫疗法将一骑绝尘的发展，总有一天，我们能够真正的治愈癌症。



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从”2019腾讯科学WE大会“现场回来，的确是太值得了。
大会的嘉宾都是业内的大佬，比如我前面提到的Carl June，是癌症CAR-T免疫疗法的先驱。在演讲的时候，也十分的通俗易懂，他以一例成功治愈的癌症引出他研究的CAR-T免疫疗法的强大性，要知道，目前癌症极少能够被治愈，大部分人都会过一定时间又复发，而被治愈的患者如今已经健康存活了很多年。而他接下来又分享了介绍了自己因为前妻罹患癌症而决定去寻找治疗癌症的办法。在此基础上，介绍了CAR-T免疫疗法，十分的引人入胜，而且十分容易理解。


其他演讲嘉宾的演讲内容也十分的精彩，比如王贻芳院士介绍了一个非常宏大的课题，研究宇宙中的中微子，从宇宙辐射到身边的例子，我们中国能做什么，要做什么。其他的还有地学专家介绍发现地球的内部肿块可能会帮助深入研究地球，有的人介绍如何环保的改变整个世界，造福人类等等，可以说覆盖了相当多的学科，基本上每个人都能寻找到自己喜欢的一点。


现场还贴心的为观众配备了同声传译耳塞，翻译效果非常好，对于我不熟悉的学科，听一下翻译还是很有帮助的。
当然，整个现场大会的设计非常有科技感，尤其是180度环绕的超级大屏幕，看起来超级震撼，是我在博物馆之外第一次看到如此震撼的超级大屏幕。


（提前到达会场拍摄的而现场全景）
有意思的是，我现场还看到一位年轻妈妈带着小孩来参会，这是要培养下一代科学家么？


总体上，这次会议十分的精彩，无论是演讲者的前沿高度和学科领域还是现场的准备工作都是很完美，期待下一次有机会再来。

继续前进

逛了一圈全是认证蓝牌，那么我作为一个业余科普人说几句吧。
超越想象的东西太多了天文学的引力透镜、生物学的超精准基因编程工具PE、 还有手机界的小米mix alpha 华为mate x 11建筑界的港珠澳跨海大桥，400多项专利让人惊掉下巴。
可以这么说，前沿科学的发展超过了绝大部分人的想象。把前沿去掉也一可以，甚至发展也可以去掉，也就是：科学超过了绝大部分人的想象。

这是一件让人们感到兴奋激动的事情，但同时我们也应该意识到这也是一件坏事，因为大家越难以想象，就说明科学素养有待提高，但是又没有简单快捷正规的地方可以得到提高。这就会随着科学的不断发展，导致广大的群众难以理解，科学变成极少部分人的事情，最终会导致科学发展缓慢，甚至停滞不前。

首先 为什么说科学超过了绝大部分人的想象先前的几位答主讲了暗物质、成精的自行车等等。也有一位答主在讲科学的发展震惊的不光是我们普通人，他们从事这个行业的也同样在被震惊（但这位答主被震惊是因为科学家所克服的艰难险阻）。
其实只要我们留意就会发现，除了从事科学研究的以及对科学有兴趣的人，大部分普通人被震惊的点跟那位答主所说的点并不一样，震惊老百姓的是一些科学结论，比如说一朵云将近50万公斤、木星土星的密度比水小，甚至我们看到的是8min前的太阳等等（可以向周边朋友取证），这就可以看出现代科学已经和人民群众出现了裂缝。

其次 为什么说出现这种情况会导致科学发展缓慢，甚至停滞不前
大家都知道日心说哥白尼的故事，为什么不敢直接发表。他领先了太多么？并没有，一是缺少广泛的民众基础，二是人们的思想被教会控制。在那样一个时代背景下，进步的科学思想难以产生，同时也缺少发展的土壤。这就是一个科学与人民群众裂缝的故事，导致到了伽利略那个时代，日心说才重见光明。虽然日心说也是错误的，但它率先打破了人们几千年的地球不动的错误认识，开辟了通向近代天文学的道路，何尝不是进步呢？
历史是在重演的，当下的转基因问题就是最好的例子。当前对于转基因的争论，早就有人指出，问题不在于科学，而在于意识形态。多数人反对转基因是出于一种感性的心理而非理性。其实转基因有没有坏处很好解释，有人说转了的基因不行，那吃了猪肉会成为猪吗？有人说有毒，要好几十年才可以显露出来，科学家现在查不到罢了。是的，我甚至可以说我们所接触的一切东西都有毒，都会在几十年后显露出来，那么这不是杠精么？还有些流言，说能让人不孕不育什么的，真有这种东西还没有副作用，那结扎早就可以淘汰了。正因如此，直到现在我们都不能把转基因放到桌面上来说，这才导致转基因食品难以推行。
舆论的战场，我们不去占领，敌人就会占领。科学的思想，我们不去占领，封建迷信反科学就会去占领。
我自身是一个业余科学爱好者，同时也是一个科普人，常常给周边对此感兴趣的同学讲一讲。但有一次一个同学听我说完，问我：“我们知道这个有什么用吗？”我愣住了，因为我无法回答这个问题，是啊，知道黑洞是天体不是洞，知道引力透镜能看穿行星结构，对于我们有什么用处呢？我想不出合适的答案。
但好在不久前，参加了腾讯组织的青少年科学小会，有机会让我询问霍金的女儿lucy这个问题。她说：“这是一个非常好的问题，我在各国经常做一些科普活动，包括在今天也是。同样有人问我科普的意义是什么？其实我想说的是，科普的意义在于让每一个人抬头看天，不再拘泥于眼前的路。让每一个孩子种下一颗向往宇宙的种子，慢慢的发芽成长,最终或许成为一个科学家。如果没有，至少他们能时刻保持好奇，不会被流言所迷惑...”


我有一个某高校中文系博士的老师，他那天在很认真的跟我们讲《水知道答案》。并且深信不疑。
大家也都能注意到 小孩的人生理想从十几年前成为科学家、发明家变成了现在的明星网红。这些都是问题，是什么缺失了呢？
我能看到中国的科普力度是在加大的，但远远不够。一方面是宣传的不到位，另一方面是没有培养出兴趣。我们不求每一个人都能清楚明白一些晦涩难懂的科学上的理论，只需要稍微理解就可以，至少使大部分人不会被一些荒谬的东西所迷惑。拿相对论举个例子，至少目前没有看到说拿相对论用来宣传返老还童的，为什么呢？并不是因为听起来很玄乎，而是有一个科普的力量在这里，一搜相对论，就可以看到爱因斯坦讲的那个小故事，很快就能让人理解也明白，最重要的是有兴趣。那么量子力学呢？缺少这样一个科普宣传，这才导致出现了“量子波动阅读”这样一个闹剧。
很感谢您能看到这里，我只是一个普通学生，自己的想法或者逻辑难免不成熟，希望大家能够指出错误，一起讨论。
thanks


<hr/>评论区有一位说知乎用户质量下降
我对他进行反驳后拉黑了我




我们不讨论究竟是谁拉低了知乎用户质量，单论这一种驳倒后就恼羞成怒的思想，就可以看出科普的艰难。
在我自己的科普之路上，这样的人不在少数。很多人固执己见，即使自己哑口无言，也定要说你不对我对。兼听则明偏听则暗，皇上都要这样，那布衣更是如此。

卡卡

这是一个想象力爆炸的时代，大量优秀的科幻作品为我们描摹了未来数个世纪科技发展的种种可能性——科学前沿进展要“超乎想象”，似乎从未如此困难。
从百余年前科幻文学发轫之时开始，科学幻想家们就一直以极高的效率引入科学世界中那些最为惊人的脑洞——
当罗威尔发现火星上沟槽状的地貌特征，“火星人”成为科幻小说追捧的对象；
当相对论、量子力学成为现代物理学的显学，时间旅行、平行宇宙又成为构建科幻剧情的重要工具；
当航天科技方兴未艾之时，才刚刚走入太空的人类，已经开始幻想广袤宇宙中的无尽外星文明。



http://app.openmappr.org/play/100YrsOfSciFi

有人说，我们这代人，“被震惊”的阈值已经大大提高了。
但其实，我们并没有因为文学作品的充分演绎而丧失对真实科学前沿进展的敏感触觉。
当看似已经被小说家言麻木的大脑看到科学家们一点一点把那些「科幻」的概念变成现实，我们感受到别样的心灵震撼。

我们曾经苦盼多年杳无音讯的引力波，在2017年被激光干涉引力波天文台（LIGO）直接探测到之时，全世界天文学家都沉浸在一场新年狂欢的亢奋之中。
一束高功率激光，在长达4km的真空腔内往复反射数百次，构成一支测量时空的巨大尺子。



用于反射激光的镜面（又称测试质量） Credit: Caltech/MIT/LIGO Lab

它的干涉光斑若明若暗，整个大陆上车来车往的震颤、大气层底轻抚而过的海风、几千公里外的雷暴，甚至反射镜被激光照射时微小的形变……这个真实物理世界中的一切不安，都在试图吞没引力波带来的微小信号——
那小于质子直径千分之一的时空伸缩。



激光干涉引力波天文台原理示意图。Credit: DeepAstronomy

引力波并不难想象，难以想象的是我们能够克服种种技术挑战，真真正正的探测到这几乎不可能探测到的微弱信号。

同样，以霍金为代表的一大批物理学家，早在上世纪六七十年代就已在理论上对黑洞的各种性质做了充分的推演，虽然人们迟迟没有见过黑洞的真容，但黑洞早就是天体物理学中被“默认”的设定。
但直到从夏威夷到西班牙、从格陵兰到南极点、从洛基山到安第斯的9架世界顶尖毫米波望远镜联合起来，组成横跨地球直径的“视界面望远镜”——



视界面望远镜项目合作望远镜分布图

把几千万光年之外超大质量黑洞周围极度扭曲时空中光子环绕形成的“光环”拍摄下来，我们才终于有了那种“眼见为实”的自信心，真正意义上把黑洞从一种“假说”变成了“事实”。

黑洞光环数值模拟Andrew Chael
https://www.zhihu.com/video/1169975606451310592
黑洞本身，固然已经是“难以想象”的杰出代表，而为看到黑洞而克服的巨大技术挑战，更是令人难以想象。

不仅是这些已取得的重大科学进展令我们感到「难以想象」，很多时候，为了进一步推动科学发现的取得，科学界会提出非常极端的技术需求，那些或宏大、或意外的脑洞，同样令我们感到「难以想象」。
被视为21世纪天文学“世纪工程”的平方公里阵列（SKA）望远镜，就是绝佳的例子。
由成千上万小天线组成的SKA望远镜将以西澳大利亚中部荒漠、南非高原为中心，绵延数千公里，总接收面积达到1平方公里——那将是当今世界上最大的单口径射电望远镜、500米口径的贵州FAST望远镜的14倍。



SKA先导阵MWA，位于西澳（Credit: ICRAR）

无数小天线同时产生的数据洪流，让SKA一期工程每年产生的数据量高达300PB——相当于现在整个互联网流量的半壁江山。



SKA望远镜某个阵型下的UV覆盖（决定了望远镜灵敏度在不同空间尺度上的分布）

而它庞大的接收面积将带给我们的，将是无与伦比的灵敏度。当SKA一期工程建成后，我们将能对太阳周围数十光年内相当于机场雷达强度的信号源进行搜索、监听。
如果运气足够好，这可能是人类与地外文明「超时空接触」的真正开始。

一些天文学家有更大的野心，仅仅是地球大小的望远镜还不能满足他们。
为了对系外类地行星进行直接成像，一个天文学家小组提出了异常宏大的脑洞[1]：把整个太阳当做引力透镜，构成一个恒星级的“望远镜”。
这架横跨太阳系的望远镜长达650个天文单位，这架望远镜的“后端设备”需要被发射到柯伊伯带之外的太阳系边疆才能完成观测。



太阳引力透镜望远镜想象图（Credit: Discover）

如果成真，这架望远镜的筹备和发射周期将长达数十年，全寿命周期以世纪为单位计算。
它将帮助我们完成对人类遥远未来新家园的惊鸿一瞥。

在大科学装置的国际竞赛中，“基建狂魔”中国没有缺席。
中科院高能物理所提出了备受争议的“环形正负电子对撞机”（CEPC）计划：这个设想中的地表最强加速器的周长约100公里，能把电子加速到250GeV，从而大量产生在粒子物理标准模型中依然面目不清的“希格斯粒子”，为夯实粒子物理学标准模型乃至产生新的突破奠定基础。



CEPC构造示意图（图源：中科院高能所）

当然，可能即便CEPC和它的升级版“超级质子对撞机”（SPPC）建成，我们仍然离找到物理学「大统一理论」万里之遥。目前较有希望成为大统一理论的「弦理论」的验证，据估计需要 焦耳数量级的能量——那将比SPPC能产生的最高能量高接近40个数量级。
要说有什么东西是让人真正难以想象的，恐怕就是科学前沿领域这种动辄横亘数十个数量级的跨度吧，这种远离人类日常的认知鸿沟，是我们这种居于宇宙渺渺一隅的弱小生物那羸弱的大脑不得不面对而又难以逾越的屏障。
<hr/>如果你想透过一流科学家的讲解管窥我们这宏大的宇宙，你可能跟我一样想要参加11月3日在北京举办的腾讯科学WE大会——这个“可穿越虫洞之父” Kip Thorne、引力波领域专家Barry Barish曾经登足的地方——而在今年的大会上，对弦理论有重要贡献的著名理论物理学家Brian Greene、中国大型粒子对撞机CEPC-SPPC的主要推动者王贻芳院士等几位科学家，以及众多医学和人工智能界的权威专家，将联袂为你奉上一场来自科学前沿的饕餮盛宴。
2019腾讯科学WE大会门票腾讯科学WE大会是本年度“腾讯科学周”的一部分，除此之外还将上演的有医学ME大会、科学探索奖颁奖礼两项活动，欢迎诸位共同关注。 [2]
<hr/>在刚刚过去的周末，回京参加了腾讯科学探索奖颁奖典礼、腾讯科学WE大会两场活动，可以说是深为震撼、耳目一新。

科学探索奖颁奖典礼开场动画
https://www.zhihu.com/video/1175229945726529536

WE大会开场动画（后半部分）
https://www.zhihu.com/video/1175231084806291456
180度的环绕屏、电影级视音效，让我仿佛进城村民：原来公众科普活动还可以这么搞……当然更打动人的是，科学界前辈大佬们近在咫尺，讲着对人类最重要的、或者让人类显得毫不重要的一些事情——尤其是在生物、医学这些我接触比较少的领域，CAR-T细胞治愈癌症等新进展带来的冲击，让人颇为眼界大开。
还有，科学家前辈在台上讲述着自己的科学人生故事，让台下的我，即将博士毕业面临抉择的我，一边听一边进行着自我拷问：科学职业对我而言意味着什么？科学最让我们感到着迷的地方是什么？要付出怎样的努力才能让自己不要成为学术垃圾制造者，而是为科学研究的进步作出一点实在的贡献……这种触动和思考，是值得回味和沉淀的。
我在票圈对这两场活动给了个评价：“把内容和形式双双提升到一定境界了。”我作为一个科学人、科学传播人，是真心的给腾讯相关团队的仁兄们点个好评。

长长的路

人类已经开始尝试打开上帝视角，开启「人造生命」和「升级生命」。
人造卫星、人造材料、人造飞船……随着科技发展，好多东西都能被“人造”。然而细想一下，目前所有“人造的”，似乎都是没有生命的。
好莱坞电影《终结者》系列最震撼的莫过于外表与真人无异，能力却大大超出想象的“人造人”。它们在钢铁骨架的和人工智能支持下，不光拥有人类的意识，更成为不死战士。电影照进现实，有没有想过，人类哪天真的能“创造”出生命呢？
早在1996年，克隆羊“多利”的诞生就是所谓的“人造生命”。然而，克隆仅仅是对已有生命的“复制”，还算不上“创造”。2018年腾讯科学WE大会上，中科院植物生理生态学权威、合成生物学专家覃重军在“人造生命”的探索中做出了一个大胆创造。


自然界存在的生命体，分为真核生物和原核生物。人类、小鼠、酿酒酵母等都是真核生物，含有许多条线型结构的染色体；而大肠杆菌、破伤风菌等许多细菌属于原核生物，通常只有一条环形结构染色体。自然界从没发现过只含有一条染色体的真核生物。那么，真核生物能否像原核生物一样，只用一条染色体就足够装载所有遗传物质并完成正常的细胞功能呢？


有人说，这是生命科学史上的一次奇幻冒险：4年，15轮染色体融合，使用基因编辑技术对酿酒酵母16条染色体的全基因组，大规模修剪、简化、合成，最终成功创建了只有一条线型染色体的单细胞真核生物酿酒酵母菌株SY14。这是人类首次 “创造”的将几乎所有遗传信息融合进1条超长线型染色体的酵母细胞。这意味着，真核生物和原核生物之间的自然界限被打破。同时意味着将有望发现衰老、基因突变的成因，并寻找到治疗癌症的利器。



甚至，这还引发出一个带着哲思的问题：“如果大肠杆菌可以被自上而下或自下而上地重构、模块化、简约化……甚至可以与其他生物形成杂合生命体——那合成后它到底是大肠杆菌还是一种全新的生命？”
2019年腾讯科学WE大会，美国科学院院士兼癌症免疫疗法教父Carl June同样试图来“升级”人类的生命：为人体免疫细胞装载上更精准的武器。
手术、放疗及化疗是三种最主要的肿瘤治疗方法。手术受制于各种因素，往往切除不彻底；而放化疗相当于在人体内投放一颗原子弹，肿瘤细胞“恐怖分子”被一锅端的同时，正常细胞“人质”也跟着一起遭殃。CAR-T聚焦的“精准医学”，即研究如何精准打击肿瘤细胞，是当下最热门的肿瘤研究领域之一。


具体来说，CAR-T其实是对肿瘤病人自身的T细胞进行改造。T细胞是身体中的一种免疫细胞。但对于肿瘤细胞而言，T细胞很难分清敌我，CAR-T就相当于在T细胞上装载了“导弹制导装置”，让肿瘤患者体内的T细胞快速认清肿瘤细胞并及时消除。



T细胞杀灭肿瘤细胞的视频截图

视频里，白色荧光是急性B淋巴细胞白血病癌细胞，绿色荧光是CAR-T细胞，而蓝色荧光是癌细胞凋亡信号。放大右边看到，绿色CAR-T撕扯白色癌细胞后，癌细胞立即冒出一阵蓝烟被KO。——2011年CAR-T成功治愈了一名急性白血病复发的小女孩，这是世界首例通过该疗法治愈的临床病人。
人类能否创造生命或升级生命，这个问题在医学和工程学交叉的领域，已有大量成熟的、把科幻变为现实的应用案例。材料科学的进步，让3D打印和水凝胶技术成功打印出各种聚合物、脂类、液态金属材料制成的“人体零件”。
对于骨坏死需要植入骨骼的患者，3D打印机可以打印出几十种钛合金人体“骨骼”，不但尺寸精确，且带有可供骨头长入的孔隙，真骨与假骨牢固结成一体，更有助于骨骼修复。
对于皮肤大面积创伤的患者，皮肤3D打印术，能最大限度将皮肤活性及其他天然属性提高，打印皮肤可以与正常皮肤有效融合，打印的皮肤组织也能与伤口皮肤缺损完全吻合。
回望21世纪，短短20年科技不断迭代更新，这让人想到美国本世纪著名写实主义画家Andrew Wyeth的名画《Christina's World》——



《克利斯蒂娜的世界》里，患小儿麻痹症的少女，一边爬行，一边凝视着地平线上的木板房。

画面上巨大的荒芜，正是生命意义的某种残缺，更是某种渴望。在医学上，我们一直认为，生命不应该是局限与孤立，而是奇迹和永恒的可能。  
<hr/>其实不止是渴望以造物的态度来创造或升级生命，无限的好奇心促使人类急切地探寻更广阔更邈远的宇宙之门，进而得到更加激动人心、更加神秘莫测、更为挑战智力、更加接近真理的答案。
2014年，新太空运动先锋者Robert Richards带我们去畅想人类如何开采宇宙中无限的资源，并计划2020年从月球上带回钛、铂等稀有元素。
2017年，著名黑客、科学狂人Pablos Holman向我们分享飓风控制器等一系列黑科技。他曾在大海海浪中放置一个巨大的管子，制造出水泵效应，来解决可怕的飓风。
2019年，清华大学精密仪器系教授施路平给自行车装上了类脑芯片，一辆能够实现自平衡、语音控制、自动避障和目标追踪等多功能的“黑科技”自行车走红网络。“这可能是最接近独立思考的自动行驶自行车”。其实，它是世界首款异构融合类脑芯片“天机芯”的演示平台。 这让人类离“通用人工智能”更近了一步。



“成精”的自行车绕开障硬物

哥伦比亚大学的机器人研究专家Hod Lipson给机器装上了灵魂。今年3月份，仿生物细胞群体机器人问世并登上《自然》杂志封面。新型的粒子机器人可以像活细胞一样实现自主运动，在环境、医疗甚至军事等方面有巨大的应用潜力。
巴尔扎克说：“真正的科学家应当是个幻想家。谁不是幻想家，谁就只能把自己称为实践家”。
是的，前沿科学的发展早已超乎我们的想象，科幻小说也正在一步步成为现实。宇宙学家霍金、“可穿越虫洞之父”诺奖教授Kip Thorne、引力波发现者Barry Barish、尝试撬开大脑宇宙的中科院院士蒲慕明，他们都曾经站在腾讯科学WE大会的平台，带领我们去思考地球之外的星尘，和脑海之中的宇宙。



LIGO探测到的引力波图形，曾被印在美国年轻人的T恤上

如星河澍湃般的想象力，让我们于一粒细胞见生命，也于一个芯片中见宇宙。
11月3日14:00, 北京北展剧场，全球权威科学家再一次齐聚腾讯科学WE大会。今年，我们探索宇宙的方式与以往都不一样。为了看见宇宙的轮廓，我们要前往的是一个“小宇宙”。
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演出


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