00:57 黑洞影像
03:16 恐龍滅絕過程大公開！
05:55 Google 量子電腦
08:03 古代人臉重建成功
09:53 深海古菌基因解碼
13:20 提問
13:54 掰比
---【 影片口白逐字稿 】---
每年年底的時候，許多科學期刊也會回顧過去年一年的重大研究發現。像是拍出了黑洞影像、了解隕石撞擊那天，恐龍面對的是什麼情境、達成量子霸權、重建了古代人種的臉，還有花了12年終於養活古生菌，得到他的基因等等。
今天就我們一起來聊聊「2019 的年度科學大事」吧！
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Hiho 大家好，我是志祺！每年到年底的時候，各家媒體都會回顧過去年一年的大事，就連許多科學期刊也一樣，都在討論2019年最重要的新發現是誰。
我們就在這些科學期刊的整理當中，發現許多滿有趣的主題，雖然說 2019 年已經結束好一陣子了，但我們覺得，其中有幾個真的滿值得跟大家分享的。
所以今天，就讓我們一起來看看， 77 嚴選的 2019 科學新發現吧！
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【黑洞影像】
去年討論度最高的科學發現，大概非黑洞影像莫屬了。黑洞一直以來都是宇宙中最神秘莫測的一種東西。黑洞是一種密度非常高的星體，他的重力場超強，強到會把所有的東西都吸進去，甚至連光都逃不走，所以只要有物質或是電磁波太靠近黑洞，就回不來了。而那條近到連光線都無法逃離的界線，就叫「事件視界（Event Horizon）」，只要超過這條線，離黑洞更近一點，就會被黑洞吸進去，怎麼樣也逃不出來，就算我們要打光求救也沒有用，連光都會被黑洞吸進去。也因為這樣，如果我們往黑洞的方向看過去，就會發現黑洞的中心會是全黑的。
可是如果連光都逃不出來，那我們是要看什麼？不是應該是全黑的嗎？
科學家的方法，就是利用「背光」的原理來看黑洞。大家可能看過有些鍵盤的按鍵周圍會有背光，所以可以在比較暗的環境，也可以看得清楚黑色的按鍵上面的字母。想要拍張黑洞的照片也是這樣的原理，雖然黑洞本身是「黑」的，但是我們可以看到黑洞旁邊有很多被吸過來物質，因為快速飛行，而放出一些光，也因為他們還沒有飛進我們看不見區域，所以我們就可以利用這些光，來看看黑洞的輪廓。
而在去年的 4 月 10 號，中研院天文所和幾個合作的研究機構，在全世界 6 個地方，同步召開記者會，公佈了全世界第一張「黑洞影像」。這個拍黑洞的計畫，是由全世界12國、34個研究團隊，超過200位的科學家和工程師一起合作的，台灣中研院的團隊也參與其中。他們串連了格陵蘭、夏威夷和智利的天文望遠鏡，組成了事件視界望遠鏡 (Event Horizon Telescope, EHT)，拍下這個距離太陽系5,500萬光年、M87星系的黑洞，旁邊的那些物質所放出來的光，再把他們的影像整合起來，合成出這張黑洞的影像。科博館館長孫維新表示，這個任務就像是『要從地球看清楚月亮上的一顆棒球』一樣困難。
現在看到這張照片，還是覺得超級感動！畢竟是這麼多來自世界各地、不同國家的科學家和工程師一起合作的，團隊還要動用到分布在世界各地的電波望遠鏡，真的是很不容易！
【恐龍滅絕過程大公開！】
接下來的這個發現真的是超酷的！大家應該都聽過恐龍滅絕，是因為「隕石撞地球」這樣的說法，可是你知道隕石砸下來之後，24小時之內，世界各地的恐龍們到底遇到了哪些事情嗎？目前多數的科學家認為恐龍是在6500萬年前滅絕的。當時，有一顆小行星撞進地球。他撞到地表之後產生的超大海嘯，席捲了世界各地；而揚起的高溫灰塵，也進入大氣層，遮蔽了太陽，植物長不出來，導致草食性恐龍餓死，最後使得肉食性恐龍們也因此沒食物吃，最後滅絕。科學家幾十年前在墨西哥的猶加敦半島上，發現了一個直徑大約 180公里寬的隕石坑，目前認為這個隕石坑，就是6500萬年前的那顆小行星砸下來的位置。
不過到去年為止，科學界也不算非常清楚，隕石砸下來之後，究竟隕石坑附近的恐龍是直接被砸死的？還是因為其他原因死掉的？有一群科學家突發奇想，那麼大的隕石砸下來，一定會造成地表土壤的變化吧，那不然我們就把隕石坑的土挖回去研究好了。於是，他們就從這個隕石坑鑽取了 835 公尺深的「岩芯」，帶回實驗室分析。
他們發現帶回實驗室的岩芯，其中有130公分厚的區域，是在6500萬年前隕石砸下來之後的那一天內堆積出來的。而且他們分析石頭組成，還有結構之後，發現整個過程是這樣的喔：隕石撞到地表的瞬間，撞擊位置的溫度高到岩石都被蒸發了，撞下來的衝擊力產生了超大的地震，也讓附近幾十、幾百公里的的地面都被震成碎片，甚至所有物質都被蒸發了。當然，隕石下方的恐龍們也都無法倖免，都直接死掉。
這個衝擊也產生了巨大的海嘯，席捲了各地的生物。去年有其他研究指出，這個地震的震波，可以從墨西哥傳到美國北部，科學家從考古現場發現，發現在撞擊後一小時內，美國北部當地，因為地震而使得河流和湖泊裡捲起了類似海嘯的浪，把大量水中生物捲到陸地上，造成大量生物的死亡。這樣大規模的動物死亡的狀況，其實才剛開始，後續還因為隕石撞擊，導致大氣中都瀰漫著灰塵，甚至改變了氣候，進一步加快了恐龍的滅絕。整個生態系最後花了幾萬年的時間，才又慢慢回到平衡的狀態。
只能說，這整個過程真的是非常不可思議！
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【Google 量子電腦】
接下來這個研究進展，可能有不少人聽過。去年，Google在〈自然〉期刊上，發表了他們新開發的量子電腦，這台量子電腦雖然只包含 53 個量子位元，但是只需要用 200 秒的時間，就可以算完超級電腦需要花到 1 萬年才算得出結果的「亂數問題」。因此，Google 在發表了論文中，宣布他們已經達成了「量子霸權」，也就是說他們的量子電腦，可以比傳統的超級電腦的速度還要快好幾個數量級。不過，專心開發更強的超級電腦的競爭對手IBM，看了論文，馬上就跳出來說：「欸欸～等等我們的超級電腦也很厲害啊！」IBM 質疑Google的研究方法有問題，他們認為 Google 在讓量子電腦去計算的題目，給傳統的超級電腦計算，根本不需要花 1 萬年，IBM 說，給他們的超級電腦 Summit 去計算的話，也頂多只需要兩天半而已，精準度還會比 Google 的量子電腦來的高。
消息出來以後，許多人開始擔心，因為現在大多數的資安、訊息的加密系統的設計原理，也都是用類似亂數問題的原理來加密，強大的量子電腦做出來了，會不會就讓目前的加密方法形同虛設？
意思是說，目前的駭客如果想要破解訊息，必須要解開亂數問題，才能破解出原始訊息，但因為電腦的計算量太大了，要算個幾萬年都算不完，所以對駭客來說幾乎不可能成功，而具有保護力。但是，要是未來量子電腦越來越常見，以他超快的運算速度，很可能讓目前的加密系統都等於無效，甚至是連使用區塊鏈的加密貨幣，都可能產生不小的風險。
不過，也有不少科學家跳出來說明，雖然 Google 的成果，可以說是把量子計算往前推進了一大步，但其實傳統電腦和量子電腦各有勝場，未來量子電腦也不太可能會多到把傳統電腦取代掉。一方面，量子電腦的建置成本很高，傳統電腦還是比較便宜，而且量子電腦使用的技術門檻也還很高，所以應用層面還是非常有限。看起來，我們也暫時還不用擔心，我們的密碼或是加密系統會被破解的問題啦，這些煩惱就先留給密碼學家們去研究了。
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【古代人臉重建成功】
接下來的這個研究，是在研究人類起源的領域中有新的進展。人類緣起於非洲，後來才逐漸地移動到世界各地，這個可能很多人都聽說過。但科學家很好奇，為什麼世界上許多動物都有親緣關係相近的物種，例如狗和狼，但是我們人類卻沒有基因上相近的物種同時存在呢？考古的研究發現，在人類演化的歷史上，其實有一些不同的人種和我們「智人」同時存在，像是著名的尼安德塔人(Neanderthals)，還有海德堡人。而去年科學家有新發現的，是關於「丹尼索瓦人（Denisovan）」的重要線索。丹尼索瓦人是在 2008 年的時候，科學家在西伯利亞南部的「丹尼索瓦洞穴」中發現了一塊手指骨頭，和有牙齒的下顎化石。經過DNA分析之後，發現是一種不曾見過的古代人類女孩的化石，因此被命名為「丹尼索瓦人」。
但是因為沒有完整的化石，我們完全不知道他們長什麼樣子。這根以往科學家用來定義其他人類近親化石的方法不一樣，過去都是用化石的外型特徵來分辨物種，但丹尼索瓦人只有牙齒和手指，是第一種只靠基因分析來分類的人類近親。而且，我們也只知道那顆牙齒，是比我們現代人的智齒還要大顆的臼齒⋯⋯
為了要了解他們的長相，去年9月，科學家運用了目前對於基因的知識，還有目前人類基因庫的資料，重建了這個丹妮索瓦小女孩人的面貌。她的長相是「這樣」！科學家發現，她的臉前額傾斜，下巴有點凸出，但臉比我們現代人還要寬，下顎的的牙齒也比我們更長一些。很厲害的是，科學家重建出來的預測長相，跟這個小女孩的的下顎化石，幾乎是完全相符！可見這個方法重建出來的小女孩長相，可信度應該是滿高的。
【深海古菌基因解碼】
接下來這個重大的研究進展，也是跟生命的起源有關係，而且是跟構造更簡單的原核生物還有真核生物有關係喔！單細胞的原核生物，是世界上最簡單的生命類型，這類型的生物，他細胞裡面所有的東西，沒有明顯區隔地就全部直接包在裡面；而大部分的生物都是真核生物，舉凡我們人類、貓貓狗狗、各種不同的植物和真菌，甚至連酵母菌都屬於真核生物。真核生物和原核生物最主要的差別，大概就是像我們把房間裡面各種 3C產品的線，都用集線器綁好那樣，整個細胞裡面的東西都整整齊齊的放好，最明顯的特徵，就是我們的細胞裡面都有細胞核，整齊的把 DNA 包裹、整理起來。
科學家目前認為原核生物應該要區分成「細菌」和「古生菌」兩種，再加上「真核生物」，這樣的分類方式，就可以涵蓋所有的生物了，這就是所謂的「三域（Domain）理論」。不過真核生物是怎麼從單細胞的原核生物演化而來，目前都還沒有明確的結果。目前有一個假說是這樣的，科學家認爲我們真核生物，很可能是古時候，某一種古生菌把細菌吞進體內，然後才漸漸演化成真核生物。
不過古生菌其實超多種的，到底是哪一種最有可能演化成真核生物呢？
2015年科學家從一堆深海熱泉噴出來的沈積物中取得的 DNA 片段，再拼湊成基因組，發現了一個新種類的古菌，他們給了他一個超狂的名字：「洛基古菌（Lokiarchaeota）」，對就是你知道的那個洛基。更狂的是，科學家後來還發現了好幾種新的深海古菌，分別命名為「索爾古菌（Thorarchaeota）」、「奧丁古菌（Odinarchaeota）」還有「海姆達爾古菌（Heimdallarchaeota）」，他們被合稱「阿斯嘉古菌」。
科學家很驚訝的發現，阿斯嘉古菌們的基因有很多片段跟真核生物很像，因此目前被認為他們應該跟演化成真核生物的那種古菌很接近。但是，因為這些阿斯嘉古菌，是用深海熱泉中的基因碎片拼湊出來的，所以我們完全不知道他們的生理特徵、生長方式，所以不要說很難養活了，甚至也很難100％肯定就真的有這種生物存在。
不過去年一個日本的研究團隊，花了好久的時間，終於在實驗室裡面，自己養活了他們12年前從海裡打撈上來的一種古菌。而且，仔細分析這種古菌的基因之後，他們驚訝的發現，這種古菌竟然可以歸類在阿斯嘉古菌之中！
這是第一次科學家可以真的看到一個活著的阿斯嘉古菌，然後這群日本人把它命名為「普羅米修斯古菌」。
好啦，先不說為什麼日本人要在北歐神話的命名當中，突然用一個希臘神的名字，但這個普羅米修斯古菌，還帶來了一個超級驚人的發現，就是科學家發現他的基因，比原本預期的還要更像真核生物，甚至離其他的古生菌還比較遠。科學家們因此還在討論，有可能真核生物應該算是某一種特殊版本的古菌。如果真的是這樣的話，剛剛前面提到的「三域理論」，改成「雙域理論」可能會更好。也就是說，其實我們真核生物和古菌似乎沒有那麼遙遠呢⋯⋯
好啦，那群科學家說是這麼說，但是目前還沒有定論，所以就讓我們繼續期待之後更多的研究出爐吧～
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好的，今天介紹這麼多的去年的新研究進展，其實還沒有很詳細的跟大家聊到研究的細節，所以今天想要來問問大家，哪一個主題是你最有興趣、最想要深入了解的呢？
A. 黑洞影像的故事
B. 恐龍滅絕的過程
C. 量子電腦到底是什麼？
D. 人類起源的研究
E. 古菌和真核生物的糾葛
歡迎大家留言告訴我們吧！
最後，如果你喜歡今天的影片，歡迎分享出去，讓更多人知道「2019年的科學新進展」！
此外也可以點這邊，看看「區塊鏈的介紹」還有「福衛七號」的相關討論；
那麼，今天的志祺七七就到這邊告一段落，我們明晚再見囉～掰比！
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【 本集參考資料 】
→ BREAKTHROUGH OF THE YEAR-Darkness made visible：http://bit.ly/38DLm9J
→ 2019《Science》年度十大科學大事 - 泛科學 ：http://bit.ly/38G9mJA
→ 「黑洞」歷史性曝光，台灣與34組科學團隊協力達陣-報導者 ：http://bit.ly/2STEDSn
→ 【含影像】把望遠鏡搬到格陵蘭？！觀測黑洞的瘋狂天文學家 - 研之有物 ：http://bit.ly/323MK32
→ 【特輯】人類史上首張黑洞照片即將公開，這裡是關於黑洞的那些故事 - 泛科學 ：http://bit.ly/2V1NnZi
→ 《窺視黑洞的身影》，卜宏毅 著，〈天文館期刊〉，第六十九期：http://bit.ly/2uLnlPC
→ The first day of the Cenozoic, PNAS,：http://bit.ly/3bJGRMN
→ The Terrifying Final Hours of the Dinosaurs' Reign on Earth：http://bit.ly/39PnFvz
→ 造成恐龍滅亡的真正兇手？ - 泛科學：http://bit.ly/2u80CN8
→ 「量子霸權」為什麼是電腦科學界的重要里程碑？：http://bit.ly/37EqLkp
→ 量子霸權來臨？Google量子電腦技術立下標竿：http://bit.ly/37DRCNB
→ IBM 打臉量子霸權說，Google 出手回應：http://bit.ly/2Hwb4kE
→ 「量子霸權」論文讓 Google 與 IBM 槓上，但量子計算到底是什麼？：http://bit.ly/2SRvg5T
→ 沒有化石，也能用表觀遺傳學重建丹尼索瓦人的長相？：http://bit.ly/2P6S5l0
→ 丹尼索瓦人（上）：尼安德塔人的神秘近親：http://bit.ly/37FMPeq
→ 丹尼索瓦人（中）：他們仍活在我們體內：http://bit.ly/2T75JWz
→ 丹尼索瓦人（下）：翻轉人類演化學的古人種：http://bit.ly/2HBhC1v
→ 洛基、索爾可能是我們的兄弟！ 泛科學 ：http://bit.ly/38FbiSi
→ 十年養一菌！普羅米修斯古生菌，加入洛基、索爾的阿斯嘉殿堂 - 泛科學：http://bit.ly/322jNoc
【 延伸閱讀 】
→ 火山爆發假說的相關資料：http://bit.ly/2STFvX9