過去十年，從希格斯玻色子的發現，到利用CRISPR進行科幻式基因編輯的，科學領域取得了真正革命性的進步。但是，仍有哪些重大突破等待著實現呢?Live Science采訪了幾個領域的數位專家，以下是他們最激動能在2020年代看到的發現、技術和發展。

醫學：通用流感疫苗

幾十年來，科學家一直沒能研制出一種通用流感疫苗，如果在未來10年內研制出來了，這絕對是一項真正的突破性醫學進步。

巴爾的摩約翰霍普金斯大學健康安全中心的傳染病專家，資深學者阿梅什·阿達利亞博士說：“通用流感疫苗將在5至10年的時間內出現，這已經成為一種笑話。”

但是現在，看來這“可能確實是真的”，阿達利亞告訴Live Science。 “各種通用流感疫苗的方法正在開發中，并開始產生可喜的結果。”

從理論上講，通用流感疫苗將為流感提供長期保護，并且無需每年接種流感疫苗。

流感病毒的某些部分每年都在不斷變化，而其他部分則大部分年份都保持不變。通用流感疫苗的所有方法都針對可變性較小的病毒部分。

2019年，美國國家過敏和傳染病研究所(NIAID)開始了通用流感疫苗的首次人體試驗。免疫接種旨在誘導針對流感病毒可變性較小的部分(稱為血凝素(HA)“莖”)的免疫反應。這項1期研究將著眼于實驗疫苗的安全性以及參與者對其的免疫反應。研究人員希望在2020年初報告其初步結果。

以色列公司BiondVax制造的另一種通用疫苗候選藥物目前正在進行3期試驗，這是研究該疫苗是否真的有效的高級研究階段，這意味著它可以防止感染任何流感病毒。根據《科學家》雜志的報道，候選疫苗包含九種來自流感病毒各個部位的蛋白質，在流感病毒株之間差異很小。該公司稱，這項研究已經招募了超過12,000人，預計結果將在2020年底公布。

神經科學：更大、更好的迷你大腦

在過去的十年中，科學家成功地從人類干細胞中分化出了神經元并組裝成3D結構，成功培育出了稱為“類器官”的微型大腦。賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫學院神經科學教授Hongjun Song博士說，到目前為止，腦類器官只能在胎兒早期發育中生長成類似于大腦的小塊。但這可能在未來10年發生變化。

Hongjun Song博士說：“我們不僅可以對細胞類型的多樣性進行建模，還可以對大腦的細胞結構進行建模。” 成熟的神經元在大腦中以層、列和復雜的回路的形式排列。目前，類有機物只含有不成熟的細胞，這些細胞無法搜尋這些復雜的連接，但Hongjun Song博士表示，他希望該領域在未來十年內能克服這一挑戰。有了大腦的微型模型在手，科學家可以幫助推斷出神經發育障礙是如何發生的;神經退行性疾病如何破壞腦組織;以及不同人的大腦對不同藥物治療的反應。

也許有一天(盡管可能不是10年后)，科學家們甚至能夠培育出神經組織的“功能單位”來代替大腦受損的區域。 “如果你有一個預制的功能單元，可以點擊進入受損的大腦，那會怎么樣?” Hongjun Song博士說。他補充說，目前這項研究還處于高度理論化階段，但“我認為在未來十年，我們將知道”它是否可行。

氣候變化：能源系統轉型

在過去這十年中，海平面上升和更多極端氣候事件揭示了我們美麗的星球多么脆弱。但是未來十年會怎樣?

賓州州立大學杰出的氣象學教授邁克爾·曼(Michael Mann)說：“我認為在應對氣候變化方面我們將取得突破。”他對Live Science說：“但是我們需要能夠加速這一轉變的政策，我們需要能夠支持這些政策的政客。”

在接下來的十年中，“能源和交通系統向可再生能源的轉型將順利進行，并且將開發出新的方法和技術，使我們能夠更快地到達目標。”美國伊利諾伊大學香檳分校大氣科學教授Donald Wuebbles說。而且，“惡劣天氣或海平面上升帶來的與氣候相關的影響日益增加，最終引起了人們的關注，我們真正開始認真對待氣候變化。”

這也不失為一件好事，因為基于最近的證據，存在著一種更可怕、更具投機性的可能性：科學家可能低估了氣候變化對本世紀及以后的影響，Wuebbles說，“未來十年，我們應該在這方面了解得更多。”

粒子物理學：尋找軸子

在過去的十年中，世界上最轟動的微小粒子的發現是希格斯玻色子，這是一種神秘的“上帝粒子”，它使其他粒子具有質量。希格斯粒子被認為是標準模型中最耀眼的寶石，標準模型是描述亞原子粒子動物園的主導理論。

但隨著希格斯玻色子的發現，許多其他不那么出名的粒子開始占據中心舞臺。麻省理工學院的諾貝爾獎得主、物理學家Frank Wilczek說:“在這十年里，我們有機會找到另一種難以捉摸的、假設中的粒子——軸子。”(1978年，Wilczek首次提出了軸子)。軸子不一定是單個粒子，而是一類具有很少與普通物質相互作用的特性的粒子。軸子可以解釋一個長期存在的難題：正如Live Science先前報道的那樣，為什么物理定律在物質粒子及其反物質配偶上似乎都表現出相同的作用，即使它們的空間坐標發生了翻轉。

軸子是暗物質(將星系保持在一起的無形物質)的主要候選者之一。

Wilczek說：“找到軸子將是基礎物理學的一項偉大成就，特別是如果它通過最可能的途徑發生，通過觀測提供了暗物質的宇宙軸子背景。 “在未來五到十年內，很有可能發生這種情況，因為雄心勃勃的實驗計劃正在世界范圍內蓬勃發展。對我來說，既要權衡發現的重要性，又要權衡發現的可能性，那是最好的打個賭。”

這些舉措包括軸子暗物質實驗(ADMX)和CERN Axion太陽望遠鏡，這兩個主要的儀器正在尋找這些難以捉摸的粒子。

“也就是說，還有其他可能性，我們可能仍會檢測到宇宙最早出現的引力波或時空的漣漪，或其他被稱為弱相互作用的大顆粒的粒子，它們也可能解釋暗物質。”Wilczek說。

系外行星：類地球大氣

1995年10月6日，當兩名天文學家宣布發現第一顆繞太陽系恒星運行的系外行星時，我們的宇宙變得更大。命名為51 Pegasi b的天體繞其宿主恒星顯示出一條舒適的軌道，它的公轉周期只有4.2個地球日，質量大約是木星的一半。根據NASA的說法，這一發現永遠改變了“我們看待宇宙和我們在其中的位置的方式”。十多年后，天文學家現已確認太陽系外有4,104個繞恒星軌道運行的行星。這是十年前不為人知的許多世界。

那么，下一個十年的極限是天空嗎?根據麻省理工學院的Sara Seager的說法，絕對是這樣。行星科學家和天體物理學家Seager說：“隨著詹姆斯·韋伯太空望遠鏡(JWST)的發射，這個十年對于天文學和系外行星科學將是巨大的。”哈勃太空望遠鏡(JWST)的宇宙繼任者定于2021年發射;科學家們將首次能夠在紅外光中“看見”系外行星，這意味著他們甚至可以發現遠離其恒星軌道運行的微弱行星。

此外，更重要的是，太空望遠鏡將為了解這些外星世界的特征打開一個新窗口。 “如果存在合適的行星，我們將能夠在一個小的巖石行星上檢測到水蒸氣。水蒸氣意味著液態水海洋，而眾所周知，液態水是整個生命所必需的，所以這將是非常重要的。” Seager告訴Live Science。 “這是我取得突破的最大希望。” (當然，最終目標是要找到一個擁有與地球大氣層相似的星球;換句話說，就是一個具有能夠維持生命條件的星球。)

Seager指出，當然還會有一些成長的煩惱。 “有了JWST，并且預計超大型地面望遠鏡將投入使用，系外行星社區正努力從個人或小型團隊的努力轉變為數十人或一百多人的大型協作。按其他標準(例如，LIGO)，但還是很困難。”她說。這里指的是激光干涉儀引力波天文臺，這是一個涉及全球1000多名科學家的大型合作項目。