今年出现了许多具有深远和持久影响的进展，无论是在实践上还是在理论上。从下面的倒计时开始，看到最后，看看其他一些未能入选的重要故事。
图片来源：Wim Lustenhouwer, 阿姆斯特丹自由大学
有证据表明其他人类物种也存在符号思维
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是什么将智人与人类大家庭的其他成员区分开来，并推动我们作为一个物种取得非凡的成功？一种流行的观点认为，我们进行符号思维的倾向（这是语言的基础）是关键。但是越来越多的证据表明，尼安德特人也具备这种才能。现在有消息称，一种更古老、更原始的人类祖先——来自亚洲的直立人——也表现出了符号思维的迹象。
研究人员在印度尼西亚爪哇岛上一个名为特里尼尔的直立人遗址发现了一个刻有几何图案的贝壳，其年代可追溯到 54 万至 43 万年前。这一发现比先前已知的最古老的雕刻至少早了 30 万年，那些雕刻来自南非。
对在淡水贻贝壳上进行的雕刻的分析表明，其制作者使用了鲨鱼牙齿或其他坚硬的尖锐物体来创建锯齿形图案。“雕刻很可能是在仍然保留其棕色 [皮肤] 的新鲜贝壳标本上进行的，这将会在黑暗的‘画布’上产生引人注目的白色线条图案，” 荷兰莱顿大学的 Josephine C. A. Joordens 和她的同事在他们于 12 月 3 日在线发表在《自然》杂志上的报告中推测。（《大众科学》是自然出版集团的一部分。）
这一发现暗示着还有更多这样的物品（实际上有 30 万年的价值）等待发现，并且提出了这样一个问题：这种行为可能在人类血统中起源于多久之前？——凯特·王
当海洋拯救人类时 [供订阅者]
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网络攻击预示着磁条信用卡的终结
今年，家得宝成为历史上最大的数据泄露事件之一的受害者。9 月，网络窃贼从该公司的零售信用卡处理系统中窃取了约 5600 万条记录，远远超过了塔吉特在 2013 年 12 月报告的 4000 万条被盗记录，但少于 2007 年从 TJX 公司窃取的9000 万条记录，这是历史上最大的一次。尽管网络盗窃事件频繁发生，但家得宝的泄露事件因其规模之大以及其可能将如此多人依赖的磁条信用卡贬为过时技术而引人注目。
这是因为现在存在移动支付系统来有效地取代传统的信用卡和借记卡。例如，10 月份推出了 Apple Pay，该系统允许用户使用 iPhone 进行购买，而无需向零售商透露客户付款信息。谷歌多年来一直在提供类似的数字钱包，包括沃尔玛和百思买在内的一些零售商表示，他们也在开发一个名为 CurrentC 的竞争性智能手机支付应用程序。
家得宝、塔吉特和 TJX 的盗窃事件代表了企业未能保护其客户的个人信息的系统性失败。事实上，家得宝很可能是被同一个黑客组织攻击的，该组织也袭击了塔吉特、迈克尔斯、内曼·马库斯和 P.F. Chang's 连锁餐厅的销售点系统。
客户正在意识到，他们要么相信这些企业能够提高其网络安全，要么可以探索新技术来保护自己。—拉里·格林迈尔
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图片来源：Svisio/Getty Images/iStockphoto
首次合成的酵母染色体问世 [视频]
从头开始构建复杂细胞生命的第一个染色体需要什么？数百名大学生。3 月，约翰霍普金斯大学“构建基因组”课程的本科生宣布成功重建了酵母的 3 号染色体，该染色体控制着有性生殖。
学生们按顺序合成了碱基（A、C、T 和 G 分子），并将它们以块状插入酵母中。酵母自身的 DNA 修复系统然后将 DNA 编织到现有的基因组中；随着时间的推移，天然染色体因此被人造染色体所取代。希望这种操纵将有助于测试特定基因，并更好地理解“垃圾”DNA、细胞分裂和进化本身。这标志着历史上第一次由人类合成染色体并被酵母采用，而酵母是生物技术的模式生物之一。
也许有一天，所有 16 条酵母染色体都将是人造的——至少，这是合成酵母 2.0 项目的目标。所以还有大约 1200 万个 DNA 工作对要完成。最好多找些大学生。—大卫·比埃洛
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美国实验室对致命细菌的处理不当
2014 年，联邦实验室发生了一系列安全事故，引发了国会听证会，并再次引发了立法者要求加强对高密封研究机构的监督的呼声。
6 月，美国疾病控制与预防中心的一个实验室准备炭疽杆菌样本用于运输，但未能正确灭活该细菌。次月，美国食品和药物管理局的研究人员在马里兰州贝塞斯达的国立卫生研究院园区的一个不安全的冷藏室中发现了六个长期被遗忘的天花病毒小瓶。早在 3 月，美国农业部的研究人员就从一个受人尊敬的疾控中心实验室收到了一批动物流感病毒，但后来才发现这些样本被致病性 H5N1 流感病毒意外污染。这种草率的行为以及早先发生的事件，暴露了一种令人不安的错误模式。疾控中心主任汤姆·弗里登称这一系列事件是“警钟”，提出了“严重且令人不安的问题”。由于这些致命的病原体发生的失误，没有人受伤，但这确实促使高安全级别实验室的运输暂时冻结，并对生物安全程序进行了全面审查。与处理不当的样本有关的两个疾控中心流感和炭疽杆菌实验室也被关闭。
在报告失误后的几个月里，疾控中心在其高等级生物安全区域部署了摄像机和平板电脑，作为其避免未来发生传染病处理不当事件的努力的一部分。—迪娜·费恩·马龙
更多： 疾控中心对致命流感病毒的处理不当
安塔瑞斯火箭在发射后爆炸。图片来源：NASA
灾难玷污了商业太空飞行
今年，仅仅相隔几天就发生了两起灾难性事故，这对新兴的“新太空”产业造成了沉重打击，这是一个由私人公司组成的松散集体，通常由古怪的亿万富翁支持，他们正在竞争使进入太空的途径更经济、更常规。
10 月 28 日，轨道科学公司运营的一枚无人驾驶安塔瑞斯火箭在发射后不久爆炸，很可能是因为其俄罗斯制造的主发动机出现问题，这些发动机虽然经过翻新，但已有半个世纪的历史。这次火箭发射失败是 NASA 一项价值 19 亿美元的合同的一部分，该合同旨在向国际空间站运送货物。虽然无人受伤，但轨道科学公司的股价暴跌，而就在这次火热坠毁的几个小时后，一枚早就计划好的俄罗斯联盟号火箭完美地向空间站发射了另一次补给任务，这让美国宇航局感到尴尬。
仅仅三天后，维珍银河公司的“太空船二号”亚轨道飞行器试飞以悲剧告终，该飞行器在莫哈韦沙漠坠毁，导致一名飞行员死亡，另一名飞行员重伤。随后的分析表明，“太空船二号”在发动机仍在工作时，由于尾部的两个稳定器不知何故移动到高阻力的“羽化”位置，从而因空气动力应力在空中解体。通常，“太空船二号”的稳定器只会在航天器飞过亚轨道飞行的顶点并准备重返大气层时才会展开。
轨道科学公司的下一次“安塔瑞斯”号发射到国际空间站的计划定于 2016 年，并且将依赖于尚未公布的新型主发动机。维珍银河公司的未来计划则有些不明朗。数百名富裕的私人人士已经同意为“太空船二号”的亚轨道飞行支付每人 25 万美元，但一些受到惊吓的“太空游客”正在要求退款。该公司在其首架航天器被毁之前就已经远远落后于计划，在商业飞行实现常态化和持续之前，不可能弥补其损失，而这种前景现在看来遥遥无期。对于这些以及其他新太空企业来说，要最终取得成功，市场力量可能需要比火箭科学的严酷物理定律更宽容。——李·比林斯
更多： 无人补给火箭在发射后几秒钟爆炸
2011 年（上）和 2014 年（下）加利福尼亚州萨克拉门托郊外的福尔瑟姆湖。图片来源：加利福尼亚州水资源部
千年以来最严重的干旱袭击加利福尼亚州
低降水和创纪录的高温相结合，使得加利福尼亚州持续的干旱成为过去 1200 年中最严重的干旱。目前的水资源短缺在通常干旱的该州历史上尤为突出，因为与过去的干旱相比，气温更高，尽管根据将在《地球物理研究快报》上发表的研究结果，实际上一些之前的事件比目前这次更干燥。
与此同时，今年全球平均气温可能将达到有史以来测量的最高水平，使 2014 年成为连续第 38 年出现“异常高”读数，这是根据世界气象组织在 12 月于秘鲁利马举行的联合国气候会谈期间发布的报告。
尽管有此评估，美国国家海洋和大气管理局最近资助的一项研究指出，自然的海洋和大气模式是加利福尼亚州水资源问题的“主要驱动因素”，并发现“没有确凿的证据”将人为造成的气候变化与干旱联系起来。
无论原因如何，干旱也袭击了德克萨斯州、俄克拉荷马州、堪萨斯州、科罗拉多州和新墨西哥州的部分地区。没有一个地方像加利福尼亚州那样糟糕，该州干旱已经持续了三年，并且在年初本应是雨季的时候几乎没有得到缓解。到四月底，整个州都至少经历某种形式的干旱，据路透社 8 月报道，这场灾难预计将给加利福尼亚州的经济造成 22 亿美元的作物损失、就业机会流失和其他损失。路透社报道。当月，大雨实际上加剧了问题——在洛杉矶附近造成致命的泥石流和山洪暴发——但并没有解决该州的水资源短缺问题。
11 月，该州选民批准了第 1 号提案——也被称为《2014 年水质、供应和基础设施改善法案》——授权发行 71 亿美元的债券，用于升级加利福尼亚州的水系统，以帮助通过新建的存储设施、节约用水、再生水、海水淡化和一般干旱准备工作来提供一些缓解。—拉里·格林迈尔
更多： 加利福尼亚州水资源的过去和未来
干旱、水和加利福尼亚州的崛起 [特别电子出版物]
太阳在 BICEP2（前景）和南极望远镜（背景）后面落下。图片来源：Steffen Richter，哈佛大学
宇宙大爆炸引力波——或者不是
如果宇宙像“暴胀”理论预测的那样在诞生后呈指数级膨胀，它可能会产生被称为引力波的时空涟漪。当科学家在 3 月宣布他们发现了这种涟漪的证据时，该报告被誉为“科学史上最伟大的发现之一”，因为它似乎提供了暴胀的第一个直接证据。
但是后来怀疑开始出现。在南极附近的 BICEP2 实验中工作的研究人员真的排除了他们数据的更平凡的解释吗？在随后的几个月中，物理学家们来回争论；数十篇论文分析了 BICEP2 的发现及其潜在的影响。最新的测量结果表明，BICEP2 的数据可能像来自引力波一样容易来自普通旧尘埃。
BICEP2 研究了宇宙微波背景——宇宙中最古老的光，它在各个方向上都弥漫着天空。在这种光中，实验者看到了一种特殊的偏振——光波方向上的卷曲图案——他们推断这是由引力波的时空膨胀和收缩引起的。然而，欧洲普朗克卫星9 月份公布的数据表明，BICEP2 看到的偏振可能是银河系中南极实验观察到的区域中比预期更厚的银河尘埃的产物。
这些发现让许多物理学家兴奋不已，但这远不是反对引力波的确凿证据。无论如何，这场骚动不仅说明了科学方法的核心在于试错，而且还说明了宇宙不断找到新方法来给那些试图弄清它的人抛出曲线球。——克拉拉·莫斯科维茨
奥巴马总统访问北京促成了一项重大的气候协议。图片来源：白宫官方照片，查克·肯尼迪拍摄
美国和中国达成历史性气候协议
今年是气候变化行动的重要一年。联合国政府间气候变化专门委员会完成了对气候科学状况的第五次审查，发现人类仍然是罪魁祸首，并且问题正在恶化。美国环境保护署发布了一项计划来减少发电厂的二氧化碳污染。联合国秘书长举行了一次涉及 100 多位国家元首（包括美国总统巴拉克·奥巴马）的关于全球变暖的国际峰会。并且超过 10 万人游行穿过纽约市的街道，要求这些世界领导人就气候变化采取行动。甚至美国宇航局也参与其中，终于在第二次尝试中将轨道碳观测站送入轨道。
但没有什么比世界上最大的两个污染国——美国和中国——之间达成的历史性协议更大。中国同意在 2030 年左右停止温室气体污染的增长，并在同年从大坝、核能、太阳能和风能等无污染来源获取 20% 的电力。美国承诺到 2025 年将其温室气体污染量至少比 2005 年的水平减少 26%。
再加上欧盟 28 个国家共同努力，到 2030 年将二氧化碳污染量比 1990 年的水平减少 40%，现在，造成全球变暖污染问题一半以上的国家已经承诺采取限制措施。正如气候行动追踪器指出的那样，这意味着世界正在走上一条“明显低于先前估计的温度升高”的道路。更多和更快是现在最重要的，但避免灾难性气候变化的行动时代始于 2014 年。—大卫·比耶洛
菲莱探测器在彗星表面弹跳。图片来源：ESA / Rosetta / DLR / MPS for OSIRIS Team MPS / UPD / LAM / IAA / SSO / INTA / UPM / DASP / IDA / Emily Lakdawalla 注释
首次在彗星上着陆
在太空科学中，2014 年是彗星年——确切地说是 67P/Churyumov–Gerasimenko 彗星，这是一块尘埃冰块，大部分时间都在火星和木星之间漂流。像所有彗星一样，这颗彗星是我们太阳系婴儿时期相对原始的残余物，其中充满了秘密，可以帮助科学家解决关于太阳系行星如何形成的悬而未决的谜团。
在夏末，欧洲航天局的罗塞塔号探测器经过长达十年的深空之旅抵达彗星，进入轨道一年，以研究这颗冰冷的星体在向太阳俯冲时的状况。然而，罗塞塔任务的扣人心弦的顶点是菲莱的部署，这是一个洗碗机大小的探测器，旨在实现人类首次在彗星上的软着陆，并进行数月的表面操作。11月中旬，全世界都目不转睛地观看菲莱号在无动力下降七小时后落到翻滚的彗星上。
在着陆后不久，人们清楚地看到菲莱遇到了麻烦。一个用于稳定姿态的推进器和本应固定探测器的鱼叉未能启动，使得菲莱在彗星微弱的引力中弹跳，就好像它落在蹦床上一样。它偏离轨道停了下来，并以一个角度倾斜，处于阴影中，其太阳能电池无法完全充电。尽管任务科学家努力抢救探测器，但在着陆后不到三天，菲莱的电池耗尽，它陷入沉寂，但在此之前，它提供了前所未有的数据和图像，这些数据和图像仍在分析中。
科学家们可能会在2015年8月尝试重新唤醒菲莱，届时彗星靠近太阳，应该会增加照射到这个小型着陆器太阳能电池板上的阳光。与此同时，罗塞塔号仍在头顶轨道上运行，其任务仍在继续。12月下旬，探测器对这颗冰冷星体的观测发现，彗星的氢同位素比例与地球海洋的氢同位素比例不符，这表明我们星球上的水无论来自哪里，大部分都不是来自富含水的彗星。尽管菲莱遭遇了困境，但总的来说，人类首次对彗星进行轨道飞行和着陆的任务取得了巨大的成功。——李·比林斯
一名卫生工作者在利比里亚探望埃博拉患者后被清理干净。 图片来源：美国国际开发署
埃博拉疫情爆发
埃博拉病毒今年在西非爆发的疫情使公众对它有了深刻的认识，这次疫情的规模超过了以往所有埃博拉疫情的总和。该病毒已经摧毁了塞拉利昂、利比里亚和几内亚的社区，并在世界各地引发了连锁反应。疫情于3月份在几内亚首次公开出现，到12月中旬，该病毒已感染超过17,000人，并导致6,000人死亡。埃博拉病毒给受灾最严重的国家的经济、医疗保健系统和政府留下了不可磨灭的印记，并迫使社区颠覆传统仪式，包括清洗死者、握手和亲吻等，以抑制病毒的传播。
来自西非的旅行者有时将病毒带到其他国家——例如，托马斯·邓肯在利比里亚的家乡被感染后，成为美国第一例因埃博拉病毒死亡的人。但是，医疗保健工作者和那些照顾患病埃博拉患者的人首当其冲地承受了这种疾病的打击，包括两名美国护士在照顾邓肯时被感染。在全球范围内，已有620多名医疗保健工作者感染了埃博拉病毒，其中约一半人死亡。美国发生的罕见埃博拉病例引发了公众关于对返回的强制隔离援助人员的辩论。
该病毒通过与有症状患者的血液、粪便或体液的直接接触传播，并且该疾病在受害者的临终时或死亡后立即具有特别的传染性，此时病毒载量很高。这种疾病不会像流感一样通过空气传播。
消除埃博拉的全球威胁的关键在于通过久经考验的医疗保健应对方法在西非消除它。近几个月来，美国已向应对工作投入了数百万美元。必须识别并隔离患者，并且必须跟踪所有可能与他们直接接触的人，以观察症状的出现。
尽管研究人员在过去一年中对埃博拉病毒有了大量了解，但除了补液和对症状进行仔细的临床管理外，目前还没有针对该病毒的有效疫苗或治疗方法。几种潜在的疗法和疫苗目前正在进行临床试验。——迪娜·费恩·马隆
白纹伊蚊可以传播基孔肯雅热。图片来源：疾病控制与预防中心
2014年的其他重要故事
3月份马来西亚航空370航班的失踪，除其他问题外，凸显了飞机跟踪的缺陷并测试了海底搜索技术的极限。
在一位“治愈”的婴儿身上检测到HIV，这是艾滋病治疗方面令人失望的挫折。
1月份的干细胞研究报告称，简单的压力，如酸浴，可以将细胞推向类似胚胎的状态。7月份，在发现错误、缺乏可重复性以及对其中一位作者提出该研究被撤回，指控其行为不端，该作者后来自杀身亡。
一种可能导致致命呼吸道疾病的罕见肠道病毒的爆发席卷了北美，主要影响儿童。
通常在北极周围旋转并封锁寒冷空气的极地涡旋减弱，使北美在去年冬天经历了接近创纪录的寒冷。在某种程度上相关的消息是，据报道，EF-5级鲨鱼龙卷风袭击了曼哈顿。
—菲利普·山姆