和你一樣，這10個問題科學家也沒有答案

本文由公眾號「把科學帶回家」提供給孩子最好的科學教育

作者 南森·錢德勒（Nathan Chandler）

翻譯 丹寧

當黑死病在中世紀歐洲城市肆虐時，沒有人知道這種可怕的疾病是怎麼開始傳播的，更不知道它是如何傳播的。經過幾代人的努力，人們發現跳蚤和細菌才是真正的罪魁禍首。這一發現是科學的光輝一刻。

我們每天都在藉助科學的力量探索許多謎題的答案。然而，即便全世界的天才都聚在一起，我們還是無法解開以下的謎題。

我們為什麼會做夢？

夢到底有什麼用？它們是怎麼產生的呢？

科學家和睡眠專家知道人們通常什麼時候做夢。一般來說，你會在睡眠周期的快速眼動階段（REM）做夢。你可以通過觀察一個人，或者小貓小狗的眼球是否來迴轉動、身體有無抽搐痙攣，來判斷他是否正處於REM睡眠階段。大腦的放電模式在這個階段就像在清醒時一樣非常活躍。

但研究者並不知道你為什麼會做夢。做夢可能是反映現實生活，或釋放壓力的一種方式，甚至可能是潛意識幫你應付困難的一種方法。你的大腦也可能通過做夢來保護自己。

做夢也可能是大腦對信息進行分類和存儲的生化過程。夢境也許能將你以往的種種經歷統一起來，就好像把白天收集到的信息和過去的記憶進行分類整理、寫成論文一樣。

▲電子顯微鏡下的癌細胞

癌症威脅著人類的健康。僅僅在美國，每年就有五十多萬人死於各類癌症。

癌症有許多種，它們的基本特點是細胞不受控制地增生。腫瘤不斷增長並擴散，摧毀身體，導致死亡。

這種細胞無限增生的原因是DNA損傷。人體細胞的運作和生長有賴於DNA的指示。如果你有不良的生活習慣，你身體里的DNA可能就會損壞，例如暴晒、抽煙以及暴露於致癌化學物質之中都可能損傷你的DNA。一些研究估計，拋棄致癌的生活習慣可避免約三分之一的癌症發生。

然而，生活習慣只是引發癌症的原因之一，其它因素也會造成癌症。有些人天生繼承了父母有缺陷的DNA，即便長期保持健康的生活習慣，他們也比其他人更容易患上某種特定的癌症。

人類的基因變化多端，這讓一些科學家懷疑，我們可能永遠也無法治癒每一種癌症。環境中存在太多致癌因素，我們不可能用一種方法通通避免。

值得慶幸的是，我們的癌症治療技術在不斷發展。每一年我們都會研發出新的藥物。雖然我們可能永遠無法消滅癌症，但是我們不會停止戰鬥。

地球上每個人都想知道死後會發生什麼事情。其實幾十億人已經知道答案了，只不過很不幸，他們都死了。

極樂世界到底存不存在，人類討論了數千年。

科學家對死亡的初期階段確實有一些了解，他們知道人體是如何開始慢慢停止工作的。就像超市員工在打烊後一盞一盞地關掉電燈一樣，身體的細胞也會一個一個地「熄滅」，直到最後你的心臟和大腦也停止活動為止。

不少有過瀕死體驗的人提到，他們在死亡來臨的一瞬間看到充滿光的隧道，或是閃回到生命中的某一刻，或與已故的至親交談。

我們可以從生物學的角度解釋這些體驗：這可能是大腦缺氧或不受控制的生化反應波動造成的。然而，大腦停工後會發生什麼，則完全是個謎。

▲宜居的地外行星

有些人可能認為我們是宇宙中唯一的智慧生物。如果這是真的，宇宙真是難以想像的孤獨。

另一些研究者認為，地球不可能是宇宙中唯一有生命存在的行星。僅僅在我們所處的銀河系內，就有四百億顆環境宜居的行星。

生命的出現有一些必要條件。比如，星球上不僅要有剛好合適的物理化學環境，還必須要有一個激發生命的「火花」。接下來，簡單的生命形式會通過某種方式進化為有智慧的生物。

即便運用現代人類科技，地球上最簡單的生物看起來也複雜得不得了，就像一鍋極其複雜的化學反應和細胞的雜燴湯。我們並不理解生命是如何在紛繁多樣的自然環境中產生、進化和存活下來的。

儘管有許多挑戰，美國國家航空航天局（NASA）的研究人員認為，我們也許能在接下來的幾十年內發現外星生命存在的痕迹。更強大的天文望遠鏡將是新發現的關鍵。

或者還有一種可能，那就是地球的生命僅僅是一個極不可思議的美麗意外。那些在地球上孕育了生命的神奇生態可能是宇宙中僅有的瑰寶，在其他任何地方都無法複製。

我們人類對周圍的世界、對自己都有意識。我們會在「心裡」自言自語，我們會問「我是誰」、「我從哪兒來」、「我在這世界上的目的是什麼」這一類的問題。

就目前看來，我們是地球上唯一會進行這種思考的生物。這種意識從何而來，我們則毫無頭緒。

我們的大腦是身體的中央控制器，操縱著機體的生物功能，並幫助我們解決生命中的種種問題。腦部掃描技術展示了我們的大腦是多麼得活躍，一千億個神經細胞在不間斷地放電，就像一個巨大而複雜的數字網路。

但大腦並不是意識本身。腦電活動無法解釋意識是如何從大腦中產生的。有些宗教認為，意識是神明送給人類的禮物，意識被放到我們的身體里是為了引導我們。

科學家則更關注生物學的解釋。他們認為，意識是一連串生物過程的集合，意識是從大腦的生理活動中產生的。

科學家們幾乎確信，一些動物（比如狗狗）也有意識，只不過與人類相比，它們的意識更原始，或者說和我們處在不同的層次。

地球養育了數不勝數的動植物。粉紅色的火烈鳥翱翔天空，巨大的非洲象漫步草原，奇異的果實和蕨類植物在岩石的縫隙中窺探著世界。

植物學家卡爾·林奈（Carl Linnaeus）在兩個半世紀以前意識到，人類需要一個紀錄地球物種的系統。他開始用分類學語言（一種給生物命名、排序和分類的語言）為給動物和植物分類。

經過幾代人的努力，我們目前記錄了1500萬個物種，但據估計這僅佔地球物種的15%。人類對剩下的物種一無所知。

一些被認為沒什麼用的物種的記錄就更少了，比如真菌，我們現在可能只了解10%的真菌。不過，我們記錄了幾乎全部的哺乳動物。

所有物種的數量都只是統計學猜測，也許我們永遠也不會知道這些數字是否準確。

相對於統計物種數量，更嚴重的問題是物種的加速滅絕。6500萬年前恐龍滅絕，而目前地球上物種的滅絕速度是這6500萬年里最快的。

人類所謂的「現實」可能並不真實。庄生夢蝶的故事很多人都聽過，剛睡醒的人會認為夢境非常真實。我們的視覺、聽覺和嗅覺並不能告訴我們完整的現實是怎樣的。

也許出現在我們生命中的人和事都僅僅是幻覺。我們如何知道這些人是真真正正存在的呢？也許他們是我們的潛意識為了某些未知的目的而創造出來的。

宇宙可能就是一個全息圖，就像電影《黑客帝國》中的「矩陣」電腦創造出來誘惑、奴役人類的那樣。

科學家和物理學家也不確定現實的本質是什麼。我們在物理學裡研究得越深，宇宙就變得愈發難以捉摸。

科學家不斷地發現新的粒子和基本力，它們影響著這個世界的運作。宇宙也許是由數千個我們永遠也無法直接感知的維度組成的。

科學可能永遠也沒有盡頭，而現實則是永遠也無法看透的畫卷。

我們的星球上樹木參天、花草叢生，充滿著鶯歌燕舞。在我們看不見的地方，還有數不清的微生物（細菌）。這些都是生命，它們不斷地繁衍。但地球上最初的生命是如何產生的呢？一大群有機分子是如何變成生物的呢？

簡單的回答是：我們並不確切知道生命的起源。

可能四十億年前外星人在地球留下了一點微生物，讓它們肆意生長。當然，許多宗教也對生命的起源有一些超自然的解釋。

很多科學家認為，具有必要元素的星球上會自然地產生生命。這些必要元素包括碳、氫、氧等。但生命的出現需要初始的火花——比如一道閃電，然後這些基本元素就可以發展成細胞壁和DNA，形成可以繁殖的生物體。

科學家根據這一設想不斷在實驗室進行著實驗。儘管進行了無數實驗，無生命的元素如何能夠形成生命這個問題到目前為止仍然是個謎。

時間旅行是最吸引人的科幻小說設定。人們總是禁不住去想，如果穿越到古代會是什麼感受。

實現時間旅行的一種方式是利用蟲洞，蟲洞一種能夠幫助人們在時空中穿行的橋樑。進入蟲洞後，理論上你就可以穿過蟲洞到達星系的另一端，一個不同的時空。

我們也可以嘗試光速旅行。當一個人以光速旅行時，在他看來時間的流逝就比正常世界要慢許多。然而現有的科學研究告訴我們，沒有任何有質量的東西能以光速運動，即使可以，也會在運動過程中被撕裂。

也許我們可以繞著巨大的黑洞運行。黑洞的巨大引力能將時間拖慢。如果你繞著黑洞轉了十年回到家，你的家人或許已經長了二十歲。

或者我們可以利用宇宙弦——所謂的宇宙中的裂縫在時間中穿梭。這些弦（有時是環狀）的質量巨大，可能造成周圍時空的波動。

通過以上任何一種情形都可以讓我們最終實現時間旅行。可是即便我們能弄清科學原理，其中無數的悖論還是讓時間旅行看起來不可行或極其危險。所以到現在為止，時間旅行還僅僅是小說和電影中的情節而已。

▲宇宙的可能形狀

當你在黑夜裡仰望星空，很容易感到宇宙是無限的。科學家們更加想搞明白宇宙有沒有邊界。

在美國新墨西哥州有一個極其強大的天文望遠鏡：重子振動光譜分析儀（BOSS）。

在分析了根據BOSS觀測數據所繪製的地圖後，研究者認為宇宙的形狀可能非常平。但分析儀的數據「僅僅」是基於對120萬個星系的觀測，如海洋中的一滴水。

那麼這個平面是不是無限的呢？誰也沒有確切的答案。比較盛行的說法是，宇宙大爆炸導致整個宇宙以快於光速的速度不斷地膨脹。因為人類視力無法超越光速，因此我們永遠也不會知道宇宙是不是有盡頭。

現代人很容易對自己的祖先不屑一顧。我的祖上真的住在岩洞里、吃的是生肉嗎？猿人好low哦。

但你可以想像，一百年以後，我們的孫輩也會以這種眼光看待我們，覺得我們既落後又無知。

人類科學與知識的發展速度可以讓鄙視鏈形成的時間大大縮短。所以可能在五十甚至二十年後，這份未解之謎的名單就會看起來非常幼稚可笑。

但不論如何，如果我們掌握了以上任何一個問題的答案，新世界的大門就將開啟，就如同40萬年前直立人第一次學會用火一樣。

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圖片來源：The Independent, Constantine Alexander, My Trending Stories, Stone Circles, Comic Vine, New Scientist, Seeker, The Huffington Post, Emaze, Business Insider, amino

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