科學界20個未解之謎

譯者： zhangann 原作者：Hayley Birch, Colin Stuart, Mun Keat Looi 發表時間：2013-09-08從宇宙的本質到夢境的由來，世界上還有很多我們不知道的事，也許將來我們會知道。。。。。。 1. 宇宙的由來天文學家面臨的最大一個迷是95%的宇宙是怎麼形成的。原子，日常生活物質的組成部分，只在宇宙中佔5%。在過去的80年，宇宙剩下的部分是兩團模糊的實體——暗物質和暗能量。暗物質發現於1933，是一種透明的膠合物，混合著星系和星雲。暗能量發現於1998，使宇宙的爆發達到了前所未有的程度。天文學家正一步步地接近這些看不見的闖入者。2. 生命的起點40億年前，混沌初開，一切發生著天翻地覆的變化。一些簡單的化學分子聚集在一起，變成生物。第一個分子進行的的無性繁殖，而我們人類就是這些分子進化的結果。但是這些簡單的分子又是如何來到地球上並複製這些相似的生物的呢？DNA是怎麼來的?第一個細胞是怎麼樣的？半個多世紀前，雖然化學家斯坦利?米勒提出了「原漿」原理，但是我們還弄不清楚是怎麼回事。有人提出生命是從火山池開始的，又有人說是生命的開始是由於隕星撞擊大海。3. 我們是否是宇宙的唯一也許不是。天文學家探索了整個宇宙，從太陽系的歐羅巴和火星直至幾光年之外的星球，就是為了找到水是生命之源的證據。無線電天文望遠鏡窺探了整個天際，並於1977年收到了疑似外星人發出的信號。天文學家現在可以掃描這些外星世界的大氣層，尋找氧氣和水。在今後的幾十年，會有這麼一個令人振奮的時刻，外星搜尋者發現光我們銀河系就有600億個可居住的星球。4. 人類為何是獨一無二的基因是不會告訴你答案的，人類的基因有99%和猩猩相似，因此也有50%和香蕉相似。我們的大腦雖然不是最發達的，但確是比大多數動物都要發達，擁有猩猩三倍的神經元，準確來說是860億神經元。曾經我們自以為是獨一無二的東西在其他動物身上其實也可以找到，比如語言，工具使用，鏡中辨已等等。也許是我們的文化影響了我們的基因（反之亦然），使我們獨一無二。科學家認為烹煮和火的使用讓我們擁有強大的大腦。也許我們的合作能力和貿易技巧才是我們，而不是猩猩成為地球主宰的原因。5. 何為潛意識我們仍不能確定。我們確是知道潛意識是大腦各個部分合作，而不是一個部分單獨運作的結果。有種說法是如果我們找出大腦的哪些部分參與，神經電路是怎麼運作的，我們就知道潛意識是怎麼來的。人工智慧以及通過神經元建立大腦神經的嘗試可能有所幫助。哲學上還有一個難題是為什麼一切都有意識？有一種說法是，通過收集處理再輸出信息，而不是對周圍的輸入做出反應，那我們就可以分辨什麼是真的，什麼不是，還可以幫我們設想未來的場景，從而適應未來，好好活下來。6. 為何會做夢我們一生中要花1/3的時間睡覺。既然我們花這麼多時間睡覺，那我們應該知道夢的一切了。但事實是科學家仍在探索為什麼我們會睡覺會做夢。支持弗洛伊德的人相信夢是我們未完成的想法的表達，通常是關於性，但是其他人卻覺得夢可能什麼也不是，只是沉睡大腦的靈機一閃。動物研究和大腦成像的推進讓我們對夢有更多的了解，知道夢有助於記憶，學習和情感處理。比如，老鼠會在夢境里不斷重複效仿的能力，明顯這是他們解決複雜問題的關鍵，例如走迷宮。7.為何有物質人類真的不該存在。組成人的是物質，而與之對應的是反物質，他們的區別就是電荷。物質和反物質碰撞的瞬間會產生能力，繼而消失。理論表明大爆炸產生了相等的正反物質，也就是說正反物質一相遇，就會擊潰對方，宇宙只會剩下能力。顯然自然是有所偏愛的，不然人類不會存在。研究者從大型強子對撞機等相關實驗中篩選數據，嘗試去了解為什麼具有超對稱性和中微子的正反物質會成為主宰。8. 是否存在其他宇宙我們生活的宇宙是個不可思議的地方，只要改變一點點，人們將不復存在。為了解開這個「精調」的問題，物理學家越來越傾向於存在其他宇宙的說法。如果在一個多元宇宙中存在無限個宇宙，任意一種組合都可能存在，而你就存在一個你適應的宇宙。這可能聽起來很瘋狂，但是宇宙學和量子物理都指向這個方向。9. 我們把碳存於何處過去幾百年，我們不斷燃燒地球表面的化石燃料，大氣層充滿了二氧化碳。現在我們必須回收所有的碳，要不就承受溫室效應的後果。但是我們要怎麼做呢？有一種方法是燃燒舊油和天然氣，或是把碳藏在海底。但是我們不知道可以藏多久，會有什麼潛在的危險。同時，我們還要保護自然界永久的碳層，比如森林，泥碳沼澤，還要換一種不會釋放更多碳的制能方法。10. 如何從太陽獲取更多能量化石燃料的減少意味著我們急需一種新的方法提供能量，而我們最近的星球提供了不止一種方法。我們已經可以利用太陽的能量製造太陽能。另一種想法是利用太陽光的能量分解水，變成氧氣和氫氣，為未來的車提供清潔的能源。科學家正在尋找另一種方法，他們主要依靠星球內部的變化，製造了核聚變機器。希望這些方法能夠滿足我們的需求。11. 質數為何奇特我們能安全地網上購物多虧了質數，就是只能被1和本身整除的數。公匙解密，網路商業的核心，就是利用質數製造鑰匙，這種鑰匙可以支離愛偷窺的眼睛，把你的情感信息鎖起來。雖然質數對我們的生活至關重要，但是這仍是個謎。質數本身模式，黎曼假設，幾世紀以來吸引了不少數學界的精英。但是，沒人能解開質數的奇特性，只是破壞了網路。12. 如何擊敗細菌抗生素是現代醫學奇蹟之一。亞歷山大?弗萊明爵士獲的諾貝爾獎就是因為發現了一種可以對抗致死疾病的藥物，這藥物使外科手術，移植和化療都成為了可能。但是遺留性是很嚴重的，在歐洲就有25000左右的人每年因多葯耐藥性細菌喪命。我們藥物傳輸系統已經有幾十年的歷史了，但是嚴重的是過度用藥和濫用抗生素。美國80%的抗生素導致家畜瘋長，而DNA序列讓我們發現細菌能抵制抗生素。如果可能的話，除了創新技術，比如從糞便物植入好細菌，尋找海洋深處新的細菌，我們可能還要和比我們多活30億年的生物競爭。13. 電腦能否更快我們的隨身筆記和智能手機都是迷你電腦，比宇航員在1969帶上月球的電腦計算能力更強。但是要是我們想提高我們隨身東西的計算能力，我們又該怎麼做呢？電腦晶元能容納的東西始終是有限的，是任由晶元被填滿還是再製造一台電腦？科學家正在考慮開發新材料，比如自主薄碳——石墨的單原子層，或是開創新系統，例如量子計算。14. 我們能否治癒癌症暫時的答案是不可能。癌症，是由於基因混亂造成的，並不是一種疾病，而是很多疾病的集合，自從恐龍時代開始存在，一直困擾著我們。我們活得越久，身體各方面越容易出問題，而癌症是事關生死的。但是儘管癌症相當複雜，我們還是通過基因技術知道了癌症的由來，傳播方式，也能很好得預防和治療。你要知道，每年370萬癌症中有一半是可以預防的，比如戒煙，合理飲食，保持活力，避免長時間暴露在太陽下。15. 我們何時能擁有機器傭人機器人現在可以服務飲食，搬行李箱等等。現代機器人技術可以提供個人專屬的機器人，可以幫你準備亞馬遜快件，擠牛奶，收發郵件，在機場通道護送等等。但是真正智能的機器人是需要人工智力的。但現實問題是你會讓機器傭人和你祖母單獨呆在一起嗎？日本已經籌劃在2025年由機器人照顧老年人，所以這個問題我們要認真思考。16. 海底究竟蘊藏著何物95%的海域都未被開發，那裡究竟有什麼？1960年，唐沃爾什和雅克皮卡德曾下到海里7公里尋找答案。這次航行確實推進了人們的努力，但是對於海底的認識還只是驚鴻一瞥。海底大部分地方是我們無法到達的，我們必須發送無人駕駛的工具比如偵察機。我們至今為止的發現只是這個神奇世界的冰山一角，從奇形怪狀的魚類，比如帶透明大腦袋的大鰭魚，到利用甲殼綱動物治療老年痴呆症。17. 黑洞的底部究竟是何物這是這個我們現在無法解決的問題。愛因斯坦的廣義相對論提出黑洞是由墜落的巨大星球形成，它不斷塌陷，最後形成了無限小，無限密集的奇怪物體。但是此時量子物理就有話要說了。廣義相對論和量子物理是息息相關的，幾十年來他們都嘗試合併對方。但是，最近M理論提出有一天我們會解釋宇宙中那些最極端的產物所看不見的部分。18. 我們生命能否永久我們生活在一個神奇的年代：我們開始認為「老化」並不是生命的自然發展，而是可以預防可以治療的疾病，至少我們能延長生命。我們的知識都在不斷擴展，尤其是關於老化的原因以及動物生命比其他生物長的原因。雖然我們還不知道所有的細節，但是我們收集的信息，比如DNA損壞，平衡老化新陳代謝，適度繁殖以及基因控制，都為我們展示了藍圖，說明老化是可以用藥物治療的。19. 如何解決人口問題人口數量以從19世紀60年代開始翻了不止一番，達到了70多億，而2050年可能達到至少90億。隨著人口的增加，我們以後生活在哪裡，怎麼生產足夠的食物和燃料供我們生活？或許我們可以船運自己到火星或是在地底下建造房子，或是用人工肉類填飽肚子。這聽起來像科幻小說，但是我們應該認真對待。20. 時空穿梭是否可能時間旅行者已經出現。多虧了愛因斯坦的狹義相對論，宇航員繞國際空間站的軌道體驗了變慢的時間。在那個速度，作用力是很小的，加大速率和作用力意味著人類有一天可能會穿越幾千年去到未來。自然貌似不太鍾愛人類，不希望人們可以回到過去，但是物理學家制定了詳細的藍圖，可以通過蟲孔和太空船實現穿越。這也可以用來當做你的聖誕禮物，或是解答世界上的未知之謎。
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