科学界20个未解之谜

译者： zhangann 原作者：Hayley Birch, Colin Stuart, Mun Keat Looi 发表时间：2013-09-08

 

从宇宙的本质到梦境的由来，世界上还有很多我们不知道的事，也许将来我们会知道。。。。。。

 

1. 宇宙的由来
天文学家面临的最大一个迷是95%的宇宙是怎么形成的。原子，日常生活物质的组成部分，只在宇宙中占5%。在过去的80年，宇宙剩下的部分是两团模糊的实体——暗物质和暗能量。暗物质发现于1933，是一种透明的胶合物，混合着星系和星云。暗能量发现于1998，使宇宙的爆发达到了前所未有的程度。天文学家正一步步地接近这些看不见的闯入者。

2. 生命的起点
40亿年前，混沌初开，一切发生着天翻地覆的变化。一些简单的化学分子聚集在一起，变成生物。第一个分子进行的的无性繁殖，而我们人类就是这些分子进化的结果。但是这些简单的分子又是如何来到地球上并复制这些相似的生物的呢？DNA是怎么来的?第一个细胞是怎么样的？半个多世纪前，虽然化学家斯坦利?米勒提出了“原浆”原理，但是我们还弄不清楚是怎么回事。有人提出生命是从火山池开始的，又有人说是生命的开始是由于陨星撞击大海。

3. 我们是否是宇宙的唯一
也许不是。天文学家探索了整个宇宙，从太阳系的欧罗巴和火星直至几光年之外的星球，就是为了找到水是生命之源的证据。无线电天文望远镜窥探了整个天际，并于1977年收到了疑似外星人发出的信号。天文学家现在可以扫描这些外星世界的大气层，寻找氧气和水。在今后的几十年，会有这么一个令人振奋的时刻，外星搜寻者发现光我们银河系就有600亿个可居住的星球。

4. 人类为何是独一无二的
基因是不会告诉你答案的，人类的基因有99%和猩猩相似，因此也有50%和香蕉相似。我们的大脑虽然不是最发达的，但确是比大多数动物都要发达，拥有猩猩三倍的神经元，准确来说是860亿神经元。曾经我们自以为是独一无二的东西在其他动物身上其实也可以找到，比如语言，工具使用，镜中辨已等等。也许是我们的文化影响了我们的基因（反之亦然），使我们独一无二。科学家认为烹煮和火的使用让我们拥有强大的大脑。也许我们的合作能力和贸易技巧才是我们，而不是猩猩成为地球主宰的原因。

5. 何为潜意识
我们仍不能确定。我们确是知道潜意识是大脑各个部分合作，而不是一个部分单独运作的结果。有种说法是如果我们找出大脑的哪些部分参与，神经电路是怎么运作的，我们就知道潜意识是怎么来的。人工智能以及通过神经元建立大脑神经的尝试可能有所帮助。哲学上还有一个难题是为什么一切都有意识？有一种说法是，通过收集处理再输出信息，而不是对周围的输入做出反应，那我们就可以分辨什么是真的，什么不是，还可以帮我们设想未来的场景，从而适应未来，好好活下来。

6. 为何会做梦
我们一生中要花1/3的时间睡觉。既然我们花这么多时间睡觉，那我们应该知道梦的一切了。但事实是科学家仍在探索为什么我们会睡觉会做梦。支持弗洛伊德的人相信梦是我们未完成的想法的表达，通常是关于性，但是其他人却觉得梦可能什么也不是，只是沉睡大脑的灵机一闪。动物研究和大脑成像的推进让我们对梦有更多的了解，知道梦有助于记忆，学习和情感处理。比如，老鼠会在梦境里不断重复效仿的能力，明显这是他们解决复杂问题的关键，例如走迷宫。

7.为何有物质
人类真的不该存在。组成人的是物质，而与之对应的是反物质，他们的区别就是电荷。物质和反物质碰撞的瞬间会产生能力，继而消失。理论表明大爆炸产生了相等的正反物质，也就是说正反物质一相遇，就会击溃对方，宇宙只会剩下能力。显然自然是有所偏爱的，不然人类不会存在。研究者从大型强子对撞机等相关实验中筛选数据，尝试去了解为什么具有超对称性和中微子的正反物质会成为主宰。

8. 是否存在其他宇宙
我们生活的宇宙是个不可思议的地方，只要改变一点点，人们将不复存在。为了解开这个“精调”的问题，物理学家越来越倾向于存在其他宇宙的说法。如果在一个多元宇宙中存在无限个宇宙，任意一种组合都可能存在，而你就存在一个你适应的宇宙。这可能听起来很疯狂，但是宇宙学和量子物理都指向这个方向。

9. 我们把碳存于何处
过去几百年，我们不断燃烧地球表面的化石燃料，大气层充满了二氧化碳。现在我们必须回收所有的碳，要不就承受温室效应的后果。但是我们要怎么做呢？有一种方法是燃烧旧油和天然气，或是把碳藏在海底。但是我们不知道可以藏多久，会有什么潜在的危险。同时，我们还要保护自然界永久的碳层，比如森林，泥碳沼泽，还要换一种不会释放更多碳的制能方法。

10. 如何从太阳获取更多能量
化石燃料的减少意味着我们急需一种新的方法提供能量，而我们最近的星球提供了不止一种方法。我们已经可以利用太阳的能量制造太阳能。另一种想法是利用太阳光的能量分解水，变成氧气和氢气，为未来的车提供清洁的能源。科学家正在寻找另一种方法，他们主要依靠星球内部的变化，制造了核聚变机器。希望这些方法能够满足我们的需求。

11. 质数为何奇特
我们能安全地网上购物多亏了质数，就是只能被1和本身整除的数。公匙解密，网络商业的核心，就是利用质数制造钥匙，这种钥匙可以支离爱偷窥的眼睛，把你的情感信息锁起来。虽然质数对我们的生活至关重要，但是这仍是个谜。质数本身模式，黎曼假设，几世纪以来吸引了不少数学界的精英。但是，没人能解开质数的奇特性，只是破坏了网络。

12. 如何击败细菌
抗生素是现代医学奇迹之一。亚历山大?弗莱明爵士获的诺贝尔奖就是因为发现了一种可以对抗致死疾病的药物，这药物使外科手术，移植和化疗都成为了可能。但是遗留性是很严重的，在欧洲就有25000左右的人每年因多药耐药性细菌丧命。我们药物传输系统已经有几十年的历史了，但是严重的是过度用药和滥用抗生素。美国80%的抗生素导致家畜疯长，而DNA序列让我们发现细菌能抵制抗生素。如果可能的话，除了创新技术，比如从粪便物植入好细菌，寻找海洋深处新的细菌，我们可能还要和比我们多活30亿年的生物竞争。

13. 电脑能否更快
我们的随身笔记和智能手机都是迷你电脑，比宇航员在1969带上月球的电脑计算能力更强。但是要是我们想提高我们随身东西的计算能力，我们又该怎么做呢？电脑芯片能容纳的东西始终是有限的，是任由芯片被填满还是再制造一台电脑？科学家正在考虑开发新材料，比如自主薄碳——石墨的单原子层，或是开创新系统，例如量子计算。

14. 我们能否治愈癌症
暂时的答案是不可能。癌症，是由于基因混乱造成的，并不是一种疾病，而是很多疾病的集合，自从恐龙时代开始存在，一直困扰着我们。我们活得越久，身体各方面越容易出问题，而癌症是事关生死的。但是尽管癌症相当复杂，我们还是通过基因技术知道了癌症的由来，传播方式，也能很好得预防和治疗。你要知道，每年370万癌症中有一半是可以预防的，比如戒烟，合理饮食，保持活力，避免长时间暴露在太阳下。

15. 我们何时能拥有机器佣人
机器人现在可以服务饮食，搬行李箱等等。现代机器人技术可以提供个人专属的机器人，可以帮你准备亚马逊快件，挤牛奶，收发邮件，在机场通道护送等等。但是真正智能的机器人是需要人工智力的。但现实问题是你会让机器佣人和你祖母单独呆在一起吗？日本已经筹划在2025年由机器人照顾老年人，所以这个问题我们要认真思考。

16. 海底究竟蕴藏着何物
95%的海域都未被开发，那里究竟有什么？1960年，唐沃尔什和雅克皮卡德曾下到海里7公里寻找答案。这次航行确实推进了人们的努力，但是对于海底的认识还只是惊鸿一瞥。海底大部分地方是我们无法到达的，我们必须发送无人驾驶的工具比如侦察机。我们至今为止的发现只是这个神奇世界的冰山一角，从奇形怪状的鱼类，比如带透明大脑袋的大鳍鱼，到利用甲壳纲动物治疗老年痴呆症。

17. 黑洞的底部究竟是何物
这是这个我们现在无法解决的问题。爱因斯坦的广义相对论提出黑洞是由坠落的巨大星球形成，它不断塌陷，最后形成了无限小，无限密集的奇怪物体。但是此时量子物理就有话要说了。广义相对论和量子物理是息息相关的，几十年来他们都尝试合并对方。但是，最近M理论提出有一天我们会解释宇宙中那些最极端的产物所看不见的部分。

18. 我们生命能否永久
我们生活在一个神奇的年代：我们开始认为“老化”并不是生命的自然发展，而是可以预防可以治疗的疾病，至少我们能延长生命。我们的知识都在不断扩展，尤其是关于老化的原因以及动物生命比其他生物长的原因。虽然我们还不知道所有的细节，但是我们收集的信息，比如DNA损坏，平衡老化新陈代谢，适度繁殖以及基因控制，都为我们展示了蓝图，说明老化是可以用药物治疗的。

19. 如何解决人口问题
人口数量以从19世纪60年代开始翻了不止一番，达到了70多亿，而2050年可能达到至少90亿。随着人口的增加，我们以后生活在哪里，怎么生产足够的食物和燃料供我们生活？或许我们可以船运自己到火星或是在地底下建造房子，或是用人工肉类填饱肚子。这听起来像科幻小说，但是我们应该认真对待。

20. 时空穿梭是否可能
时间旅行者已经出现。多亏了爱因斯坦的狭义相对论，宇航员绕国际空间站的轨道体验了变慢的时间。在那个速度，作用力是很小的，加大速率和作用力意味着人类有一天可能会穿越几千年去到未来。自然貌似不太钟爱人类，不希望人们可以回到过去，但是物理学家制定了详细的蓝图，可以通过虫孔和太空船实现穿越。这也可以用来当做你的圣诞礼物，或是解答世界上的未知之谜。