始終無法解開的八大科學之謎、最具深度的科學之謎

在2000年，美國《大眾機械網站》列舉了可能在22世紀初才能揭曉的8項最具深度的科學之謎，十年過去了，這些科學之謎獲得了哪些重大突破？日前，該網站再次深度剖析這些科學之謎的最新進展。

我們是否發現治療癌症的線索

2010年美國有50多萬人被診斷出癌症，其中三分之一患者只得屈服於病魔。據美國癌症協會稱，飲食方式、吸煙和其它環境因素以及不同的生活方式是導致癌症的主要原因，其影響力顯著大於家族遺傳基因。十年前，美國大眾機械網站稱，預防措施是避免癌症的一種解決方案，並沒有奇蹟性的藥物治療。

雖然過去十年里，誘導癌症的一些惡性因素下降了幾個百分點，但是黑素瘤、白血病、胰腺癌和腎癌等癌症發病率有所上升，同時，化學療法、放射性療法和其它治療手段仍未有突破性進展。

目前，降低癌症發病率的最新策略是提高病毒感染概率，美國路易斯維爾大學進化生物學家保羅-埃瓦爾德(Paul Ewald)認為，到2050年，所有癌症患的95%都是由於感染導致的(而目前因感染導致癌症的概率僅為15-20%)。現在科學家已掌握到肝炎病毒與肝癌有密切聯繫，人類乳頭多瘤空泡病毒可導致宮頸癌、直腸癌、睾丸癌、腦癌和頸椎癌，感染幽門螺桿菌可導致胃癌。

埃瓦爾德稱，病毒感染是誘發癌症的主要元兇。這是由於病毒通過細胞分裂可演變成為目標基因，雖然病毒不可能刺激突變，導致細胞加速失去控制，但病毒使人類細胞變得更加脆弱，更容易發生突變。通過這項研究，科學家意識到大量地使用疫苗接種和抗生素可顯著提高衛生保健，並有效地降低癌症發病率。

人類如何實現長生不老？

常識告訴人們，我們人類都遵循著生老病死的自然規律，未來一天我們必將死亡。但人們都不願面對這一黑暗的現實，寧可相信神話故事中長生不老是可以實現的。近年來，科學家更是通過科學和醫學手段尋找「長生不老」的秘方。

目前，一些尖端科學研究正在分析一些可延長壽命的化學分子的原理，其中包括：白藜蘆醇(葡萄中的一種物質)、雷怕黴素(源自復活島細菌)和p21基因蛋白質。這些蛋白質可以抑制形成澱粉噬菌斑的細胞蛋白質，這些物質與阿茨海默症有關，可提高癌症形成。2000年，塞尼克斯生物科技公司首次報道一種正在研製的藥物可起到以上抑制作用。

同時，研究人員繼續對一種叫做端粒酶的生化酶進行研究，端粒酶可以減緩端粒的縮短進程，據悉，端粒是一種DNA序列，在細胞分裂期間能夠日益縮短長度，直至細胞最終變異或者死亡。依據以上原理，防止其縮短進度，細胞體將無限期地存活下來。2009年，諾貝爾醫學獎得主發現了端粒酶的工作原理。2010年11月，一項發表在《自然》雜誌的最新研究暗示端粒酶的發展前景——一隻實驗老鼠在剝除端粒酶之後再移入，出現「返老還童」。營養補充方式可提高人體端粒酶水平，但迄今臨床醫學尚未對此進行評估論斷。

與此同時，臨床醫學最新研製兩種化學藥物成份——SIRT1和STACs，這是兩種合成催化劑，將於今年投入使用。美國哈佛大學醫學院病理學家大衛-辛克萊(David Sinclair)稱，這兩種藥物可以模擬人體熱量限制效應，從而減緩人體新陳代謝，並在多個物種實驗中顯現出延緩衰老跡象，所測試物種包括：酵母至靈長類動物。

美國伊利諾斯州大學公共保健分院流行病學專家傑伊-奧爾莎斯基(Jay Olshansky)教授卻並不認為通過藥物能起到延年益壽的功效。他說：「白藜蘆醇、雷怕黴素和p21基因多數情況下並不具有延長壽命的作用，在過去10年里，它們並未介入實現人體延壽效果。」奧爾莎斯基認為，百歲長壽老人體內有一種特殊的基因，這是他們長壽的秘密。目前，新英格蘭百歲老人研究計劃(NECS)在全球範圍內對退休高齡老人進行統計分析，現對1600多位百歲老人和他們身體健康的子女進行跟蹤觀測，試圖揭曉人類長壽之謎。

未來主義者拉伊-庫爾茲維爾(Ray Kurzweil)稱，人類長壽的根源可能不是化學性方法或者生物學方法來實現，但通過技術手段可以達到。隨著納米技術日新月異發展，一種納米技術微型機器人能夠進入人體修復受損器官和身體組織。庫爾茲維爾打賭稱，未來通過納米機器人修復人體受損器官，可使人類壽命普遍延長至百歲以上。

人類能否創造其它生命體？

迄今為止，我們仍無法精確地掌握生命體是如何起源於地球，甚至是否地球生命起源於其它星球，或許通過彗星隕石使它們在地球上繁衍生息。但就目前而言，我們能夠很好地處理生命構建，現已掌握生命物形成的必要成份，生物分子結構以及構建生命的組件。

就從零開始創造生命體而言，2010年5月著名遺傳學家克雷格-溫特爾(Craig Venter)和研究同事取得了重大突破，首次創建了第一種人造有機生命體。他們從實驗室化學物質中製造完全的染色體組，然後植入一個空細胞殼，之後該細胞便能依據植入基因方法進行自我改良。這種人造有機生命體叫做「綜合體」，要求通過一種先前自然存在的有機物細胞體系殘留物質作為基礎，因此科學家並非純粹地創造其它生命體。美國賓夕法尼亞州大學倫理學家亞瑟-坎普蘭(Arthur Caplan)說：「溫特爾並未真正地創造出有機生命體！」他介紹稱，一種人工基因物質可為一種細菌提供動力，因此使人工合成生命體的實現邁出了重要一步！

除了科學家建造「活生生」的生物化學人造生命之外，計算機科學家已成功地以數字形式建造了人造生命。美國密歇根州大學數字進化實驗室「阿維達計劃」創建了數字化有機生命體，它看上去就像真實的動物，能夠競爭、死亡和進化。該實驗室主管查爾斯-奧法里(Charles Ofria)說：「我們創造的數字化有機生物可以像細菌體一樣存活，具備細胞的多數功能。目前阿維達計劃仍將繼續製造更富有生命特徵的生命實體，它將有助於揭開複雜的生物進化之謎。阿維達的世界可能是虛擬的，但是這種原理可在現實世界中實現！」

人類是否有靈魂？

精神性宗教研究學家正在解開人類是否存在靈魂的謎團，近期，神經學家安德魯-紐博格(Andrew Newberg)出版了一本新書——《精神宗教原理》，他和研究同事掃描了中國西藏僧侶、佛教尼姑和基督教徒的大腦，這些人群都從事冥想和誦經。十年前，紐博格和同事們曾對130人的大腦進行了掃描，目前他們仍在繼續尋找涉及宗教和精神狀態的大腦網路組織，並試圖揭開大腦和身體組織與「靈魂」活躍性的相關聯繫。

他們發現這與量子力學領域相關，人類意識浮現與大腦數十億個神經網路活動性有關。美國亞利桑那州大學意識研究中心主任斯圖亞特-哈梅羅夫(Stuart Hameroff)說：「多數觀點認為大腦意識產生於大腦神經細胞之間的連禱計算。」他和研究同事共同創建了Orch OR模型，這是一種量子意識理論。該理論提出一種叫做「微管(microtubules)」的微小細胞結構起到重要作用，大腦意識同時依賴於大腦神經細胞中微管的量子計算。

宇宙是否存在外星人？

在數以百萬的科幻小說和科幻電影中，均有不同程度的神秘外星人的想像。日前，天文學家宣稱，儘管目前發現大量的系外行星，但發現外星人的概率卻幾乎為零，很可能地球人類是宇宙中唯一的智慧生命！

兩周前，美國宇航局宣布發現一顆直徑是地球1.4倍的岩石行星，從而激起天文學家搜尋系外智慧生命存在的熱情。一顆被命名為「開普勒-10」的行星環繞恆星運行，距離地球560光年，美國宇航局科學家稱它是「行星缺失的重要環節」。但之後他們發現這顆行星表面溫度高達13000攝氏度，遭受數百萬公里之遙恆星的強烈輻射。從而斷定這顆岩石行星不可能適應生命體存活，同時，他們還表示迄今發現的500顆系外行星中多數由於距離恆星太近，不具備孕育生命的條件。這些行星不是表面溫度過於熾熱，就是過於冰冷，或者表面溫度變化幅度太大。

美國哈佛大學資深天體物理學家霍華德-史密斯(Howard Smith)教授在接受《星期日泰晤士時報》採訪時說：「最新研究暗示著地球生命可能是宇宙中唯一的生命形式，宇宙很少有類似地球的行星，以及地球和太陽這樣的行星系統。」他認為地球的生態環境是獨一無二的，太陽系之外的行星環境無法適應生命存在。

能否突破光速的速度限制？

自20世紀初，愛因斯坦的實驗就證實了真空下速度的極限是光速——每秒186282英里，但即使我們將宇宙飛船加速至光線，發射該宇宙飛船至最近的恆星系統半人馬座也需要十年，半人馬座行星系統僅距離地球4.3光年。

近年來，多項科學實驗用於挑戰是否能夠突破光速極限，其中包括：2000年普林斯頓大學王利軍領導的實驗，2007年德國研究人員進行的另一項實驗。起初科學家樂於接受沒有任何質量物體能夠突破光速，但是脈衝光卻能達到。在真空狀態下，不同點的脈衝光以「不可能的的速度」傳播，但這一速度也無法幫助人類短時間內抵達恆星。

美國貝勒大學物理系教授傑拉爾德-克利弗(Gerald Cleaver)說：「量子糾纏(Quantum entanglement)的速度可能超越光速。」

或許未來實現快速太空之旅的有效方法是跳躍多維空間，美國宇航局突破性推進物理學計劃前任負責人麥克-米里斯(Marc Millis)說：「如果要實現多維空間之間的跳躍轉換，那麼我們還有一些重大的宇宙物理學性質尚未發現。」他指出有兩種「暗現象」可以清晰地見證突破光速——暗物質和暗能量，暗能量，以非常快的速度吞併宇宙；暗物質，是宇宙中最神秘的物質，當星系飛速旋轉時可預防旋轉的星系拋出其宇宙物質。此外，科學家在宇宙領域中評估宇宙大爆炸之後的瞬間出現了超越光速的現象。

能否實現時空旅行？

在許多科幻電影中均表現出了未來科學探索的展望，比如：神秘的外星生命、無法想像的時空旅行等。目前，光速的極限瓶頸仍是科學界研究的一個重要主題，時空旅行看似更加遙不可及。

相對論表明，一個人如果高速運動著，時間對他來說就會變慢；如果他的運動速度趨近於光速，時間對他來說就會趨近於停滯——以光速運行就可以永生。那麼再進一步，如果運動的速度超過光速(儘管相對論假定這是不可能的)，會發生什麼情況？推理表明，時間就會倒轉，人就能夠回到過去——這就有點像時間機器。當然這只是從理論上來說是如此，因為事實上，人類至今所能做到的最快的旅行，其速度也是遠遠小於光速的。

在天體物理學中，「蟲洞」的意思，按照史蒂芬-霍金在《時間簡史》中的通俗解釋是這樣的：「蟲洞就是一個時空細管，它能把幾乎平坦的相隔遙遠的區域連接起來。……因此，蟲洞正和其他可能的超光速旅行方式一樣，允許人們往過去旅行。」說得更直白一點，就是從理論上說，蟲洞可以讓人從一個世界(時空)到達另一個世界。這種想法，當然是科幻電影最歡迎的思想資源之一。電影《回到未來》、《2009迷失記憶》、《時間線》等等的故事結構，就是在此基礎上建立起來的。

通過蟲洞前往過去或未來世界，畢竟是一個相當抽象的概念。《時間簡史》之類的書中所畫的蟲洞圖像，通常是兩片平行宇宙，代表兩個不同的時空，也即兩個不同的世界，中間有圓錐狀的通道，那個通道就是蟲洞，也就是所謂的「愛因斯坦-羅森橋」。目前，科學家認為，有可能存在著可以通過的愛因斯坦-羅森橋，這時它就變成一個「蟲洞」——通往另一宇宙的通道。「蟲洞」可以進行時間旅行，還能夠通往不同的空間。

我們發現其它宇宙？

即使我們最終揭開人類起源，地球和宇宙之謎，但很可能存在著更多的謎團，那時科學家或許會窘困於宇宙之外是否還存在著其它的宇宙？

之前科學家太空觀測得出的理論認為，我們的宇宙起源於一次大爆炸，爆炸之後極短時期內瞬即產生了迅速膨脹，稱為暴漲。為了給我們這個宇宙的誕生設定一個初始條件，2010年11月，科學家對大爆炸之前發生的景象進行研究時，發現了多個宇宙同時存在的證據。英國牛津大學的理論物理學家羅傑-彭羅斯和美國埃里溫物理學院的瓦赫-古薩德揚用宇宙微波背景（CMB）數據研究大爆炸之前發生的景象時，發現了低於平均溫差的同心圓環，他們認為大爆炸可能曾多次發生，為循環宇宙論提供了證據。

另一項研究獲得了更大的發現，一個由美、英和加拿大聯合組成的研究小組建立了運演算法則，在宇宙微波背景中尋找具有某種特殊屬性的碰撞，結果發現了4個統計學上不可能的圓環圖案。研究人員認為，這些標記可能是我們的宇宙和4個不同時期爆出來的其他宇宙發生碰撞後產生的「擦傷」痕迹。如果該結論正確，這將是除我們這個宇宙之外還有多個宇宙確實存在的首個證據。

存在多個宇宙的觀點並不新鮮，科學家此前就認為我們生活在一個由無限數量宇宙構成的「多元宇宙」中。多元宇宙的概念起源於永恆膨脹的觀點，認為我們的宇宙自從大爆炸之後就一直在膨脹，而目前的膨脹僅僅是不同空間部分的許多膨脹中的一個。當一個空間部分經歷巨大爆發時，它便形成具有自身特性的宇宙。這表明，永恆膨脹重現過無數次，產生了無數宇宙，導致了多元宇宙。儘管這些無限宇宙是不規則形狀，並非圓形，但它們也被稱為泡泡宇宙。聯合研究小組斯蒂芬-菲尼等人在研究論文中稱，這些泡泡宇宙到處運動，偶爾會彼此碰撞在一起，這些碰撞就會在泡泡內部的宇宙里產生不均勻性，顯示在宇宙微波背景中。

來源：網路媒體/生活十大

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