22世紀八大科學突破預測，深度剖析

可能在22世紀初才能揭曉的8項最具深度的科學之謎，這些科學之謎獲得了哪些重大突破？本文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？

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，進化生物學家認為，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。

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。

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。

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。

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，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。

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。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，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。

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。 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，遺傳學家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。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，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。科學家曾對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。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。精神性宗教研究學家創建了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！

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。

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。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。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。

「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，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。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，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。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,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。

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