最具深度的科学之谜的最新进展怎样？_文艺天地_半岛家园

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字体大小：小中大发表于：2011-08-01 09:29

最具深度的科学之谜的最新进展怎样？

在2000年，美国《大众机械网站》列举了可能在22世纪初才能揭晓的8项最具深度的科学之谜，十年过去了，这些科学之谜获得了哪些重大突破？日前，该网站再次深度剖析这些科学之谜的最新进展。 　　　　<IMG src="/UpFile/Attach/201108/2011030915082514846.jpg"> 　　我们是否发现治疗癌症的线索？　　2010年美国有50多万人被诊断出癌症，其中三分之一患者只得屈服于病魔。据美国癌症协会称，饮食方式、吸烟和其它环境因素以及不同的生活方式是导致癌症的主要原因，其影响力显著大于家族遗传基因。十年前，美国大众机械网站称，预防措施是避免癌症的一种解决方案，并没有奇迹性的药物治疗。　　虽然过去十年里，诱导癌症的一些恶性因素下降了几个百分点，但是黑素瘤、白血病、胰腺癌和肾癌等癌症发病率有所上升，同时，化学疗法、放射性疗法和其它治疗手段仍未有突破性进展。　　目前，降低癌症发病率的最新策略是提高病毒感染概率，美国路易斯维尔大学进化生物学家保罗-埃瓦尔德(Paul Ewald)认为，到2050年，所有癌症患的95%都是由于感染导致的(而目前因感染导致癌症的概率仅为15-20%)。现在科学家已掌握到肝炎病毒与肝癌有密切联系，人类乳头多瘤空泡病毒可导致宫颈癌、直肠癌、睾丸癌、脑癌和颈椎癌，感染幽门螺杆菌可导致胃癌。　　埃瓦尔德称，病毒感染是诱发癌症的主要元凶。这是由于病毒通过细胞分裂可演变成为目标基因，虽然病毒不可能刺激突变，导致细胞加速失去控制，但病毒使人类细胞变得更加脆弱，更容易发生突变。通过这项研究，科学家意识到大量地使用疫苗接种和抗生素可显著提高卫生保健，并有效地降低癌症发病率。　　　　<IMG src="/UpFile/Attach/201108/2011030915082514847.jpg"> 　　人类如何实现长生不老？　　常识告诉人们，我们人类都遵循着生老病死的自然规律，未来一天我们必将死亡。但人们都不愿面对这一黑暗的现实，宁可相信神话故事中长生不老是可以实现的。近年来，科学家更是通过科学和医学手段寻找“长生不老”的秘方。　　目前，一些尖端科学研究正在分析一些可延长寿命的化学分子的原理，其中包括：白藜芦醇(葡萄中的一种物质)、雷怕霉素(源自复活岛细菌)和p21基因蛋白质。这些蛋白质可以抑制形成淀粉噬菌斑的细胞蛋白质，这些物质与阿茨海默症有关，可提高癌症形成。2000年，塞尼克斯生物科技公司首次报道一种正在研制的药物可起到以上抑制作用。　　同时，研究人员继续对一种叫做端粒酶的生化酶进行研究，端粒酶可以减缓端粒的缩短进程，据悉，端粒是一种DNA序列，在细胞分裂期间能够日益缩短长度，直至细胞最终变异或者死亡。依据以上原理，防止其缩短进度，细胞体将无限期地存活下来。2009年，诺贝尔医学奖得主发现了端粒酶的工作原理。2010年11月，一项发表在《自然》杂志的最新研究暗示端粒酶的发展前景——一只实验老鼠在剥除端粒酶之后再移入，出现“返老还童”。营养补充方式可提高人体端粒酶水平，但迄今临床医学尚未对此进行评估论断。　　与此同时，临床医学最新研制两种化学药物成份——SIRT1和STACs，这是两种合成催化剂，将于今年投入使用。美国哈佛大学医学院病理学家大卫-辛克莱(David Sinclair)称，这两种药物可以模拟人体热量限制效应，从而减缓人体新陈代谢，并在多个物种实验中显现出延缓衰老迹象，所测试物种包括：酵母至灵长类动物。　　美国伊利诺斯州大学公共保健分院流行病学专家杰伊-奥尔莎斯基(Jay Olshansky)教授却并不认为通过药物能起到延年益寿的功效。他说：“白藜芦醇、雷怕霉素和p21基因多数情况下并不具有延长寿命的作用，在过去10年里，它们并未介入实现人体延寿效果。”奥尔莎斯基认为，百岁长寿老人体内有一种特殊的基因，这是他们长寿的秘密。目前，新英格兰百岁老人研究计划(NECS)在全球范围内对退休高龄老人进行统计分析，现对1600多位百岁老人和他们身体健康的子女进行跟踪观测，试图揭晓人类长寿之谜。　　未来主义者拉伊-库尔兹维尔(Ray Kurzweil)称，人类长寿的根源可能不是化学性方法或者生物学方法来实现，但通过技术手段可以达到。随着纳米技术日新月异发展，一种纳米技术微型机器人能够进入人体修复受损器官和身体组织。库尔兹维尔打赌称，未来通过纳米机器人修复人体受损器官，可使人类寿命普遍延长至百岁以上。　　　<IMG src="/UpFile/Attach/201108/2011030915082514848.jpg">　　　人类能否创造其它生命体？　　迄今为止，我们仍无法精确地掌握生命体是如何起源于地球，甚至是否地球生命起源于其它星球，或许通过彗星陨石使它们在地球上繁衍生息。但就目前而言，我们能够很好地处理生命构建，现已掌握生命物形成的必要成份，生物分子结构以及构建生命的组件。　　就从零开始创造生命体而言，2010年5月著名遗传学家克雷格-温特尔(Craig Venter)和研究同事取得了重大突破，首次创建了第一种人造有机生命体。他们从实验室化学物质中制造完全的染色体组，然后植入一个空细胞壳，之后该细胞便能依据植入基因方法进行自我改良。这种人造有机生命体叫做“综合体”，要求通过一种先前自然存在的有机物细胞体系残留物质作为基础，因此科学家并非纯粹地创造其它生命体。美国宾夕法尼亚州大学伦理学家亚瑟-坎普兰(Arthur Caplan)说：“温特尔并未真正地创造出有机生命体！”他介绍称，一种人工基因物质可为一种细菌提供动力，因此使人工合成生命体的实现迈出了重要一步！　　除了科学家建造“活生生”的生物化学人造生命之外，计算机科学家已成功地以数字形式建造了人造生命。美国密歇根州大学数字进化实验室“阿维达计划”创建了数字化有机生命体，它看上去就像真实的动物，能够竞争、死亡和进化。该实验室主管查尔斯-奥法里(Charles Ofria)说：“我们创造的数字化有机生物可以像细菌体一样存活，具备细胞的多数功能。目前阿维达计划仍将继续制造更富有生命特征的生命实体，它将有助于揭开复杂的生物进化之谜。阿维达的世界可能是虚拟的，但是这种原理可在现实世界中实现！”　　　　<IMG src="/UpFile/Attach/201108/2011030915082514849.jpg">　　人类是否有灵魂？　　精神性宗教研究学家正在解开人类是否存在灵魂的谜团，近期，神经学家安德鲁-纽博格(Andrew Newberg)出版了一本新书——《精神宗教原理》，他和研究同事扫描了中国西藏僧侣、佛教尼姑和基督教徒的大脑，这些人群都从事冥想和诵经。十年前，纽博格和同事们曾对130人的大脑进行了扫描，目前他们仍在继续寻找涉及宗教和精神状态的大脑网络组织，并试图揭开大脑和身体组织与“灵魂”活跃性的相关联系。　　他们发现这与量子力学领域相关，人类意识浮现与大脑数十亿个神经网络活动性有关。美国亚利桑那州大学意识研究中心主任斯图亚特-哈梅罗夫(Stuart Hameroff)说：“多数观点认为大脑意识产生于大脑神经细胞之间的连祷计算。”他和研究同事共同创建了Orch or模型，这是一种量子意识理论。该理论提出一种叫做“微管(microtubules)”的微小细胞结构起到重要作用，大脑意识同时依赖于大脑神经细胞中微管的量子计算。　　　　<IMG src="/UpFile/Attach/201108/2011030915082514850.jpg"> 　　宇宙是否存在外星人？　　在数以百万的科幻小说和科幻电影中，均有不同程度的神秘外星人的想像。日前，天文学家宣称，尽管目前发现大量的系外行星，但发现外星人的概率却几乎为零，很可能地球人类是宇宙中唯一的智慧生命！　　两周前，美国宇航局宣布发现一颗直径是地球1.4倍的岩石行星，从而激起天文学家搜寻系外智慧生命存在的热情。一颗被命名为“开普勒-10”的行星环绕恒星运行，距离地球560光年，美国宇航局科学家称它是“行星缺失的重要环节”。但之后他们发现这颗行星表面温度高达13000摄氏度，遭受数百万公里之遥恒星的强烈辐射。从而断定这颗岩石行星不可能适应生命体存活，同时，他们还表示迄今发现的500颗系外行星中多数由于距离恒星太近，不具备孕育生命的条件。这些行星不是表面温度过于炽热，就是过于冰冷，或者表面温度变化幅度太大。　　美国哈佛大学资深天体物理学家霍华德-史密斯(Howard Smith)教授在接受《星期日泰晤士时报》采访时说：“最新研究暗示着地球生命可能是宇宙中唯一的生命形式，宇宙很少有类似地球的行星，以及地球和太阳这样的行星系统。”他认为地球的生态环境是独一无二的，太阳系之外的行星环境无法适应生命存在。　　　　<IMG src="/UpFile/Attach/201108/2011030915082514851.jpg">　　能否突破光速的速度限制？　　自20世纪初，爱因斯坦的实验就证实了真空下速度的极限是光速——每秒186282英里，但即使我们将宇宙飞船加速至光线，发射该宇宙飞船至最近的恒星系统半人马座也需要十年，半人马座行星系统仅距离地球4.3光年。　　近年来，多项科学实验用于挑战是否能够突破光速极限，其中包括：2000年普林斯顿大学王利军领导的实验，2007年德国研究人员进行的另一项实验。起初科学家乐于接受没有任何质量物体能够突破光速，但是脉冲光却能达到。在真空状态下，不同点的脉冲光以“不可能的的速度”传播，但这一速度也无法帮助人类短时间内抵达恒星。　　美国贝勒大学物理系教授杰拉尔德-克利弗(Gerald Cleaver)说：“量子纠缠(Quantum entanglement)的速度可能超越光速。”　　或许未来实现快速太空之旅的有效方法是跳跃多维空间，美国宇航局突破性推进物理学计划前任负责人麦克-米里斯(Marc Millis)说：“如果要实现多维空间之间的跳跃转换，那么我们还有一些重大的宇宙物理学性质尚未发现。”他指出有两种“暗现象”可以清晰地见证突破光速——暗物质和暗能量，暗能量，以非常快的速度吞并宇宙；暗物质，是宇宙中最神秘的物质，当星系飞速旋转时可预防旋转的星系抛出其宇宙物质。此外，科学家在宇宙领域中评估宇宙大爆炸之后的瞬间出现了超越光速的现象。　　　　<IMG src="/UpFile/Attach/201108/2011030915082514852.jpg">　　能否实现时空旅行？　　在许多科幻电影中均表现出了未来科学探索的展望，比如：神秘的外星生命、无法想像的时空旅行等。目前，光速的极限瓶颈仍是科学界研究的一个重要主题，时空旅行看似更加遥不可及。　　相对论表明，一个人如果高速运动着，时间对他来说就会变慢；如果他的运动速度趋近于光速，时间对他来说就会趋近于停滞——以光速运行就可以永生。那么再进一步，如果运动的速度超过光速(尽管相对论假定这是不可能的)，会发生什么情况？推理表明，时间就会倒转，人就能够回到过去——这就有点像时间机器。当然这只是从理论上来说是如此，因为事实上，人类至今所能做到的最快的旅行，其速度也是远远小于光速的。　　在天体物理学中，“虫洞”的意思，按照史蒂芬-霍金在《时间简史》中的通俗解释是这样的：“虫洞就是一个时空细管，它能把几乎平坦的相隔遥远的区域连接起来。因此，虫洞正和其他可能的超光速旅行方式一样，允许人们往过去旅行。”说得更直白一点，就是从理论上说，虫洞可以让人从一个世界(时空)到达另一个世界。这种想法，当然是科幻电影最欢迎的思想资源之一。电影《回到未来》、《2009迷失记忆》、《时间线》等等的故事结构，就是在此基础上建立起来的。　　通过虫洞前往过去或未来世界，毕竟是一个相当抽象的概念。《时间简史》之类的书中所画的虫洞图像，通常是两片平行宇宙，代表两个不同的时空，也即两个不同的世界，中间有圆锥状的通道，那个通道就是虫洞，也就是所谓的“爱因斯坦-罗森桥”。目前，科学家认为，有可能存在着可以通过的爱因斯坦-罗森桥，这时它就变成一个“虫洞”——通往另一宇宙的通道。“虫洞”可以进行时间旅行，还能够通往不同的空间。　　　　<IMG src="/UpFile/Attach/201108/2011030915082514853.jpg">　　我们发现其它宇宙？　　即使我们最终揭开人类起源，地球和宇宙之谜，但很可能存在着更多的谜团，那时科学家或许会窘困于宇宙之外是否还存在着其它的宇宙？　　之前科学家太空观测得出的理论认为，我们的宇宙起源于一次大爆炸，爆炸之后极短时期内瞬即产生了迅速膨胀，称为暴涨。为了给我们这个宇宙的诞生设定一个初始条件，2010年11月，科学家对大爆炸之前发生的景象进行研究时，发现了多个宇宙同时存在的证据。英国牛津大学的理论物理学家罗杰-彭罗斯和美国埃里温物理学院的瓦赫-古萨德扬用宇宙微波背景（CMB）数据研究大爆炸之前发生的景象时，发现了低于平均温差的同心圆环，他们认为大爆炸可能曾多次发生，为循环宇宙论提供了证据。　　另一项研究获得了更大的发现，一个由美、英和加拿大联合组成的研究小组建立了运算法则，在宇宙微波背景中寻找具有某种特殊属性的碰撞，结果发现了4个统计学上不可能的圆环图案。研究人员认为，这些标记可能是我们的宇宙和4个不同时期爆出来的其他宇宙发生碰撞后产生的“擦伤”痕迹。如果该结论正确，这将是除我们这个宇宙之外还有多个宇宙确实存在的首个证据。　　存在多个宇宙的观点并不新鲜，科学家此前就认为我们生活在一个由无限数量宇宙构成的“多元宇宙”中。多元宇宙的概念起源于永恒膨胀的观点，认为我们的宇宙自从大爆炸之后就一直在膨胀，而目前的膨胀仅仅是不同空间部分的许多膨胀中的一个。当一个空间部分经历巨大爆发时，它便形成具有自身特性的宇宙。这表明，永恒膨胀重现过无数次，产生了无数宇宙，导致了多元宇宙。尽管这些无限宇宙是不规则形状，并非圆形，但它们也被称为泡泡宇宙。联合研究小组斯蒂芬-菲尼等人在研究论文中称，这些泡泡宇宙到处运动，偶尔会彼此碰撞在一起，这些碰撞就会在泡泡内部的宇宙里产生不均匀性，显示在宇宙微波背景中。

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