十大科學(xué)謎題本世紀(jì)有望解開

楊孝文

1.時間是一種幻覺嗎?

愛因斯坦說時間只是另一種尺度，是除了上下、左右、前后之外的第四維。愛因斯坦說，我們對于時間的理解是基于它與環(huán)境的關(guān)系。古怪之處在于，你行進(jìn)得越快，時間就過得越慢。他的理論能夠作出最根本的解釋：過去、現(xiàn)在和將來僅僅是想象構(gòu)成的，任何事都是由大腦創(chuàng)立的，并不會立即發(fā)生。時間作為第四維，不像其他維那樣——其中一個原因，我們只能沿著時間軸朝一個方向走。

2.受精卵如何變成人?

受精卵細(xì)胞怎么知道如何造人(或哺乳動物)呢?生物學(xué)家過去認(rèn)為細(xì)胞的蛋白質(zhì)以某種方式攜帶著造人的說明書，但現(xiàn)在看來，蛋白質(zhì)更像建造人體大廈的磚磚瓦瓦。如何形成組織器官的方法一定被寫在細(xì)胞的DNA上，但是還沒有人知道如何將這些信息讀取出來。

3.為什么我們需要睡眠?

顯而易見，睡眠可以使身體得到休息，但是看電視不是也可以使身體得到休息嗎?看來這不能解釋睡眠的必要性。一種主要的理論認(rèn)為，我們清醒的時候，大腦中會不斷產(chǎn)生某種致命的物質(zhì)，越積越多，只有睡眠才能夠?qū)⑺鼈兇驋吒蓛?；或者也能這么解釋，大腦中有某種生存必需的物質(zhì)，清醒時會逐漸被消耗掉，只有睡眠才能補充這種物質(zhì)。這么解釋的話，睡眠就有意義了。

4.為什么安慰劑會起作用?

托·韋格是哥倫比亞大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家，為了研究安慰劑的功效，最近的一次實驗中，韋格及其同事用刺激的方法對腕關(guān)節(jié)進(jìn)行了24項測試。研究員將一種惰性奶油涂于實驗者手腕上，告訴他們里面含有止痛劑，當(dāng)科學(xué)家發(fā)出下一組脈沖時，8項測試結(jié)果表明疼痛得到顯著減少。平淡無奇的奶油就可以使強烈的電刺激效果變得緩和許多，那安慰劑作為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)最好的藥物，又是怎么產(chǎn)生作用的呢?研究表明，在對因高血壓和帕金森病引起的精神不振病人的實驗中，30%到40%的病人在服用了假的安慰劑后稱感覺良好。假安慰劑都能產(chǎn)生如此神效，真是令人難以相信。

5.森林是減緩還是加速全球變暖的速度?

每個人都知道森林有助于環(huán)境的改善。樹木在生長的過程中會吸收導(dǎo)致全球變暖的罪魁禍?zhǔn)锥趸?，樹木越大，?shù)量越多，其吸收二氧化碳的數(shù)量也就越多。所以森林是防止全球變暖的一個很好的調(diào)節(jié)劑。但盡管植物在大量吸收二氧化碳，而地球仍在不斷升溫。我們不知道以后將會怎樣，因為我們對森林本身了解得太少?？茖W(xué)家估計，在所有物種中，有一半的物種生活于森林的這個三維迷宮的樹冠層，其中的絕大部分在我們的視線之外。

6.生命從何而來?

物競天擇，適者生存，自然選擇學(xué)說解釋了生物體為了適應(yīng)環(huán)境的改變，是如何進(jìn)化而來的。但達(dá)爾文的理論卻不能解釋第一個生物體是如何產(chǎn)生的，這在他看來是一個深深的謎團(tuán)，沒有人知道。第一個生命體是如何被裝配起來的呢?大自然甚至連一點點微小的暗示都沒有給出。是上帝或其他高等生物創(chuàng)造了生命嗎?我們起源于另外的星球，是被外星人運到地球的嗎?除非生命起源的問題完全被搞清楚，不然這些問題很難得到解答。

7.冰河時代是如何出現(xiàn)的?

科學(xué)家稱，小規(guī)模的冰河時期，每2萬—4萬年發(fā)生一次，大規(guī)模的每10萬年左右發(fā)生一次。但他們并不知道其中原因。由塞爾維亞工程師米蘭柯維奇提出的理論認(rèn)為，地球軌道的不規(guī)則性改變了它所吸收能量的多少，導(dǎo)致地球突然冷卻。雖然這個理論與短期冰河期發(fā)生的時間相吻合，但仍舊存在一個很大的不足。在過去的數(shù)十年中，研究表明地球軌道的不規(guī)則性，對地球所吸收太陽能的影響只占其中的1%或更少，這個微小的影響不可能使地球的氣候產(chǎn)生重大突變。是什么以一小數(shù)量的太陽能的變化產(chǎn)生了巨大的冰河作用?如果能弄清這一點，就可大大幫助我們搞清目前全球變暖的問題以及如何解決這一問題。

8.為什么一些疾病會流行起來?

一種流行性疾病——全國性暴發(fā)的疾病，實際上只是一種病原體鴻運當(dāng)頭的外在表現(xiàn)。細(xì)菌如何實現(xiàn)感染的效率取決于它們是怎樣工作以及它們的攻擊對象——我們?nèi)祟悺挚鼓芰θ绾巍＠?，HIV病毒喜歡(性關(guān)系)濫交卻又裝正經(jīng)的人群，人類喜歡性交，但卻不喜歡談?wù)摪踩?。另外，那些性濫交的人卻不會受到埃伯拉病毒的感染。細(xì)菌中的變化，比如說如果禽流感病毒H5N1從人類基因中獲得正確的基因就很容易繁殖。但是沒有人知道如何預(yù)測何時那些細(xì)菌會在人群中暴發(fā)，所以不要忘記經(jīng)常洗手。

9.為什么我們會死亡?

當(dāng)物理學(xué)家被問到事物為何死亡這種問題時，他們會毫不猶豫地回答說這符合熱力學(xué)第二定律。任何事物無論它是礦物質(zhì)、植物或動物，最終都會分解消亡。這種現(xiàn)象發(fā)生在人類身上就是使人變老，這也是生物學(xué)家的一個研究課題。但是若想獲得生命何時終結(jié)的最佳解釋，我們還要求助于生態(tài)學(xué)家，而他們也只是有一種粗略地計算壽命的辦法。

10.為什么不能十分準(zhǔn)確地預(yù)報天氣?

數(shù)年前，幾天后的天氣預(yù)報是完全不可信的，但現(xiàn)今更為先進(jìn)的計算機(jī)模型使得預(yù)報一周后的天氣變得精確起來。但是當(dāng)你想建造一個計算機(jī)模型來預(yù)報數(shù)十年后或數(shù)世紀(jì)后的天氣時，問題出現(xiàn)了。氣象學(xué)家愛沃德·勞倫茲曾進(jìn)行一項計算機(jī)天氣模擬，決定對其中的一個參量采用四舍五入進(jìn)行計算。這個小小的變化完全改變了天氣模型。這成為后來著名的蝴蝶效應(yīng)：一只蝴蝶在巴西扇動翅膀，會在美國得克薩斯州引起一場風(fēng)暴。勞倫茲的這種做法創(chuàng)立了混沌理論，啟發(fā)氣象學(xué)家將盡可能精確的數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)模型以增長他們的預(yù)測區(qū)間。但是即使極為精確的數(shù)據(jù)也不能使我們獲得精確的長期性預(yù)測結(jié)果。（摘自《北京科技報》）

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