生命從何而來？我們?yōu)槭裁磿溃?br />
生命從何時開始？受精卵如何變成人？為什么我們需要睡眠？冰河時代是如何出現(xiàn)的?為什么我們會死亡？科學(xué)已經(jīng)有了飛躍式發(fā)展，但直到今天，我們?nèi)杂性S多重要的難題沒有找到答案。2月號《連線》雜志為我們挑選了10個目前仍然找不到答案的科學(xué)問題，以及科學(xué)家在這些領(lǐng)域的探索和發(fā)現(xiàn)。科學(xué)家相信，在21世紀(jì)這些問題也許有望破解。
1.時間是一種幻覺么？
柏拉圖認(rèn)為時間是持續(xù)不斷的，伽利略對這種觀念表示懷疑，并計(jì)算出如何用圖表進(jìn)行表示，所以他能夠在物理學(xué)領(lǐng)域做出重要的貢獻(xiàn)。艾伯特?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)的越快，時間就過的越慢。他的理論能夠做出最根本的解釋：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。
愛因斯坦統(tǒng)一的時空概念理論上行得通，但實(shí)際卻很難辦到。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？
想象一下，你將1英寸寬的黑色方塊放在一塊空地上，突然這個方塊開始自我復(fù)制，1變2，2變4，4變8，8變16……這些增殖擴(kuò)散的方塊開始形成一些建筑???圍欄、拱門、墻壁、管道等。一些方塊變成了電線、聚氯乙烯管道、鋼筋建材、木頭柱子，一些變成了墻板、鑲板面、地毯和玻璃窗。電線開始自動連接成一張復(fù)雜無邊的網(wǎng)絡(luò)。最后，一幢100層高的摩天大樓拔地而起。
這就是受精卵變成人的一個形象比喻，但是，小方塊怎么知道如何建造大樓呢？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，或是沒有任何建造計(jì)劃的泥瓦匠，不像攜帶著建造圖紙的設(shè)計(jì)師。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？
“如果你偷懶打瞌睡，你就會失去很多”，這是一個容易記住的習(xí)語，但是如果生命中沒有睡眠的話，將是一件十分恐怖的事情。所有的哺乳動物都需要睡覺，如果剝奪睡眠，它們將會很快死去，比禁食死得更快。這是為什么呢？沒有人知道答案。
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么？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鼈兇驋吒蓛簦换蛘咭材苓@么解釋，大腦中有某種生存必須的物質(zhì)，清醒時會逐漸被消耗掉，只有睡眠才能補(bǔ)充這種物質(zhì)。這么解釋的話，睡眠就有意義了。以第一種解釋來分析，夜間，大腦進(jìn)入休息狀態(tài)，逐漸恢復(fù)能量，進(jìn)入慢波睡眠狀態(tài)。這時，大腦沒有什么負(fù)擔(dān)，可以集中進(jìn)行垃圾清理工作。
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(現(xiàn)代醫(yī)學(xué)最為神秘的一種現(xiàn)象)，他用短促的電脈沖對實(shí)驗(yàn)者進(jìn)行刺激。最近的一次實(shí)驗(yàn)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(xiàng)測試。研究員將一種惰性奶油涂于實(shí)驗(yàn)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(xiàng)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(qiáng)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(shí)驗(yàn)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，真是另人難以相信。
最近一次研究，休斯敦退役軍人醫(yī)療中心的醫(yī)生們對一組患有關(guān)節(jié)炎的病人做了膝關(guān)節(jié)內(nèi)窺鏡手術(shù)，需要削去一些膝蓋骨并去除膝關(guān)節(jié)積水；另一組假裝做膝蓋并進(jìn)行包扎。結(jié)果疼痛報(bào)告顯示結(jié)果一樣。霍華德?波迪是得克薩斯州大學(xué)醫(yī)學(xué)院的教授，并發(fā)表過相關(guān)方面的著作，他說：“據(jù)我看，安慰劑雖然不能起死回生，但大量的實(shí)驗(yàn)表明，安慰劑至少可以在一定程度上起作用�！�
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，但地球仍在不斷升溫。于是產(chǎn)生了這樣一個悖論，未來，森林并不能減緩氣候的變化，但隨著森林不斷遭受毀壞，全球變暖形式將變得更為嚴(yán)峻。
我們不知道以后將會怎樣，因?yàn)槲覀儗ι直旧砹私獾奶佟？茖W(xué)家估計(jì)，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。實(shí)際上沒有說清楚在地球的任何一個地方，指定任何一個高度的1立方米的樹冠層中生活有哪些物種。
佛羅里達(dá)州新學(xué)院的樹冠科學(xué)家馬格瑞特?羅曼說：“在你至少知道森林中生活有哪些物種后，你才能有可能知道更多有關(guān)森林的一般性問題。這不僅僅是給它們命名的問題。我們需要知道哪些是常見物種，哪些是稀有物種，這些物種在做什么，在弄清楚這些后我們才能進(jìn)入下一階段的研究，弄清森林和地球氣候之間的交互關(guān)系�！�
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)化來而的。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)。是死氣沉沉的，沒有任何生命跡象的化合物最初創(chuàng)造了生命么？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(diǎn)點(diǎn)微小的暗示都沒有給出。
隨著時間的流逝，這個謎團(tuán)越藏越深。畢竟，如果原始的自然條件就可以創(chuàng)造生命的話，那么如今先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境應(yīng)該也能，或者應(yīng)該非常容易地創(chuàng)造出生命，但是迄今為止所有的實(shí)驗(yàn)都以失敗告終。國際殊榮諾貝爾獎和來自國際基因工程的100萬美元的獎勵正在等待研究員在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下創(chuàng)造生命，但至今仍無人問津。
一些研究人員認(rèn)為，早期的地球環(huán)境存在某種神秘的物質(zhì)，可以將化合物變成生命，但現(xiàn)在這種物質(zhì)已經(jīng)永遠(yuǎn)的消失了。也有一些研究員提出了與RNA有關(guān)的解釋，一些含有RNA的物質(zhì)先形成，再以其為模板制造DNA，但這不能解釋第一個RNA是哪里來的。
是上帝或其他高等生物創(chuàng)造了生命么？我們起源于另外的星球，是被
外星人運(yùn)到地球的么？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?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�，F(xiàn)行的1920年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。密歇根大學(xué)的地質(zhì)和氣候?qū)W家亨利?伯拉克說：“令人不解的是，是什么在扮演著放大這一作用的角色，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？”
對冰層和海床巖石的研究表明，溫度的升降與溫室氣體的濃度密切相關(guān)。但這是一個雞和雞蛋的問題。二氧化碳含量的增多和減少是氣候變化的原因還是氣候變化的結(jié)果？如果是氣候變化的原因，是什么導(dǎo)致了這種變化？如果能弄清這一點(diǎn)，就可大大幫助我們搞清目前全球變暖問題以及如何解決這一問題。但正如俄亥俄州的地質(zhì)學(xué)家馬修?薩茲曼所指出的那樣，“我們需要知道溫室氣體在史前時代波動的原因，但我們并不知道這一點(diǎn)�！�
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(shí)際上只是一種病原體鴻運(yùn)當(dāng)頭的外在表現(xiàn)。畢竟細(xì)菌想要我們?nèi)祟愃胍囊磺�。�?xì)菌世界的成功意味著要使許許多多的人受到它的感染，它們不斷生殖，然后使更多人受到感染。細(xì)菌如何實(shí)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???抵抗能力如何。例如，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�。另一方面，那些性濫交的人卻不會受到埃伯拉病毒的感染。所以文化的改變就像是乘坐噴氣式飛機(jī)旅行，會使一些人群更容易受到某種之前所含有的疾病的攻擊。
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好像菠菜之于大力水手。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，他們會毫不猶豫的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，也不管它是一輛凌志汽車、禮冠上的一個貝殼還是細(xì)胞壁上的一個蛋白質(zhì)分子最終都會分解消亡。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。人變老的原因可能因?yàn)镈NA遭到了自由基的損害，也可能是因?yàn)槿旧w端粒發(fā)生萎縮。就像科學(xué)家所稱的那樣，染色體端粒會隨著每次細(xì)胞分裂而變小。當(dāng)染色體縮小到一定長度，細(xì)胞就會開始凋衰甚至死亡。
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，但他們也只是有一種粗略地計(jì)算壽命的辦法�；旧险f，物種的體形越大，它們體內(nèi)的能量轉(zhuǎn)換就會越慢，新陳代謝的速率就會越低，而生命也會越長。動物的新陳代謝速度很快，也可以很慢。亞利桑那州立大學(xué)的布瑞恩?安奎斯特教授說：“如果你撿起過一只小老鼠的話，就會發(fā)現(xiàn)它的身體晃動得很厲害，而且它的心臟跳得也很快。藍(lán)鯨的心臟就像一個緩慢的音樂節(jié)拍器，跳動的聲音就像教堂鐘聲響起的時候那樣慢�！�
然而二者生命過程中心臟的跳動總次數(shù)卻是差不多，都是1億次，但是老鼠用兩年時間就完成了這個跳動任務(wù)，而藍(lán)鯨卻要用大約80年的時間。安奎斯特說：“有一種不變的東西：所有生物的能量生命指數(shù)幾乎都是相同的�！彪m然很多動物的體形比人類要大，但是壽命比我們長的動物卻很少。為什么重量較輕的我們可以有這么長的壽命？
10.為什么不能十分準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)天氣?
數(shù)年前，幾天后的天氣預(yù)報(bào)是完全不可信的，但現(xiàn)今更為先進(jìn)的計(jì)算機(jī)模型使得預(yù)報(bào)一周后的天氣變得精確起來。這對計(jì)劃如何制定一個商業(yè)旅行計(jì)劃或是否租用一個大帳篷來舉行一個婚宴招待會是一個好消息。但是當(dāng)你想建造一個計(jì)算機(jī)模型來預(yù)報(bào)數(shù)十年后或數(shù)世紀(jì)后的天氣時，問題出現(xiàn)了。
1961年，氣象學(xué)家愛沃德?勞倫茲(在進(jìn)行一項(xiàng)計(jì)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(jì)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(jì)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。
本文來自：逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaozhong/384283.html
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