本世紀十大科學謎團:生命起源

  美國媒體1月28日報道稱,過去幾百年科學的發展很迅速。不過,時至今日,還有許多未解之謎,本世紀我們還剩86年去解開它們。

  10.生命是如何起源的?

  這個問題看起來似乎並不難,卻總是解決不了。

  對於生命基本構成是如何在原始條件下產生,或者是如何從太空來到地球的,不斷有各種新發現冒出來。

生命是如何起源的?

  9.暗物質到底是什麼?

  80多年前天文學家就發現,太空中的引力遠比可見物質能產生的引力要多。

暗物質到底是什麼?

  探索產生額外引力的那種未知亞原子粒子是一項艱苦的工作。

  一些實驗中得到的線索總是在其他實驗中被推翻。

  8.推動宇宙加速的暗能量本質是什麼?

  假如你覺得暗物質太難研究了,那麼試試解釋暗能量吧。

  有一種物質在推動著宇宙以日益加快的速度膨脹。

  但暗能量的本質仍是個謎。

推動宇宙加速的暗能量本質是什麼?

  7.如何衡量證據?

  這個問題太神秘了,以至於許多科學家都沒有意識到它的存在。

如何衡量證據?

  舉個例子:你做了一個實驗,得到具有重要統計學意義的數據結果,然後重複實驗,結果一樣,那你就會認為這樣得到的證據比做一次實驗要強。

  但假如第二次實驗得出的數據意義稍弱一些,那麼兩次實驗的合併P值反而更弱了,儘管實驗證據原本應被認為是更強的。

  6.基因、癌症和運氣

  你最近可能聽到了這樣的說法,即大多數癌症患者都是因為運氣不佳,美國《科學》週刊發表的一份研究報告就是這樣說的。

  該研究引發了抗議之聲,有人認為這種說法會給公眾“傳遞錯誤的信息”。

  專家們對隨機突變(壞運氣)、遺傳(父母的原因)、生活方式(你自己的原因)和環境(別人的原因)等因素到底孰輕孰重也意見不一。

基因、癌症和運氣

  把這些問題理出頭緒,同時解決有關癌症的其他謎團應是21世紀科學界最重要的任務之一。

  5.空間還有多出來的維度嗎?

  我不知道為什麼會有人這麼問,就我看來,並沒有多出的維度。

空間還有多出來的維度嗎?

  不管有多少維度,它們都是必要的。

  這個問題或許應該這樣問:空間到底有多少維度?

  許多物理學家認為,物理學要想正確地解釋宇宙,普通的三維肯定是不夠的。

  理解這個問題的關鍵是“卡-丘”空間——這是個能以無數不同的方式蜷縮的高維空間,要想探查到其中有多少額外的維度存在是非常困難的。

  要想知道這其中無數可能性中哪種是與我們所生存的宇宙相對應,那就難上加難了。

  4.時間的本質

  這麼多謎團,解決它們的時間又很緊迫,除非我們瞭解了時間的本質,也許就能找到些利用時間的捷徑。

  時間持續和逝去的本質是什麼——是虛幻的還是以某種難以琢磨的方式“真實”存在?時間的方向是什麼——總是向前走嗎?為什麼?時間旅行可能嗎?信息能向過去傳遞嗎?也許最大的謎團就是,這些有關時間的問題是相互聯繫的還是各自獨立的?

時間的本質

  3.量子引力

  量子物理學和廣義相對論似乎都準確地描述了宇宙及其組成,但這兩者看起來卻互不相容。要把它們合併成統一的理論就像在美國國會達成妥協那麼難。不過還是有線索的。

量子引力

  1930年,愛因斯坦試圖駁倒量子力學(主要是海森堡不確定性原理),他提出,在秤上掛一個盒子,在盒子上綁一個時鐘,這樣就既能測量光子的質量,又能測量逃逸出盒子的確切時間(根據海森堡原理,兩者是不能同時測量的)。

  不過丹麥科學家尼爾斯·玻爾指出,時鐘上的時間是不確定的,因為隨著盒子在引力場中向上移動,愛因斯坦的相對論就會需要時間的變化,那樣所帶來的不確定性就與海森堡時間測定中的一樣。

  2.其他地方存在智慧生命嗎?

  似乎很有可能,因為外星球的數量太多了。

  但要找到外星生命肯定需要接收到確切的信息。搜尋外星文明研究所等機構就在尋找這類信息,但迄今還未成功。

  有兩種可能的解釋:第一,根本沒有這樣的信息。第二,有信息,但沒人知道怎麼探測或破譯。

其他地方存在智慧生命嗎?

  1.量子糾纏的意義

  所有關於量子的謎團都沒有令人滿意的解答,不過假如量子糾纏問題得到解決,其他問題都會迎刃而解。

量子糾纏的意義

  糾纏發生在有著共同歷史卻又相互分離的部分組成的系統中;測量其中一個部分會揭示出測量其“遠親”時的結果。糾纏是一種自然現象,也在實驗中得到了很好的證實。

  它表明,時間和空間不會像束縛人類活動那樣束縛量子現象。

  有關量子糾纏的最新需要解開的問題包括黑洞。黑洞看起來可以出現糾纏,這顯然跟它們通過蟲洞相連接差不多。相關研究顯示,空間、時間和引力都是一個巨大的量子糾纏網絡的組成部分。





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