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追问当代科学家:与人类密切相关的五大问题http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2005-07-10
《华盛顿邮报》的科学记者韦斯近日在访问美国《科学》杂志新闻编辑诺曼后，列举出了当代科学家亟待给出答案的五大问题： 一、宇宙由什么构成 答案似乎显而易见：由物质和能量构成。 但是，进行了详细研究的物理学家却提出了一些新问题——即使你取得了宇宙中的每个原子，并取得了原子内外所有可探测的能量，它们的总和也不到宇宙物质和能量的5%。科学家由此得出一个结论：除了普通物质外，必定还存在“暗物质”，而宇宙中近70%是由“暗能量”组成的。可惜，目前还没有任何人能解释暗能量究竟是什么。 与此有关的另一个问题是：人类所在的宇宙是唯一的宇宙吗？很多宇宙学家给出的答案是否定的。人类所在的宇宙可能仅是大爆炸形成的“多宇宙”中的无数宇宙之一。 为了解答这一问题，一个相关的疑问必须首先破译：人类有可能知道我们宇宙以外的任何事情吗？ 二、人到底能活多少岁 在过去的几个世纪里，人类的寿命已令人吃惊地延长了很多。仅在20世纪，美国人的平均寿命就从49岁延长到了77岁，增加了50%以上。目前已知寿命最长的人是一名叫珍妮·卡尔曼特的法国妇女，她死于1997年，享年122岁。 没有人能解释她为什么会如此长寿。97岁之前，珍妮·卡尔曼特吸烟，后来又因健康原因戒烟。在她100岁生日时，有人曾问她：“你未来期望什么？”她说：“我希望快死。” 总的来说，科学家估计，长寿是遗传基因和生活习惯独特结合的结果，如果关注这两种因素，人类的寿命能大大延长。利用较简单的生物实验，如对生活在土壤中的线虫进行实验后，科学家发现，在某些物种中，单一基因的变化能增加其一倍寿命。对与人有亲密关系的老鼠和猴子进行实验也表明，通过削减日常食物的摄取量，可以增加人的寿命达几十年。 三、哪些基因变化使我们进化为人类 现在，寻找人类特征的本质转向了基因组学。人类基因拥有31亿个DNA编码，同与人类最近的表亲黑猩猩相比，人和黑猩猩的基因密码差异仅为1%%。几种基因似乎对人类的进化起到了关键作用，诸如使我们头颅骨适合更大大脑的基因，以及促进语言发展的一种基因。但显然，还有一些基因比这两种基因更重要。 四、人类在宇宙中是独一无二的吗 目前，地球上生活着60亿人类，同时还有与人类共存的其他物种，但人类仍然在同孤独作斗争。 地球上有大量巨型望远镜对准了茫茫宇宙，时刻搜寻着地外文明存在的证据。科学家在采用所有遥控装置同步监听几百万个频道的同时，已对700多个恒星系进行过扫描，试图寻找地外文明的痕迹。假定宇宙中充满了星系、恒星和行星，其中无疑会有很多星体居住着像我们人类一样的生物，那里应生存着很多其他种类的生命，某些生命可能也正将天文望远镜指向地球人类。 为了寻找地外文明，科学家每年都在建造越来越大、越来越先进的天体扫描阵列装置，但很多科学家认为，即使在整整一代人的时间段里，人类还是无法同地外某种类型的生物学同类相遇。 五、意识的生物学基础是什么 这个问题是一个古老的话题，至少可追溯到人类的早期阶段。在17世纪，这一问题又重新提起。 法国哲学家Descartes声称，思想和身体是生活在不同尺度的空间，因此，就像东和西一样，思想和身体将从不会结合在一起。不过，由于有人证明了身体和意识之间有更多统一及有趣的联系，这一模型最近已开始发生变化，但坚持完全客观性的科学方法也面临某些重大挑战。 除此之外，还有其他一些问题尚待解答。例如器官和生物体是怎样知道何时应该停止生长的？为什么我们需要睡眠？是什么限制了机器的学习？道德同大脑是凭借硬连线联通的吗？ 问题是无穷无尽的，而每一个解答又都孕育着新的问题。 [科技日报] 相关报道 “天问”—— 25个最难找到答案的科学之谜
《科学》杂志创刊125周年发出“天问”——— 这25个问题中，有几个问题涉及当前全人类面临的挑战。比如：能否研制出有效的艾滋病疫苗？温室效应会将地球加热到什么程度？什么能源、到什么时候能取代石油？地球能容纳人口的上限是多少？还有问题涉及信息学和医学：传统计算机的极限在哪里？我们能否选择性地“关闭”某些免疫反应？其中，最著名的10个问题分别是： 1.宇宙是由什么构成的？ 近几个世纪以来，科学家们已经发现恒星和行星是由普通物质构成的，甚至于人类本身也是，并且宇宙中有5％的事物是由普通物质构成的，其余的都属于暗物质与暗能。什么是暗物质？什么是暗能？它们在哪里？科学家希望找到答案。 2.生物的意识是怎么产生的？ 17世纪的时候，法国哲学家、数学家迪卡尔（1596－1690）宣布人类的精神和肉体是完全分离的。他将对意识本性的争论留给了后代的哲学家。当今的科学家们开始挑战他的这种观念，一种观点认为意识来自肉体，来自大脑中的神经元组织。而人类对这些神经元组织的试验工作刚刚开始，要想结束这样的争辩还有待时日。 3.人的寿命究竟有多长？ 近来，一些科学家通过对酵母、蠕虫、老鼠等动物延长寿命的试验已经确信，人类不久就可以轻松地活过百岁。但也有一些科学家认为人类寿命可能因为受到更多的限制而缩短。不论是否有这种可能，延长人类寿命的研究前景已经深深地影响了整个社会。到底人类能活多久呢？ 4.地球靠什么运转？ 自具有革命性意义的板块构造理论问世以来，其理论已经深入人心。探测地球内部构造的科学家，通过使用复杂的工具，对矿物进行研究，通过计算机模拟等手段试图寻找地球运转的驱动力，但是迄今还没有一个令人满意的解释。 一个原因是说由地幔对流造成的，但是至今人们无法进行地幔对流运动的直接观测。也有可能是对地震波速记录和地震层析成像所间接反应。那么究竟地球是受什么驱动的呢？ 5.我们是宇宙中唯一的生命吗？ 从数学概率的角度来说，应该不是。在我们的银河系就有数百亿颗恒星、星云，而在整个宇宙又有数十亿个银河系。就在我们的附近，科学家们就已经发现了150颗恒星。总之，科学家们说宇宙很可能有许多适合智能生命进化的地方。现在最大的问题是，我们什么时候才能与这些生命接触。 6.地球生命是怎样出现的? 近来的一些试验表明地球上最早的生命形式可能是核糖核酸（RNA），不是今天所有生命都是必需的脱氧核糖核酸（DNA）和蛋白质。当一些科学家们聚集在实验室模拟生命起源的时候，其他的科学家们则致力于研究毫无生命气息的化学物质是怎样转化成地球上的原始生命DNA的。另外还有一些研究员想知道这些原始生命是从哪里来的，深海热熔岩液体中、潮汐池，还是隐藏在冰河中？或许火星微生物被在40亿年前带到了地球上吧！ 7.艾滋病疫苗有效吗？ 两个世纪以前，研究员们把人类免疫缺陷性病毒（HIV）看作引起免疫缺陷综合病症(AIDS)的原因。艾滋病刚一发现，它100%的死亡率震惊了世界，各国政府及其医学研究者紧急动员起来，投入到寻找治疗艾滋病的药物的研究工作。自从那时开始，对于抑制艾滋病传染的疫苗研究就从没有间断过。但是至今为止，人类还是没有找到一种对艾滋病完全有效的疫苗。现在的艾滋病疫苗有效吗？ 8.世界将会变得有多热？ 科学家们当然了解世界正在变暖，也知道人类是引起全球气候变化的主要因素。在过去的一个世纪内，地球温度上升了0.6摄氏度，这直接导致了地球上由风暴、洪水、干旱等引起的各种天灾成倍增加。据统计，2000年发生的地球天灾数是1996年的两倍。科学家预测，在21世纪，这些灾难数将以6倍的比率增加。最新科学研究结果证明，今年夏季，北冰洋冰块正在大量融化，这些都将加速地球气候变暖，使未来的人类在温室效应的热浪中“渐渐死亡”。地球究竟会变得有多热？ 9.代替石油的能源何时出现？ 目前，石油价格和人类对石油能源的需求都在不断上涨，但是石油的探明储量是有限的，并且石油这一能源给地球环境带来的污染和影响也是日益突出。因此对于人类来说，用一种新的能源来代替石油已是迫在眉睫了。新的能源应是可持续的永久性能源，它不给地球环境增加负荷，能更加有效地利用成本。纳米科技的进步或许就是解决能源危机的一个答案。但是它能够及时出现以挽救枯竭的能源吗？ 10.马尔萨斯人口论会错下去吗？ 1798年，英国经济学家、数学家托马斯·马尔萨斯指出农业呈代数级数增长(1，2，3，……)，但人口呈几何级数增加(1，2，4……)，这意味着饥饿和灾难并不遥远。可是两个世纪后，全球人口已经超过了60亿，并没有像马尔萨斯预测的那样会出现大崩溃的局面。人口统计学专家认为到2100年，地球上的人口将会达到100亿。自马尔萨斯提出人口论以来，人口的过分增长，一直对人类的命运、环境是一个巨大的威胁。一场即将来临的人口灾难可以避免吗？ 今年是《科学》杂志创刊125周年。这125年中，这份由大发明家爱迪生创办的杂志成为世界最著名的科学刊物之一。因此，由各领域专家组成的杂志编委会特地挑选了125个科学“大问题”作为纪念。 《科学》杂志编委会说，其中25个问题最为醒目，也有望不久得到解决。 这25个问题涉及的范围从宇宙构成、地球演化、生命兴起直到人类自身。物理领域的问题包括：宇宙的构成究竟如何？描述世界的物理理论能否统一？量子不确定性和非定域性背后，是否有更深刻的理论？地球内部的活动机理如何？而化学领域的问题是：“自我组合”物质的化学能发展到什么程度？ [北京科技报]
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