未來100年八大科學(xué)未解之謎最新進(jìn)展報(bào)告[圖片]

　　 據(jù)國外媒體報(bào)道，在2000年，美國《大眾機(jī)械網(wǎng)站》列舉了可能在22世紀(jì)初才能揭曉的8項(xiàng)最具深度的科學(xué)之謎，十年過去了，這些科學(xué)之謎獲得了哪些重大突破？日前，該網(wǎng)站再次深度剖析這些科學(xué)之謎的最新進(jìn)展。
　　我們是否發(fā)現(xiàn)治療癌癥的線索
　　2010年美國有50多萬人被診斷出癌癥，其中三分之一患者只得屈服于病魔。據(jù)美國癌癥協(xié)會(huì)稱，飲食方式、吸煙和其它環(huán)境因素以及不同的生活方式是導(dǎo)致癌癥的主要原因，其影響力顯著大于家族遺傳基因。十年前，美國大眾機(jī)械網(wǎng)站稱，預(yù)防措施是避免癌癥的一種解決方案，并沒有奇跡性的藥物治療。
　　雖然過去十年里，誘導(dǎo)癌癥的一些惡性因素下降了幾個(gè)百分點(diǎn)，但是黑素瘤、白血病、胰腺癌和腎癌等癌癥發(fā)病率有所上升，同時(shí)，化學(xué)療法、放射性療法和其它治療手段仍未有突破性進(jìn)展。
　　目前，降低癌癥發(fā)病率的最新策略是提高病毒感染概率，美國路易斯維爾大學(xué)進(jìn)化生物學(xué)家保羅-埃瓦爾德(Paul Ewald)認(rèn)為，到2050年，所有癌癥患的95%都是由于感染導(dǎo)致的(而目前因感染導(dǎo)致癌癥的概率僅為15-20%)?，F(xiàn)在科學(xué)家已掌握到肝炎病毒與肝癌有密切聯(lián)系，人類乳頭多瘤空泡病毒可導(dǎo)致宮頸癌、直腸癌、睪丸癌、腦癌和頸椎癌，感染幽門螺桿菌可導(dǎo)致胃癌。
　　埃瓦爾德稱，病毒感染是誘發(fā)癌癥的主要元兇。這是由于病毒通過細(xì)胞分裂可演變成為目標(biāo)基因，雖然病毒不可能刺激突變，導(dǎo)致細(xì)胞加速失去控制，但病毒使人類細(xì)胞變得更加脆弱，更容易發(fā)生突變。通過這項(xiàng)研究，科學(xué)家意識(shí)到大量地使用疫苗接種和抗生素可顯著提高衛(wèi)生保健，并有效地降低癌癥發(fā)病率。

　　人類如何實(shí)現(xiàn)長生不老？
　　常識(shí)告訴人們，我們?nèi)祟惗甲裱喜∷赖淖匀灰?guī)律，未來一天我們必將死亡。但人們都不愿面對(duì)這一黑暗的現(xiàn)實(shí)，寧可相信神話故事中長生不老是可以實(shí)現(xiàn)的。近年來，科學(xué)家更是通過科學(xué)和醫(yī)學(xué)手段尋找“長生不老”的秘方。
　　目前，一些尖端科學(xué)研究正在分析一些可延長壽命的化學(xué)分子的原理，其中包括：白藜蘆醇(葡萄中的一種物質(zhì))、雷怕霉素(源自復(fù)活島細(xì)菌)和p21基因蛋白質(zhì)。這些蛋白質(zhì)可以抑制形成淀粉噬菌斑的細(xì)胞蛋白質(zhì)，這些物質(zhì)與阿茨海默癥有關(guān)，可提高癌癥形成。2000年，塞尼克斯生物科技公司首次報(bào)道一種正在研制的藥物可起到以上抑制作用。
　　同時(shí)，研究人員繼續(xù)對(duì)一種叫做端粒酶的生化酶進(jìn)行研究，端粒酶可以減緩端粒的縮短進(jìn)程，據(jù)悉，端粒是一種DNA序列，在細(xì)胞分裂期間能夠日益縮短長度，直至細(xì)胞最終變異或者死亡。依據(jù)以上原理，防止其縮短進(jìn)度，細(xì)胞體將無限期地存活下來。2009年，諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主發(fā)現(xiàn)了端粒酶的工作原理。2010年11月，一項(xiàng)發(fā)表在《自然》雜志的最新研究暗示端粒酶的發(fā)展前景——一只實(shí)驗(yàn)老鼠在剝除端粒酶之后再移入，出現(xiàn)“返老還童”。營養(yǎng)補(bǔ)充方式可提高人體端粒酶水平，但迄今臨床醫(yī)學(xué)尚未對(duì)此進(jìn)行評(píng)估論斷。

　　與此同時(shí)，臨床醫(yī)學(xué)最新研制兩種化學(xué)藥物成份——SIRT1和STACs，這是兩種合成催化劑，將于今年投入使用。美國哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院病理學(xué)家大衛(wèi)-辛克萊(David Sinclair)稱，這兩種藥物可以模擬人體熱量限制效應(yīng)，從而減緩人體新陳代謝，并在多個(gè)物種實(shí)驗(yàn)中顯現(xiàn)出延緩衰老跡象，所測試物種包括：酵母至靈長類動(dòng)物。
　　美國伊利諾斯州大學(xué)公共保健分院流行病學(xué)專家杰伊-奧爾莎斯基(Jay Olshansky)教授卻并不認(rèn)為通過藥物能起到延年益壽的功效。他說：“白藜蘆醇、雷怕霉素和p21基因多數(shù)情況下并不具有延長壽命的作用，在過去10年里，它們并未介入實(shí)現(xiàn)人體延壽效果。”奧爾莎斯基認(rèn)為，百歲長壽老人體內(nèi)有一種特殊的基因，這是他們長壽的秘密。目前，新英格蘭百歲老人研究計(jì)劃(NECS)在全球范圍內(nèi)對(duì)退休高齡老人進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，現(xiàn)對(duì)1600多位百歲老人和他們身體健康的子女進(jìn)行跟蹤觀測，試圖揭曉人類長壽之謎。
　　未來主義者拉伊-庫爾茲維爾(Ray Kurzweil)稱，人類長壽的根源可能不是化學(xué)性方法或者生物學(xué)方法來實(shí)現(xiàn)，但通過技術(shù)手段可以達(dá)到。隨著納米技術(shù)日新月異發(fā)展，一種納米技術(shù)微型機(jī)器人能夠進(jìn)入人體修復(fù)受損器官和身體組織。庫爾茲維爾打賭稱，未來通過納米機(jī)器人修復(fù)人體受損器官，可使人類壽命普遍延長至百歲以上。

　　人類能否創(chuàng)造其它生命體？
　　迄今為止，我們?nèi)詿o法精確地掌握生命體是如何起源于地球，甚至是否地球生命起源于其它星球，或許通過彗星隕石使它們在地球上繁衍生息。但就目前而言，我們能夠很好地處理生命構(gòu)建，現(xiàn)已掌握生命物形成的必要成份，生物分子結(jié)構(gòu)以及構(gòu)建生命的組件。
　　就從零開始創(chuàng)造生命體而言，2010年5月著名遺傳學(xué)家克雷格-溫特爾(Craig Venter)和研究同事取得了重大突破，首次創(chuàng)建了第一種人造有機(jī)生命體。他們從實(shí)驗(yàn)室化學(xué)物質(zhì)中制造完全的染色體組，然后植入一個(gè)空細(xì)胞殼，之后該細(xì)胞便能依據(jù)植入基因方法進(jìn)行自我改良。這種人造有機(jī)生命體叫做“綜合體”，要求通過一種先前自然存在的有機(jī)物細(xì)胞體系殘留物質(zhì)作為基礎(chǔ)，因此科學(xué)家并非純粹地創(chuàng)造其它生命體。美國賓夕法尼亞州大學(xué)倫理學(xué)家亞瑟-坎普蘭(Arthur Caplan)說：“溫特爾并未真正地創(chuàng)造出有機(jī)生命體！”他介紹稱，一種人工基因物質(zhì)可為一種細(xì)菌提供動(dòng)力，因此使人工合成生命體的實(shí)現(xiàn)邁出了重要一步！
　　除了科學(xué)家建造“活生生”的生物化學(xué)人造生命之外，計(jì)算機(jī)科學(xué)家已成功地以數(shù)字形式建造了人造生命。美國密歇根州大學(xué)數(shù)字進(jìn)化實(shí)驗(yàn)室“阿維達(dá)計(jì)劃”創(chuàng)建了數(shù)字化有機(jī)生命體，它看上去就像真實(shí)的動(dòng)物，能夠競爭、死亡和進(jìn)化。該實(shí)驗(yàn)室主管查爾斯-奧法里(Charles Ofria)說：“我們創(chuàng)造的數(shù)字化有機(jī)生物可以像細(xì)菌體一樣存活，具備細(xì)胞的多數(shù)功能。目前阿維達(dá)計(jì)劃仍將繼續(xù)制造更富有生命特征的生命實(shí)體，它將有助于揭開復(fù)雜的生物進(jìn)化之謎。阿維達(dá)的世界可能是虛擬的，但是這種原理可在現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)現(xiàn)！”

　　人類是否有靈魂？
　　精神性宗教研究學(xué)家正在解開人類是否存在靈魂的謎團(tuán)，近期，神經(jīng)學(xué)家安德魯-紐博格(Andrew Newberg)出版了一本新書——《精神宗
　　教原理》，他和研究同事掃描了中國西藏僧侶、佛教尼姑和基督教徒的大腦，這些人群都從事冥想和誦經(jīng)。十年前，紐博格和同事們曾對(duì)130人的大腦進(jìn)行了掃描，目前他們?nèi)栽诶^續(xù)尋找涉及宗教和精神狀態(tài)的大腦網(wǎng)絡(luò)組織，并試圖揭開大腦和身體組織與“靈魂”活躍性的相關(guān)聯(lián)系。
　　他們發(fā)現(xiàn)這與量子力學(xué)領(lǐng)域相關(guān)，人類意識(shí)浮現(xiàn)與大腦數(shù)十億個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)性有關(guān)。美國亞利桑那州大學(xué)意識(shí)研究中心主任斯圖亞特-哈梅羅夫(Stuart Hameroff)說：“多數(shù)觀點(diǎn)認(rèn)為大腦意識(shí)產(chǎn)生于大腦神經(jīng)細(xì)胞之間的連禱計(jì)算。”他和研究同事共同創(chuàng)建了Orch OR模型，這是一種量子意識(shí)理論。該理論提出一種叫做“微管(microtubules)”的微小細(xì)胞結(jié)構(gòu)起到重要作用，大腦意識(shí)同時(shí)依賴于大腦神經(jīng)細(xì)胞中微管的量子計(jì)算。

　　宇宙是否存在外星人？
　　在數(shù)以百萬的科幻小說和科幻電影中，均有不同程度的神秘外星人的想像。日前，天文學(xué)家宣稱，盡管目前發(fā)現(xiàn)大量的系外行星，但發(fā)現(xiàn)外星人的概率卻幾乎為零，很可能地球人類是宇宙中唯一的智慧生命！
　　兩周前，美國宇航局宣布發(fā)現(xiàn)一顆直徑是地球1.4倍的巖石行星，從而激起天文學(xué)家搜尋系外智慧生命存在的熱情。一顆被命名為“開普勒-10”的行星環(huán)繞恒星運(yùn)行，距離地球560光年，美國宇航局科學(xué)家稱它是“行星缺失的重要環(huán)節(jié)”。但之后他們發(fā)現(xiàn)這顆行星表面溫度高達(dá)13000攝氏度，遭受數(shù)百萬公里之遙恒星的強(qiáng)烈輻射。從而斷定這顆巖石行星不可能適應(yīng)生命體存活，同時(shí)，他們還表示迄今發(fā)現(xiàn)的500顆系外行星中多數(shù)由于距離恒星太近，不具備孕育生命的條件。這些行星不是表面溫度過于熾熱，就是過于冰冷，或者表面溫度變化幅度太大。
　　美國哈佛大學(xué)資深天體物理學(xué)家霍華德-史密斯(Howard Smith)教授在接受《星期日泰晤士時(shí)報(bào)》采訪時(shí)說：“最新研究暗示著地球生命可能是宇宙中唯一的生命形式，宇宙很少有類似地球的行星，以及地球和太陽這樣的行星系統(tǒng)。”他認(rèn)為地球的生態(tài)環(huán)境是獨(dú)一無二的，太陽系之外的行星環(huán)境無法適應(yīng)生命存在。

　　能否突破光速的速度限制？
　　自20世紀(jì)初，愛因斯坦的實(shí)驗(yàn)就證實(shí)了真空下速度的極限是光速——每秒186282英里，但即使我們將宇宙飛船加速至光線，發(fā)射該宇宙飛船至最近的恒星系統(tǒng)半人馬座也需要十年，半人馬座行星系統(tǒng)僅距離地球4.3光年。
　　近年來，多項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)用于挑戰(zhàn)是否能夠突破光速極限，其中包括：2000年普林斯頓大學(xué)王利軍領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)，2007年德國研究人員進(jìn)行的另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。起初科學(xué)家樂于接受沒有任何質(zhì)量物體能夠突破光速，但是脈沖光卻能達(dá)到。在真空狀態(tài)下，不同點(diǎn)的脈沖光以
　　“不可能的的速度”傳播，但這一速度也無法幫助人類短時(shí)間內(nèi)抵達(dá)恒星。
　　美國貝勒大學(xué)物理系教授杰拉爾德-克利弗(Gerald Cleaver)說：“量子糾纏(Quantum entanglement)的速度可能超越光速。”
　　或許未來實(shí)現(xiàn)快速太空之旅的有效方法是跳躍多維空間，美國宇航局突破性推進(jìn)物理學(xué)計(jì)劃前任負(fù)責(zé)人麥克-米里斯(Marc Millis)說：“如果要實(shí)現(xiàn)多維空間之間的跳躍轉(zhuǎn)換，那么我們還有一些重大的宇宙物理學(xué)性質(zhì)尚未發(fā)現(xiàn)。”他指出有兩種“暗現(xiàn)象”可以清晰地見證突破光速——暗物質(zhì)和暗能量，暗能量，以非?？斓乃俣韧滩⒂钪?；暗物質(zhì)，是宇宙中最神秘的物質(zhì)，當(dāng)星系飛速旋轉(zhuǎn)時(shí)可預(yù)防旋轉(zhuǎn)的星系拋出其宇宙物質(zhì)。此外，科學(xué)家在宇宙領(lǐng)域中評(píng)估宇宙大爆炸之后的瞬間出現(xiàn)了超越光速的現(xiàn)象。

　　能否實(shí)現(xiàn)時(shí)空旅行？
　　在許多科幻電影中均表現(xiàn)出了未來科學(xué)探索的展望，比如：神秘的外星生命、無法想像的時(shí)空旅行等。目前，光速的極限瓶頸仍是科學(xué)界研究的一個(gè)重要主題，時(shí)空旅行看似更加遙不可及。
　　相對(duì)論表明，一個(gè)人如果高速運(yùn)動(dòng)著，時(shí)間對(duì)他來說就會(huì)變慢；如果他的運(yùn)動(dòng)速度趨近于光速，時(shí)間對(duì)他來說就會(huì)趨近于停滯——以光速運(yùn)行就可以永生。那么再進(jìn)一步，如果運(yùn)動(dòng)的速度超過光速(盡管相對(duì)論假定這是不可能的)，會(huì)發(fā)生什么情況？推理表明，時(shí)間就會(huì)倒轉(zhuǎn)，人就能夠回到過去——這就有點(diǎn)像時(shí)間機(jī)器。當(dāng)然這只是從理論上來說是如此，因?yàn)槭聦?shí)上，人類至今所能做到的最快的旅行，其速度也是遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光速的。
　　在天體物理學(xué)中，“蟲洞”的意思，按照史蒂芬-霍金在《時(shí)間簡史》中的通俗解釋是這樣的：“蟲洞就是一個(gè)時(shí)空細(xì)管，它能把幾乎平坦的相隔遙遠(yuǎn)的區(qū)域連接起來。……因此，蟲洞正和其他可能的超光速旅行方式一樣，允許人們往過去旅行。”說得更直白一點(diǎn)，就是從理論上說，蟲洞可以讓人從一個(gè)世界(時(shí)空)到達(dá)另一個(gè)世界。這種想法，當(dāng)然是科幻電影最歡迎的思想資源之一。電影《回到未來》、《2009迷失記憶》、《時(shí)間線》等等的故事結(jié)構(gòu)，就是在此基礎(chǔ)上建立起來的。
　　通過蟲洞前往過去或未來世界，畢竟是一個(gè)相當(dāng)抽象的概念。《時(shí)間簡史》之類的書中所畫的蟲洞圖像，通常是兩片平行宇宙，代表兩個(gè)不同的時(shí)空，也即兩個(gè)不同的世界，中間有圓錐狀的通道，那個(gè)通道就是蟲洞，也就是所謂的“愛因斯坦-羅森橋”。目前，科學(xué)家認(rèn)為，有可能存在著可以通過的愛因斯坦-羅森橋，這時(shí)它就變成一個(gè)“蟲洞”——通往另一宇宙的通道。“蟲洞”可以進(jìn)行時(shí)間旅行，還能夠通往不同的空間。
　　我們發(fā)現(xiàn)其它宇宙？
　　即使我們最終揭開人類起源，地球和宇宙之謎，但很可能存在著更多的謎團(tuán)，那時(shí)科學(xué)家或許會(huì)窘困于宇宙之外是否還存在著其它的宇宙？
　　之前科學(xué)家太空觀測得出的理論認(rèn)為，我們的宇宙起源于一次大爆炸，爆炸之后極短時(shí)期內(nèi)瞬即產(chǎn)生了迅速膨脹，稱為暴漲。為了給我們這個(gè)宇宙的誕生設(shè)定一個(gè)初始條件，2010年11月，科學(xué)家對(duì)大爆炸之前發(fā)生的景象進(jìn)行研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)了多個(gè)宇宙同時(shí)存在的證據(jù)。英國牛津大學(xué)的理論物理學(xué)家羅杰-彭羅斯和美國埃里溫物理學(xué)院的瓦赫-古薩德?lián)P用宇宙微波背景（CMB）數(shù)據(jù)研究大爆炸之前發(fā)生的景象時(shí)，發(fā)現(xiàn)了低于平均溫差的同心圓環(huán)，他們認(rèn)為大爆炸可能曾多次發(fā)生，為循環(huán)宇宙論提供了證據(jù)。
　　另一項(xiàng)研究獲得了更大的發(fā)現(xiàn)，一個(gè)由美、英和加拿大聯(lián)合組成的研究小組建立了運(yùn)算法則，在宇宙微波背景中尋找具有某種特殊屬性的碰撞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了4個(gè)統(tǒng)計(jì)學(xué)上不可能的圓環(huán)圖案。研究人員認(rèn)為，這些標(biāo)記可能是我們的宇宙和4個(gè)不同時(shí)期爆出來的其他宇宙發(fā)生碰撞后產(chǎn)生的“擦傷”痕跡。如果該結(jié)論正確，這將是除我們這個(gè)宇宙之外還有多個(gè)宇宙確實(shí)存在的首個(gè)證據(jù)。
　　存在多個(gè)宇宙的觀點(diǎn)并不新鮮，科學(xué)家此前就認(rèn)為我們生活在一個(gè)由無限數(shù)量宇宙構(gòu)成的“多元宇宙”中。多元宇宙的概念起源于永恒膨脹的觀點(diǎn)，認(rèn)為我們的宇宙自從大爆炸之后就一直在膨脹，而目前的膨脹僅僅是不同空間部分的許多膨脹中的一個(gè)。當(dāng)一個(gè)空間部分經(jīng)歷巨大爆發(fā)時(shí)，它便形成具有自身特性的宇宙。這表明，永恒膨脹重現(xiàn)過無數(shù)次，產(chǎn)生了無數(shù)宇宙，導(dǎo)致了多元宇宙。盡管這些無限宇宙是不規(guī)則形狀，并非圓形，但它們也被稱為泡泡宇宙。聯(lián)合研究小組斯蒂芬-菲尼等人在研究論文中稱，這些泡泡宇宙到處運(yùn)動(dòng)，偶爾會(huì)彼此碰撞在一起，這些碰撞就會(huì)在泡泡內(nèi)部的宇宙里產(chǎn)生不均勻性，顯示在宇宙微波背景中。