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和你一样,这10个问题科学家也没有答案


本文由公众号 “把科学带回家” 提供

给孩子最好的科学教育

作者 南森·钱德勒(Nathan Chandler)

翻译 丹宁

当黑死病在中世纪欧洲城市肆虐时,没有人知道这种可怕的疾病是怎么开始传播的,更不知道它是如何传播的。经过几代人的努力,人们发现跳蚤和细菌才是真正的罪魁祸首。这一发现是科学的光辉一刻。

和你一样,这10个问题科学家也没有答案

我们每天都在借助科学的力量探索许多谜题的答案。然而,即便全世界的天才都聚在一起,我们还是无法解开以下的谜题。

我们为什么会做梦?

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梦到底有什么用?它们是怎么产生的呢?

科学家和睡眠专家知道人们通常什么时候做梦。一般来说,你会在睡眠周期的快速眼动阶段(REM)做梦。你可以通过观察一个人,或者小猫小狗的眼球是否来回转动、身体有无抽搐痉挛,来判断他是否正处于REM睡眠阶段。大脑的放电模式在这个阶段就像在清醒时一样非常活跃。

但研究者并不知道你为什么会做梦。做梦可能是反映现实生活,或释放压力的一种方式,甚至可能是潜意识帮你应付困难的一种方法。你的大脑也可能通过做梦来保护自己。

做梦也可能是大脑对信息进行分类和存储的生化过程。梦境也许能将你以往的种种经历统一起来,就好像把白天收集到的信息和过去的记忆进行分类整理、写成论文一样。

我们如何消灭癌症?

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电子显微镜下的癌细胞

癌症威胁着人类的健康。仅仅在美国,每年就有五十多万人死于各类癌症。

癌症有许多种,它们的基本特点是细胞不受控制地增生。肿瘤不断增长并扩散,摧毁身体,导致死亡。

这种细胞无限增生的原因是DNA损伤。人体细胞的运作和生长有赖于DNA的指示。如果你有不良的生活习惯,你身体里的DNA可能就会损坏,例如暴晒、抽烟以及暴露于致癌化学物质之中都可能损伤你的DNA。一些研究估计,抛弃致癌的生活习惯可避免约三分之一的癌症发生。

然而,生活习惯只是引发癌症的原因之一,其它因素也会造成癌症。有些人天生继承了父母有缺陷的DNA,即便长期保持健康的生活习惯,他们也比其他人更容易患上某种特定的癌症。

人类的基因变化多端,这让一些科学家怀疑,我们可能永远也无法治愈每一种癌症。环境中存在太多致癌因素,我们不可能用一种方法通通避免。

值得庆幸的是,我们的癌症治疗技术在不断发展。每一年我们都会研发出新的药物。虽然我们可能永远无法消灭癌症,但是我们不会停止战斗。

我们死后会发生什么?

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地球上每个人都想知道死后会发生什么事情。其实几十亿人已经知道答案了,只不过很不幸,他们都死了。

极乐世界到底存不存在,人类讨论了数千年。

科学家对死亡的初期阶段确实有一些了解,他们知道人体是如何开始慢慢停止工作的。就像超市员工在打烊后一盏一盏地关掉电灯一样,身体的细胞也会一个一个地“熄灭”,直到最后你的心脏和大脑也停止活动为止。

不少有过濒死体验的人提到,他们在死亡来临的一瞬间看到充满光的隧道,或是闪回到生命中的某一刻,或与已故的至亲交谈。

我们可以从生物学的角度解释这些体验:这可能是大脑缺氧或不受控制的生化反应波动造成的。然而,大脑停工后会发生什么,则完全是个谜。

我们是宇宙中的孤儿吗?

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宜居的地外行星

有些人可能认为我们是宇宙中唯一的智慧生物。如果这是真的,宇宙真是难以想象的孤独。

另一些研究者认为,地球不可能是宇宙中唯一有生命存在的行星。仅仅在我们所处的银河系内,就有四百亿颗环境宜居的行星。

生命的出现有一些必要条件。比如,星球上不仅要有刚好合适的物理化学环境,还必须要有一个激发生命的“火花”。接下来,简单的生命形式会通过某种方式进化为有智慧的生物。

即便运用现代人类科技,地球上最简单的生物看起来也复杂得不得了,就像一锅极其复杂的化学反应和细胞的杂烩汤。我们并不理解生命是如何在纷繁多样的自然环境中产生、进化和存活下来的。

尽管有许多挑战,美国国家航空航天局(NASA)的研究人员认为,我们也许能在接下来的几十年内发现外星生命存在的痕迹。更强大的天文望远镜将是新发现的关键。

或者还有一种可能,那就是地球的生命仅仅是一个极不可思议的美丽意外。那些在地球上孕育了生命的神奇生态可能是宇宙中仅有的瑰宝,在其他任何地方都无法复制。

意识从哪里来?

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我们人类对周围的世界、对自己都有意识。我们会在“心里”自言自语,我们会问“我是谁”、“我从哪儿来”、“我在这世界上的目的是什么”这一类的问题。

就目前看来,我们是地球上唯一会进行这种思考的生物。这种意识从何而来,我们则毫无头绪。

我们的大脑是身体的中央控制器,操纵着机体的生物功能,并帮助我们解决生命中的种种问题。脑部扫描技术展示了我们的大脑是多么得活跃,一千亿个神经细胞在不间断地放电,就像一个巨大而复杂的数字网络。

但大脑并不是意识本身。脑电活动无法解释意识是如何从大脑中产生的。有些宗教认为,意识是神明送给人类的礼物,意识被放到我们的身体里是为了引导我们。

科学家则更关注生物学的解释。他们认为,意识是一连串生物过程的集合,意识是从大脑的生理活动中产生的。

科学家们几乎确信,一些动物(比如狗狗)也有意识,只不过与人类相比,它们的意识更原始,或者说和我们处在不同的层次。

地球上有多少物种?

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地球养育了数不胜数的动植物。粉红色的火烈鸟翱翔天空,巨大的非洲象漫步草原,奇异的果实和蕨类植物在岩石的缝隙中窥探着世界。

植物学家卡尔·林奈(Carl Linnaeus)在两个半世纪以前意识到,人类需要一个纪录地球物种的系统。他开始用分类学语言(一种给生物命名、排序和分类的语言)为给动物和植物分类。

经过几代人的努力,我们目前记录了1500万个物种,但据估计这仅占地球物种的15%。人类对剩下的物种一无所知。

一些被认为没什么用的物种的记录就更少了,比如真菌,我们现在可能只了解10%的真菌。不过,我们记录了几乎全部的哺乳动物。

所有物种的数量都只是统计学猜测,也许我们永远也不会知道这些数字是否准确。

相对于统计物种数量,更严重的问题是物种的加速灭绝。6500万年前恐龙灭绝,而目前地球上物种的灭绝速度是这6500万年里最快的。

现实就是真的吗?

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人类所谓的“现实”可能并不真实。庄生梦蝶的故事很多人都听过,刚睡醒的人会认为梦境非常真实。我们的视觉、听觉和嗅觉并不能告诉我们完整的现实是怎样的。

也许出现在我们生命中的人和事都仅仅是幻觉。我们如何知道这些人是真真正正存在的呢?也许他们是我们的潜意识为了某些未知的目的而创造出来的。

宇宙可能就是一个全息图,就像电影《黑客帝国》中的“矩阵”电脑创造出来诱惑、奴役人类的那样。

科学家和物理学家也不确定现实的本质是什么。我们在物理学里研究得越深,宇宙就变得愈发难以捉摸

科学家不断地发现新的粒子和基本力,它们影响着这个世界的运作。宇宙也许是由数千个我们永远也无法直接感知的维度组成的。

科学可能永远也没有尽头,而现实则是永远也无法看透的画卷。

生命的起源是什么?

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我们的星球上树木参天、花草丛生,充满着莺歌燕舞。在我们看不见的地方,还有数不清的微生物(细菌)。这些都是生命,它们不断地繁衍。但地球上最初的生命是如何产生的呢?一大群有机分子是如何变成生物的呢?

简单的回答是:我们并不确切知道生命的起源。

可能四十亿年前外星人在地球留下了一点微生物,让它们肆意生长。当然,许多宗教也对生命的起源有一些超自然的解释。

很多科学家认为,具有必要元素的星球上会自然地产生生命。这些必要元素包括碳、氢、氧等。但生命的出现需要初始的火花——比如一道闪电,然后这些基本元素就可以发展成细胞壁和DNA,形成可以繁殖的生物体。

科学家根据这一设想不断在实验室进行着实验。尽管进行了无数实验,无生命的元素如何能够形成生命这个问题到目前为止仍然是个谜。

时间旅行可能吗?

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时间旅行是最吸引人的科幻小说设定。人们总是禁不住去想,如果穿越到古代会是什么感受。

实现时间旅行的一种方式是利用虫洞,虫洞一种能够帮助人们在时空中穿行的桥梁。进入虫洞后,理论上你就可以穿过虫洞到达星系的另一端,一个不同的时空。

我们也可以尝试光速旅行。当一个人以光速旅行时,在他看来时间的流逝就比正常世界要慢许多。然而现有的科学研究告诉我们,没有任何有质量的东西能以光速运动,即使可以,也会在运动过程中被撕裂。

也许我们可以绕着巨大的黑洞运行。黑洞的巨大引力能将时间拖慢。如果你绕着黑洞转了十年回到家,你的家人或许已经长了二十岁。

或者我们可以利用宇宙弦——所谓的宇宙中的裂缝在时间中穿梭。这些弦(有时是环状)的质量巨大,可能造成周围时空的波动。

通过以上任何一种情形都可以让我们最终实现时间旅行。可是即便我们能弄清科学原理,其中无数的悖论还是让时间旅行看起来不可行或极其危险。所以到现在为止,时间旅行还仅仅是小说和电影中的情节而已。

宇宙真的是无限的吗?

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宇宙的可能形状

当你在黑夜里仰望星空,很容易感到宇宙是无限的。科学家们更加想搞明白宇宙有没有边界。

在美国新墨西哥州有一个极其强大的天文望远镜:重子振动光谱分析仪(BOSS)。

在分析了根据BOSS观测数据所绘制的地图后,研究者认为宇宙的形状可能非常平。但分析仪的数据“仅仅”是基于对120万个星系的观测,如海洋中的一滴水。

那么这个平面是不是无限的呢?谁也没有确切的答案。比较盛行的说法是,宇宙大爆炸导致整个宇宙以快于光速的速度不断地膨胀。因为人类视力无法超越光速,因此我们永远也不会知道宇宙是不是有尽头。

和你一样,这10个问题科学家也没有答案

现代人很容易对自己的祖先不屑一顾。我的祖上真的住在岩洞里、吃的是生肉吗?猿人好low哦。

但你可以想象,一百年以后,我们的孙辈也会以这种眼光看待我们,觉得我们既落后又无知。

人类科学与知识的发展速度可以让鄙视链形成的时间大大缩短。所以可能在五十甚至二十年后,这份未解之谜的名单就会看起来非常幼稚可笑。

但不论如何,如果我们掌握了以上任何一个问题的答案,新世界的大门就将开启,就如同40万年前直立人第一次学会用火一样。

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图片来源:The Independent, Constantine Alexander, My Trending Stories, Stone Circles, Comic Vine, New Scientist, Seeker, The Huffington Post, Emaze, Business Insider, amino

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