生活中有哪些现象让你至今不解?
科学家发现了34亿年前的微生物化石,在更古老的岩石上也能发现生物光合作用的痕迹。那么生命的两大支柱,蛋白质和DNA,哪一个最早出现在地球上?科学家认为,RNA出现的时间比前两者更早的可能性更大。另一个问题是,生命是在什么情况下起源的?一种假设认为生命起源于海底的热水。如今,一方面科学家在实验室中探索从简单有机物到自我复制有机物的发展过程,另一方面研究彗星和火星也会给这个问题带来重要启示,也就是说不排除生命来自外太空的可能性。
2.细胞克隆的具体机制是什么?
上世纪中叶,生物学家将青蛙的体细胞核放入青蛙的去核卵细胞中,结果克隆出了蝌蚪。近年来,对人类胚胎干细胞的研究如火如荼。科学家将人体细胞核放入卵细胞中,试图创造出多种人体细胞,如神经细胞、成骨细胞、心肌细胞等。虽然科学家们已经取得了一些成功,但他们对这种体细胞核移植技术能够成功的原因仍然知之甚少。的确,去核卵在这一过程中起着至关重要的作用,但细胞克隆的具体机制尚不清楚。
3.宇宙是如何构成的?
从表面上看,宇宙是由不同的星系组成的。但近几十年来,科学家越来越发现这个答案并不正确。天文学家认为,组成星系的物质占宇宙总质量不到5%。他们估计,另外25%可能是由未被发现的粒子组成的暗物质。剩下的70%呢?天文学家认为可能是暗能量,暗能量是一种加速宇宙膨胀的力量。暗物质和暗能量的本质是什么?科学家们正在使用加速器和望远镜来寻找这些问题的答案。如果他们找到了,他们的意义一定是巨大的。
4.我们是宇宙中唯一的智慧生物吗?
45年前,天文学家德雷克首次启动了探索地外文明的Ozma计划,即他用一个巨大的天线接收地外文明发出的信号。四十五年后,天文学家的努力仍在继续。然而,迄今为止最大的搜索计划并没有发现任何外星文明的无线信号。理论上,我们不应该是宇宙中唯一有智慧的生物,但理论与现实的差异困扰着科学家。
5.物理定律能统一吗?
苹果落地、闪电划过天空、核电站反应堆中的铀原子同时衰变释放能量、超级加速器击碎质子:这些现象代表了自然界中四种基本力的作用,即引力、电磁力、弱力和强力。宇宙中所有的物理现象都可以用这四种基本力来解释。但是科学家们并不满意。有没有可能把这四种力量统一成一种?经过科学家和量子场论的不懈努力,除了引力之外的三种力都统一了,但对引力本质的研究却始终没有进展。如果能统一,爱因斯坦的预言将被完美证实。
6.量子论的本质是什么?
量子理论诞生100多年,产生了令人信服的应用成果,但也带来了反直觉:量子力学的测不准原理指出,我们无法同时精确地获得一个物体的动量和位置。量子不确定性和非定域性下是否有更深层次的原理?但是,非局域性使得两个量子纠缠粒子的纠缠态同时坍缩,无论它们相距多远。爱因斯坦曾说,虽然量子力学给他留下了深刻的印象,但“一个内心的声音告诉我,那不是真实的。”所以量子力学反映的是什么样的宇宙规律,令人费解。
7.意识的本质是什么?
17世纪的法国哲学家有一句名言:“我思故我在”。可见,意识一直是哲学讨论的话题。现代科学认为,意识产生于大脑上亿个神经元的合作。但这还是太笼统了。具体来说,神经元是如何产生意识的?近年来,科学家们找到了一些方法和工具来客观地研究这个最主观、最个人的东西,并在脑损伤患者的帮助下,科学家们可以一窥意识的奥秘。除了找出意识是如何工作的,科学家们还想知道一个更深层次问题的答案:它为什么存在,它是如何起源的?
8.人类能活多少岁?
虽然百岁老人仍然很少,但在过去的几十年里,人类(尤其是发达国家)的平均寿命已经延长了。但是这种趋势能持续多久呢?科学家通过对实验动物的研究发现,包括限制热量摄入在内的一些方法可以显著延长它们的寿命。但是这些方法能成功应用到人类身上吗,能延长生命多久?有科学家认为,人类活到100岁至少可以成为惯例。
9.内存是如何访问的?
美好的记忆,悲伤的记忆,解方程的记忆,英语单词的记忆,毫无疑问都储存在我们的大脑里。但是他们到底在哪里?20世纪50年代,科学家发现大脑中的“海马体”在存储信息方面起着至关重要的作用——如果海马体被移除,之前的记忆就会一起消失。但是海马体中的神经元是如何固定信息的呢?科学家发现一些分子与记忆的形成有关。此外,神经细胞内突触的形成也与记忆有关。然而,科学家目前对记忆的工作机制还不够了解——而这种机制对于了解我们自己非常重要。
10.哪些基因差异让我们成为独一无二的人类?
随着基因测序技术的提高,越来越多物种的完整基因组序列进入了科学家的数据库,包括我们自己和几种灵长类亲戚,比如黑猩猩。我们很容易区分人类和黑猩猩,但在分子层面就没那么容易了。我们和黑猩猩的DNA差异大约是1.2%。这是一个很小的数字,但从绝对值来看,这种差异意味着3000多万个碱基对的差异。哪些基因差异让我们成为独一无二的人类?从黑猩猩中分离出来后,让我们如此独特的3000多万个差异是什么?