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什么才是位于當今世界尖端的科學理念？是斬斷人類衰老的基因，還是理解尋覓暗物質的意義？
　　
    國際大視野

                    

                   

              

              

    什么才是位于當今世界尖端的科學理念？是斬斷人類衰老的基因，還是理解尋覓暗物質的意義？英國時政周刊《新政治家》于近日邀請科學類雜志顧問，列舉出數項目前最為嶄新的科學理論，人們可以從中前瞻那些正在或即將深化人類認識的觀念。而回溯往昔，每一次的科學技術革命，不正是仰仗于這些不斷顛覆、更新的思維歷程嗎？

    生生不息，進化不止

    進化之手并沒有停止操控人類，雖然極其緩慢，但現代世界的人們依然身處進化當中。不同基因組的對比表明，自然界的壓力仍在發揮作用。例如，科學家已知生活在非洲和亞洲的數十億人因為遺傳基因的問題，體內不能產生足夠的乳糖酶去消化牛奶，但幾乎所有的歐洲人和美洲人都能每天喝牛奶。而現在，這種專職于消化乳糖的基因，正逐漸從歐洲人擴散至地球上的其他人群。又例如，一個能提高生育率的基因，現正在歐洲人身上變得越來越常見。

    而在這進化不止的過程里，疾病是第一大驅動力。明顯的例子是，現在幾乎所有人都已經失去了半胱天冬酶-12基因，其原因最可能就是因為攜帶半胱天冬酶-12的人更易受到細菌感染和敗血癥的侵害。

    世上本沒有“時間”

    物理學家們不懈尋找一個終級的、萬能的理論，卻在“時間”這一問題上碰了壁。他們需要將量子力學和相對論這兩大物理學經典理論統一起來。其中，量子力學是人類對微觀粒子行為的描述，而相對論適用于解釋宏觀的空間、時間和物質相互作用的機制。但目前出現了最大的絆腳石，就是時間，它在這兩種理論中分別以不同的方式運行著。

    在相對論中，相對運動的物體擁有不同的時間推移，因此不存在對時間的絕對性測量；而量子理論呢，它可以告訴你一個電子的所在之處，卻無法告訴你電子在那已經待多久了，時間在此時甚至不是一個可被測量到的角色。

    因此，為搬走這塊絆腳石，現在出現了一個較激進的觀點——把時間看成一個人類自己編造的概念——既然它無法在宇宙進程中發揮基本、明確的作用，我們的理論或許該徹底摒棄它。就當這世上本沒有“時間”，說的人多了，也就有了它。

    多重宇宙

    這是另一個讓物理學家們不安的問題——我們所在宇宙的樣子。這個樣子沒什么不妥，反而好到不行，各種宇宙常量精確而完美，恰好允許生命在其中的發展，宛如被精心設計出的一樣，而我們又找不到相似的伙伴，這種“特殊”讓人汗毛直豎。

    自然界的常量，決定了引力及各種其他作用力的強弱程度，它們生就一副“本該如此”的樣子。而它們也理應如此，否則任何絲毫的不完美，都會使人類不復存在，也不會有物理學家絞盡腦汁地琢磨它們。這似乎沒什么好解釋的，但物理學家并不感到滿意，由此，“多重宇宙”的概念萌生了，即認為有許多個宇宙，而每個宇宙都有不同的特性。

    這一想法相當有才，讓人類及所處的宇宙不再是“特殊”的，從而打消了不安的疑慮。更有才的是，我們目前還做不到從這一宇宙穿梭到另外一個宇宙中，因此也就無從驗證該觀點。

    衰老？打住！

    老化，是永懸人類頭頂的一把達摩克利斯之劍。我們能不能在自己的基因組上安個“開關”，切斷衰老的進程，大幅延長壽命？目前，蠕蟲、老鼠及果蠅實驗已顯示，停止某類基因的功能，或者修改其他類型基因，可使得特殊的化學組合物質充盈實驗體，顯著延緩其衰老速度。而科技含量比較低的做法是：通過調整飲食，或者注射減緩衰老的荷爾蒙，從而改變身體的化學環境。這條探索之路十分誘人，但同時也引起廣泛爭議。

    相當一部分生物學家仍認為，止住衰老的想法只是個海市蜃樓，因為我們有永遠不能克服的生物程序：細胞在一段時間后就會死亡；而基因組不可避免遭受日久耗損；再加上，細胞分裂時還可能會產生致命的基因復制錯誤。這些都令否定者們堅信走向衰老是人類的終極歸宿。不過，盡管以上種種，人類與衰老的對抗的關鍵詞，已經由最初的“絕不可能”，轉變為“非常困難”，僅這本身就是一個令人興奮的進展。

    “升級版”人類駕臨

    現在的醫學科技基本都是為了幫助有健康問題的人，然而在不久的將來，也許是一代或兩代人之后，人們則要做出選擇：是否要利用醫學將自己的孩子塑造成“升級版”人類？

    生物學家雷-科茲威爾領導的研究小組表示，醫學現正在靠近一個轉折點，技術將很快能改進人類的腦力和體能，實現能力所及的一個質的飛躍。而有些在現在就已經不是什么新鮮事兒：用來治療兒童多動癥的藥物已被廣泛用于提高注意力；治療弱視的視網膜植入技術如今被發展為仿生眼；治療帕金森癥等神經疾病的大腦植入手術，成為了搭建神經改良和插入式記憶升級技術的橋梁；試管受精胚胎的基因診斷，為病嬰接受同胞移植創造了更多可能，等等。科技，正逐步幫助人類不斷超越自己的極限。

    然而，有一個問題仍需討論：那些沒有“升級”的普通人，在這些“超人”當道的未來社會怎么生存呢？

    信息為本

    這世界是由什么組成的？答案可能會讓人驚訝：信息!

    若你有臺世上最精密的顯微鏡，那么將會看到鏡頭下的微觀世界，竟然是由耳熟能詳但卻抽象得離譜的信息組成，著實令人意外。這像是一個介于哲學和物理之間的現象，讓善于思考的人們腦筋猛轉。從物理學的意義上來講，萬物皆由原子組成，原子又是信息組合的產物。那么，如將所有的實驗、觀察都歸結于問題的形式后，將得到一個類似于計算機二進制數據0和1的答案。

    如此說來，整個宇宙也不過是一臺巨型計算機。通過“光子是否穿越了某點”之類的問題與答案，來提供可資計算的信息。盡管，要想得到一個二進制式的、能回答宇宙所有問題的“萬能”答案還不現實，但這無疑提供了一種簡化的、理解萬物運行規律的全新路徑。

    你懂“意識”嗎

    盡管人類一思考，上帝就發笑，但我們還是常常會思索：讓自己區別于其它動物的那種所謂“意識”，究竟是如何從大腦中好幾公里長的溝溝回回產生出來的？恐怕用我們自己的大腦去了解它自己，有點“以子之矛攻子之盾”的意思。

    現在，磁共振成像技術、計算機模型以及生物學對大腦的不斷深入研究，也許將給我們提供一個更好的回答。科學家認為想要了解人類大腦奧秘的快捷途徑，就是觀察大腦某一部分出現的問題，比如抑郁、精神分裂癥、自閉癥及癡呆等。這些由于大腦內某個環節故障而導致的悲劇后果，很可能讓醫生在研究治療方法的同時，了解到其對于意識產生的影響。

    我們承認確實不懂“意識”，若要真正深入了解它可能還需要一個世紀的時間，但是圍繞這個研究所帶來的一切其他意義，終將證明這種探索的價值。

    尋找“失蹤”的宇宙

    過去的十年中，最重要的一項科學成果即是發現宇宙在不斷的膨脹，顛覆了地心引力會使宇宙膨脹速度減緩的舊理論，證明有負壓強能量的存在。2004年，威爾金森微波背景各向異性探測器（WMAP）給出的數據表明，宇宙中只有約4.6%是原子的世界，暗物質占了23%，而暗能量占宇宙總質能的72%。

    無奈的是，對于“暗”字頭的這兩項，人們尚無多少頭緒。僅能推測，暗物質粒子的屬性應不同于我們已發現的任何粒子，人們執著探索它數年，現正等著大型強子對撞機（LHC）能給我們制造出來一點；而暗能量，它既不是任何已知粒子，也不是這些粒子間的真空區域，對它的研究成為了宇宙學中最具挑戰性的課題。這二者湊成了近96%的宇宙，而它們卻以一種人類目前無法了解的形式存在著，形同“失蹤”。因而，對它們的認識每前進一小步，都意味著對宇宙未知領域探索邁出一大步。

    質量來源還未被證明

    大型強子對撞機（LHC）當年的啟動就像一次日內瓦的朝圣，這以后不管有多少不和諧的聲音，人們仍要為那一刻歡呼雀躍，因為這是人類開啟“質量從何而來”這個謎底的最大機會。LHC能在運行過程中使質子對撞達到前所未及的高能狀態，這一能量可與宇宙大爆炸后不久的狀態相比，其碰撞之后的產物正是物理學家們尋覓萬物質量起源的依據。

    根據標準模型的預言，尚存最后一種未被發現的粒子——希格斯玻色子。希格斯玻色子自旋為零，負責對其他粒子施加拖曳力，其他粒子經由其傳導的力而獲得質量。因此它就是慣性質量的源頭，亦稱之為標準模型的基石。有了它的加入，現有理論會得到檢驗并擴展到完美化。但如果在LHC模擬的極端狀態下也無法找到希格斯玻色子，那么也許它根本就不存在，自然界本身畢竟要勝過所有實驗與預測。只怕物理學家們會如芒在背，他們要么承認所有粒子嚴格的無質量，要么重新解釋質量來源，重建所有理論。 

    歡迎外星人

    幾百顆可能孕育生命的太陽系外行星，現正在被地球的空間研究機構一一辨識。

    地球不應也不可能是這浩瀚宇宙中的特殊分子。今年4月，英國學者推算出銀河系曾在歷史某一時刻有多達10億顆類地巖石行星，這直接激發著人們對地外生命的想象。而約半個世紀以前，一名叫做弗蘭克•德雷克的美國射電天文學家就甚至已著手計算與外星生命進行聯系的可能性公式。

    對于生命體成活所需的條件、生命活動的各種跡象，生化學家們自不會放過蛛絲馬跡；不斷進步的成像技術，也幫助人們更好地探索地外行星大氣層中的伙伴。這一切似乎預示著，地球上的我們，即將聽到自己在宇宙間并不孤獨的消息。這無疑將徹底重新書寫人類對于生命的看法。

    只不過，能坐在那兒等著我們找到它的，最有可能是些外星微生物，并不是跟我們一樣的智能生命；而如果那些比我們擁有更高科技的外星人找到了我們，人類該怎么辦呢？

    被進化影響的腦神經

    當人類進化達到今時今日的程度，我們的大腦已經要求到對任何現象都要進行歸因。

    在最初或許并不是這樣。我們將畫面推回到大約340萬年前，阿爾法種的南方古猿或許正警惕地望著發出窸窣聲音的樹叢，認定那后面就算不是個大型掠食動物，也差不多該是個惡鬼。只有懷抱并相信這些本能假設的古猿，最后才幸存了下來，而沒動這份腦子的，常常就真做了掠食動物的美餐。

    于是相應的，前者便成為我們的祖先。神經學實驗更表明，作為后代的我們，早已繼承了他們那份習慣于將無形實體與現實世界相聯系的“念頭”，并將之設定為大腦的默認狀態。

    人類：走的只是尋常路

    不要再以為自己是這星球上的備受“特殊照顧”物種了。因為直到現在，我們也只發現了3個基因是為人類所獨有的。放大了說，也許人類兩萬個基因中，特別加蓋了我們這一物種印章的，或許不足20個。

    動物學家們已發現，虎鯨和海豚的族群內，有著截然不同的文化亞群；黑猩猩們能表現出受道德約束；大象能彼此相通；小學課文里，我們就知道烏鴉會用工具；即使蠑螈和蜘蛛，也不失為個性一族，某種程度上讓人類也嘆為觀止；而倭黑猩猩和紅毛猩猩，或許可以濫竽充數人類的語言和姿勢。

    實際上，地球上的其它靈長類動物，都擁有和人類極為相似的腦細胞，人類所持的唯一令自己顯得比它們聰明的本事，就在于更善于使用陰謀和計策。這一點上，霍金所認為的“正是人類骨子里自私和侵略性的因子，能幫助人類一次次渡過生死攸關的局面”，確有其道理。

    地球：神秘一如往昔

    平均深度4000米、覆蓋了70%地球表面的海洋，是地球最大的生物棲息地。海神大部分的領地于人類而言，還都是從未探索過領域，而每次潛入深海，科學家們總能收獲新的物種。就在今年7月，英國阿伯丁大學海洋實驗室研究中心的科學家于大西洋700米至3600米深處發現了10多種海洋新物種，這些生物有著怪異的身形、鮮亮的顏色以及幾近透明的身體，構造讓人難以置信。而歷時10年的國際海洋生物普查計劃也在今年結束，大規模普查發現了5300多種此前未知的海洋生物，而據科學家測算，世界各大洋總共生活著約1000萬種不同物種。

    我們對海洋的摸索也在不斷催生出地質學的新知，更新著人類對于生物如何繁衍的知識，以及對這片共同棲息地的認識。對于地球，我們的了解或許只是九牛一毛。

    生命呈網狀進化

    表達生物進化理論的達爾文之樹，自己也在“開枝散葉”當中。科學家確認：一個物種并不僅僅只是開辟了下一分支的進化路徑。而“地球生物的最早共同祖先”(LUCA)，才是物種的奠基者。

    實際上，生命的進化遠比達爾文的生命之樹復雜。通過基因分析，科學家認為現有種類的潛在機制，都允許物種產生于分支之間的互動相交中，是呈網狀進化的。所以，“生命之樹”當更名為“生命之網”。這也令未來生物學的有趣程度，遠超過人們的想象。亦因此，與其粗簡地編纂物種間差異、淺顯地摸索物競天擇，倒不如扎入生物機制的汪洋大海，為生命進化的不竭之力而喝一聲彩。

    條條大路通往“終極理論”

    正像一個玩笑所說的：所謂物理學的終極目標，就是要把所有的宇宙方程寫在一件T恤衫上面。它應該干凈利落、完整齊備，涵蓋了所有的物理現象——有自然界各種形式的作用力、有宏觀界行星和恒星的運行、有微觀界粒子聚成原子的方式，然后提供出一種大一統的、簡單的解釋，這就是“終極理論”。

    許多年以來，“終極理論”最有希望的候選者就是弦理論。這是一個試圖以能量的閉合圈（弦）所產生的振動來解釋宇宙萬物的觀點，被喻為“宇宙的琴弦”。其目前還無法獲得證明的原因，一則是尚沒有人對弦理論有足夠的了解而做出正確的預測，另一則是今時今日的粒子加速器還不夠強大。

    不過現在，越來越多的其他理論加入到候選者的行列，使“終極理論”的冠名權演變成了一場競賽。這些候選者包括：圈量子引力論（LQG）、因果動力三角論（CDT）和量子引力圖論（QG）等等。有些名字相當別出心裁，但重要的是，它們都提供了以實驗來證明或否定自己的機會，而這是任何理論都必經的嚴峻考驗，物理學不存在專有權，一樣是適者生存。

    小實驗亦有大作為

    無數的人沉醉在年度熱劇《生活大爆炸》中，劇中“宅”到極點的物理學家們，用液氦冰凍香蕉，遙控宇航局的火星車，順便盼望著諾獎委員會的來信，一切看起來那么魅力非凡。但可不是所有的物理學研究都這么迷人，物理學家們有時需置身于昏濁的地下室，目不轉睛地盯著某金屬晶體薄片上的電子運動；又或要接連數小時監視一個桶，只為了解其中液氦的旋轉模式。對于干這些活兒的物理學家來說，那些能在昂貴而巨型的粒子加速器實驗室工作的同行，令他們十分艷羨。

    但這一情形正在逐漸扭轉。事實證明，自然界中的某些基本粒子，并沒有比晶體中的電子或液氦中的氣泡更特立獨行，它們也都遵循著相同的原理。而這些物理學的小型實驗會很有前途，或將代替大型實驗項目去模擬遠超出自身規模的大系統。甚至于，在小型試驗中可能產生出人造黑洞。

    石墨烯的革命

    這個從鉛筆芯中得來的發現，看來要改寫世界電子產業的未來了。2004年，曼徹斯特大學的安德烈•海姆用透明膠帶，從一張涂滿鉛筆筆跡的紙上剝離出了石墨烯。其原子所獨具的、像一張鐵絲網似的六角形陣列排列方式，讓它有潛力成為比鋼鐵堅硬10倍、且導電時損失很小能量的材料，在改良后，石墨烯致力于塑造低功率電子元件，如晶體管。相比之下，銅線和半導體都會產生電腦芯片75%的能量消耗，這更讓人們確定了石墨烯擁有了留名史冊的本事。

    如今，石墨烯找到了能發揮他最優的功效的位置——高頻范圍設備。一直渴望能在手機通信中傳輸更多內容的手機制造商們，已急不可耐將寶貝石墨烯納入懷中。而即便拋開這部分商業前景不談，石墨烯依然“多技傍身”：光纖、電視顯示器、高效太陽能電池，“出身”鉛筆芯的它，儼然已成為各類實驗室的貴賓。

    語言之重有甚于思想

    語言與思想無疑息息相關，但在對二者之間的因果關系的判斷上，我們一直受到20世紀60年代語言學家諾姆•喬姆斯基理論的影響。他所持的觀點認為：人類一直以來認為語言要先通過大腦的編程才能產生，而這項機制自我們出生起，就已存在、成形，等待運作了。

    現在，這個理論遭到質疑。人種學的研究學者們拿出了很多“不屬此例”的證據，否定了喬姆斯基的理論。他們認為在語言的產生中，沒有什么預先設置好的項目。恰恰相反，所運用的語言卻能影響到使用者的思考方式，進而發展到影響文化方式。舉例來說，可能正是原始語言功能上的局限性，導致原始人無法進行復雜思維。

    折疊DNA，改造內部世界

    這大概是最酷的折紙藝術——折疊DNA（脫氧核糖核酸）。但它的操作過程可與折紙不同：首先要提取數百條DNA；然后以化學方法進行修正，使這些DNA在不同的點相連；再將它們放置在一起，以一切可行的化學方法讓它們彼此牢牢“黏合”住。如操作無誤，最終將獲得各種微小形狀的DNA，以改造我們人體內部的世界。

    現階段，DNA折疊最大的亮點是利用該技術可得到一個納米級的四面體——DNA“齒輪”，以及一個DNA“盒子”。這個“盒子”甚至是加鎖的，可以用一小串基因做成的“鑰匙”打開或鎖上。盡管這一切看上去可能很無聊，但化學家們的這項研究將為幾個宏大的構想提供最佳解決方案。那就是，遞送藥物至人體細胞核心、設計出以DNA為基礎的計算機，以及制造出和標準尺寸機械一樣運行的微米級生物機器。

    本篇文章來源于 科技網|www.stdaily.com

    原文鏈接：http://www.stdaily.com/kjrb/content/2010-09/05/content_226581.htm