25个最具挑战性的科学问题

25个最具挑战性的科学问题2012年02月16日08:541．科学有作用吗？克林顿总统的科学顾问吉本斯（John H.Gibbons）博士说：自从1962年卡逊（R.Carson）的《寂静的春天》发表以来，人们对科学的看法改变了。

以前认为科学是好东西，现在要在好坏之间作选择。

迫切的任务是重建科学的基本定位，以科学知识解决社会疾病。

希望理性会获胜，但也不一定。

——摘自布罗德（William J.Broad）与格兰兹（James Glanz）的文章评论：科学是一柄双刃剑，为善为恶在于人们如何利用。

这确实是首要问题。

2．战争是我们的生物学命运吗？“只有死人才看到战争的尽头”，柏拉图说对了吗？最近关于博弈论的研究指出：人类乐于建立相互合作关系。

可以想像人类的未来战争是稀少的，并会被一致谴责。

但也许要再丢一颗核子炸弹人们才会醒悟。

爱因斯坦说：“我不知道第三次世界大战会使用什么武器，但第四次世界大战将会使用棍棒和石块。

” ——摘自安吉尔（Natalie Angier）的文章评论：战争是否由生物遗传基因所决定并不重要，重要的是人在意识中要不要战争。

否则人与动物何异？3．人类会不会访问火星？问题不是会不会去火星，而是：什么时候去？如何去？谁先去？祖布林（Robert Zubrin）博士提出了一个登火星的方案：先用无人飞船分批将人类登火星后返回地球所需的设备送去，然后再送人登火星。

这样就可以避免建造为一次性往返所需的巨型载人飞船的困难。

火星能告诉我们有关生命起源和归宿的问题。

——摘自利里（Warren E.Leary）的文章评论：如何去火星是技术问题，研究火星才涉及科学问题。

4．大脑如何工作？人的大脑有1000亿个神经细胞，每个细胞有1000到10000个突触。

大脑皮层有大约100万亿个连接及3亿英尺长的连线。

这些神经细胞构成6层。

研究者不了解这6层神经细胞如何产生自我意识。

考虑自由意志问题，我们的某些行为是意识的，但大部分是无意识的。

我们能作出选择。

就其大部分而言，自由意志只是一种幻觉吗？——摘自布莱克斯利（Sandra Blakeslee）的文章评论：人类从来都是研究客观世界，探索大脑中意识和自我意识是人类第一次研究自己。

5．引力究竟是什么？牛顿发现引力定律，但不知其所以然。

爱因斯坦的广义相对论认为，引力是物质和能量所产生的时空弯曲。

近来有迹象表明，原子等“可见物质”只占宇宙中总物质的5％，其余25％是暗物质，70％是暗能量。

现有的引力理论未能解释宇宙的95％，显然这不可能是完整的理论。

一些科学家提出不同的解释，其中包括具有11维时空的超弦理论。

——摘自奥弗比（Dennis Overbye）的文章评论：引力问题不仅关系到宇宙论，而且现有的引力理论与量子论相抵触，这可能是物理学新突破的契机。

6．人类会不会找到亚特兰蒂斯？亚特兰蒂斯（Atlantis）是古代传说大西洋中的一个岛屿洲，后被地震和洪水所毁，沉没于大西洋中。

有关亚特兰蒂斯的传说可以追溯到公元前4世纪的柏拉图，他写道：“这个王朝积聚了全部权力，企图一举征服你们的国家和我们的国家。

”《想像亚特兰蒂斯》的作者埃利斯（Richard Ellis）认为亚特兰蒂斯是幻想，他说：“亚特兰蒂斯活在人们心中，主要是因为你无法证明它不存在。

你不可能去搜索洋底的每一英寸，所以希望在沉没的宫殿中寻宝的念头常在。

”亚里斯多德更直截了当：“梦想它的人使它消失。

” ——摘自威尔福德（John Noble Wilford）的文章评论：将亚特兰蒂斯当作科学问题提出的人具有丰富想像力。

7．人体的哪些部分是可以替换的？从头到脚，几乎人体的每一个部分都可以用器官移植或人工器官所替换。

MIT的兰格（Robert Langer）教授说：“我还没有找到人体的一个部位不曾有人在作替换的研究。

借以时日，每一个部位都可以替换。

” ——摘自维拉罗萨（Linda Villarosa）的文章评论：大脑可以修补，但不能替换，否则我将非我。

nger！你同意吗？8．我们应该吃什么？一个字的回答：少！——摘自格雷迪（Denise Grady）的文章评论：Denise是富人的一字师，饥饿的穷人可不能学。

9．下一个冰期何时到来？下一个冰期几乎肯定将在公元82000年达到高峰，但对将在何时开始一直有争论，最近的理论认为影响大气层的人为因素将使之大大推迟。

——摘自列夫金（Andrew C.Revkin）的文章评论:在劫难逃？10．大爆炸之前是什么？在广义相对论和量子论尚未形成统一理论前，对此问题的回答只能是科学幻想。

有两种候选的统一理论：一是所谓“一切事物的理论”——超弦理论；另一是不大为人所知的“环量子论”，据此，大爆炸是大反弹。

被称为“物理学诗人探险家”的惠勒（John A.Wheeler）博士则根据他对量子论和信息论的理解，提出了关于大爆炸的“观察者起源说”。

——摘自奥弗比（Dennis Overbye）的文章评论：谁说科学家没有幻想？没有幻想就没有突破。

11．我们能永远活下去吗？德国马普人口研究所的沃佩尔（James Vaupel）博士认为：“寿命没有限制。

”根据是：从1840年到如今，做得最好的国家（日本）中人的寿命每10年增加2.5岁，而且是线性的，没有减慢或停止的迹象。

他指出：“生物医学的进展令人振奋，我们正在开始了解癌症、心脏病和老年痴呆症，在对动物进行减缓衰老的试验。

”他预言:到2050年，人的平均寿命可达100岁。

——摘自洛拉塔（Gina Lolata）的文章评论：大家好好地活吧！每增加1岁就可以得到0.25岁的额外奖励，何乐而不为？未雨绸缪！应该开始考虑地球人满为患的问题。

12．男人是必需的吗？女人呢？男人的存在只是为了传种，精子银行中已有足够供若干世代的DNA，所以男人过剩了。

由于若干年后才能有人造子宫，所以女人还是不可替代的。

——摘自麦克尼尔（Donald G. McNial Jr.）的文章评论：这是典型的非人文“科学”观点。

难道男人和女人除了传种接代之外就没有别的存在价值了吗？13．下一个瘟疫是什么？从14世纪欧洲的黑死病，到1918－1919年间杀死4000万人的伤寒症，无人知道下一个瘟疫在何时何处到来，但它会来。

沙夫纳（William Schaffner）博士认为下一个瘟疫由病毒产生的可能性比细菌大。

——摘自奥尔特曼（Lawrence K.Altman）的文章评论：远的且不说，AIDS和SARS（非典）的教训使我们对可能到来的瘟疫不能掉以轻心。

14．机器人能有意识吗？有两派相反的意见。

卡内基•梅隆大学的莫拉韦克（Hans Moravec）博士认为人无非是一架精巧的机器，他说：“我相信我们能做出具有和人类同样丰富行为的机器人。

”牛津大学数学家彭罗斯（Roger Penrose）博士利用数学的不完备定理争辩说：任何应用计算的机器，包括机器人在内，都不可避免地在其成就方面比不上人类数学家。

——摘自钱（Kenneth Chang）的文章评论：在对人的意识和自我意识尚未弄清楚以前，奢谈机器人的意识，是否言之过早？15．我们为什么睡觉？食色性也，众所周知。

最有天赋的科学家也无法解释人为什么睡觉。

芝加哥大学的雷希特舍费恩（Allan Rechtschaffen）博士说：“这可能是生物学最大的未解问题。

”50年来对睡眠的研究有了一些头绪，但离解答甚远。

2003年10月《自然》杂志上发表两篇报告，指出睡眠的REM（眼珠速动）期能巩固记忆并帮助学习，但也有人列举事实提出异议。

婴儿的REM期比成人的长，所以它可能有助于大脑的发育。

雷希特舍费恩博士说：“其中有重要的东西，只是我们尚未找到。

” ——摘自古德（Erica Goode）的文章评论：科学家在寻梦。

梦中的潜意识说不定握有解开意识之谜的一把钥匙。

16．动物有多聪明？大猩猩能学习语言和句法的某些方面，鹦鹉和海豚也能。

这些动物能学习，它们比多数人所想像的更聪明。

程序化的行为主要源出于进化。

加州理工学院研究果蝇的迪金森（Michael Dikinson）博士说：果蝇在第一次起飞时，就像一架战斗机。

他还说：“许多人争辩说，动物比我们所承认的更聪明。

更多时间，它们比我们所承认的更欠聪明。

” ——摘自戈尔曼（James Gorman）的文章评论：两面都说了，当然没错，但等于没有说。

17．科学能证明上帝存在吗？18世纪法国著名数学家拉普拉斯（Pierre-Simon Laplace）在被问到上帝是否适合于他的天文学理论时说：“我不需要这个假设。

”他的理论应用牛顿定律，却否定牛顿的“上帝最初一击”。

大爆炸是另一个有关上帝的热门话题，无中生有不是科学所能处理的。

“精细调节说”也是上帝藏身之地——电子电荷、引力强度为什么取这样的值使得星球、原子、分子和生命可以存在？像一个八岁孩子那样问为什么？为什么？为什么？最后的回答是“就是这样”或“上帝使然”，任你选择。

——摘自约翰逊（George Johnson）的文章评论：亿万富翁坦普尔顿（John M.Templeton）爵士设立以他命名的“宗教进步奖”，每年的奖金额超过单项诺贝尔奖。

近几年都授予以科学名义宣扬上帝的科学家或科学作者。

这就是“科学能证明上帝存在吗”这类问题花样不断翻新的原因之一。

18．进化真是随机的吗？进化生物学家思考一个难题：生物世界中有多少是出于偶然？密歇根州立大学的伦斯基（Richard E.Lenski）博士说：“许多研究发现：进化中具有令人惊讶的重复性。

”已故的哈佛大学教授古尔德（Stephen J.Gould）则认为：将生物历史倒回重演，进化之路将与原先实际发生的很不相同。

近来有许多实验支持重复性，但进行决定性的实验所需经费超出国家科学基金（NSF）的预算。

——摘自允（Carol K.Yoon）的文章评论：两个极端——完全随机或完全重复性都不符合生物进化的实际情形。

19．生命如何开始？生命的出现是单一事件，发生在35亿到40亿年前。

德国的瓦赫特绍泽（Gunter Wachtershauser）认为生物大分子DNA、蛋白质、细胞膜等的结构都太复杂，它们都是后来产生的。

他主张生物起源于在黄铁矿表面简单的化学反应所产生的重复循环。

另一些生物学家指出：RNA在生命起源中占有重要地位，它不仅存储遗传信息，而且具有酶的作用，在早期的细胞中起关键作用。

尚未发现RNA能自我复制，但RNA能复制其一小段。

尚不清楚第一个RNA如何形成。

火山灰中的成分montmorillonite具有某种有趣的催化作用，能从部件合成RNA。

陆地的火山或海底的“黑烟囱”有稀奇的化学物质和过程，是生命之源可能的候选者，但如果说这就是生命之源，则言之过早。

——摘自韦德（Nicholas Wade）的文章评论：生命的一个明显特征是自我复制，它既是信息的存储又是信息的传递。