22大科学疑问 转自南方网科技频道2007-02-25 21:4422大科学疑问
作者:  来源: 南方都市报网络版 时间: 2007-02-25 16:22:46
 
　 
 

　　地球的中心是什么？时间是幻觉吗？我们为什么需要睡眠？生命来自哪里？宇宙由什么构成？非编码DNA的作用是什么？森林会延缓还是加速气候变暖？南北磁极为什么会逆转？大脑如何产生意识？我们的身体部分失去后为什么无法重新长出来？黑洞中的信息会发生什么？在科学发达的今天，对于宇宙、地球和人类物种本身，我们并不像我们所希望的那样了解。

　　地球的核心是什么？
　　我们知道，在地球的中心，大约4000英里之下，有一个月球大小的铁球。我们还知道，我们站在厚达1800英里的岩石之上，它们构成地壳和地幔。在铁球和地幔之间是什么？是某种浓稠液体的海洋，但是科学家们并不知道这种液体的具体构成，也不知道它如何与周围的物质互相作用。
　　我们非常肯定，这位于地球中央的海洋里蕴涵了大量铁质。但是除此之外呢？根据压力、温度和物质密度推测，一些科学家认为，其中还包含大量氢和硫。伯克莱大学的雷蒙德·简洛兹认为另一种物质是氧，它们从紧贴液态地核的地幔岩石中泄漏进来。
　　了解地心海洋的物质构成将帮助科学家了解地球的形成，了解地热和对流如何影响板块运动。更详细信息将帮助揭开另一大疑问：是否真如部分科学家所怀疑，地球核心的铁球正在生长。果真如此，它将最终夺取周围的液态金属海洋领地，使地球失去磁场保护。

　　时间是否一种幻觉？
　　柏拉图认为时间是永恒的———生命才是一种幻觉。伽利略琢磨出如何把时间表示在图表上，以便从事重要的物理学研究。爱因斯坦说，时间仅是另一维空间。他说，我们对时间的理解建立在它与环境的关系上。奇怪的是，你行进的速度越快，时间移动得越慢。对爱因斯坦理论最极端的解释认为：过去、现在和未来仅仅是我们想象中的片段，是我们大脑的主观构造，目的是使一切看起来不至于同时发生。
　　爱因斯坦的时空统一构想在图表上比在现实世界中更奏效。时间与其他三维不同———首先，我们在其中只能以一个方向移动。加拿大安大略天体物理学研究所物理学家李·斯默林说：“现在需要的不是滞留在广义相对论对时间的理解，或是回到更古老的绝对时间概念，而是发明某种革命性的新时间概念。”在未来某天，某人终将得出正确结论，只不过还需要一点儿时间。

　　受精卵如何变成人？
　　想象你把一个边长1英寸的黑色方块放在一片空旷的土地上。突然，方块开始自行复制，变成2个、4个、8个，16个……这个不断繁殖的方块开始形成结构———篱笆、拱门、墙壁、管道。一些管道变成电线、PVC塑料管、不锈钢材、木桩。一些方块变成了木板、地毯、玻璃窗。电线开始自行连接成一个复杂的网络。最终一幢100层的摩天大厦出现在空旷的土地上。
　　这和一个受精细胞发育的过程有异曲同工之妙。那么方块怎么知道如何建造摩天大厦？一个细胞怎么知道如何制造人类(或其他哺乳动物)？生物学家从前认为，细胞蛋白中携带着指令。但是，现在看来蛋白质更像是简单的砖块和石头———没有图纸，它们毫无作用。建造生命体的指令肯定藏在细胞DNA中，但是没有人知道如何阅读它们。

　　尼安德特人去哪了？
　　他们是我们的亲戚，是人类的近亲。他们看上去像我们，走起来像我们，甚至思考起来也可能像我们。那么，为什么尼安德特人消失了。而我们智人(现代人的学名)却顽强地活了下来。
　　自从150年前，第一具尼安德特人的骨骼在德国尼安德谷被发现，古人类学家一直在思索，是什么让这种曾经繁盛并广泛分布的史前人类灭绝消失。在许多方面，尼安德特人与我们智人的直系祖先克罗马农人不相上下。他们共同存在了几千年。像我们的祖先一样，尼安德特人也是勇敢的旅居者，他们分布在非洲、欧洲和亚洲部分地区。他们直立行走，能熟练打造石器，发展出隆重的丧葬礼仪。比较克罗马农人，他们体形稍大，肌肉更发达，甚至脑容量也较大。然而，到了约3万年前，尼安德特人却完全消失了。此外，科学家一度猜测尼安德特人曾与人互相杂交，但通过DNA分析却找不到任何杂交的迹象。
　　一些科学家认为，尼安德特人灭绝是慢性疾病造成的，他们的骨骼化石留下了关节炎和其他骨骼疾病的特征。其他科学家怀疑，罪魁祸首是种族屠杀。或许，克罗马农人系统地消灭了他们的竞争对手。

　　另一种最新假设认为，克罗马农人凭借先进的经济制度，在竞争中击败了尼安德特人。在去年12月的《当代人类学》杂志上，美国亚历桑纳大学的玛丽·斯汀格尔和史蒂夫·库恩报道说，考古记录显示，所有尼安德特人———男、女、老、幼———都把精力放在“获取大型猎物”上。换句话说，他们都是猎人。相比之下，克罗马农人的分工更细致。男人从事捕杀大型猎物，女人和孩子负责采集植物果实，收获的食物大家一同分享。研究者怀疑，通过这种分工安排，克罗马农人比尼安德特人能更有效率，更灵活地获得食物，从而更迅速地繁衍后代。
　　换句话说，根据斯汀格尔和库恩的理论，尼安德特人的灭绝既不是病毒的过错，也不能责怪某个大屠杀暴君。他们的失败在于不合时宜的家庭价值观。

我们为什么要睡觉？
　　所有哺乳动物都要睡觉，假如被剥夺了睡眠———它们将会死亡，甚至比被剥夺了食物还死得快，但是没有人知道为什么。
　　显而易见，睡眠可以放松身体。但是，看电视可以达到同样效果。答案必然在我们的大脑里。一种理论认为，当我们清醒时，某种物质在大脑中堆积(或者被消耗)，睡眠使之消除(或获得补充)。这样想不无道理。睡觉时，大脑有部分时间处于节省能耗的闲置状态，这时候称作慢波睡眠。在摆脱掉清醒时的任务后，它可以专注于清除垃圾。

　　可是这一理论有个漏洞。夜晚有大约1/4时间属于REM睡眠。REM是快速眼球运动的意思，总是伴随鲜明的梦境。研究表明REM睡眠有加深记忆的功能。但是奇怪的是，抗抑郁药物有压抑REM睡眠的作用，但是服药患者的记忆力并没有因而受损。
　　无论如何，睡眠在我们的生命中扮演重要角色。睡眠不足，可能招致可怕的事情———比如交通事故，或者用前任女友的名字称呼老婆。

　　生命来自哪里？
　　随着时间的推移，这个疑问变得更耐人寻味。假如生命可以在零知识的原始状态下自然诞生，那么也应该很容易在今天的实验室里被创造出来。但是许多人的尝试都宣告失败。基因出现计划(G ene  Emergence  Pro j - ect)悬赏100万美元，奖励任何能够在实验室中凭空创造生命的人。当然，成功者注定会誉满天下，甚至获得诺贝尔奖，但是，至今无人成功。
　　迄今为止，科学家在实验室里仅创造了一些基本生命材料。最广为人知的一个实验发生在半个世纪前。1952年，哈罗德·由里和斯坦利·米勒将史前地球大气中可能存在的物质混合起来，让它们接受电击，以模仿自然闪电，结果试管中自行产生氨基酸。氨基酸是构造生命的基本元素。但是，1952年实验并没有创造出任何生命。许多自然过程都会产生构造生命元素。巨大的云朵中也发现了它们的存在。但是，没有任何实验显示，它们可以自发地获得生命。更无从证明，在
早期地球恶劣环境下，它们是怎样避免被冻结，被烤焦。
　　一些研究者认为，自然化合物构成一种未知成分的原始“汤”，在某种已消失的自然机制作用下，自我组织排列，获得生命。还有一种“RNA先行(RNA即核糖核酸，主要存在于细胞质中，是构成细胞的重要的核心物质)”的假设认为，RNA先于DNA出现———可是，RNA又来自何方呢？还有科学家认为，生命诞生于海底热喷口，在那里，高温高压导致产生化学大反应。还有部分研究者认为，一种尚未被人发现的自然法则导致复杂生命的诞生，当这一自然法则被发现，生命起源的秘密自然迎刃而解。
　　生命可能是上帝或其他更高级的存在物创造的吗？它是否诞生于另一个世界，比如外星球，然后被带到地球上？直到揭开生命自然起源的秘密之前，这类问题将继续困惑人类。

　　“纠缠”微粒如何沟通？
　　在古怪的量子力学世界里，有种古怪的观念认为，有时，一对亚原子微粒可能互相“纠缠”，无论相隔多远，它们都可能互相影响。这个现象是如此的古怪，爱因斯坦曾称之“远程诡异事件”，并认为，它们的存在说明我们有必要重新考虑已知的原子世界模型。
　　但是，事实证明，宇宙本来就是诡异不可理喻的。1997年，科学家们将两个“纠缠”光子分开，顺着光纤将它们送到相隔6英里的地方。一个光子被诱导进入特定量子状态，不到百万兆分之五秒后，6英里外的另一个光子也进入了相反的对应状态。反应速度比光在两个光子之间旅行的时间还快700万倍。当然，根据相对论，宇宙中没什么速度比光快———粒子之间传递信息的速度也不例外。
　　任何试图解释“纠缠”粒子的现有理论都显得无比荒谬。最终的答案无论是什么，必然会让我们心灰意冷。根据著名的贝尔不等式，要使纠缠现象与相对论统一和谐，只有两种可能：要么我们没有自由意识，要么现实是一个幻觉。

 Pla cebo 为什么有效？
　　进行药物实验时，为证明疗效，接受实验者被分成两组，一组服用实验新药，另一组服用用淀粉或糖做成伪药片，它们就是 Pla cebo 。现代医学史上一个最神秘的现象就是 Pla cebo 的疗效。为了揭开这个秘密，美国哥伦比亚大学的心理学家托尔·维格对人施行短暂电击。在最近的一次实验中，维格和同事们对24名实验对象的手腕实施电击，造成剧痛，然后，研究者将一种惰性软膏涂抹在他们的手腕上，告诉他们其中包含止痛剂。当科学家实施第二轮电击时，有8名实验对象反应疼痛明显减轻。
　　一种毫无药物成分的软膏竟然能够减轻电击造成的疼痛，确实让人惊讶。更不可思议的是， Pla cebo 的作用甚至不亚于最厉害的现代药物。研究表明，30%至40%的患者在服用 Pla cebo 后感到症状明显减轻，无论他们遭受的疾病是高血压、抑郁症、帕金森氏症还是其他顽疾。甚至虚假的手术也可取得神奇疗效。在最近一次研究中，休斯敦退伍军人医疗中心对一组病人实施了膝盖手术，以减轻他们的关节炎症状。对另一组病人，医生们仅在他们的膝盖上切了一个小切口，模仿真手术留下的伤口，然后把他们的膝盖包扎起来。两组病人反应疼痛减轻的百分比完全一样。得克萨斯大学医学院教授霍华德·布罗迪说：“据我所知，除了起死回生之外， Pla cebo 对所有已知疾病都有某种程度的疗效。” Pla cebo 究竟是如何起作用的？没有人知道。研究显示，当我们服用Pla-cebo止痛药后，大脑会释放化学物质，模仿吗啡的效果。但是，直到最近，研究者们才开始逐渐了解 Pla cebo 背后的心理机制。在电击实验中，维格同时使用MRI扫描实验对象的大脑活动。当某人知道疼痛刺激即将来临，其大脑额叶前皮层(负责高级思考的区域)出现积极活动。在涂抹上 Pla ce - bo软膏后，这一区域的活动更加频繁，显示实验对象可能期待疼痛得到缓解。然后，当电击来临，他们的大
脑中与疼痛敏感神经细胞连接的部位活动明显减少。
　　未来某天，这类研究可能引导科学家发现通过大脑医治身体疾病的方法。在那之前，医生们对于是否要给患者服用 Pla cebo 仍然存在分歧。部分人认为，使用没有药物成分的Pla-cebo或伪造外科手术伤疤违背医生道德。但是，最优秀的医生们一直在使用一种形式的 Pla cebo ：研究显示，权威而有爱心的医生的同情具有深刻的治疗效果。或许，偶尔开一两剂蔗糖药片并非坏事。

　　宇宙由什么构成？
　　通过强大的天文望远镜，天文学家可以看到数十亿英里外的物体。通过天文观测，我们逐渐拼凑出了宇宙历史和进化细节。然而，一个最基本的问题至今仍然悬而未决：宇宙是由什么构成的？100多年来，我们先后认识了原子、电子、夸克(理论上一种比原子更小的基本粒子)和它们古怪的表亲———微中子、介子等等。但是越来越多的数据显示，所有这些已知物质的重量加起来仅占宇宙质量的5%。宇宙的大部分由其他未知物质构成。
　　过去几十年，天文学家在研究星系和其中恒星运动时发现，闪亮恒星发出的引力并不足以造成星系的显著移动。只有添加进去大量不发光(包括可见光、X射线、红外线等)因而无法用望远镜观测到的物体，才能解释星系的移动。通过详细的宇宙测量，科学家还发现，这些不发光的暗物质并非由构成我们所熟悉的其他物质的相同电子、质子、中子构成。
　　然后，在上世纪90年代末，分别由美国劳伦斯·伯克莱国家实验室的绍尔·佩尔穆特和澳大利亚国立大学的布莱恩·施密特领导的研究小组发现了更古怪的现象。通过观测遥远的超新星，天文学家们发现宇宙的膨胀速度如何随时间改变。由于引力抗衡，几乎所有人都认为膨胀速度将逐渐放慢。但是，两个小组收集的数据却得出相反结论。宇宙的膨胀非但没有变慢，反而在加速。必定有什么东西在把它往外推，幸运的是，爱因斯坦的广意相对论提供了一个现成答案：一种统一的分散贯穿在空间的能量在与引力抗衡。由于这种能量不发光，因而被称为暗能量。
　　观测结果显示，宇宙的23%由暗物质构成，72%是暗能量。其他一切仅占剩余的5%。
　　目前，世界各地的多项实验致力于发现暗物质。科学家们还在寻找另一种与已知亚原子微粒截然不同的粒子。有研究试图通过分析撞击地球的外太空微粒获得线索；欧洲粒子物理研究所正在建造世界上最大的和功能最强的粒子加速器LHC。它将用于研究超高速运动质子之间的撞击，并可能在实验室中创造暗物质。根据乐观的估计，我们将很快识别暗物质的真面目。
　　相比之下，暗能量的问题仍然像个深不可测的黑洞。它从哪里来？什么决定它的量？这个量是恒定不变的还是在不断变化？这些都是生死攸关的问题。计算显示，假如暗能量的量稍微增加，宇宙将以无法想象的速度爆炸膨胀，我们所熟悉的生命将不复存在。

非编码DNA有什么用？
　　一个典型的人类细胞包含紧密编排的DNA，伸展开来有6英尺长。但是，其中只有约1寸携带制造蛋白(生命基本建材)的指令。其他71英寸有什么用？
　　它们都是垃圾，上世纪70年代，诺贝尔奖获得者西德尼·布伦纳曾这样说。垃圾DNA的名字沿用至今，但生物学家早已认识到，其中必定蕴涵某种宝藏。如果非编码DNA仅仅是搭便车的无关过客，必然频繁发生变异。但是，在漫长的几百万年里，长串长串的非编码DNA几乎没有任何变化———它们必定有某种作用。
　　现在，科学家们开始怀疑，蛋白质和普通DNA仅仅是整个系统中的螺母。澳大利亚昆士兰大学的遗传学家约翰·玛提克说：“它们就像散落在工厂地板上的波音757飞机零件。非编码DNA才是组装图和控制系统。”不幸的是，由于过去30年，它们一直被当作垃圾，最近我们才开始学习如何阅读它们。

　　森林会加速还是减缓全球变暖？
　　人人都知道森林有利环境。树木通过吸收空气中的二氧化碳———全球变暖的罪魁祸首———获得生长需要的能量。树木越多，它们吸收的二氧化碳越多，这就使森林成为阻止气候变暖的主要屏障。虽然绿色植物在不知疲倦地吞噬二氧化碳，但是我们的星球仍然在持续变暖。这就使我们不得不面临一种古怪的前景———在未来，森林非但不能延缓气候变暖，随着它们的毁坏，将使气候更加恶劣。
　　这一可怕前景将成为现实吗？我们不知道确切的答案，因为我们对森林所知甚少。科学家估计，超过50%的物种生活在树冠中。但是谁也不知道，在世界任意地方任意高度的任意立方米的树冠空间中到底有什么样的居民。我们甚至不知道亚马孙雨林中许多普通树木的名称。
　　但是，科学家们可以预见到这些二氧化碳杀手如何变成二氧化碳释放者。随着气候变暖，森林水分减少，使许多树木承受巨大压力，进而导致病虫害暴发，树木的叶子被啃光，最终死亡。树木死亡后，它们体内的二氧化碳重新被释放到空气中———目前被砍伐树木释放的二氧化碳已经占据温室气体总量的25%。此外，树木死亡后，森林再也无法吸收二氧化碳，空旷的土地暴露在阳光下升温更快。这一恐怖的场景将会变成现实吗？现在还很难说。如果我们不知道是哪种害虫在啃食树叶，就无法判断全球变暖将如何影响它们，进而影响它们赖以生存的森林。佛罗里达大学的树冠科学家玛格丽特·洛曼说：“在了解其中的居民之前，我们无法就森林的整体状况做出任何预言。我说的了解并不仅是给新的物种命名，还得知道哪些物种数量众多，哪些物种罕见稀少，它们都在干什么。在此之后，我们才能更上一层楼，试图理解森林和地球气候之间的关系。”

　　信息进入黑洞后会发生什么？
　　你在旅馆的床上醒来，除了感到有一点虚弱无力外其他一切正常。虽然你身上所有的零碎物品看上去都还在，但你并不清楚为什么你会在那里。你最后的记忆就是早晨你在家里自己的床上醒来看到你的窗外除了一片黑色的虚空以外一无所有。让你绝望的是，你意识到在晚上你的房屋被一个黑洞吞噬了，正在这时，一个医生来帮你了。“我们的一辆太空救护车发现了一个正在蒸发的黑洞，”她说道，“根据希波克拉底誓言，我们应该援助任何可能已经掉入黑洞的人，因此我们收集了黑洞蒸发时发出的辐射。通过对包含在辐射中的信息的仔细解码，我们可以重新构造出你被吸入奇点前所处的状态。”“但这是不可能的！”你喊道，“我认为没有什么可以逃出黑洞，甚至是光也不行。”这个未来的场景虽然是虚构的，但它高度概括了物理学中一个最重要的问题：信息能够从黑洞的引力中逃逸吗？
　　在黑色洞内，引力如此之大，任何物质或能量都无法逃跑。但是，在1975年，剑桥大学的物理学家史蒂芬·金提出有一种东西可以逃脱，那就是今天被人们称作“霍金射线”的随机粒子。那么，假如黑洞吞噬有组织的物质———完整信息———然后吐出随机噪音，那么信息跑到哪里去了？
　　霍金认为，它们被锁在黑洞内，当黑洞最终蒸发时，信息随之破坏。但是矛盾出现了。因为物理学原则说，像物质和能量一样，信息也是无法摧毁的。
　　霍金充满自信，并最终说服了加州理工大学同样聪明的物理学家基普·索恩。但是索恩的同事约翰·普雷斯基仍然满腹疑问。于是，三人打了一个赌：霍金和索恩认为黑洞中心奇点将摧毁信息；普雷斯基则认为不会。2004年，霍金改变了他的立场。提出，掉进黑洞奇点的东西没有消失；它们的信息泄露出来，但是没有人———或许除了霍金本人———能够解释为什么或者怎么样。
　　输掉赌注的霍金根据约定送给普雷斯基一本棒球百科全书。但是普雷斯基似乎并没有被说服，他说：“即使伟大的史蒂芬·霍金也可能两次犯错。”

　　什么导致了冰川期？
　　科学家们已经知道，每2万至4万年，地球就会经历一次小型冰川期，每10万年则会经历大型冰川期。可他们不知道，为什么会这样。目前最普及的理论认为，地球轨道的不规则导致吸收太阳能量差异，进而导致突然(从地球角度说)变冷。虽然这一理论精确符合冰川期间隔，但仍然存在一大问题。过去几十年的众多研究发现，轨道的不规则变化对吸收太阳能的影响只有1%，不足以造成大规模的气候变化。密歇根大学的地质兼气象学家亨利·波拉克说：“疑点在于，是什么扩大了轨道不规则的影响？是什么使太阳能的轻微波动演变成全球性的大降温？”
　　对永久冰层和海床沉积物的研究表明，气温的升降和温室气体的累积有密切关系。但是，一个鸡和蛋的问题随之产生。二氧化碳的增减究竟是气候变化的原因还是结果？如果是原因，又是什么诱发了二氧化碳的增减？解决这个问题将帮助我们了解目前迫在眉睫的全球变暖问题，并找到对策。但是正如俄亥俄大学的地质学家马修·苏尔茨曼所说：“我们需要了解，是什么导致了史前时代的温室气体波动，可惜我们还毫无头绪。”

　　南北磁极为什么会逆转？
　　如果回到约80万年前，罗盘的指针将指向南方，再回到更久远的过去，指针又将指向北方。原因是，地球的磁场周期发生逆转。在大洋底部火山口附近可以找到磁极逆转的证据。新诞生的岩石留下了地球磁极的记录。岩浆常常含有细小的铁矿颗粒，每一个颗粒在地心深处磁场的感应下都可以看做是一个小指南针。在液态状况下这些颗粒将自身定向为与地心磁场方向相同。冷却后这些颗粒的指向就永远被锁定在结晶的结构里。无论地壳板块移动到哪里这些颗粒的指向不变。换句话说岩石“记忆”了它在形成时与地心磁场的相对位置。
　　我们知道，随着地球旋转，内部的液态金属海洋翻滚震荡，产生磁场。我们还知道，地心的运动可以改变磁场的极性，一旦逆转过程开始，需要大约7000年才能再次翻转回来———每100万年，这样的情况平均发生2-3次。但是没有人知道究竟会怎么发生。部分科学家相信，磁极慢慢地从一端向另一端移动。另一些科学家认为，磁场将突然关闭，再次出现时，南北磁极逆向。
　　至于是什么导致了这一现象，有一种假设认为是巨大冲击———比如小行星撞击地球———造成液态金属核的剧烈波荡。但加州大学的行星学教授加里·格拉茨迈尔的研究显示，根本不需要剧烈的外部催化剂。那么，南北磁极为什么要逆转？格拉茨迈尔说：“这就像是问飓风为什么产生。”

　　大脑如何产生意识？
　　你头骨里那块3磅重、外表像核桃的东西制造出你的自我意识。没有人知道它是如何办到的。从柏拉图开始，哲学家们一直在思索这个问题。探索思想和身体的关系原本是哲学的核心目标，直到上世纪初期，行为主义者关闭了研究思想的大门，专注于行为观察。但是，不久前，科学家们才开始尝试攻克意识。功能性MRI和PET扫描仪使他们可以更清楚地观察大脑活动情况。
　　可是，研究者们也碰到曾让哲学家头痛的问题。意识难道简单等同于清醒吗？非也，当我们做梦时也是有意识的。那么意识等于感知个体身份吗？是的，但是，它也包括流经大脑的连串词汇和图像。它是感知也是反射———视觉、语言信号的集合。它也是模拟，在面对真实情景前的虚拟演习，学习、练习。
　　定义本身已经如此复杂，难怪关于意识的科学理论五花八门。研究脑损伤患者的南加州大学神经学家安东尼奥·达玛西奥怀疑，人类进化自我意识的目的是为了充当调节系统，让大脑随时了解我们的身体状况。他把“自我意识的诞生”叫做“漫长生命历程中的转折点”。研究视觉的加州理工学院神经学家克里斯托夫·科什认为，人类有特殊的“意识神经元”。圣迭戈神经学研究院的伯纳德·巴斯认为，意识是短期记忆、词义、视觉记忆等无意识机制的控制通道。
　　一些哲学家仍然相信，意识过于主观无法用科学解释，或者认为它是以特殊方式排列物质的结果。哲学家的解释倾向于灵性和超自然力量，可能比科学解释更令人怀念。但是感伤怀旧在实验室里毫无意义。或许我们比屎壳郎更复杂，行为更难以预料，但也只是有机体而已。理解意识意味着发现创造意识的生物物理机制。在你的双眼背后某处，那块富含脂肪的肉变成了思想。

人类的语言
　　是如何进化的？
　　许多动物都能够发声，甚至通过声音传递一些信息。但若要论复杂性、语法结构和准确表达抽象概念，非人类语言莫属。美国麻省理工学院的语言学家诺曼·科姆斯基和哈佛大学的实验心理学家史蒂夫·平克尔认为，语言是遗传的。平克尔推测语言出现在大约20万年前，当时，我们的那些能言善道的祖先更可能把他们的基因遗传下来(相比之下，那些拙嘴笨舌的原始人吵嚷了半天也没能表达清楚一个逃跑计划，结果成为剑齿虎的美餐)。另一个支持语言遗传的证据：特定基因受损可导致语言障碍。其他科学家则认为，语言实际上是人类其他技能———比如策划、记忆和逻辑———的副产品。造成这一争议的部分责任要归咎于神经学家。我们对大脑语言区域的认识和对大脑
其他部分一样：接近一无所知。

　　为什么无法预测天气？
　　几年前，天气预报的准确范围不超过两天；今天，在高级电脑模型的帮助下，我们可以准确预测1周之内的天气。对于安排旅行日期或决定是否为户外婚礼租用一个大帐篷，这已经足够了。但是，当你着手建立一个可以预测未来几十年甚至一个世纪的天气时，麻烦出现了。1961年，一位名叫爱德华·洛伦茨的气象学家在计算机上模拟气候类型，当他把一个参数提高精度再送回模型中去，惊奇地发现这个小小的差异，竟然彻底改变了结果。这一现象后来被称作蝴蝶效应：一只蝴蝶在巴西扇动翅膀也会在得克萨斯州引起龙卷风。洛伦茨的实验奠定了混沌理论，并刺激气象学家们往电脑模型里“喂”更精确的数据，期待延长准确预测的时限。
　　但是即使最精确的数据也无法得到准确的长期气象预测。要获得准确的长期预测，气象学家必须理解边界条件，比如大气与海洋的互动。

　　黎曼猜想能被证明吗？
　　上世纪初，德国数学家大卫·希尔伯特曾说，如果在1000年后醒来，他问的第一个问题将是：黎曼猜想得到证明了吗？现在，100年过去了，答案仍然是否。1859年德国数学家伯恩哈特·黎曼提出的同名猜想如果获证，将解决所谓黎曼Zeta函数上的零点分布，从而解决素数分布间隔的问题。
　　素数(只能被1和本身整除的数，比如2，3，5等)是数学构架的基本元素，因为其他所有数都可以通过素数相乘获得。理解素数将为理解所有数打开指路灯，围绕素数的最大悬疑在于它们的分布。有时相邻素数靠得很近，比如342047 和342049 。其他时候，它们则相隔万里，比如396733 和396833 。
　　掌握素数奇怪的分布规律将使其他许多数学难题迎刃而解，并可影响到其他科学领域，比如量子物理学。但是，在得到证明前，数学家却无法使用黎曼猜想。普林斯顿大学的数学家彼得·萨纳克这样形容目前的局面：“现在，在不知黎曼猜想是否正确的情况下，我们就像在用螺丝刀解决问题。一旦黎曼猜想获得证明，我们就等于获得威力无比的推土机。”正因为如此，该猜想已被美国克雷数学研究所列为世界黄金问题之一，能证明或证伪该猜想的人将会获得100万美元的奖金。

　　我们为什么会死？
　　当被问到为什么生命会终结时，物理学家们毫不犹豫地回答：因为热力学第二定律。一切东西，无论矿物、植物、动物、汽车、心脏二尖瓣或是细胞壁蛋白最终都会分解。对人类而言这意味着什么———是什么让我们衰老———这是留给生物学家的问题。他们说，衰老是自由基对DNA的损害，是端粒的缩小。所谓端粒是染色体末端的DNA片断，随着每次细胞分裂，它们逐渐变小。当它们缩减到一定程度，就意味着细胞死亡。
　　但是要获得人类死亡的最佳解释，还得问生态学者。他们有一种计算寿命的粗略方法。基本上，物种体形越大，它的能量传输系统越慢，新陈代谢率越慢，寿命越长。亚历桑纳大学的生态学家布莱恩·恩奎斯特说：“如果你曾把老鼠放在手掌中，你会发现它整个身体都在震动，它的心跳很快。相比之下，地球上体形最大的动物蓝鲸的心率就像缓慢的节拍器，像教堂的钟声，非常缓慢地砰……砰……砰。”
　　然而，无论老鼠还是蓝鲸，它们的心跳总数几乎相同———1亿次左右。只不过老鼠2年就跳完了，而蓝鲸的心脏可跳动近80年。恩奎斯特说：“这是一种不变之美：所有生物拥有大约相等的生命能量。然而，虽然许多动物体积比我们大，却很少寿命比我们长。相对小个头的人类为什么长寿？人类的聪明使我们不容易成为猎物。这意味着人类长寿的基因有更多机会遗传下来。一只出生2个月的小鸟不幸成为老鹰的小菜，它的基因中无论携带了什么有助长寿的变异都没有机
会遗传下去。
　　对于生态学家的长寿等式，灵长动物是个例外。恩奎斯特承认说：“就我们一生的心跳次数而言，我们活得比应该的长，为什么会如此，谁也不知道。”

　　什么导致重力？
　　17世纪末，牛顿最先琢磨出重力的基本性质。通过揭示行星运动的秘密，他开创了现代物理学。但是，3个多世纪后，我们对重力的了解仍然不过如此：只知道它的作用，却不知道原因。重力是否由基本粒子所携带？它是否仍不为我们所理解的某种基本时空特性？为什么重力与量子力不能协调一致？所有这些问题都有待回答。
　　许多科学家认为重力是没有质量的粒子所产生的，并称这种粒子为引力子。但是，以现在的技术，无法检测到引力子的存在。哈佛大学的物理学家利莎·兰道尔说：“我们相信，要产生研究引力子所需要的能量，结果将创造出一个黑洞。空间本身将会坍塌。”目前，数学是统一重力和亚原子力的最佳调查工具。

　　为什么我们不能生长新器官？
　　假如你不小心切掉了小指头，那么你只能永远和它说拜拜。但是如果切掉蜥蜴的一条腿，用不了多久它又会长出新腿，就像我们长指甲那么容易。科学家们一直想知道，为什么卑微的蜥蜴具有如此惊人的再生能力？
　　当蜥蜴受伤后，伤处的皮肤、骨骼、肌肉、血管回到初始状态，形成海绵状胚基。这就好比细胞坐时光机器回到过去，然后重新经历生长过程，组装新的器官或肢体。
　　人类的基因里似乎也包含有同样的再生程序：我们从简单的胚胎，发育出手脚、心脏、肺……没有一点问题，即使在成年后，我们神经系统中的一类细胞还能够逆分化，修复损伤。我们的肝脏里也有细胞显示了同样的灵活性。但是，大多数情况下，我们的再生通道似乎被堵塞了。原因或许在于，生长新肢体所需要的快速细胞分裂在免疫系统看来就像是膨胀的恶性肿瘤。长寿使我们容易受累积的基因变异影响，因此进化出防备肿瘤的分子刹车系统。为了开通我们的再生能力，科学家得想办法覆盖刹车信号，但又不至于刺激恶性细胞的疯狂生长。

　　为什么还有如此多的疑问？
　　信息膨胀的速度比这个世界任何产品———无论自然的还是人工制造的———都要快10倍。据此可以看出知识的增长是多么迅速。事实上，以目前的探索发现速度，人类似乎即将达到无所不知的程度。10年前，作家J ohn  Horgan 采访了各领域的杰出科学家，在他的《科学的终结》一书中结论认为，所有重大科学问题均已得到解答。剩下的工作仅仅是描绘出细节。
　　那么，为什么今天仍然存在如此多的疑问？以物理学为例：我们甚至不知道96%的宇宙由什么构成。我们称之为“暗物质”，试图掩盖我们的无知。
　　然而，无可争辩的是，我们对宇宙的了解远远超过一个世纪前。我们已经把这些知识变成了实用产品———比如GPS接收器 i Pods 等日用消费品；比如MRI扫描仪器等医疗器材；比如光电池、碳纳米管等合成材料。技术和工具的进步反过来又助长了科学的进步。望远镜、显微镜、荧光镜、示波镜使我们能以全新的方式观察这个世界，认识这个宇宙。
　　科学的矛盾在于，每个答案都会引出至少两个新问题。更多答案意味着更多问题，我们的无知随着知识一起增长。
　　文： Wir ed Mag 译：宇