美追踪科学探索10年进程 揭8大科学谜团新进展

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　　国际科技周刊

　　science weekly

　　美国《大众机械》网站2000年曾列举科学领域最深奥难解的8大谜团，10年后《大众机械》网站再次追踪这8大科学谜团的研究进展。

　　谜团1 治愈癌症？

　　10年前，《大众机械》网站曾认为，预防应该是避免癌症的解决方案之一。10年来，尽管由各种恶性疾病引起的死亡率下降了几个百分点，但某些癌症，如恶性黑素瘤、白血病、胰腺癌以及肾癌等发病率却呈上升趋势。同时，化学治疗、放射性治疗以及手术治疗等手段治疗效果仍不乐观。

　　目前，阻击癌症发病的最新策略是找到病毒感染机制。美国路易斯维尔大学进化生物学家保罗·埃瓦尔德认为，到2050年有95%的癌症患者都将被证明是由感染引起的，而现在这一数字仅为15%至20%。科学家已经知道肝炎病毒与肝癌有关，人类乳头瘤病毒可能导致宫颈癌、直肠癌、阴茎癌、脑癌、颈椎癌等多种癌症，而幽门螺杆菌感染可能会引起胃癌。埃瓦尔德表示，如果能够绘制出完整的病原体图谱，则有助于人类最终克服癌症。病毒本身也许并不是引起突变的必要因素，但是却能够使得细胞更加脆弱，从而更容易发生突变。病毒就是这样为癌症的发病打开了大门。

　　根据这种说法，更多地使用疫苗，合理使用抗生素以及提高卫生标准，或许可以显著地降低癌症发病率。埃瓦尔德表示：“安全治愈和预防癌症最理想的方式就是识别和锁定它们的感染诱因。如果在医学上能够做到这一点，那就是控制感染。”

　　新进展：如果绘制出完整的病原体图谱，将有助于最终克服癌症

　　谜团2 长生不老？

　　塞内克斯生物科技公司2000年时在研制某种可实现抑制作用的药物。研究人员还继续深入分析端粒。端粒是一种DNA序列，会在细胞分裂过程中逐步变短直到细胞最终变异或死亡。

　　近期的研究发现也验证了端粒的功能。《自然》杂志于2010年11月公开的一项研究中，老鼠被抽取端粒后再被植入，这一过程发生了奇迹般的返老还童现象。从技术上讲，数年前人们就可以通过各种方式提高体内端粒的水平，但这种技术至今未得到临床评估。

　　同时，两种在人类身上试验的合成催化剂SIRT1和STACs今年已投入使用，它们可以模拟热量限制效应。在酵母、灵长类动物身上的试验表明，这种效应可以放慢新陈代谢速度，缓解老化进程。

　　美国伊利诺伊大学公共卫生学院流行病学教授杰伊·奥尔沙恩斯基则认为，百岁以上老人的基因具有可限制老化进程的特别功能。“新英格兰百岁老人研究”是全球最大型的专门研究高龄老人的计划，该项目正对约1600名百岁老人及数百名他们的子女进行跟踪研究”。

　　新进展：发现端粒功效；发现新的催化剂

　　谜团3 创造生命？

　　人类至今仍未解开地球的生命之谜，如何创造生命，人类认识仍然很模糊。

　　由零开始创造生命，这一领域的研究最大进展是由著名遗传学家克雷格·温特尔于2010年5月取得的。温特尔和他的研究团队创造了首个合成有机体。科学家在实验室中利用化学物质制造了一整个基因组，然后将这个合成基因组植入到一个空细胞中。接下来，这个细胞根据植入的基因指令开始自我复制和修正。这个人造的生命形式，被称为“综合体”。

　　但是，美国宾夕法尼亚大学生物伦理学家亚瑟·卡普兰认为：“温特尔并没有真正创造出生命。但他的研究表明，一个人造基因组可以为细胞提供动力，从而向真正的人造生命迈进了关键的一步。”

　　新进展：出现首个人造生命形式“综合体”

　　谜团4 存在灵魂？

　　10年前，《神经理论学原理》的作者、神经学家纽博格和他的研究团队就已开始对130人的大脑进行研究，研究人员将继续对那些涉及宗教和精神状态的大脑结构网络进行更广泛的研究。目前，他们正在对中国西藏的僧侣、佛教的尼姑和基督教徒的大脑进行扫描研究，而这些人都是从事冥想等精神方面的事业。纽博格认为，通过发现大脑如何从事宗教方面的活动，神经理论学或许可以解答大脑和身体功能与灵魂活动之间的联络。

　　此外，还有一些科学家试图从量子力学角度分析意识和灵魂的产生，而传统的意识结构是基于典型的物理学，即我们的思维源自由数十亿个神经元组成的网络。哈梅洛夫和合作者朋罗斯提出了一种量子意识理论，即Orch OR理论。这种量子意识理论为微型的细胞结构增加了一个重要功能，即“微管”。这种所谓的“微管”组成了我们细胞内部的“骨架”。该理论认为，意识也依赖于大脑神经元内部微管的量子计算。

　　新进展：将量子力学引入研究

　　谜团5 外星生命？

　　许多天文学家都声称，地球之外肯定存在外星生命。近期的一些发现亦让人看到了寻找外星生命的希望。

　　红矮星Gliese 581的发现令天文学家兴奋不已。去年4月，天文学家声称在这颗近邻星球周围发现了第6颗系外行星Gliese 581g，被认为是第一颗位于宜居带的行星。该行星的质量可能是地球的3到4倍，半径大概相当于地球的1倍到1.5倍。如果能够证实该行星是岩质的，则很有可能成为一处宜居住所。

　　不久前，美国太空总署发布了一项争议性的发现，即一种细菌可以用砷来代替磷作为自己的DNA组成物质，而砷则对于大多数生命都是有毒的。这一发现引起了广泛的争论，因为此前难以想象生命竟然如此多样化。“搜寻外星智慧”计划资深天文学家什斯塔克表示：“无论身处何地，生命总能找到东西吃。”

　　数年来，天文学家一直在致力于寻找类地行星。最近，天文学家声称他们发现了首颗岩质系外行星，这颗行星大小大约是地球的1.4倍。预计于2015年发射升空的“詹姆斯·韦伯”望远镜将为天文学家提供更清晰的外星世界视角。

　　新进展：新发现层出

　　谜团6 超越光速？

　　科学家们也一直在致力于超光速的研究。

　　近年来，科学家实施了许多相关的实验，比如由美国普林斯顿大学科学家王利军2000年进行的实验和德国科学家2007年进行的实验都取得了一定的进展。最初，科学家坚信没有任何物质或信息能够突破光速，但光脉冲却能够做到。在真空状态下，在不同位置测到的光脉冲似乎以一种难以置信的速度在传播。不过，这一速度仍然无法对我们太空旅行提供太大的帮助。2007年的实验仍然存在争议。

　　贝勒大学物理学教授克利弗尔认为，在“量子纠缠”现象中，信息的传播速度似乎比光速快。2007年和2008年的两次实验表明，“量子纠缠”的速度至少是光速的1万倍。未来实现超光速的方法可能是跳跃到多维空间中，不过这种方法目前我们还无法理解。美国太空总署突破推进物理学计划前负责人马克·米利斯现致力于研究星际旅行，他表示，“肯定还有我们没发现的物理学领域”，并指暗物质和暗能量或许能够为我们带来曙光。

　　新进展：仍存争议

　　谜团7 时光穿梭？

　　由于突破光速极限至今未能得到真正实现，穿越时光旅行似乎更加难以想象。美国国家标准和技术局去年两次实验都证实了这种理论。因此，我们的大脑比心脏要老化得更快，不过在人的一生中大脑的年龄仅比心脏年龄大900亿分之一秒。

　　科学家研究发现，一个物体越接近光速，时间对它来说就会越慢。因此，一部时光机器就可以简化为一台巨大的离心机，这部离心机可以让一个人以接近光速旋转。不过，美国查普曼大学量子研究中心主任托拉卡森认为，这种方式有可能让离心机内的那个人四分五裂。

　　新进展：时光机或为一台巨大的离心机

　　谜团8 其他宇宙？

　　有科学家根据物理学定律的特征，提出了对等宇宙的说法。这种多元宇宙的理论也是量子力学发展的一个必然结果。科学家认为，这些其他并存的宇宙或我们之前的宇宙或许会在深空中留下证据。

　　英国牛津大学科学家朋罗斯和美国耶里万物理研究所科学家古尔扎戴安在宇宙微波背景辐射中发现了他们所说的巨型同心圆，这些同心圆可能就是宇宙多次大爆炸并重生留下的证据。不过，这些中心圆区域的温度要低于平均温度。在这十年中，还有一些科学家通过对宇宙微波背景的探测发现了相似的证据。因此，他们认为，可能有其他的宇宙撞击过我们的宇宙，从而留下了这些“疤痕”。

　　欧洲航天局“普朗克”太空望远镜将绘制出更详细的宇宙微波背景图，或许能为这个谜团给出最终的答案。

　　新进展：发现“疤痕” 　(宗禾)

　　■科技传真

　　思想帽

　　2月10日，澳大利亚科学家最新研制了一种“思想帽”,能够激发人体大脑的潜质。让人脑变聪慧实现了从理论向实践的重要一步。

　　太阳立体图

　　美国宇航局2006年发射的两颗太阳探测卫星STEREO运动到太阳两侧相反的位置上，首次从前后两面拍摄下了完整的太阳立体图，第一次确认了太阳是一个球形。图为2月6日美国公布的太阳图片。

　　虾化石

　　2月9日，秘鲁发现8500万年前的虾化石。

　　液态盔甲

　　英国科研人员最近成功研发一种革命性的“液态盔甲”，名为“防弹奶黄”，预计在2年内可供英军使用。“防弹奶黄”这种高度机密的物料，能够透过变厚和硬化，来吸收子弹或榴弹冲力。

　　宗禾