十大科學未解之謎：外星生命存在嗎？

2010/12/25   (9267)   原稿來源: http://big5.xinhuanet.com/gate

據美生活科學網 在徵求了不同領域的多個科學家他們心目中最偉大的科學未解之謎後，從他們的推薦中，我們選取了14個尚未被解決大的科學謎團組織進行投票，選出了以下10大科學未解之謎。

到處都有生命，至少在我們這個星球是這樣。所以，邏輯上假設在宇宙中到處也都是這樣。但是到目前為止，我們僅僅徹底的檢查過一個世界，所以樣本太小。

我們現在知道構成生命的材料廣泛分布，我們也知道我們所在的太陽係。我們所在的太陽係是由星團組成的。因此，對于其他星球，這至少也是可能的。那裏應該也有一些有智慧的生命。相比有4.5億年歷史的地球生命，人類的科技文明歷史也僅僅是過去的200年間。因此，有理由期待會有很多上百萬年或者上億年發展的其他科技文明的存在。

來自天鷹座星雲的經典景象——"創世之柱",由哈勃太空望遠鏡拍攝.

1 宇宙如何起源?

是的,你我眼中無可爭議的第一名.簡而言之:"所有其他未解之謎都來自于這個問題."作家,天文學家Carl Sagan的遺孀Ann Druyan說,"這對我來說很重要,因為作為人類,我不想一無所知."

一種理論認為宇宙起源于137億年前的一次大爆炸,在比這句話結束時還短的一瞬間,一個極小的空間內,一切開始了.然後一眨眼功夫,膨脹為宇宙.問題是,盡管大爆炸理論預測了今天我們看到的很多現象,卻無法直接得到驗證.

"大爆炸理論極其強大,但我們仍然不清楚膨脹的原因——或者這一理論是否正確,盡管它非常有效,"華盛頓大學的天體物理學家Eric Agol說道.

2 外星生命存在嗎?

生命無所不在.至少在地球上如此.因此假定宇宙到處存在生命在邏輯上也是合理的.然而迄今為止我們僅僅徹底地調查了一個世界,樣本容量有點小了.

我們知道構成生命的基本成分分布非常廣泛.我們還知道有很多類似太陽係的係統."我們在這兒,由星塵組成.因此,那些係統至少有可能存在生命,"加利福尼亞地外文明探索研究中心主管 Jill Tarter說道.

那裏應該也存在智慧生命."在整個45億年的地球生命歷史中,人類進入科技文明也只有200多年,"麻省理工學院的諾貝爾物理學獎獲得者Frank Wilczek說."所以我們應該可以期待有很多科技文明正在經歷數百萬年甚至數十億年的發展."

3 存在一種萬有理論嗎?

只有一群聰明的讀者才能使這一條排到這麼高的位置.這個東西真的真的是非常復雜,以下是精簡版本:

物理學的"標準模型"將宇宙中的一切視為粒子係統,從磁力到原子的結構以及它們如何保持穩定均可予以包含.標準模型視這些粒子為無限小的點,其中有些攜帶了基本力.

標準模型的兩個明顯問題:試圖將引力包含時失敗;在高能狀態下紊亂.

如果設計出這樣一個理論(一些人認為這是不可能的),它既經得起宇宙形成早期難以置信的高能考驗,又能成功包含引力,那麼物理學的萬有理論將會成為現實,研究者指出.

4 萬有引力從何而來?

　　你一定認為對重力理論我們已經有很深刻的理解了.切!牛頓很久以前就弄明白了,對嗎?


　　沒這麼簡單.萬有引力是宇宙中存在的最弱的一種力,物理學的標準模型不能解釋它是如何發生的.理論家認為可能存在微小無質量的"引力子"在輻射引力場.


　　"萬有引力不同于標準模型所描述的其他力,"費米實驗室的理論物理學家Mark Jackson說,"當你計算微弱的引力相互作用時,會得到愚蠢的結果.數學在它面前無效了"

5 宇宙的其它部分在哪裏?

　　管中窺豹的方式了解一樣事物是令人討厭的——而對宇宙的探索正是如此.


　　"我稱之為宇宙之暗面,"芝加哥大學的宇宙學家Michael Turner在談及暗物質和暗能量之謎時說道.


　　實際上,宇宙中只有4%的物質和能量被發現.剩下的96%依然難以捉摸,科學家試圖通過研究空間的最遠處和地球內部最深處來揭開這兩個謎團.

6 大腦如何工作?

　　一些讀者會說我們對此有很深的認識.當然,沒錯,相比幾十年前,我們在這方面有了很大的突破.但是面對數十億計的神經元,每個都含有數千個聯接,難道我們不會感到非常棘手嗎?


　　"我們都認為我們了解大腦——至少自己的——通過經驗.然而對于了解大腦的工作機理,我們的主觀經驗確實沒有多少指導意義,"杜克大學認知神經科學中心的Scott Huettel 指出.


　　對于這一謎團:"我們還沒有一種好的方法去了解當我們學習,記憶或者做其他任何事(包括看,聽,活動等等)時成群的神經元如何形成功能性網絡的,"加州大學歐文分校的神經科學家Norman Weinberger說道,"如果我們理解了大腦,我們就能理解其能力和思考的極限,情感,推理,愛以及人類生活的方方面面"

7 地球上生命如何起源?

　　我們預期這一條會非常靠前.不過由于與第二名有些重合,下來了一點.


　　30億年前地球上就有簡單微生物存在的證據.它是如何起源的,沒人知道.從海地熱泉化學反應到岩石內部反應,各種假說各行其道.


　　"科學家提出很多生命起源理論,但都難以證實或證偽,導致沒有一種理論被廣泛接受,"新墨西哥大學的洞穴生物學家Diana Northup指出.

8 你是誰?

　　意識的本質是什麼這一問題長期困擾著心理學家和認知科學家.一部分回答驚人地簡單:大部分支配我們行為的因素深埋于神經網絡中且非我們有意識的思考所能輕易理解,紐約大學的神經科學家Joseph LeDoux如是說.


　　"我們根據日常經驗和直覺得出了地球是平的這一錯誤結論,"Morsella說道.盡管我們都認為自己是一個自覺的獨立個體,但其實不然.我們所作的每一件事都受到無意識過程和環境的共同影響,他補充道.


　　我們是如何快速地作出有意識的決定的,我們的自我意識從何而來...僅僅排第八?

9 地震時其內部發生了什麼?

　　當這一條進入大名單時我們有點意外,更意外的是在最終投票中竟然入選前十.不過也確實夠奇怪的:我們甚至不知道我們自己的星球上面正在發生著什麼,即使在我們腳底下.


　　專家們可以對一次地震進行精確的定位,知道其涉及的地層,甚至可以預測余震的持續時間.然而,對于地震發生時地球內部的狀況卻近乎全然無知.使地層運動之後突然撞擊的力的性質和行為仍然屬于未知領域.


　　"地震過程中的摩擦滑動問題是地球科學中最根本的問題之一,"加利福尼亞理工學院的地球物理學家Tom Heaton說道,"解決地震中的基本物理學問題已經成為一個30年的神秘故事"

10 進化的驅動力何在?
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　　是什麼驅動著進化?你之前可能聽說過:自然選擇是決定生物分布及其復雜性狀的主要驅動力.這一觀點被科學家廣泛接受,也是一種最能經受住檢驗的理論.但生物是如此的復雜,進化的自然選擇學說是唯一的解釋嗎?

　　"我認為當今生物學界最大的未解之謎就是自然選擇是否是造成生物復雜性(多樣性)的唯一過程,"紐約州立大學石溪分校生態和進化係的Massimo Pigliucci說,"又或者還有其他因素在其中扮演著重要角色,我比較相信這一可能性."