22世纪八大科学突破预测 人类将破光速极限

伤我心太深

在2000年，美国《大众机械网站》列举了可能在22世纪初才能揭晓的8项最具深度的科学之谜，十年过去了，这些科学之谜获得了哪些重大突破？日前，该网站再次深度剖析这些科学之谜的最新进展。

我们是否发现治疗癌症的线索

　　我们是否发现治疗癌症的线索？
　　2010年美国有50多万人被诊断出癌症，其中三分之一患者只得屈服于病魔。据美国癌症协会称，饮食方式、吸烟和其它环境因素以及不同的生活方 式是导致癌症的主要原因，其影响力显著大于家族遗传基因。十年前，美国大众机械网站称，预防措施是避免癌症的一种解决方案，并没有奇迹性的药物治疗。
　　虽然过去十年里，诱导癌症的一些恶性因素下降了几个百分点，但是黑素瘤、白血病、胰腺癌和肾癌等癌症发病率有所上升，同时，化学疗法、放射性疗法和其它治疗手段仍未有突破性进展。
　　目前，降低癌症发病率的最新策略是提高病毒感染概率，美国路易斯维尔大学进化生物学家保罗-埃瓦尔德(Paul Ewald)认为，到2050年，所有癌症患的95%都是由于感染导致的(而目前因感染导致癌症的概率仅为15-20%)。现在科学家已掌握到肝炎病毒与 肝癌有密切联系，人类乳头多瘤空泡病毒可导致宫颈癌、直肠癌、睾丸癌、脑癌和颈椎癌，感染幽门螺杆菌可导致胃癌。
　　埃瓦尔德称，病毒感染是诱发癌症的主要元凶。这是由于病毒通过细胞分裂可演变成为目标基因，虽然病毒不可能刺激突变，导致细胞加速失去控制，但 病毒使人类细胞变得更加脆弱，更容易发生突变。通过这项研究，科学家意识到大量地使用疫苗接种和抗生素可显著提高卫生保健，并有效地降低癌症发病率。

人类如何实现长生不老？

　　人类如何实现长生不老？
　　常识告诉人们，我们人类都遵循着生老病死的自然规律，未来一天我们必将死亡。但人们都不愿面对这一黑暗的现实，宁可相信神话故事中长生不老是可以实现的。近年来，科学家更是通过科学和医学手段寻找“长生不老”的秘方。
　　目前，一些尖端科学研究正在分析一些可延长寿命的化学分子的原理，其中包括：白藜芦醇(葡萄中的一种物质)、雷怕霉素(源自复活岛细菌)和 p21基因蛋白质。这些蛋白质可以抑制形成淀粉噬菌斑的细胞蛋白质，这些物质与阿茨海默症有关，可提高癌症形成。2000年，塞尼克斯生物科技公司首次报 道一种正在研制的药物可起到以上抑制作用。
　　同时，研究人员继续对一种叫做端粒酶的生化酶进行研究，端粒酶可以减缓端粒的缩短进程，据悉，端粒是一种DNA序列，在细胞分裂期间能够日益缩 短长度，直至细胞最终变异或者死亡。依据以上原理，防止其缩短进度，细胞体将无限期地存活下来。2009年，诺贝尔医学奖得主发现了端粒酶的工作原理。 2010年11月，一项发表在《自然》杂志的最新研究暗示端粒酶的发展前景——一只实验老鼠在剥除端粒酶之后再移入，出现“返老还童”。营养补充方式可提 高人体端粒酶水平，但迄今临床医学尚未对此进行评估论断。
　　与此同时，临床医学最新研制两种化学药物成份——SIRT1和STACs，这是两种合成催化剂，将于今年投入使用。美国哈佛大学医学院病理学家 大卫-辛克莱(David Sinclair)称，这两种药物可以模拟人体热量限制效应，从而减缓人体新陈代谢，并在多个物种实验中显现出延缓衰老迹象，所测试物种包括：酵母至灵长 类动物。
　　美国伊利诺斯州大学公共保健分院流行病学专家杰伊-奥尔莎斯基(Jay Olshansky)教授却并不认为通过药物能起到延年益寿的功效。他说：“白藜芦醇、雷怕霉素和p21基因多数情况下并不具有延长寿命的作用，在过去 10年里，它们并未介入实现人体延寿效果。”奥尔莎斯基认为，百岁长寿老人体内有一种特殊的基因，这是他们长寿的秘密。目前，新英格兰百岁老人研究计划 (NECS)在全球范围内对退休高龄老人进行统计分析，现对1600多位百岁老人和他们身体健康的子女进行跟踪观测，试图揭晓人类长寿之谜。
　　未来主义者拉伊-库尔兹维尔(Ray Kurzweil)称，人类长寿的根源可能不是化学性方法或者生物学方法来实现，但通过技术手段可以达到。随着纳米技术日新月异发展，一种纳米技术微型机 器人能够进入人体修复受损器官和身体组织。库尔兹维尔打赌称，未来通过纳米机器人修复人体受损器官，可使人类寿命普遍延长至百岁以上。

人类能否创造其它生命体？

　　人类能否创造其它生命体？
　　迄今为止，我们仍无法精确地掌握生命体是如何起源于地球，甚至是否地球生命起源于其它星球，或许通过彗星陨石使它们在地球上繁衍生息。但就目前而言，我们能够很好地处理生命构建，现已掌握生命物形成的必要成份，生物分子结构以及构建生命的组件。
　　就从零开始创造生命体而言，2010年5月著名遗传学家克雷格-温特尔(Craig Venter)和研究同事取得了重大突破，首次创建了第一种人造有机生命体。他们从实验室化学物质中制造完全的染色体组，然后植入一个空细胞壳，之后该细 胞便能依据植入基因方法进行自我改良。这种人造有机生命体叫做“综合体”，要求通过一种先前自然存在的有机物细胞体系残留物质作为基础，因此科学家并非纯 粹地创造其它生命体。美国宾夕法尼亚州大学伦理学家亚瑟-坎普兰(Arthur Caplan)说：“温特尔并未真正地创造出有机生命体！”他介绍称，一种人工基因物质可为一种细菌提供动力，因此使人工合成生命体的实现迈出了重要一 步！
　　除了科学家建造“活生生”的生物化学人造生命之外，计算机科学家已成功地以数字形式建造了人造生命。美国密歇根州大学数字进化实验室“阿维达计 划”创建了数字化有机生命体，它看上去就像真实的动物，能够竞争、死亡和进化。该实验室主管查尔斯-奥法里(Charles Ofria)说：“我们创造的数字化有机生物可以像细菌体一样存活，具备细胞的多数功能。目前阿维达计划仍将继续制造更富有生命特征的生命实体，它将有助 于揭开复杂的生物进化之谜。阿维达的世界可能是虚拟的，但是这种原理可在现实世界中实现！”

人类是否有灵魂？

　　人类是否有灵魂？
　　精神性宗教研究学家正在解开人类是否存在灵魂的谜团，近期，神经学家安德鲁-纽博格(Andrew Newberg)出版了一本新书——《精神宗教原理》，他和研究同事扫描了中国西藏僧侣、佛教尼姑和基督教徒的大脑，这些人群都从事冥想和诵经。十年前， 纽博格和同事们曾对130人的大脑进行了扫描，目前他们仍在继续寻找涉及宗教和精神状态的大脑网络组织，并试图揭开大脑和身体组织与“灵魂”活跃性的相关联系。
　　他们发现这与量子力学领域相关，人类意识浮现与大脑数十亿个神经网络活动性有关。美国亚利桑那州大学意识研究中心主任斯图亚特-哈梅罗夫 (Stuart Hameroff)说：“多数观点认为大脑意识产生于大脑神经细胞之间的连祷计算。”他和研究同事共同创建了Orch OR模型，这是一种量子意识理论。该理论提出一种叫做“微管(microtubules)”的微小细胞结构起到重要作用，大脑意识同时依赖于大脑神经细胞 中微管的量子计算。

宇宙是否存在外星人？

　　宇宙是否存在外星人？
　　在数以百万的科幻小说和科幻电影中，均有不同程度的神秘外星人的想像。日前，天文学家宣称，尽管目前发现大量的系外行星，但发现外星人的概率却几乎为零，很可能地球人类是宇宙中唯一的智慧生命！
　　两周前，美国宇航局宣布发现一颗直径是地球1.4倍的岩石行星，从而激起天文学家搜寻系外智慧生命存在的热情。一颗被命名为“开普勒-10”的 行星环绕恒星运行，距离地球560光年，美国宇航局科学家称它是“行星缺失的重要环节”。但之后他们发现这颗行星表面温度高达13000摄氏度，遭受数百 万公里之遥恒星的强烈辐射。从而断定这颗岩石行星不可能适应生命体存活，同时，他们还表示迄今发现的500颗系外行星中多数由于距离恒星太近，不具备孕育 生命的条件。这些行星不是表面温度过于炽热，就是过于冰冷，或者表面温度变化幅度太大。
　　美国哈佛大学资深天体物理学家霍华德-史密斯(Howard Smith)教授在接受《星期日泰晤士时报》采访时说：“最新研究暗示着地球生命可能是宇宙中唯一的生命形式，宇宙很少有类似地球的行星，以及地球和太阳 这样的行星系统。”他认为地球的生态环境是独一无二的，太阳系之外的行星环境无法适应生命存在。

能否突破光速的速度限制？

　　能否突破光速的速度限制？
　　自20世纪初，爱因斯坦的实验就证实了真空下速度的极限是光速——每秒186282英里，但即使我们将宇宙飞船加速至光线，发射该宇宙飞船至最近的恒星系统半人马座也需要十年，半人马座行星系统仅距离地球4.3光年。
　　近年来，多项科学实验用于挑战是否能够突破光速极限，其中包括：2000年普林斯顿大学王利军领导的实验，2007年德国研究人员进行的另一项实验。起初科学家乐于接受没有任何质量物体能够突破光速，但是脉冲光却能达到。在真空状态下，不同点的脉冲光以“不可能的的速度”传播，但这一速度也无法帮助人类短时间内抵达恒星。
　　美国贝勒大学物理系教授杰拉尔德-克利弗(Gerald Cleaver)说：“量子纠缠(Quantum entanglement)的速度可能超越光速。”
　　或许未来实现快速太空之旅的有效方法是跳跃多维空间，美国宇航局突破性推进物理学计划前任负责人麦克-米里斯(Marc Millis)说：“如果要实现多维空间之间的跳跃转换，那么我们还有一些重大的宇宙物理学性质尚未发现。”他指出有两种“暗现象”可以清晰地见证突破光 速——暗物质和暗能量，暗能量，以非常快的速度吞并宇宙；暗物质，是宇宙中最神秘的物质，当星系飞速旋转时可预防旋转的星系抛出其宇宙物质。此外，科学家 在宇宙领域中评估宇宙大爆炸之后的瞬间出现了超越光速的现象。

能否实现时空旅行？

　　能否实现时空旅行？
　　在许多科幻电影中均表现出了未来科学探索的展望，比如：神秘的外星生命、无法想像的时空旅行等。目前，光速的极限瓶颈仍是科学界研究的一个重要主题，时空旅行看似更加遥不可及。
　　相对论表明，一个人如果高速运动着，时间对他来说就会变慢；如果他的运动速度趋近于光速，时间对他来说就会趋近于停滞——以光速运行就可以永生。那么再进一步，如果运动的速度超过光速(尽管相对论假定这是不可能的)，会发生什么情况？推理表明，时间就会倒转，人就能够回到过去——这就有点像时间机器。当然这只是从理论上来说是如此，因为事实上，人类至今所能做到的最快的旅行，其速度也是远远小于光速的。
　　在天体物理学中，“虫洞”的意思，按照史蒂芬-霍金在《时间简史》中的通俗解释是这样的：“虫洞就是一个时空细管，它能把几乎平坦的相隔遥远的 区域连接起来。……因此，虫洞正和其他可能的超光速旅行方式一样，允许人们往过去旅行。”说得更直白一点，就是从理论上说，虫洞可以让人从一个世界(时 空)到达另一个世界。这种想法，当然是科幻电影最欢迎的思想资源之一。电影《回到未来》、《2009迷失记忆》、《时间线》等等的故事结构，就是在此基础 上建立起来的。
　　通过虫洞前往过去或未来世界，毕竟是一个相当抽象的概念。《时间简史》之类的书中所画的虫洞图像，通常是两片平行宇宙，代表两个不同的时空，也 即两个不同的世界，中间有圆锥状的通道，那个通道就是虫洞，也就是所谓的“爱因斯坦-罗森桥”。目前，科学家认为，有可能存在着可以通过的爱因斯坦-罗森 桥，这时它就变成一个“虫洞”——通往另一宇宙的通道。“虫洞”可以进行时间旅行，还能够通往不同的空间。

我们发现其它宇宙？

　　我们发现其它宇宙？
　　即使我们最终揭开人类起源，地球和宇宙之谜，但很可能存在着更多的谜团，那时科学家或许会窘困于宇宙之外是否还存在着其它的宇宙？
　　之前科学家太空观测得出的理论认为，我们的宇宙起源于一次大爆炸，爆炸之后极短时期内瞬即产生了迅速膨胀，称为暴涨。为了给我们这个宇宙的诞生 设定一个初始条件，2010年11月，科学家对大爆炸之前发生的景象进行研究时，发现了多个宇宙同时存在的证据。英国牛津大学的理论物理学家罗杰-彭罗斯 和美国埃里温物理学院的瓦赫-古萨德扬用宇宙微波背景（CMB）数据研究大爆炸之前发生的景象时，发现了低于平均温差的同心圆环，他们认为大爆炸可能曾多 次发生，为循环宇宙论提供了证据。
　　另一项研究获得了更大的发现，一个由美、英和加拿大联合组成的研究小组建立了运算法则，在宇宙微波背景中寻找具有某种特殊属性的碰撞，结果发现 了4个统计学上不可能的圆环图案。研究人员认为，这些标记可能是我们的宇宙和4个不同时期爆出来的其他宇宙发生碰撞后产生的“擦伤”痕迹。如果该结论正 确，这将是除我们这个宇宙之外还有多个宇宙确实存在的首个证据。
　　存在多个宇宙的观点并不新鲜，科学家此前就认为我们生活在一个由无限数量宇宙构成的“多元宇宙”中。多元宇宙的概念起源于永恒膨胀的观点，认为 我们的宇宙自从大爆炸之后就一直在膨胀，而目前的膨胀仅仅是不同空间部分的许多膨胀中的一个。当一个空间部分经历巨大爆发时，它便形成具有自身特性的宇 宙。这表明，永恒膨胀重现过无数次，产生了无数宇宙，导致了多元宇宙。尽管这些无限宇宙是不规则形状，并非圆形，但它们也被称为泡泡宇宙。联合研究小组斯 蒂芬-菲尼等人在研究论文中称，这些泡泡宇宙到处运动，偶尔会彼此碰撞在一起，这些碰撞就会在泡泡内部的宇宙里产生不均匀性，显示在宇宙微波背景中。