英国媒体解读当今最难回答的20个大科学问题
从宇宙的奥秘到人们为什么做梦，人类仍然有许多尚未解决的难题。最近，英国《卫报》做了一些有益的尝试——他们试图回答前排的几十个科学问题。这些谜题可以说是科学巨轮方向的灯塔，但它们也是所有“航海家”——科学家的终极“噩梦”。
这是大多数人应该知道但今天最难回答的20个科学问题。
问题1:宇宙的组成是什么？
尽管天文学作为一门科学已经有几百年的历史，但天文学家仍然无法解决一个令人尴尬的问题——那就是，什么构成了宇宙的95%。
我们周围可见的原子世界只占宇宙的5%。经过80年的研究，人们终于确定存在两种不可见性——暗物质和暗能量，它们构成了剩余部分。暗物质首次被发现是在1933年。它就像一种无形的粘合剂，将星系和星云粘合在一起。直到1998年才为人所知的暗能量是宇宙加速膨胀的驱动力。天文学家相信，他们越来越接近这些神秘生物的真实身份将被揭示的那一天。
问题2:生命从何而来？
四十亿年前，在地球混乱的原始环境中，最基本的生命形式开始激增。一些最基本的化学元素相互聚集，开始生化反应，最终产生第一批自我复制的分子。人类是这些分子的产物。
但是这里有一个问题:这些基本的化学元素是如何自发地排列生命形式的？人类是如何以及在哪里获得脱氧核糖核酸的？世界上第一个细胞是什么样的？即使在化学家斯坦利·米勒的“原始汤”理论提出100多年后，在这个问题上仍然有不同的意见。一些人坚持认为生命来自火山旁边的热水池，而另一些人认为陨石带来了生命。
问题3:银河有知心朋友吗？
这个问题的答案可能是“不”。
天文学家一直在宇宙中寻找可能的地球物种。尤其是那些水以液态存在并可能产生生命的行星，如木卫二、火星甚至遥远的系外行星。强大的射电望远镜总是在监测宇宙中的信息。1977年，他们还收到了外星人的可能信号。与此同时，天文学家不断扫描目标恒星的大气层，以寻找氧气和水。随着科技的不断发展，未来几十年可能成为天文学家的狩猎季节，仅银河系就有近600亿个潜在目标。
问题4:为什么我们如此特别？
如果我们只看DNA，人类不一定具有超越其他动物的特征。例如，人类基因组99%与黑猩猩相似，甚至看起来与香蕉相似。然而，许多以前被认为是区分人类和动物的特征，如语言、工具的使用、镜子中的自我识别等。，可以通过一些动物来实现。
我们不与动物混淆的原因是，首先，我们有一个发达的大脑——人脑中神经元的数量是大猩猩的三倍。第二个可能是我们的文化及其与基因的相互作用。当然，一些学者认为火的使用及其衍生的烹饪习惯有助于大脑发育。此外，社会合作、通信和交流技术也使我们脱颖而出，成为地球的主人。
问题5:什么是意识？
这个问题现在没有明确的答案。我们只知道意识不属于大脑的一部分，它实际上是由大脑不同区域的共同作用产生的。研究意识问题的一个可行方法是找出大脑的哪些区域参与了动作机制以及神经系统是如何工作的。此外，用人工智能构建一个高度模拟的大脑可能会有所帮助。
然而，这些无法从哲学层面回答意识的意义。一个合理的解释是，意识的目的是帮助人类更好地适应生存。大脑不仅对感官获得的外部信息做出反应，还通过整合、筛选和处理外部信息，为人们识别当前现实和想象美好未来提供支持。
问题6:为什么人们会做梦？
生命太短暂，三分之一的时间必须用于睡眠。但是即使花了这么多时间睡觉，人们仍然对睡眠的许多事情一无所知。科学家正试图解释他们为什么睡觉和做梦。弗洛伊德理论的追随者认为梦表达了未实现的愿望，这通常与性有关。有些人还认为梦只是静止大脑中的一些混乱的想法。
如今，动物实验和大脑成像技术的发展使我们意识到梦对人类记忆、学习和情感有影响。例如，实验表明老鼠可以在梦里重现醒着的经历。目的应该是帮助你自己在迷宫中找到一个出口，你经常被放进去。
问题7:怎么了？
这个问题的解释可能会引起一些头痛。首先，构成人体的东西叫做物质。它有一个名为反物质的“生物兄弟”，只是电荷不同。然而，最好是两个人老死，因为相遇只会导致毁灭和消失。
为什么强尼兄弟会有这种情况？合理的解释是，大爆炸创造了大量的正反物质。因此，一旦物质遇到反物质，两者将一起毁灭，只留下能量。
然而，就我们的宇宙而言，物质似乎更受造物主的青睐，否则就不会有人类的存在。至于为什么会这样，物理学家们正在利用大型强子对撞机实验提供的数据来寻找答案，并认为超对称性和中微子是两个最有可能的突破点。
问题8:一个还是一组宇宙？
宇宙本身的存在是一个奇迹。所有必要的条件都同时到位。即使环境稍有变化，也可能不会有像我们这样的生活。另一方面，在其他不同的设置条件下是否会产生其他结果。为了解决这个“微调”问题，物理学家越来越多地将他们的研究转向“其他宇宙”。
根据这个假设，如果多元宇宙中有无数的宇宙，那么这就意味着每一个条件的组合都会产生一个结果——就像人类生活的宇宙一样。这听起来可能很疯狂，但是宇宙学和量子物理学提供的证据支持这个方向。
问题9:碳排放在哪里？
碳排放现在是一个流行的词，那么为了地球的环境，在哪里排放碳是最好的呢？
在过去的数百年里，人类使用地下化石燃料作为工业血液，排放的二氧化碳充满了整个大气层。如今，在气候变暖的压力下，我们想把碳归还给它的原始所有者，比如把它埋在废弃的油气田里或者藏在海底深处。然而，我们不能保证这些方法是万无一失的。在解决老问题的同时，我们还必须保护森林、沼泽和其他长期储存碳的自然区域，积极开发和利用低碳、无碳的清洁能源和新能源。
问题10:太阳能给我们更多吗？
碳排放的压力迫使人们在控制石化原料消耗的同时寻找新的能源供应。太阳，离我们最近的恒星，提供了多种解决方案。首先，我们已经在使用太阳能发电了。此外，利用太阳能分解水获得氧气和氢气也是一个好方法。氢气可以成为未来燃料电池汽车的能源。此外，科学家们并没有放弃他们对“无穷无尽的能量”核聚变的研究，希望这些方法能够解决人类对能量的无尽渴求。
问题11:质数怎么了？
不擅长数学的人通常对质数不感兴趣，但是他们能够安全地在网上购物的原因是，他们只能被自己的和可分的数字护送。
信息安全是电子商务的核心。互联网专家使用质数作为密钥来保护企业和客户的机密信息。然而，尽管素数在我们的日常生活中起着至关重要的作用，它在学术上仍然是一个未解之谜。研究自然数中素数分布的黎曼假设吸引了数百年来最聪明的数学天才的目光，但至今没有人能给出完美的解决方案。当然，心怀邪恶的人成功的一天可能是电子商务的终结。
问题12:细菌能被完全击败吗？
自从弗莱明爵士在1929年发现青霉素以来，抗生素科学已经成为医学的一个重要部分。然而，他的伟大发现为他赢得了诺贝尔奖，这是人类第一次在一万年的细菌战争中占据上风。一批能够抵抗最致命疾病的药物的出现，使外科手术、移植和化疗等医学方法从想象变成了现实。
现在，将近100年过去了，弗莱明的遗产开始出现问题。随着细菌“与时俱进”，仅在欧洲，每年就有大约25万人死于多重耐药细菌。此外，不仅药物供应渠道被批评了几十年，而且滥用抗生素使问题变得更糟——美国80%的抗生素实际上被用来刺激牲畜的生长。
幸运的是，基因测序技术正在帮助人类开发细菌无法适应的抗生素。这些新药的开发方法听起来可能有点糟糕，比如从排泄物中“收集”良性细菌，或者从深海中寻找新的细菌，所有这些都给了我们一个在这场与有机物的军备竞赛中领先的机会。
问题13:计算机的极限是什么？
摩尔定律的存在使得计算机的发展成为一列不停的火车。今天，我们有一台平板电脑和一部智能手机，它们的功能比1969年美国人登上月球时使用的电脑强大很多倍。
但是现在我们需要考虑这样一个问题，当体积的小型化变得越来越极端时，如何不断提高计算机的性能。当处理器芯片的物理空间即将被挤出时，计算机制造商能考虑一种新的设计理念吗？或者开发新的材料和系统，比如石墨烯和量子计算？
问题14:有可能治愈癌症吗？
坦率地说，没有。因为癌症实际上不是一种单一的疾病，而是数百种疾病因素的松散组合。早在恐龙时代就存在于就业中的癌症源于各种遗传缺陷，每个人都无法避免患癌症的风险。寿命越长，各种身体问题的可能性就越大。原因是癌症和我们一样，为了生存而不断进化。
然而，魔鬼高一英尺，魔鬼高一英尺。尽管癌症是一种复杂的存在，但人类仍然依赖于基因研究来日益理解和掌握其诱发的原因和传播的方式。癌症的治疗和预防措施也越来越丰富。事实上，全球每年370万癌症病例中，超过一半是可以预防的。基本措施包括戒烟戒酒、控制饮食、保持锻炼、避免长期日晒等。
问题15:机器人为人类服务的时代？
今天的机器人技术已经达到了提供饮料、搬运行李和其他简单任务的水平。就像人类社会的分工一样，机器人的发展将会培养出一技之长的专业工人:他们可以根据你在亚马逊的订单安排运输，熟练地挤奶，安排电子邮件，并把你运送到机场的不同终端。
然而，尽管进步如此之快，我们仍然需要突破机器人技术的最大瓶颈——人工智能。没有极高的自我思考能力，人们很难安全地委托机器人独自照顾老人。目前，日本已经计划到2025年实现机器人照顾老人的愿景，但我们仍然需要更仔细地思考。
问题16:海底有什么？
自从它出现在地球上，人类的生存和发展就与海洋密切相关。但是直到今天，整个地区95%的海洋仍然没有人类活动的痕迹。深海里有什么？
寻找这个问题答案的尝试从未停止过。1960年，唐纳德·沃尔什和雅克·皮卡德用一艘深海潜艇潜入水下7英里。这一探索极大地推进了深海研究的进程，但受限于当时的条件，他们没有获得太多的成果。
由于对潜水设备的高要求和人体的脆弱性，我们只能依靠深海潜水机器人多次执行任务，并且我们已经有了许多新的发现。然而，与整个海洋相比，这只是九根牛一毛的水下世界的魅力。
问题17:黑洞的真相是什么？
目前，回答这个问题是不可能的。原因之一是没有可以承担研究任务的工具。但是我们可以从理论开始。根据爱因斯坦的广义相对论，恒星在其寿命结束时会形成黑洞。这是一个连续的崩溃过程，最终将导致一个无限小的极高密度点，或“奇点”
然而，量子物理学家可能不同意这一点。作为广义相对论的反对者，几十年来，量子物理学从未表现出愿意“附和”广义相对论。然而，尽管双方对彼此都有先入之见，一项被称为M理论的研究成果也许能够解答黑洞中心的之谜，并揭示宇宙中最极端创造物的真实面貌。
问题18:永生可以吗？
在当今社会，科学技术的发展日新月异，这也给我们一种感觉，衰老可能不是生物学不可避免的命运，相反，它是一种可以通过医学技术预防或延缓的疾病。
衰老的原因是什么？为什么某些生物比其他生物活得长？尽管我们尚未阐明这些问题的所有细节，但我们有越来越多的答案——DNA损伤、衰老、新陈代谢和生育力之间的平衡、基因在其中的作用等。这些正在逐渐形成一幅宏伟而完美的画面，这也可能有助于人类改进药物治疗。
然而，与其追求长寿，不如提高长寿的质量。许多疾病如糖尿病和癌症属于老年疾病的范畴，因此治疗这些老年疾病可能是一个切入点。
问题19:人口怎么不再是问题了？
自20世纪60年代以来，这个星球的人口增加了一倍。在目前70多亿元的基础上，到2050年将达到90亿元。地球能提供的空间是有限的。人类如何提供足够的食物和燃料来自给自足？
这不是一个笑话，而是一个需要认真考虑的问题——无论是考虑火星移民，扩大地下生活空间，还是加快生物农业技术的发展。
问题20:时间旅行可能吗？
事实上，有些人已经意识到了这种可能性。根据狭义相对论，轨道国际空间站的宇航员感觉时间比地球上的同行慢。当然，尽管空间站的速度足够快，但要实现时间穿梭还有很长的路要走。然而，如果我们能够实现持续的加速，人类就绝不可能实现一个千年的调查。
自然法则认为人不能踏入同一条河。但是物理学家不这么认为。他们已经用虫洞和宇宙飞船绘制了回溯时间的蓝图。那时，你可以给自己一份过去的圣诞礼物，或者找到宇宙奥秘的答案。