2019年，解科学之谜我们离真相更近一步
尽管科学的步伐每天都在飞速前进，为我们揭示了一个又一个的真理，但在我们生活的这个广阔的世界里，仍然有太多的“黑暗”无法被科学之光照亮。
2019年，我们探索了意识生成和大脑遗忘的奥秘。解释了地球磁极颠倒和青藏高原“人骨湖”的形成。“彻底调查”5亿年前地球上氧气急剧增加，先有鸡或蛋的科学事实...今年，尽管仍有许多未能最终解开的谜团，科学家们从未停止过他们的探索。
水是液体还是两种液体
水是如此的普遍，以至于没有它我们不能洗衣服、做饭和喝水。我们似乎对水最了解，但这种看似普通的水仍有许多难题需要解决，科学家们仍在争论它是一种液体还是两种液体。
如果压力或温度改变，水的状态可能会改变。两种形式的水在相互转化的过程中总是有一个过渡点。例如，在液态和气态相互转化的转变点，水将显示液态水和气态水的特性。这一点被称为“临界点”。
一般来说，水温越低，分子的活性越低，密度波动越小。然而，研究人员发现了一个异常现象:水的密度在低温下波动。温度越低，密度波动越大。对于这种密度变化，他们的解释是水有第二个临界点。在第二个临界点之上，水将在这两种状态之间迅速转变。在这个临界点上，水由两种密度不同的“水”组成。这意味着水不是一种液体，而是两种液体。
然而，许多人对水是两种液体的事实持怀疑态度，甚至一些科学家批评这个结果是假的。大多数研究者认为水的性质可以用传统理论来解释。一种观点认为，在非常低的温度下，过冷的水会变成无序的固体，或者这是水在凝固过程中的一种特殊现象。
中国科学院物理研究所的研究员孟胜表示，尽管有些人一直认为水是两种不同性质的液体的混合物，但仍没有确凿的证据，也没有得到完全证实。这一观点仍处于假设阶段。
先有鸡肉还是鸡蛋
先有鸡还是先有蛋一直是一个有争议又有趣的话题。今年12月，中国科学院南京地质古生物研究所等单位的研究人员在瓮安生物群中发现了一种被称为“笼脊球”的化石，这是一个距今6.1亿年的特殊埋藏化石库。
通过对这种生物形式的研究和观察，他们恢复了最初的“胚胎发育”过程。如果把一种动物比作一只鸡，那么这些化石就相当于记录了“在鸡身上产卵”的过程。笼脊化石为鸡还是蛋是第一个问题提供了重要线索。
南京地质古生物研究所副研究员尹宗俊经过十余年的收集和研究，在贵州瓮安生物群中先后发现了233个笼状脊状球菌化石标本。
它们呈现出从单细胞动物到多细胞动物的各种形式的转变。根据对大数据集的分析，科学家们发现了进化的规律。从扫描效果图中，记者看到了这种化石在不同阶段的“胚胎发育”过程，从内部呈现中空的“笼”体到“实心球”。
尹宗俊认为，如果把动物比作鸡，复杂的胚胎发育过程就是孵化鸡的蛋，这就弥合了动物的单细胞祖先和动物的多细胞祖先之间的鸿沟。笼子脊球化石的发现表明，孵化这种动物“鸡”的“蛋”出现在6.1亿年前。
几十吨重的恐龙是如何飞向天堂的
在学术界，有许多关于鸟类起源于恐龙的假说。其中，英国学者托马斯·赫胥黎1868年正式提出的鸟类和兽脚类恐龙起源理论，自20世纪70年代以来逐渐成为学术界的主流假说。
从大型陆地动物到受青睐的小型动物，这需要在形态和生理上发生许多巨大的变化，这样的过程真是难以想象。然而，许多化石证据表明这一过程确实发生了。
2014年，澳大利亚和其他国家的研究人员建立了一个复杂的数学模型，根据120种恐龙的1500多种解剖特征，分析恐龙进化过程中的形状变化。分析结果表明，其中一种兽脚类恐龙一代一代地缩小，经过5000万年的“瘦身”，最终进化成了一种鸟——2.1亿年前它的平均体重是163公斤，而当它进化成始祖鸟时，它的体重已经降到了0.8公斤。
恐龙想变成鸟。除了小，它们还需要能够飞。鸟儿用翅膀飞翔。此前，古生物学家在中国辽宁建昌发现了近1.6亿年前的化石。中国科学院古脊椎动物研究所的研究员徐星说，近鸟龙又长又粗的前肢有着与鸟类相似的飞羽排列方式，这表明至少在1.6亿年前恐龙身上就出现了翅膀的雏形。除了附近的鸟龙，还有其他几种兽脚类恐龙，如小盗龙和长尾龙，它们的结构类似于羽毛翅膀。
根据这些化石证据，恐龙可能已经经历了变成鸟类的阶段。一些恐龙的身体逐渐变小，看起来越来越像鸟:中空的骨头和轻盈的身体；大脑扩大，行动迅速；前腿越来越长，可以像鸟的翅膀一样摆动。它们的身体表面长出了美丽的羽毛，不再被鳞片覆盖。
尽管对于恐龙是如何进化成鸟类没有具体的答案，但无论如何，不会飞的恐龙最终成为了受欢迎的恐龙。他们飞到了蓝天，从而打开了一个新的生活世界。
5亿年前是什么让地球的氧气激增
氧气是人类和动物生存的基础。然而，在古代，地球极度缺氧，这是生命的绝对禁区。然而，大约5.8亿-5.2亿年前，地球的氧气急剧增加。
似乎有一种神秘的力量控制着地球上氧含量的平衡点。科学家们多年来一直在寻找那种神秘的力量。什么事？它是如何工作的？
以前，流行的假设是“生物和环境的共同进化模型”。该模型提出的正反馈机制显示了氧增长的线性加速，这与5.8-5.2亿年前大气和海洋氧含量多次大范围波动、生物经历周期性辐射演化的实际情况不符。
中国科学院南京地质古生物研究所研究员朱带领中英合作小组，花了几年时间进一步观察和研究了约5.8亿至5.2亿年前的地质地层和生命演化，对地层中的碳同位素进行了对比分析，提出了新的地球系统模型，并对这一时期地球氧迅速增加的原因提出了新的见解。
他们认为，大约5.7亿年前，地球上的主要大陆通过合并形成了冈瓦纳超大陆和位于超大陆内部的超*造山带，通过风化和侵蚀将大约8亿年前沉积的大量蒸发岩矿物输送到海洋中。作为氧化剂，蒸发岩迅速增加大气和海洋中的氧气，为大型复杂多细胞生物的快速进化提供了基础。
地球磁极倒转的原因尚未确定。
今年1月，《自然》在其网站上报道说，由于地球核心中液态铁的运动，地磁北极不断从加拿大转移到西伯利亚，并且移动速度非常快。地磁北极的快速移动迫使科学家们紧急更新世界地磁场模型。
有人说地球的核心磁场似乎正在减弱，这可能是地球磁场即将逆转的信号。一些国际研究团体也表示，地磁场的变化被过分夸大了，现在说磁极将反转还为时过早。
20世纪40年代发展起来的“发电机理论”认为地磁北极快速迁移的原因是“位于加拿大下方的高速液态铁喷流”。喷出的液态铁流体削弱了加拿大附近的磁场，从而将地磁北极移向磁场更强的俄罗斯西伯利亚。科学家认为地磁北极的位置可能是由北极附近两个大磁场的相互强度决定的。
在地球漫长的历史中，有许多磁极倒转。磁极反转的原因至今尚未确定，主流有以下三种假设:第一，认为磁极反转是由于地球处于银河系的大磁场中，地球磁极的反转是基于银河系磁极的反转；第二是地球内部的物质不断碰撞，碰撞的结果使地球内部的磁场不断调整和变化。第三个是陨石撞击地球，导致磁场发生变化。然而，不管怎么说，现在的猜测是，人类对地球和宇宙的探索将会继续。
谁将揭开杰尼索夫人的面纱
今年10月，以色列和西班牙科学家在《细胞》杂志上报道，他们根据杰尼索夫人的表观遗传信息重建了他们的外貌，这是杰尼索夫人骨骼解剖特征的首次修复。
杰尼索夫人是生活在最后一个冰河时代的人类物种，他们的名字来自西伯利亚的杰尼索夫洞穴。由于到目前为止发现的杰尼索夫人化石如此之少，这个古老的人类一直是神秘的。
中国科学院青藏高原研究所所长陈法虎院士说，杰尼索夫人的化石证据和相关研究仍然非常有限，不足以讨论他们的起源。从已知的杰尼索夫人化石形成时间来看，夏河中杰尼索夫人化石的最低年龄是16万年前，杰尼索夫人洞穴中最古老的杰尼索夫人化石可能是19.5万年前。这两个地方的化石年龄差别不大，所以很难说哪一个出现得更早。
然而，从发现杰尼索夫化石的两个地点无法推断出确切的迁移路线。根据两地的自然环境，杰尼索夫人和现代藏族人群的遗传学研究结果，以及高寒缺氧环境中EPAS1基因的携带情况，推测杰尼索夫人可能有一条由南向北的大致传播路线，但目前没有直接证据证明这一点。
陈发虎认为，目前在杰尼索夫人洞穴中进行的杰尼索夫人基因组研究可以反映出它们可能已经在东亚广泛分布。未来在东亚的一些新发现应该会促进我们对这个古老种群的了解，包括它的起源和迁徙路线。
需要更多的证据来确定“人骨湖”的成因
今年9月，美国科学家发表了一项关于喜马拉雅山“人骨湖”的研究。人骨湖，原名卢普康，位于喜马拉雅山的西南面。它之所以被重新命名，是因为二战期间这一发现的恐怖画面:数百具人类大腿骨、肋骨、漂浮在湖里的手指关节，以及许多躺在湖边多岩石的海滩上的断骨。
这一发现立即引起了全世界的注意。几十年来，许多历史学家、科学家和考古学家试图回答这数百人是谁的问题。你为什么在这里关注死亡？
哈佛医学院的研究人员对“人骨湖”的38具骨骼进行了DNA分析和放射性碳年代测定。断代结果显示，这些骨头来自公元800-1800年，男女比例大约是50-50，有14个人可以追溯到公元1800年。时间间隔大约是1000年，这表明这些骨头是由许多事件堆积起来的，而不是同时集体死亡。这推翻了以前关于战争和瘟疫的理论。
目前，更可靠的是宗教理论。离“人骨湖”不远是印度的第二高峰——南达武峰。著名的冈多维奇就在南达武的北面。纳达德维也是当地宗教文化中的“圣山”，而“人骨湖”就在崇拜“圣山”的路上。这些信徒很可能在朝圣期间被杀害，最终聚集在低洼的湖泊中。研究小组认为，宗教可以解释至少一些身体的起源，但是需要更多的证据来证明这一点。
人类的意识从何而来
为什么人们有意识仍然是个谜。
科学家们发现，当人们醒来并专注于某件事情时，他们经常会看到一种比贝塔波频率更高的伽马波，它的频率是30Hz—80Hz，其振幅范围是不确定的。有一种假设认为，伽马波可能与建立一个统一而清晰的认知有关，即起源于丘脑和大脑的神经元回路。每秒40次扫描(40Hz，伽马波特征)吸引不同神经元回路的同步，从而增强意识并产生注意力。这一假设得到了丘脑损伤现象的支持——丘脑损伤后，40Hz的脑电波难以形成，意识无法被唤醒，病人陷入深度昏迷。因此，伽马波被认为是人类大脑有意识活动的标志，但两者之间的关系仍不确定。
2014年，有报道称，研究人员第一次通过高频电脉冲刺激大脑屏幕区域来关闭人们的意识，并发现屏幕可能是一个单一的组织，将不同的大脑活动整合到思维、感觉和情感中。然而，其他科学家谨慎地指出，只有一个人接受了意识关闭测试，受试者是一名癫痫患者，他的海马体受损，不能代表普通人。
这项研究似乎随着成像科学的发展而改变。2017年3月，《自然》报道了一种新的数字重建技术，以及使用这种技术带来的新发现——在老鼠大脑中发现了三个延伸到整个大脑的巨大神经元。它引起这种感觉的原因是人类从未见过大脑中如此广泛的神经元。这些神经元来自豆状核。
对此，复旦大学医学神经生物学国家重点实验室的研究员黄志立表示，目前的发现并不能证明这是意识出现的唯一途径，它可能是多个系统的共同作用。
我们的大脑是如何忘记的
长期以来，科学家一直认为遗忘是记忆中的一个小错误。然而，在过去的10年里，越来越多的证据表明，记忆丧失不是一个被动的过程，而是一个主动的过程，我们的大脑不断地主动遗忘。
那么，如果遗忘机制是自愿发生的，它将在什么情况下开始，为什么遗忘机制会有问题，等等。，这仍有待科学研究来回答。
通过对人类睡眠的监测，可以证实一些观点，即人们在睡眠中会“自动遗忘”。目前，关于睡眠中遗忘机制的激活主要有两种观点。一种可能与下丘脑黑色素聚集激素神经元有关。日本学者发现，只有在快速眼动期(REM期)激活的一种神经元可以分泌一种叫做“黑色素聚集激素”的物质。激活黑色素聚集激素神经元可以显著抑制海马神经元活动，同时促进快速眼动睡眠，导致健忘症。动物实验也证实了这一说法的可信度。
另一种观点可能与突触重组以实现突触体内平衡有关。研究发现，在觉醒持续一段时间后，与学习和记忆相关的路径将显示出诸如突触数量增加、体积增大和膜上受体过多等迹象。这些变化将导致进一步占用有限的空间，消耗能量，降低突触传递效率。睡眠可以在觉醒时移除细胞膜上增加的受体，减少一些不重要的新突触。同时，它能巧妙地强化和保存少量相对重要的突触，恢复突触重量，保证突触的稳定性，从而提高突触传递效率。
中子10的短暂寿命仍然令人困惑。
*中子能活多久？不到15分钟。它短暂的生命令人困惑。用不同方法测量的中子寿命有明显的差异，我们还不能解释。科学家们相信，理解中子寿命差异的奥秘将导致新的理论，甚至突破粒子物理的标准模型。
中子本可以永远存在——与质子结合，构成原子核的中子非常稳定。然而，当它不幸被抛出原子核之外时(例如，铀核与核裂变分离)，生命的倒计时就开始了，它很容易衰变为其他粒子。测量中子寿命的尝试已经有70年了，但是科学家们仍然无法达成一致。
因为被中子衰变的质子是带电的，所以用电磁阱来感应和捕获质子流并计算它们的数量并不困难。长期以来，物理学家一直用这种方法来近似中子寿命的精确答案。美国马里兰州盖瑟斯堡国家标准与技术研究所的团队已经奋斗了30年。2013年，他们报告了最高的准确度结果:887.7秒，正负3.1秒。
与此同时，一组科学家发现了另一种方法:将超冷中子储存在保温瓶中，并在一段时间后计算中子的数量。2008年，法国和俄罗斯科学家的联合实验结果是878.5秒，正负1秒。
迄今为止，用“计算质子”方法测得的平均中子寿命约为885.4秒。“计数中子”法的结果约为878.5秒。然而，一个难题出现了:近8秒的差距不能用测量误差来解释。
今年发表在《自然》网站上的文章聚焦于美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的超冷中子实验，该实验可能能够更精确地测量中子寿命。