什么才是位于當今世界尖端的科學(xué)理念？是斬斷人類(lèi)衰老的基因，還是理解尋覓暗物質(zhì)的意義？
　　
    國際大視野

                    

                   

              

              

    什么才是位于當今世界尖端的科學(xué)理念？是斬斷人類(lèi)衰老的基因，還是理解尋覓暗物質(zhì)的意義？英國時(shí)政周刊《新政治家》于近日邀請科學(xué)類(lèi)雜志顧問(wèn)，列舉出數項目前最為嶄新的科學(xué)理論，人們可以從中前瞻那些正在或即將深化人類(lèi)認識的觀(guān)念。而回溯往昔，每一次的科學(xué)技術(shù)革命，不正是仰仗于這些不斷顛覆、更新的思維歷程嗎？

    生生不息，進(jìn)化不止

    進(jìn)化之手并沒(méi)有停止操控人類(lèi)，雖然極其緩慢，但現代世界的人們依然身處進(jìn)化當中。不同基因組的對比表明，自然界的壓力仍在發(fā)揮作用。例如，科學(xué)家已知生活在非洲和亞洲的數十億人因為遺傳基因的問(wèn)題，體內不能產(chǎn)生足夠的乳糖酶去消化牛奶，但幾乎所有的歐洲人和美洲人都能每天喝牛奶。而現在，這種專(zhuān)職于消化乳糖的基因，正逐漸從歐洲人擴散至地球上的其他人群。又例如，一個(gè)能提高生育率的基因，現正在歐洲人身上變得越來(lái)越常見(jiàn)。

    而在這進(jìn)化不止的過(guò)程里，疾病是第一大驅動(dòng)力。明顯的例子是，現在幾乎所有人都已經(jīng)失去了半胱天冬酶-12基因，其原因最可能就是因為攜帶半胱天冬酶-12的人更易受到細菌感染和敗血癥的侵害。

    世上本沒(méi)有“時(shí)間”

    物理學(xué)家們不懈尋找一個(gè)終級的、萬(wàn)能的理論，卻在“時(shí)間”這一問(wèn)題上碰了壁。他們需要將量子力學(xué)和相對論這兩大物理學(xué)經(jīng)典理論統一起來(lái)。其中，量子力學(xué)是人類(lèi)對微觀(guān)粒子行為的描述，而相對論適用于解釋宏觀(guān)的空間、時(shí)間和物質(zhì)相互作用的機制。但目前出現了最大的絆腳石，就是時(shí)間，它在這兩種理論中分別以不同的方式運行著(zhù)。

    在相對論中，相對運動(dòng)的物體擁有不同的時(shí)間推移，因此不存在對時(shí)間的絕對性測量；而量子理論呢，它可以告訴你一個(gè)電子的所在之處，卻無(wú)法告訴你電子在那已經(jīng)待多久了，時(shí)間在此時(shí)甚至不是一個(gè)可被測量到的角色。

    因此，為搬走這塊絆腳石，現在出現了一個(gè)較激進(jìn)的觀(guān)點(diǎn)——把時(shí)間看成一個(gè)人類(lèi)自己編造的概念——既然它無(wú)法在宇宙進(jìn)程中發(fā)揮基本、明確的作用，我們的理論或許該徹底摒棄它。就當這世上本沒(méi)有“時(shí)間”，說(shuō)的人多了，也就有了它。

    多重宇宙

    這是另一個(gè)讓物理學(xué)家們不安的問(wèn)題——我們所在宇宙的樣子。這個(gè)樣子沒(méi)什么不妥，反而好到不行，各種宇宙常量精確而完美，恰好允許生命在其中的發(fā)展，宛如被精心設計出的一樣，而我們又找不到相似的伙伴，這種“特殊”讓人汗毛直豎。

    自然界的常量，決定了引力及各種其他作用力的強弱程度，它們生就一副“本該如此”的樣子。而它們也理應如此，否則任何絲毫的不完美，都會(huì )使人類(lèi)不復存在，也不會(huì )有物理學(xué)家絞盡腦汁地琢磨它們。這似乎沒(méi)什么好解釋的，但物理學(xué)家并不感到滿(mǎn)意，由此，“多重宇宙”的概念萌生了，即認為有許多個(gè)宇宙，而每個(gè)宇宙都有不同的特性。

    這一想法相當有才，讓人類(lèi)及所處的宇宙不再是“特殊”的，從而打消了不安的疑慮。更有才的是，我們目前還做不到從這一宇宙穿梭到另外一個(gè)宇宙中，因此也就無(wú)從驗證該觀(guān)點(diǎn)。

    衰老？打??！

    老化，是永懸人類(lèi)頭頂的一把達摩克利斯之劍。我們能不能在自己的基因組上安個(gè)“開(kāi)關(guān)”，切斷衰老的進(jìn)程，大幅延長(cháng)壽命？目前，蠕蟲(chóng)、老鼠及果蠅實(shí)驗已顯示，停止某類(lèi)基因的功能，或者修改其他類(lèi)型基因，可使得特殊的化學(xué)組合物質(zhì)充盈實(shí)驗體，顯著(zhù)延緩其衰老速度。而科技含量比較低的做法是：通過(guò)調整飲食，或者注射減緩衰老的荷爾蒙，從而改變身體的化學(xué)環(huán)境。這條探索之路十分誘人，但同時(shí)也引起廣泛爭議。

    相當一部分生物學(xué)家仍認為，止住衰老的想法只是個(gè)海市蜃樓，因為我們有永遠不能克服的生物程序：細胞在一段時(shí)間后就會(huì )死亡；而基因組不可避免遭受日久耗損；再加上，細胞分裂時(shí)還可能會(huì )產(chǎn)生致命的基因復制錯誤。這些都令否定者們堅信走向衰老是人類(lèi)的終極歸宿。不過(guò)，盡管以上種種，人類(lèi)與衰老的對抗的關(guān)鍵詞，已經(jīng)由最初的“絕不可能”，轉變?yōu)?ldquo;非常困難”，僅這本身就是一個(gè)令人興奮的進(jìn)展。

    “升級版”人類(lèi)駕臨

    現在的醫學(xué)科技基本都是為了幫助有健康問(wèn)題的人，然而在不久的將來(lái)，也許是一代或兩代人之后，人們則要做出選擇：是否要利用醫學(xué)將自己的孩子塑造成“升級版”人類(lèi)？

    生物學(xué)家雷-科茲威爾領(lǐng)導的研究小組表示，醫學(xué)現正在靠近一個(gè)轉折點(diǎn)，技術(shù)將很快能改進(jìn)人類(lèi)的腦力和體能，實(shí)現能力所及的一個(gè)質(zhì)的飛躍。而有些在現在就已經(jīng)不是什么新鮮事兒：用來(lái)治療兒童多動(dòng)癥的藥物已被廣泛用于提高注意力；治療弱視的視網(wǎng)膜植入技術(shù)如今被發(fā)展為仿生眼；治療帕金森癥等神經(jīng)疾病的大腦植入手術(shù)，成為了搭建神經(jīng)改良和插入式記憶升級技術(shù)的橋梁；試管受精胚胎的基因診斷，為病嬰接受同胞移植創(chuàng )造了更多可能，等等?？萍?，正逐步幫助人類(lèi)不斷超越自己的極限。

    然而，有一個(gè)問(wèn)題仍需討論：那些沒(méi)有“升級”的普通人，在這些“超人”當道的未來(lái)社會(huì )怎么生存呢？

    信息為本

    這世界是由什么組成的？答案可能會(huì )讓人驚訝：信息!

    若你有臺世上最精密的顯微鏡，那么將會(huì )看到鏡頭下的微觀(guān)世界，竟然是由耳熟能詳但卻抽象得離譜的信息組成，著(zhù)實(shí)令人意外。這像是一個(gè)介于哲學(xué)和物理之間的現象，讓善于思考的人們腦筋猛轉。從物理學(xué)的意義上來(lái)講，萬(wàn)物皆由原子組成，原子又是信息組合的產(chǎn)物。那么，如將所有的實(shí)驗、觀(guān)察都歸結于問(wèn)題的形式后，將得到一個(gè)類(lèi)似于計算機二進(jìn)制數據0和1的答案。

    如此說(shuō)來(lái)，整個(gè)宇宙也不過(guò)是一臺巨型計算機。通過(guò)“光子是否穿越了某點(diǎn)”之類(lèi)的問(wèn)題與答案，來(lái)提供可資計算的信息。盡管，要想得到一個(gè)二進(jìn)制式的、能回答宇宙所有問(wèn)題的“萬(wàn)能”答案還不現實(shí)，但這無(wú)疑提供了一種簡(jiǎn)化的、理解萬(wàn)物運行規律的全新路徑。

    你懂“意識”嗎

    盡管人類(lèi)一思考，上帝就發(fā)笑，但我們還是常常會(huì )思索：讓自己區別于其它動(dòng)物的那種所謂“意識”，究竟是如何從大腦中好幾公里長(cháng)的溝溝回回產(chǎn)生出來(lái)的？恐怕用我們自己的大腦去了解它自己，有點(diǎn)“以子之矛攻子之盾”的意思。

    現在，磁共振成像技術(shù)、計算機模型以及生物學(xué)對大腦的不斷深入研究，也許將給我們提供一個(gè)更好的回答?？茖W(xué)家認為想要了解人類(lèi)大腦奧秘的快捷途徑，就是觀(guān)察大腦某一部分出現的問(wèn)題，比如抑郁、精神分裂癥、自閉癥及癡呆等。這些由于大腦內某個(gè)環(huán)節故障而導致的悲劇后果，很可能讓醫生在研究治療方法的同時(shí)，了解到其對于意識產(chǎn)生的影響。

    我們承認確實(shí)不懂“意識”，若要真正深入了解它可能還需要一個(gè)世紀的時(shí)間，但是圍繞這個(gè)研究所帶來(lái)的一切其他意義，終將證明這種探索的價(jià)值。

    尋找“失蹤”的宇宙

    過(guò)去的十年中，最重要的一項科學(xué)成果即是發(fā)現宇宙在不斷的膨脹，顛覆了地心引力會(huì )使宇宙膨脹速度減緩的舊理論，證明有負壓強能量的存在。2004年，威爾金森微波背景各向異性探測器（WMAP）給出的數據表明，宇宙中只有約4.6%是原子的世界，暗物質(zhì)占了23%，而暗能量占宇宙總質(zhì)能的72%。

    無(wú)奈的是，對于“暗”字頭的這兩項，人們尚無(wú)多少頭緒。僅能推測，暗物質(zhì)粒子的屬性應不同于我們已發(fā)現的任何粒子，人們執著(zhù)探索它數年，現正等著(zhù)大型強子對撞機（LHC）能給我們制造出來(lái)一點(diǎn)；而暗能量，它既不是任何已知粒子，也不是這些粒子間的真空區域，對它的研究成為了宇宙學(xué)中最具挑戰性的課題。這二者湊成了近96%的宇宙，而它們卻以一種人類(lèi)目前無(wú)法了解的形式存在著(zhù)，形同“失蹤”。因而，對它們的認識每前進(jìn)一小步，都意味著(zhù)對宇宙未知領(lǐng)域探索邁出一大步。

    質(zhì)量來(lái)源還未被證明

    大型強子對撞機（LHC）當年的啟動(dòng)就像一次日內瓦的朝圣，這以后不管有多少不和諧的聲音，人們仍要為那一刻歡呼雀躍，因為這是人類(lèi)開(kāi)啟“質(zhì)量從何而來(lái)”這個(gè)謎底的最大機會(huì )。LHC能在運行過(guò)程中使質(zhì)子對撞達到前所未及的高能狀態(tài)，這一能量可與宇宙大爆炸后不久的狀態(tài)相比，其碰撞之后的產(chǎn)物正是物理學(xué)家們尋覓萬(wàn)物質(zhì)量起源的依據。

    根據標準模型的預言，尚存最后一種未被發(fā)現的粒子——希格斯玻色子。希格斯玻色子自旋為零，負責對其他粒子施加拖曳力，其他粒子經(jīng)由其傳導的力而獲得質(zhì)量。因此它就是慣性質(zhì)量的源頭，亦稱(chēng)之為標準模型的基石。有了它的加入，現有理論會(huì )得到檢驗并擴展到完美化。但如果在LHC模擬的極端狀態(tài)下也無(wú)法找到希格斯玻色子，那么也許它根本就不存在，自然界本身畢竟要勝過(guò)所有實(shí)驗與預測。只怕物理學(xué)家們會(huì )如芒在背，他們要么承認所有粒子嚴格的無(wú)質(zhì)量，要么重新解釋質(zhì)量來(lái)源，重建所有理論。 

    歡迎外星人

    幾百顆可能孕育生命的太陽(yáng)系外行星，現正在被地球的空間研究機構一一辨識。

    地球不應也不可能是這浩瀚宇宙中的特殊分子。今年4月，英國學(xué)者推算出銀河系曾在歷史某一時(shí)刻有多達10億顆類(lèi)地巖石行星，這直接激發(fā)著(zhù)人們對地外生命的想象。而約半個(gè)世紀以前，一名叫做弗蘭克•德雷克的美國射電天文學(xué)家就甚至已著(zhù)手計算與外星生命進(jìn)行聯(lián)系的可能性公式。

    對于生命體成活所需的條件、生命活動(dòng)的各種跡象，生化學(xué)家們自不會(huì )放過(guò)蛛絲馬跡；不斷進(jìn)步的成像技術(shù)，也幫助人們更好地探索地外行星大氣層中的伙伴。這一切似乎預示著(zhù)，地球上的我們，即將聽(tīng)到自己在宇宙間并不孤獨的消息。這無(wú)疑將徹底重新書(shū)寫(xiě)人類(lèi)對于生命的看法。

    只不過(guò)，能坐在那兒等著(zhù)我們找到它的，最有可能是些外星微生物，并不是跟我們一樣的智能生命；而如果那些比我們擁有更高科技的外星人找到了我們，人類(lèi)該怎么辦呢？

    被進(jìn)化影響的腦神經(jīng)

    當人類(lèi)進(jìn)化達到今時(shí)今日的程度，我們的大腦已經(jīng)要求到對任何現象都要進(jìn)行歸因。

    在最初或許并不是這樣。我們將畫(huà)面推回到大約340萬(wàn)年前，阿爾法種的南方古猿或許正警惕地望著(zhù)發(fā)出窸窣聲音的樹(shù)叢，認定那后面就算不是個(gè)大型掠食動(dòng)物，也差不多該是個(gè)惡鬼。只有懷抱并相信這些本能假設的古猿，最后才幸存了下來(lái)，而沒(méi)動(dòng)這份腦子的，常常就真做了掠食動(dòng)物的美餐。

    于是相應的，前者便成為我們的祖先。神經(jīng)學(xué)實(shí)驗更表明，作為后代的我們，早已繼承了他們那份習慣于將無(wú)形實(shí)體與現實(shí)世界相聯(lián)系的“念頭”，并將之設定為大腦的默認狀態(tài)。

    人類(lèi)：走的只是尋常路

    不要再以為自己是這星球上的備受“特殊照顧”物種了。因為直到現在，我們也只發(fā)現了3個(gè)基因是為人類(lèi)所獨有的。放大了說(shuō)，也許人類(lèi)兩萬(wàn)個(gè)基因中，特別加蓋了我們這一物種印章的，或許不足20個(gè)。

    動(dòng)物學(xué)家們已發(fā)現，虎鯨和海豚的族群內，有著(zhù)截然不同的文化亞群；黑猩猩們能表現出受道德約束；大象能彼此相通；小學(xué)課文里，我們就知道烏鴉會(huì )用工具；即使蠑螈和蜘蛛，也不失為個(gè)性一族，某種程度上讓人類(lèi)也嘆為觀(guān)止；而倭黑猩猩和紅毛猩猩，或許可以濫竽充數人類(lèi)的語(yǔ)言和姿勢。

    實(shí)際上，地球上的其它靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物，都擁有和人類(lèi)極為相似的腦細胞，人類(lèi)所持的唯一令自己顯得比它們聰明的本事，就在于更善于使用陰謀和計策。這一點(diǎn)上，霍金所認為的“正是人類(lèi)骨子里自私和侵略性的因子，能幫助人類(lèi)一次次渡過(guò)生死攸關(guān)的局面”，確有其道理。

    地球：神秘一如往昔

    平均深度4000米、覆蓋了70%地球表面的海洋，是地球最大的生物棲息地。海神大部分的領(lǐng)地于人類(lèi)而言，還都是從未探索過(guò)領(lǐng)域，而每次潛入深海，科學(xué)家們總能收獲新的物種。就在今年7月，英國阿伯丁大學(xué)海洋實(shí)驗室研究中心的科學(xué)家于大西洋700米至3600米深處發(fā)現了10多種海洋新物種，這些生物有著(zhù)怪異的身形、鮮亮的顏色以及幾近透明的身體，構造讓人難以置信。而歷時(shí)10年的國際海洋生物普查計劃也在今年結束，大規模普查發(fā)現了5300多種此前未知的海洋生物，而據科學(xué)家測算，世界各大洋總共生活著(zhù)約1000萬(wàn)種不同物種。

    我們對海洋的摸索也在不斷催生出地質(zhì)學(xué)的新知，更新著(zhù)人類(lèi)對于生物如何繁衍的知識，以及對這片共同棲息地的認識。對于地球，我們的了解或許只是九牛一毛。

    生命呈網(wǎng)狀進(jìn)化

    表達生物進(jìn)化理論的達爾文之樹(shù)，自己也在“開(kāi)枝散葉”當中?？茖W(xué)家確認：一個(gè)物種并不僅僅只是開(kāi)辟了下一分支的進(jìn)化路徑。而“地球生物的最早共同祖先”(LUCA)，才是物種的奠基者。

    實(shí)際上，生命的進(jìn)化遠比達爾文的生命之樹(shù)復雜。通過(guò)基因分析，科學(xué)家認為現有種類(lèi)的潛在機制，都允許物種產(chǎn)生于分支之間的互動(dòng)相交中，是呈網(wǎng)狀進(jìn)化的。所以，“生命之樹(shù)”當更名為“生命之網(wǎng)”。這也令未來(lái)生物學(xué)的有趣程度，遠超過(guò)人們的想象。亦因此，與其粗簡(jiǎn)地編纂物種間差異、淺顯地摸索物競天擇，倒不如扎入生物機制的汪洋大海，為生命進(jìn)化的不竭之力而喝一聲彩。

    條條大路通往“終極理論”

    正像一個(gè)玩笑所說(shuō)的：所謂物理學(xué)的終極目標，就是要把所有的宇宙方程寫(xiě)在一件T恤衫上面。它應該干凈利落、完整齊備，涵蓋了所有的物理現象——有自然界各種形式的作用力、有宏觀(guān)界行星和恒星的運行、有微觀(guān)界粒子聚成原子的方式，然后提供出一種大一統的、簡(jiǎn)單的解釋?zhuān)@就是“終極理論”。

    許多年以來(lái)，“終極理論”最有希望的候選者就是弦理論。這是一個(gè)試圖以能量的閉合圈（弦）所產(chǎn)生的振動(dòng)來(lái)解釋宇宙萬(wàn)物的觀(guān)點(diǎn)，被喻為“宇宙的琴弦”。其目前還無(wú)法獲得證明的原因，一則是尚沒(méi)有人對弦理論有足夠的了解而做出正確的預測，另一則是今時(shí)今日的粒子加速器還不夠強大。

    不過(guò)現在，越來(lái)越多的其他理論加入到候選者的行列，使“終極理論”的冠名權演變成了一場(chǎng)競賽。這些候選者包括：圈量子引力論（LQG）、因果動(dòng)力三角論（CDT）和量子引力圖論（QG）等等。有些名字相當別出心裁，但重要的是，它們都提供了以實(shí)驗來(lái)證明或否定自己的機會(huì )，而這是任何理論都必經(jīng)的嚴峻考驗，物理學(xué)不存在專(zhuān)有權，一樣是適者生存。

    小實(shí)驗亦有大作為

    無(wú)數的人沉醉在年度熱劇《生活大爆炸》中，劇中“宅”到極點(diǎn)的物理學(xué)家們，用液氦冰凍香蕉，遙控宇航局的火星車(chē)，順便盼望著(zhù)諾獎委員會(huì )的來(lái)信，一切看起來(lái)那么魅力非凡。但可不是所有的物理學(xué)研究都這么迷人，物理學(xué)家們有時(shí)需置身于昏濁的地下室，目不轉睛地盯著(zhù)某金屬晶體薄片上的電子運動(dòng)；又或要接連數小時(shí)監視一個(gè)桶，只為了解其中液氦的旋轉模式。對于干這些活兒的物理學(xué)家來(lái)說(shuō)，那些能在昂貴而巨型的粒子加速器實(shí)驗室工作的同行，令他們十分艷羨。

    但這一情形正在逐漸扭轉。事實(shí)證明，自然界中的某些基本粒子，并沒(méi)有比晶體中的電子或液氦中的氣泡更特立獨行，它們也都遵循著(zhù)相同的原理。而這些物理學(xué)的小型實(shí)驗會(huì )很有前途，或將代替大型實(shí)驗項目去模擬遠超出自身規模的大系統。甚至于，在小型試驗中可能產(chǎn)生出人造黑洞。

    石墨烯的革命

    這個(gè)從鉛筆芯中得來(lái)的發(fā)現，看來(lái)要改寫(xiě)世界電子產(chǎn)業(yè)的未來(lái)了。2004年，曼徹斯特大學(xué)的安德烈•海姆用透明膠帶，從一張涂滿(mǎn)鉛筆筆跡的紙上剝離出了石墨烯。其原子所獨具的、像一張鐵絲網(wǎng)似的六角形陣列排列方式，讓它有潛力成為比鋼鐵堅硬10倍、且導電時(shí)損失很小能量的材料，在改良后，石墨烯致力于塑造低功率電子元件，如晶體管。相比之下，銅線(xiàn)和半導體都會(huì )產(chǎn)生電腦芯片75%的能量消耗，這更讓人們確定了石墨烯擁有了留名史冊的本事。

    如今，石墨烯找到了能發(fā)揮他最優(yōu)的功效的位置——高頻范圍設備。一直渴望能在手機通信中傳輸更多內容的手機制造商們，已急不可耐將寶貝石墨烯納入懷中。而即便拋開(kāi)這部分商業(yè)前景不談，石墨烯依然“多技傍身”：光纖、電視顯示器、高效太陽(yáng)能電池，“出身”鉛筆芯的它，儼然已成為各類(lèi)實(shí)驗室的貴賓。

    語(yǔ)言之重有甚于思想

    語(yǔ)言與思想無(wú)疑息息相關(guān)，但在對二者之間的因果關(guān)系的判斷上，我們一直受到20世紀60年代語(yǔ)言學(xué)家諾姆•喬姆斯基理論的影響。他所持的觀(guān)點(diǎn)認為：人類(lèi)一直以來(lái)認為語(yǔ)言要先通過(guò)大腦的編程才能產(chǎn)生，而這項機制自我們出生起，就已存在、成形，等待運作了。

    現在，這個(gè)理論遭到質(zhì)疑。人種學(xué)的研究學(xué)者們拿出了很多“不屬此例”的證據，否定了喬姆斯基的理論。他們認為在語(yǔ)言的產(chǎn)生中，沒(méi)有什么預先設置好的項目。恰恰相反，所運用的語(yǔ)言卻能影響到使用者的思考方式，進(jìn)而發(fā)展到影響文化方式。舉例來(lái)說(shuō)，可能正是原始語(yǔ)言功能上的局限性，導致原始人無(wú)法進(jìn)行復雜思維。

    折疊DNA，改造內部世界

    這大概是最酷的折紙藝術(shù)——折疊DNA（脫氧核糖核酸）。但它的操作過(guò)程可與折紙不同：首先要提取數百條DNA；然后以化學(xué)方法進(jìn)行修正，使這些DNA在不同的點(diǎn)相連；再將它們放置在一起，以一切可行的化學(xué)方法讓它們彼此牢牢“黏合”住。如操作無(wú)誤，最終將獲得各種微小形狀的DNA，以改造我們人體內部的世界。

    現階段，DNA折疊最大的亮點(diǎn)是利用該技術(shù)可得到一個(gè)納米級的四面體——DNA“齒輪”，以及一個(gè)DNA“盒子”。這個(gè)“盒子”甚至是加鎖的，可以用一小串基因做成的“鑰匙”打開(kāi)或鎖上。盡管這一切看上去可能很無(wú)聊，但化學(xué)家們的這項研究將為幾個(gè)宏大的構想提供最佳解決方案。那就是，遞送藥物至人體細胞核心、設計出以DNA為基礎的計算機，以及制造出和標準尺寸機械一樣運行的微米級生物機器。

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