物理学家总结：最受关注的三大科学未解之谜(组图)

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物理学家总结：最受关注的三大科学未解之谜

文章来源: 澎湃新闻
于 2014-09-18 14:07:19

      

9月16日，美国太空望远镜科学研究所（STScI）的天体物理学家马里奥·利维奥（Mario Livio）在《赫芬顿邮报》刊文总结世界上3大科学未解之谜。利维奥称，此前已有很多类似“十大未解的科学奥秘”的盘点，然而这些排行多不一致。利维奥根据众多盘点，总结出了人们最关注的3大谜团，并作了科学的预测。

        澎湃注意到，马里奥·利维奥是前任哈勃太空望远镜科学部的部长，也是世界知名的科普畅销书作家。他2013年的作品《杰出的失误》盘点了5位杰出科学家在科学研究中犯的严重错误，他们分别是：查尔斯·达尔文、开尔文勋爵、李纳斯·鲍林、弗雷德·霍伊尔和阿尔伯特·爱因斯坦。      

1. 地球生命是唯一的吗？       

        数十亿颗地球般大小的星球围绕着各自的恒星在“宜居区”运转（该区域既不太冷也不太热，能允许液态水在星球表面存在），地球是否是银河系里唯一一个孕育生命的星球？利维奥认为，我们有可能在未来二三十年回答这一问题。   

   

        据STScI官网介绍，为了解开“在银河系中其他有生命吗？ ”这个谜团，他们正在设计技术先进的大口径天文望远镜（Advanced Technology Large Aperture Space Telescope (ATLAST)），它能够探测系外行星的大气层中的生物特征。      

        ATLAST的角坐标分辨率比韦伯太空望远镜好5-10倍，而灵敏度限度比哈勃太空望远镜好2000倍。      

        毋庸置疑，外星生命的发现将会引发一场与哥白尼和达尔文理论有同样想象力的科学革命。      

2. 光速是极限速度吗？       

        根据爱因斯坦的相对论，光在真空中的速度（300000千米/秒）是任何物质、能量或信息能传播的最大速度。一旦超越光速，就违背了因果关系。换言之，人们会先观察到结果后观察到原因。      

        但这并不是说没有事物能快过光。如果大爆炸理论是正确的，宇宙在形成初期膨胀的速度比光速快得多。      

        当物理学发展到量子理论阶段，很多经典结论都面临被推翻的可能。量子纠缠是信息传递速度貌似要比光快的一种现象。该理论描述的是，一对纠缠粒子中一个粒子的状态被测量时，另一个粒子的性质能被立刻确定。      

        关于量子纠缠的一个经典类比是，有人把一双鞋的两只分别放入两个盒子，你并不知道哪个盒子里装的哪只鞋。将其中一个盒子交给你，另一个寄往伦敦。显然当你打开手中的那个盒子看到里面装的左脚那只鞋，你立刻知道了伦敦那个盒子里装的是右脚那只鞋。这种精准的信息传递叫做“超距作用”，现在仍是热点研究领域。  

      

示意图：将质子（辐射粒子）分为一对纠缠偏振的垂直质子。 图片来自维基百科

3. 人能长生不老吗？      

        目前为止人类死亡依然是不可违背的生物学规律。但死亡真的不可避免吗？延长人类寿命方面的研究在几个方向上有了进展。一项研究关注端粒酶，这种酶能通过与染色体末端的端粒作用而减缓细胞死亡。近年来在老鼠体内开展的实验中发现，在衰老过程中因端粒再生而表现出可逆迹象。但该现象能否在人体实现仍是一个问题。      

        由新英格兰百岁老人研究所（New England Centenarian Study）开展的另一个研究方向是具体测定几千位百岁老人的基因，希望发现他们长寿的原因。

人类染色体(灰色)。染色体终端是白色“帽子”。

        另外，Google工程总监、计算机科学家、未来学家雷·库兹韦尔（Ray Kurzweil）提倡利用纳米技术制造微小的“维护”机器人，在人体内修复年老损伤。

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