21世纪十大待解科学谜团

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21世纪十大待解科学谜团：量子纠缠的意义

来源：参考消息
2015-01-30 09:53:17

过去几百年科学的发展很迅速。不过，时至今日，还有许多未解之谜，本世纪我们剩86年去解开他们。

10.生命是如何起源的？

这个问题看起来似乎并不难，却总是解决不了。对于生命基本构成是如何在原始条件下产生，或者是如何从太空来到地球的，不断有各种新发现冒出来。

9.暗物质到底是什么？

80多年前天文学家就发现，太空中的引力远比可见物质能产生的引力要多。探索产生额外引力的那种未知亚原子粒子是一项艰苦的工作。一些实验中得到的线索总是在其他实验中被推翻。

8.推动宇宙加速的暗能量本质是什么？

加入你觉得暗物质太难研究了，那么试试解释暗能量吧。有一种物质在推动着宇宙以日益加快的速度膨胀。但暗能量的本质仍是个谜。

7.如何衡量证据？

这个问题太神秘了，以至于许多科学家都没有意识到它的存在。举个例子：你做了一个实验，得到具有重要统计学意义的数据结果，然后重复实验，结果一样，那你就会认为这样得到的证据比做一次实验要强。但假如第二次实验得出的数据意义稍弱一些，那么两次实验的合并P值反而更弱了，尽管实验证据原本应被认为是更强的。

6.基因、癌症和运气

你最近可能听到了这样的说法，即大多数癌症患者都是运气不佳，美国《科学》周刊发表的一份研究报告就是这样说的。该研究引发了抗议之声，有人认为这种说法会给公众“传递错误的信息”。专家们对随即突变（坏运气）、遗传（父母的原因）、生活方式（你自己的原因）和环境（别人的原因）等因素到底孰轻孰重也意见不一。把这些问题理出头绪，同时解决有关癌症的其他谜团应是21世纪科学界最重要的任务之一。

5.空间还有多出来的维度吗？

不管有多少维度，它们都是必要的。这个问题或许应该这样问：空间到底有多少维度？许多物理学家认为，物理学要想正确地解释宇宙，普通的三维肯定是不够的。理解这个问题的关键是“卡-丘”空间——这是个能以无数不同的方式蜷缩的高纬空间，要想探查到其中有多少额外的维度存在是非常困难的。要想知道这其中无数可能性中哪种是我们与所生存的宇宙相对应，那就难上加难了。

4.时间的本质

这么多谜团，解决它们的时间又很紧迫，除非我们了解了的时间的本质，也许就能找到些利用时间的捷径。时间持续和逝去的本质是什么——是虚幻的还是以某种难以琢磨的方式“真实”存在？时间的方向是什么——总是向前走吗？为什么？时间旅行可能吗？信息能向过去传递吗？也许最大的谜团就是，这些有关时间的问题是相互联系的还是各自独立的？

量子物理学和广义相对论似乎都准确地描述了宇宙及其组成，但这两者看起来却互不相容。要把它们合并成统一的理论就像在美国国会达成妥协那么难。不过还是有线索的。1930年，爱因斯坦试图驳倒量子力学（主要是海森堡不确定性原理），他提出，在秤上挂一个盒子，在盒子上绑一个时钟，这样就既能测量光子的质量，又能测量逃逸出盒子的确切时间（根据海森堡原理，两者是不能同时测量的）。不过丹麦科学家尼尔斯·玻尔指出，时钟上的时间是不确定的，因为随着盒子在引力场中向上移动，爱因斯坦的相对论就会需要时间的变化，那样所带来的不确定性就与海森堡时间测定中的一样。

2.其他地方存在智慧生命吗？

似乎很有可能，因为外星球的数量太多了。但要找到外星时间肯定需要接收到确切的消息。搜寻外星文明研究所等机构就在寻找这类信息，但迄今还未成功。有两种可能的解释：第一，根本没有这样的信息。第二，有信息，但没人知道怎么探测或破译。

1.量子纠缠的意义

所有关于量子的谜团都没有令人满意的解答，不过假如量子纠缠问题得到解决，其他问题都会迎刃而解。纠缠发生在有着共同历史却又相互分离的部分组成的系统中；测量其中一个部分就会揭示出测量其“远亲”时的结果。纠缠是一种自然现象，也在实验中得到了很好的证实。它表明，时间和空间不会像束缚人类活动那样束缚量子现象。有关量子纠缠的最新需要解开的问题包括黑洞，黑洞看起来可以出现纠缠，这显然跟它们通过虫洞相连接差不多。相关研究显示，空间、时间和引力都是一个巨大的量子纠缠网络的组成部分。

量子纠缠是指粒子在由两个或两个以上粒子组成系统中相互影响的现象，这种影响不受距离的限制，即使两个粒子分隔在直径达10万光年的银河系两端，一个粒子的变化仍会瞬间影响另外一个粒子。