和你一样，这10个问题科学家也没有答案
本文由公众号 “把科学带回家” 提供
给孩子最好的科学教育
作者 南森·钱德勒（Nathan Chandler）
翻译 丹宁
当黑死病在中世纪欧洲城市肆虐时，没有人知道这种可怕的疾病是怎么开始传播的，更不知道它是如何传播的。经过几代人的努力，人们发现跳蚤和细菌才是真正的罪魁祸首。这一发现是科学的光辉一刻。
我们每天都在借助科学的力量探索许多谜题的答案。然而，即便全世界的天才都聚在一起，我们还是无法解开以下的谜题。
梦到底有什么用？它们是怎么产生的呢？
科学家和睡眠专家知道人们通常什么时候做梦。一般来说，你会在睡眠周期的快速眼动阶段（REM）做梦。你可以通过观察一个人，或者小猫小狗的眼球是否来回转动、身体有无抽搐痉挛，来判断他是否正处于REM睡眠阶段。大脑的放电模式在这个阶段就像在清醒时一样非常活跃。
但研究者并不知道你为什么会做梦。做梦可能是反映现实生活，或释放压力的一种方式，甚至可能是潜意识帮你应付困难的一种方法。你的大脑也可能通过做梦来保护自己。
做梦也可能是大脑对信息进行分类和存储的生化过程。梦境也许能将你以往的种种经历统一起来，就好像把白天收集到的信息和过去的记忆进行分类整理、写成论文一样。
▲ 电子显微镜下的癌细胞
癌症威胁着人类的健康。仅仅在美国，每年就有五十多万人死于各类癌症。
癌症有许多种，它们的基本特点是细胞不受控制地增生。肿瘤不断增长并扩散，摧毁身体，导致死亡。
这种细胞无限增生的原因是DNA损伤。人体细胞的运作和生长有赖于DNA的指示。如果你有不良的生活习惯，你身体里的DNA可能就会损坏，例如暴晒、抽烟以及暴露于致癌化学物质之中都可能损伤你的DNA。一些研究估计，抛弃致癌的生活习惯可避免约三分之一的癌症发生。
然而，生活习惯只是引发癌症的原因之一，其它因素也会造成癌症。有些人天生继承了父母有缺陷的DNA，即便长期保持健康的生活习惯，他们也比其他人更容易患上某种特定的癌症。
人类的基因变化多端，这让一些科学家怀疑，我们可能永远也无法治愈每一种癌症。环境中存在太多致癌因素，我们不可能用一种方法通通避免。
值得庆幸的是，我们的癌症治疗技术在不断发展。每一年我们都会研发出新的药物。虽然我们可能永远无法消灭癌症，但是我们不会停止战斗。
地球上每个人都想知道死后会发生什么事情。其实几十亿人已经知道答案了，只不过很不幸，他们都死了。
极乐世界到底存不存在，人类讨论了数千年。
科学家对死亡的初期阶段确实有一些了解，他们知道人体是如何开始慢慢停止工作的。就像超市员工在打烊后一盏一盏地关掉电灯一样，身体的细胞也会一个一个地“熄灭”，直到最后你的心脏和大脑也停止活动为止。
不少有过濒死体验的人提到，他们在死亡来临的一瞬间看到充满光的隧道，或是闪回到生命中的某一刻，或与已故的至亲交谈。
我们可以从生物学的角度解释这些体验：这可能是大脑缺氧或不受控制的生化反应波动造成的。然而，大脑停工后会发生什么，则完全是个谜。
▲ 宜居的地外行星
有些人可能认为我们是宇宙中唯一的智慧生物。如果这是真的，宇宙真是难以想象的孤独。
另一些研究者认为，地球不可能是宇宙中唯一有生命存在的行星。仅仅在我们所处的银河系内，就有四百亿颗环境宜居的行星。
生命的出现有一些必要条件。比如，星球上不仅要有刚好合适的物理化学环境，还必须要有一个激发生命的“火花”。接下来，简单的生命形式会通过某种方式进化为有智慧的生物。
即便运用现代人类科技，地球上最简单的生物看起来也复杂得不得了，就像一锅极其复杂的化学反应和细胞的杂烩汤。我们并不理解生命是如何在纷繁多样的自然环境中产生、进化和存活下来的。
尽管有许多挑战，美国国家航空航天局（NASA）的研究人员认为，我们也许能在接下来的几十年内发现外星生命存在的痕迹。更强大的天文望远镜将是新发现的关键。
或者还有一种可能，那就是地球的生命仅仅是一个极不可思议的美丽意外。那些在地球上孕育了生命的神奇生态可能是宇宙中仅有的瑰宝，在其他任何地方都无法复制。
我们人类对周围的世界、对自己都有意识。我们会在“心里”自言自语，我们会问“我是谁”、“我从哪儿来”、“我在这世界上的目的是什么”这一类的问题。
就目前看来，我们是地球上唯一会进行这种思考的生物。这种意识从何而来，我们则毫无头绪。
我们的大脑是身体的中央控制器，操纵着机体的生物功能，并帮助我们解决生命中的种种问题。脑部扫描技术展示了我们的大脑是多么得活跃，一千亿个神经细胞在不间断地放电，就像一个巨大而复杂的数字网络。
但大脑并不是意识本身。脑电活动无法解释意识是如何从大脑中产生的。有些宗教认为，意识是神明送给人类的礼物，意识被放到我们的身体里是为了引导我们。
科学家则更关注生物学的解释。他们认为，意识是一连串生物过程的集合，意识是从大脑的生理活动中产生的。
科学家们几乎确信，一些动物（比如狗狗）也有意识，只不过与人类相比，它们的意识更原始，或者说和我们处在不同的层次。
地球养育了数不胜数的动植物。粉红色的火烈鸟翱翔天空，巨大的非洲象漫步草原，奇异的果实和蕨类植物在岩石的缝隙中窥探着世界。
植物学家卡尔·林奈（Carl Linnaeus）在两个半世纪以前意识到，人类需要一个纪录地球物种的系统。他开始用分类学语言（一种给生物命名、排序和分类的语言）为给动物和植物分类。
经过几代人的努力，我们目前记录了1500万个物种，但据估计这仅占地球物种的15%。人类对剩下的物种一无所知。
一些被认为没什么用的物种的记录就更少了，比如真菌，我们现在可能只了解10%的真菌。不过，我们记录了几乎全部的哺乳动物。
所有物种的数量都只是统计学猜测，也许我们永远也不会知道这些数字是否准确。
相对于统计物种数量，更严重的问题是物种的加速灭绝。6500万年前恐龙灭绝，而目前地球上物种的灭绝速度是这6500万年里最快的。
人类所谓的“现实”可能并不真实。庄生梦蝶的故事很多人都听过，刚睡醒的人会认为梦境非常真实。我们的视觉、听觉和嗅觉并不能告诉我们完整的现实是怎样的。
也许出现在我们生命中的人和事都仅仅是幻觉。我们如何知道这些人是真真正正存在的呢？也许他们是我们的潜意识为了某些未知的目的而创造出来的。
宇宙可能就是一个全息图，就像电影《黑客帝国》中的“矩阵”电脑创造出来诱惑、奴役人类的那样。
科学家和物理学家也不确定现实的本质是什么。我们在物理学里研究得越深，宇宙就变得愈发难以捉摸。
科学家不断地发现新的粒子和基本力，它们影响着这个世界的运作。宇宙也许是由数千个我们永远也无法直接感知的维度组成的。
科学可能永远也没有尽头，而现实则是永远也无法看透的画卷。
我们的星球上树木参天、花草丛生，充满着莺歌燕舞。在我们看不见的地方，还有数不清的微生物（细菌）。这些都是生命，它们不断地繁衍。但地球上最初的生命是如何产生的呢？一大群有机分子是如何变成生物的呢？
简单的回答是：我们并不确切知道生命的起源。
可能四十亿年前外星人在地球留下了一点微生物，让它们肆意生长。当然，许多宗教也对生命的起源有一些超自然的解释。
很多科学家认为，具有必要元素的星球上会自然地产生生命。这些必要元素包括碳、氢、氧等。但生命的出现需要初始的火花——比如一道闪电，然后这些基本元素就可以发展成细胞壁和DNA，形成可以繁殖的生物体。
科学家根据这一设想不断在实验室进行着实验。尽管进行了无数实验，无生命的元素如何能够形成生命这个问题到目前为止仍然是个谜。
时间旅行是最吸引人的科幻小说设定。人们总是禁不住去想，如果穿越到古代会是什么感受。
实现时间旅行的一种方式是利用虫洞，虫洞一种能够帮助人们在时空中穿行的桥梁。进入虫洞后，理论上你就可以穿过虫洞到达星系的另一端，一个不同的时空。
我们也可以尝试光速旅行。当一个人以光速旅行时，在他看来时间的流逝就比正常世界要慢许多。然而现有的科学研究告诉我们，没有任何有质量的东西能以光速运动，即使可以，也会在运动过程中被撕裂。
也许我们可以绕着巨大的黑洞运行。黑洞的巨大引力能将时间拖慢。如果你绕着黑洞转了十年回到家，你的家人或许已经长了二十岁。
或者我们可以利用宇宙弦——所谓的宇宙中的裂缝在时间中穿梭。这些弦（有时是环状）的质量巨大，可能造成周围时空的波动。
通过以上任何一种情形都可以让我们最终实现时间旅行。可是即便我们能弄清科学原理，其中无数的悖论还是让时间旅行看起来不可行或极其危险。所以到现在为止，时间旅行还仅仅是小说和电影中的情节而已。
▲ 宇宙的可能形状
当你在黑夜里仰望星空，很容易感到宇宙是无限的。科学家们更加想搞明白宇宙有没有边界。
在美国新墨西哥州有一个极其强大的天文望远镜：重子振动光谱分析仪（BOSS）。
在分析了根据BOSS观测数据所绘制的地图后，研究者认为宇宙的形状可能非常平。但分析仪的数据“仅仅”是基于对120万个星系的观测，如海洋中的一滴水。
那么这个平面是不是无限的呢？谁也没有确切的答案。比较盛行的说法是，宇宙大爆炸导致整个宇宙以快于光速的速度不断地膨胀。因为人类视力无法超越光速，因此我们永远也不会知道宇宙是不是有尽头。
现代人很容易对自己的祖先不屑一顾。我的祖上真的住在岩洞里、吃的是生肉吗？猿人好low哦。
但你可以想象，一百年以后，我们的孙辈也会以这种眼光看待我们，觉得我们既落后又无知。
人类科学与知识的发展速度可以让鄙视链形成的时间大大缩短。所以可能在五十甚至二十年后，这份未解之谜的名单就会看起来非常幼稚可笑。
但不论如何，如果我们掌握了以上任何一个问题的答案，新世界的大门就将开启，就如同40万年前直立人第一次学会用火一样。
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图片来源：The Independent, Constantine Alexander, My Trending Stories, Stone Circles, Comic Vine, New Scientist, Seeker, The Huffington Post, Emaze, Business Insider, amino