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七大研究困惑科学家:从宇宙常数到神秘粒子

来源:新浪科技       更新时间:2010-8-9 11:59:13
 
量子纠缠

  听一听爱因斯坦是怎么说的吧:任何事物的移动速度都没有光速快。狭义相对论宣称,如果可以,那么就能改变因果关系:例如,你可以在第一球投出以前,给朋友打电话,告诉他棒球比赛的胜负结果。1935年,爱因斯坦和另外两位物理学家鲍里斯-波多尔斯基和纳森-罗森利用这一事实说明,量子力学是不完整的理论。

  他们设计了一个实验,寻求两个粒子之间奇异的量子联系。量子纠缠则宣称,两个粒子,无论分离多远,它们之间都存在一种神秘的关联,相互影响。三位物理学家设计的实验假设使两个处于量子纠缠的粒子远离彼此。如果测量一个粒子会影响另一个粒子同时做出改变,那么两个粒子互动的速度应该超过光速。这显然是不可能的。

  20世纪80年代,研究人员实施了这个看似不可能的实验,而且成功了。想象一下,粒子穿过两个粒子间的物体或一个满载信息的粒子。在2008年的量子纠缠实验中,日内瓦城的研究人员发现,在他们的装置中,那个物体可能以至少一万倍于光速的速度运行。这似乎表明,两个粒子并没有相互之间传递任何真实的信息,相反,测量其中一个会立即影响另一个。不幸的是,这种解读让我们回想起爱因斯坦最早对量子纠缠的苦恼——这位伟大的物理学家称那是一种“鬼魅似的远距作用”。

  4.人类基因组

人类基因组 人类基因组

  1909年,丹麦植物学家威廉-约翰森(Wilhelm Johanssen)造出了“基因”一词,将其描绘成一种可令子女遗传父母特质的机制。到20世纪60年代,这一定义因特定原因而发生变化:基因是用以制造蛋白的DNA编码。10年前,人类基因组计划成功绘制出第一个人类基因组序列图。但是,科学家却无法对完全揭开人类基因组之谜感到高兴,因为整个故事还有许多疑问。

  20世纪80年代和90年代,研究人员发现只有1.2%左右的人类DNA代码用于蛋白制造:有些人称这些代码为“垃圾”。莱斯利-奥格尔和弗朗西斯-克里克在1980年发表的论文将这种DNA称为“终极寄生虫”。然而,即便是在这个看似无用的DNA“垃圾堆”,研究人员仍在寻找有功能的片段。

  似乎,就在我们对人类基因组展开深入探究时,我们才意识到对它们的了解远远不够。例如,研究人员发现,部分人类DNA片段就好比基因“电话总机”。依附于这些片段的分子可以打开或关闭生成蛋白的基因,一旦出现故障,可能会诱发从抑郁到肥胖等众多疾病。

  此外,这些“开关”在诞生以后可以调换,依附于DNA片段的分子可以被环境因素添加或删减。例如,麦吉尔大学研究人员迈克尔-米尼最近发现,小老鼠母亲舔舐它们的频率改变了依附于小老鼠DNA上的分子,从而可能改变了它们的压力水平。正在实施的人类表观基因组计划希望对这些DNA片段及其影响进行研究。