它們一定在某個地方,只是我們還沒找到。
經(jīng)過一個世紀(jì)的探索,引力波終于被發(fā)現(xiàn)了,但這只是劃去了長長的神秘名單中的一個。從產(chǎn)卵的鰻魚到黑洞的事件視界,有很多我們確信存在的事物,如同躲在神秘的黑箱中,始終不見蹤影。下面我們就為大家列舉10個這樣的有趣例子。
產(chǎn)卵的鰻魚
自然界中有很多很多鰻魚,然而直到今天,也沒有人真正知道鰻魚是怎么生產(chǎn)下一代的。我們常聽說這樣一個遷徙故事:美洲鰻和歐洲鰻穿過數(shù)千千米的水域,游到馬尾藻海來產(chǎn)卵。馬尾藻海位于北大西洋西部,臨近百慕大群島,是一個巨大的、有著獨(dú)立環(huán)流的溫暖海域。新出生的幼鰻從這里游回到各大洲河流里生活。
但上面這個故事完全是推測出來的。這個故事是丹麥研究人員約翰內(nèi)斯·施密特在一個世紀(jì)前,根據(jù)他在馬尾藻海的一系列探險而推測出的。但直到現(xiàn)在,沒人見過正在這里產(chǎn)卵的成年鰻魚,也沒人見過產(chǎn)卵后洄游的成年鰻魚,它們的遷徙故事完全成謎。但這一切一定與馬尾藻海有關(guān),因?yàn)樵谀抢锬苷业轿⑿〉挠做牎?/p>
最近,為了破解鰻魚產(chǎn)卵之謎,大西洋兩岸的科學(xué)家給一些成年鰻魚裝備了微小的追蹤器。這些追蹤器會在6個月后自動浮出海面,并通過衛(wèi)星發(fā)布數(shù)據(jù)。開始時,沒有得到任何有價值的數(shù)據(jù)。直到2014年,一條在加拿大海岸放生的鰻魚,被追蹤到在2400千米外的馬尾藻海北部邊界出現(xiàn)。盡管這可作為證據(jù),但是這只是來自一條魚的數(shù)據(jù)。而在瑞典標(biāo)記的歐洲鰻所傳回的數(shù)據(jù),沒有一個是越過了亞速爾群島的。而抵達(dá)亞速爾群島的路途,還不到抵達(dá)馬尾藻海路途的一半長。另外,科學(xué)家現(xiàn)在也沒追蹤到哪怕一條產(chǎn)卵中的鰻魚??磥?,這些狡猾的魚類仍將保持神秘。
生命進(jìn)化的黑箱
地球上的第一個生命
科學(xué)家把地球上第一個從非生命變?yōu)樯臇|西稱為“艾達(dá)(IDA)”,即最初達(dá)爾文主義祖先(the Initial Darwinian Ancestor)。之后,艾達(dá)產(chǎn)生了露卡(LUCA),即最后的共同祖先(the Last Universal Common Ancestor)——使用遺傳密碼存儲信息的一種分子,地球上現(xiàn)存的和已經(jīng)滅絕的所有生物都由露卡衍生而來的。
可以說,艾達(dá)和露卡仍生活在我們身體中。我們細(xì)胞內(nèi)的DNA都使用著與之相同的遺傳密碼,這暗示著露卡也可能就是DNA構(gòu)成的。但事實(shí)上并沒那么簡單。所有的生命都是用蛋白質(zhì)來把脫氧核糖核苷酸合成DNA,并執(zhí)行DNA上的代碼,但是蛋白質(zhì)本身也是由DNA模板制造出的。那么誰先誕生出來的?
也許哪個都不是。RNA與DNA類似,而且存在于所有的活細(xì)胞中。它也攜帶遺傳密碼,最為關(guān)鍵的是,它還可以催化生物化學(xué)反應(yīng)。所以,一種被稱為“RNA世界”的假說認(rèn)為,露卡是RNA構(gòu)成的,它最終產(chǎn)生了DNA和第一個細(xì)胞。
但是,RNA又是從哪里來的呢?英國倫敦大學(xué)學(xué)院的尼克·萊恩認(rèn)為,溫暖的海底火山口有著很多甲烷和礦物質(zhì),RNA可能會在此誕生。而且,最近模擬RNA誕生的實(shí)驗(yàn)表明,如果化學(xué)物質(zhì)合適的話,許多生命的基本零件幾乎都可以自發(fā)地組裝起來。
黑猩猩到人類缺失的環(huán)節(jié)
每年都有許多古人類和古猿的化石被發(fā)現(xiàn),但我們?nèi)匀粵]有挖出原始的“缺失的環(huán)節(jié)”——人類和黑猩猩的最后共同祖先在哪里?
我們有一個很不錯的理論,告訴我們這個生物何時存在以及在哪里出現(xiàn):在非洲,大約700萬年前。但是化石證據(jù)卻十分難找。經(jīng)過幾十年的搜索,我們已經(jīng)有了相當(dāng)豐富的人類祖先的化石,最早可以追溯到400多萬年前,但是更早的祖先幾乎沒有留下什么化石。
這可能是多種原因?qū)е碌摹Ec早期的祖先相比,較晚的人類祖先的數(shù)量已經(jīng)很多,而且在新的生活區(qū)域,例如湖岸或洞穴那里,他們更可能會變?yōu)榛?/p>
如果我們知道要找的化石是什么樣的,那么找起它們來會更容易。比較早期古人類化石、猿類化石和大量現(xiàn)存的靈長類動物,一些古人類學(xué)家認(rèn)為,更早的祖先是有手的,而且大腿骨更像人類的。他們可能仍然用四肢走路,但是不是黑猩猩那樣。另一些古人類學(xué)家認(rèn)為,他們的肩膀更像黑猩猩的,可能會像現(xiàn)在的黑猩猩那樣能在樹之間晃蕩。
科學(xué)家希望對現(xiàn)存猿類的基因組進(jìn)行比較,以得到人與黑猩猩分道揚(yáng)鑣的時間表。但最近的基因研究暗示,我們的一些染色體從早期祖先那里分化出來的時間,比另一些染色體的分化時間更早。這可能暗示著早期靈長類曾分開過一段時間,然后又重新回到一起發(fā)生雜交,然后再分開并出現(xiàn)永久的隔離,而這一切只經(jīng)歷了數(shù)百萬年。所以,古人類學(xué)家現(xiàn)在面對的是一個十分混亂的局面,找到真正的早期祖先更是難上加難。
思維的黑箱
意識
意識不是我們所能看到的東西,它是我們看到東西時所需要的東西,這使得對意識的研究變得極具挑戰(zhàn)性。
意識的作用就像一個開關(guān):你要么能體驗(yàn)到世界,要么就體驗(yàn)不到。所以,一種通常定義意識的方法是這樣的:一種在我們進(jìn)入無夢睡眠時失去的東西,而當(dāng)我們醒來后又重新得到的東西。但事實(shí)上,你能體驗(yàn)到多種不同水平的意識。比如我麻醉你:你也許能聽到我的說話,但無法應(yīng)答;你也許進(jìn)入夢鄉(xiāng)并聽不到我說話;你也許什么都感受不到,既不做夢,也聽不到我說話。那么,這些不同水平的意識體驗(yàn)與哪些大腦區(qū)域的活動有關(guān)呢?
我們知道大腦中的一些區(qū)域如果損壞或受刺激后,會引發(fā)意識的喪失。屏狀體——一種深埋于大腦中的薄片結(jié)構(gòu),就是其中之一。但許多主流理論認(rèn)為,意識并不局限于某一個解剖結(jié)構(gòu)上。例如,“信息整合理論”就認(rèn)為,意識是整合的數(shù)據(jù)大于各部分相加的一種效果,即“1+1大于2”的效果。而無意識不一定是因大腦區(qū)域被關(guān)閉了,也可能只是一個通信故障。
最近,一些研究人員掃描了志愿者緩慢麻醉時的大腦活動情況,掃描結(jié)果似乎符合“信息整合理論”。這也解釋了為什么氯胺酮具有迷幻作用:這種強(qiáng)效的鎮(zhèn)靜劑會降低大腦不同區(qū)域之間的信號傳遞。
無窮大
數(shù)學(xué)中的許多地方都可找到無窮大。沒有無窮大,以及它的相反面無窮小,數(shù)學(xué)很難順利地進(jìn)行下去。
當(dāng)我們嘗試寫下所有的正整數(shù)時,很容易發(fā)現(xiàn)這個序列是沒有盡頭的,于是我們把最后一項(xiàng)就叫作無窮大;定義一個完美的圓,需要一個小數(shù)部分是無窮盡的數(shù)π;計算連續(xù)運(yùn)動,我們需要把時間分割為無窮小的塊兒。
但這些在實(shí)際中是真實(shí)存在的嗎?就拿整數(shù)來說,你是永遠(yuǎn)不可能寫完的。
鑒于這個原因,處理實(shí)際問題時,物理學(xué)家通常要避免出現(xiàn)無窮大,但這說起來容易做起來難。例如,宇宙大爆炸理論認(rèn)為宇宙誕生的“奇點(diǎn)”具有無窮大的密度和溫度,但是面對這種無窮大,分析它的物理規(guī)律就都失效了。一些諸如弦理論的替代理論,旨在讓我們避免這些無窮大,但是這些理論仍不成熟,而且有時仍會產(chǎn)生其他的無窮大問題。
少數(shù)的科學(xué)家認(rèn)為我們要完全避開無窮大,還聲稱它在一個有限的宇宙中并不存在。但大多數(shù)科學(xué)家并不想放棄它。因?yàn)?,只要能確保它不會毀了你的計算,無窮大的概念仍十分有用。