第1个回答 2006-06-12
今年7月1日,在纪念美国《科学》杂志创刊125周年之际,科学家们总结出了125个迄今我们还不能很好回答的问题,重中之重有25个。
1、宇宙是由什么组成的?
一个脱口而出的答案是:由那些亮晶晶的星星组成的。但在最近几十年中,科学家越来越发现这个答案是不正确的。天文学家认为,组成恒星、行星、星系——当然还有我们——的物质,或者叫普通物质,只占宇宙总质量的不到5%。他们估计,另外25%,可能是由尚未发现的粒子组成的暗物质。剩下的70%呢?天文学家认为那可能是暗能量——让宇宙加速膨胀的力量。暗物质和暗能量的本质是什么?科学家正在用加速器和望远镜寻找这些问题的答案,如果找到了,其意义肯定是宇宙级的。
2、我们在宇宙中是唯一的吗?
45年前,天文学家弗克·德雷克首次启动了探寻地外文明的奥兹玛计划——用巨大的天线(射电望远镜)接受外星文明发射的信号。45年过去了,天文学家的努力仍然在继续着。然而,即使是迄今为止规模最大的“凤凰”计划,也还没有找到任何来自外星文明的无线电信号。
3、地球内部如何运作?
40多年以前,一场地球科学的革命发生了。板块构造学说更新了关于地球自身的知识。但是关于地球内部构造的问题,仍然沿袭着革命之前的知识。科学家在这40年中所做的,就是把这个鸡蛋模型——分为地壳、地幔和地核进一步细化。借助于越来越先进的地震波成像技术,科学家正在研究地球这个庞大机器的运作过程。但是要掀起另一场科学革命,可能还需要半个世纪。
4、地球温室将变得多热?
尽管大气的二氧化碳浓度肯定会在这个世纪继续增加,尽管这种增加肯定会带来全球变暖,但是变暖的程度仍然不太确定。科学家一般认为,这个世纪二氧化碳浓度的加倍会带来1.5℃~4.5℃的升温。但是这不够精确。科学家正在发展新的数学模型,试图让数字更令人信服。
5、物理学定律可以被统一起来吗?
苹果落向地面、一道闪电划过长空、核电站反应堆里的铀原子衰变同时放出能量,超级加速器击碎质子:这几种现象代表着自然界中四种基本力的作用,也就是引力、电磁力、弱力和强力。宇宙间所有的物理现象都可以用这四种基本力进行解释。但是科学家并不满足。有没有可能把这四种力统一成为一种?上个世纪60年代,物理学家发现弱力和电磁力是可以统一起来的,它们是一种事物的不同侧面,统称电弱力。但是其余两种力是否可以和它统一起来?
6、在量子不确定性和非定域性之下,还有更深层次的原理吗?
量子理论已经诞生了100年有余,它产生了令人信服的应用成果,但是它也带来了反直觉:量子力学的不确定原理指出我们无法同时精确地获得一个物体的动量和位置。而非定域性让两个处于量子纠缠态的粒子的纠缠态同时崩溃,而不管它们相距多远。爱因斯坦就说过,尽管量子力学给他留下了非常深刻的印象,但是“一个内心的声音告诉我,它还不是真实的东西。”
7、我们能把化学自我装配推进多远?
在某种意义上,化学家是最喜欢发明的一群人,因为他们总是不断制造出新型的分子。尽管今天的化学家已经能制造出很复杂的化学结构,他们能让这项工作变得既简单又复杂吗?也就是说,让“原料”原子自己“装配”成复杂的结构,就像生命所表现出来的那种自我装配的特性。已经有一些化学自我装配的实例,例如制造类似细胞膜的双层膜结构。但是更高级的自我装配,例如自下而上地制造集成电路,仍然是一个梦想。
8、传统计算的极限是什么?
有些事看上去很简单但是解决起来很复杂,例如一个推销员要走遍相互连接的几个城市,那么怎样走才能实现总路程最近?城市数量的增加会让最强大的电子计算机也感到畏惧。上个世纪40年代,信息论之父香农提出了信息(以比特方式存在)储存和传递所遵循的物理规律。任何传统的计算机都不能超越这个规律。那么,在工程上,最终我们能造出多么强大的计算机?不过,非传统的计算机可能并不受到这些限制,例如近年来兴起的量子计算机。
9、意识的生物学基础是什么?
17世纪的法国哲学家有一句名言:“我思故我在”。可以看出,意识在很长时间里都是哲学讨论的话题。现代科学认为,意识是从大脑中数以亿计的神经元的协作中涌现出来的。但是这仍然太笼统了,具体来说,神经元是如何产生意识的?近年来,科学家已经找到了一些可以对这个最主观和最个人的事物进行客观研究的方法和工具,并且借助大脑损伤的病人,科学家得以一窥意识的奥秘。除了要弄清意识的具体运作方式,科学家还想知道一个更深层次问题的答案:它为什么存在,它是如何起源的?
10、什么控制着器官再生?
有一些生物拥有非凡的修复本领:被切断的蚯蚓可以重新长出一半身体,而蝾螈可以重建受损的四肢……相比而言,人类的再生本领似乎就差了一点。没有人可以重新长出手指,骨头的使用也是从一而终。稍可令人安慰的是肝脏。被部分切除的肝脏可以恢复到原来的状态。科学家发现,那些可以让器官再生的动物,在必要的时候重新启动了胚胎发育时期的遗传程序,从而长出了新的器官。那么人类是否可以利用类似的手法,在人工控制下自我更换零部件呢?
11、一个皮肤细胞如何能变成神经细胞?
在上个世纪中期,生物学家把青蛙的体细胞核放入青蛙的去核卵细胞里,结果制造出了克隆蝌蚪。最近几年,关于人类胚胎干细胞的研究正在热火朝天地进行——把人的体细胞核放入卵细胞中,科学家期待着制造出各种各样的人类体细胞,例如神经细胞、成骨细胞、心肌细胞等等。尽管科学家已经取得了一些成功,他们仍然对于这种体细胞核移植技术能够成功的原因知之甚少。的确,去核的卵细胞在这个过程中扮演着至关重要的角色——可是具体机制是什么?
12、一个体细胞是如何变成整株植物的?
在某种意义上,植物似乎比动物有更大的灵活性。植物的体细胞不需要繁琐的体细胞核移植技术,就能重新变成植物胚胎细胞。科学家很早就已经开始利用植物的这种性质。用一小块植物组织,在实验室里就能培养出可以供一片森林使用的幼苗。但是为什么植物细胞有这样的灵活性?科学家已经发现了一些线索,例如植物的生长素在这个过程中起到的作用。
13、生命是如何以及在哪里起源的?
科学家已经发现了34亿年前的微生物的化石,在更古老的岩石上也能找到生物光合作用的痕迹。那么蛋白质和DNA——生命的两大支柱——哪一个先出现在地球上?或者一起出现?科学家认为,更可能的情况是,RNA比前两者更早出现。另一个问题是,生命在什么样的环境下起源?一种假说认为,生命最早起源于海底的热水中。如今,科学家一方面在实验室里探寻从简单有机物到可以自我复制的有机物的发展过程,另一方面,研究彗星和火星,也将为这个问题带来重要的启示。
14、什么决定了物种多样性?
这是一个充满生命的行星,但是并非每一个角落的生命都同样繁荣。一些地区居住的物种的数量超过其他地区。热带比寒带拥有更高的物种多样性。为什么会出现这种情况?仅仅是因为热带比寒带更热?科学家认为,生物和环境之间的相互作用对多样性起着关键的作用。当然,还有其他一些改变多样性的力量,例如捕食和被捕食的关系。但是,科学家首先面临的问题是如何获取关于全球物种多样性的基础数据——到底有多少种生物在那儿。
15、合作的行为如何进化?
你很容易在社会性动物身上看到利他的行为。例如蜜蜂把食物的信息传递给其他蜜蜂。人类和其他灵长类动物社会也充满了合作的行为。进化论的创立者达尔文对合作现象提出过一些解释,例如亲属之间的相互帮助,实际上会促进整个家族繁殖的可能性。如今,科学家正在寻找合作行为的遗传基础。而博弈论——一种关于竞争、合作和游戏规则的数学理论,也能够帮助科学家理解合作行为如何运作。达尔文观察到了合作的现象并做出了解释,今天的科学家希望能够让这个解释更加深入,并且希望能够回答它是如何产生的。
16、如何从大量的生物学数据中得到全景?
生命是如此的复杂,以至于几乎每一位生物学家都只能在一个很小的领域进行探索。尽管在每一个领域都产生了大量的描述性的数据。但是科学家能够从这些海量的数据中得出一个整体的概念,例如生物是如何运作的?系统生物学这门正在形成的学科为回答这些问题提供了一些希望。它试图把生物学的各个分支联系起来,利用数学、工程和计算机科学的方法让生物学更加量化。不过,现在还没有人知道这些方法是否能够最终让科学家理解生物运作的整体图景。
17、为什么人类的基因这么少?
2003年,当人类基因组计划接近完成的时候,生物学家在欢呼这一成就的同时,惊奇地发现人类的基因数量比原先估计的少,是的,人只有大约2.5万个,而原来认为应该有10万个。相比之下,一种非常简单的生物——线虫也有2万个基因。拟南芥植物的基因数量比人类稍多,而水稻的基因数量则是人类的一倍。科学家认为,基因组运作的方式应该比以前认为的更加灵活和复杂,他们正在探寻这些少用基因多办事的分子机制。
18、遗传差异和个体健康在多大程度上是相关联的?
很早以前科学家就发现有些人对于某些药物的反应和其他病人不同。例如,某种麻醉用肌肉松弛剂会导致特定的人无法呼吸,最终,科学家发现这种现象的原因在于他们拥有特定的基因。这也就带来了一个问题:研究不同的人之间的遗传差异是否可以促进医学发展出更高级的治疗手段,也就是说,根据个人的DNA进行“量体裁药”?科学家已经辨认出了一批与药物相互作用的基因。但是要真正实现“量体裁药”,恐怕还为时尚早。
19、人类寿命可以延长多少?
尽管百岁老人仍然少见,人类的平均寿命(尤其是在发达国家)在过去的几十年中一直在延长。但是这种趋势能保持多久?科学家通过对实验动物的研究,发现包括限制热量摄入在内的一些方法可以显著地延长它们的寿命。但是这些方法是否可以成功地应用到人类的身上,以及能延长多少寿命呢?一些科学家认为,至少人类活到100岁可以成为家常便饭。不过,即使是这样,长寿也会带来其他的麻烦,比如社会保险。
20、什么遗传差异导致我们成为独特的人类?
随着基因测序技术的改进,越来越多物种的基因组全序列进入了科学家的数据库中,包括我们自己和数种灵长类亲戚,比如黑猩猩。我们很容易分辨出人和黑猩猩,然而在分子水平上,这种分辨却不那么容易。我们和黑猩猩的DNA差异大约是1.2%。这是一个很小的数字,但是从绝对数量上来看,这种差异意味着3千多万个碱基对的不同。到底是这3千多万个差异中的哪些,让我们在与黑猩猩“分家”之后,变得如此独特?科学家正在寻找那些让我们有别于其他灵长类物种的遗传差异,当然,还有文化、语言和技术等等超越基因的因素。
21、记忆是如何存取的?
美好的记忆、悲伤的记忆,关于解方程技巧的记忆,英语单词的记忆,毫无疑问它们都储存在我们的大脑中。但是它们具体在什么部位?
上个世纪50年代,科学家发现大脑中的“海马区”在存储信息的过程中扮演着至关重要的角色——如果切除掉海马区,那么以前的记忆就会一同消失。但是海马区的神经细胞如何把信息固定下来?科学家发现一些分子参与到了记忆的形成。此外,神经细胞突触地形成也与记忆相关联。但是,科学家目前对于记忆的运作机制的了解还不够——而这一机制对于理解我们自身是非常重要的。
22、我们可以选择性地关闭一些免疫应答吗?
在今天,器官移植已经成为了一种不那么罕见的手术,但是医生和病人面对的一个大麻烦在一定程度上仍然存在:免疫排斥反应。病人的免疫系统有可能把移植的器官当作“非我族类”进行攻击,让手术功亏一篑。为了防止这种情况发生,医生要仔细挑选供体器官,而有的病人需要终身服用免疫抑制类药物——这显然不是个好主意。科学家已经找到了几种可能的方法,既让免疫系统正常工作,又不会排斥移植的器官的方法,但是要实现临床的应用,还需要很长的时间。
23、是否存在行之有效的艾滋病疫苗?
每年,仅仅美国国立卫生院就投入5亿美元用于艾滋病疫苗的研发工作。但是迄今为止还没有一种疫苗表现出实用性。怀疑者认为艾滋病疫苗永远都不会成功,因为人类免疫缺陷病毒(HIV)变化多端。而支持者认为,在猿免疫缺陷病毒上,疫苗可以产生效果,因此HIV的疫苗也可能成功。
24、什么能替代廉价的石油——以及什么时候?
没有人否认石油最终会用光。而且,石油产量可能不久就要开始下降。即便不考虑这些因素,全球变暖的危险也促使人类尽快找到替代石油的能源——太阳能?风能?核能?每一种似乎都很有潜力,但是它们都还不太成熟
第2个回答 2021-07-22
五次物种大灭绝的真正原因是渴死的
关于五次物种大灭绝的原因人们提出了灾变说、陨石说等几十种说法,但这些说法都是对一定的地质现象或某一物种进行的研究,所以还没有找到物种大灭绝的真正原因。要想找到物种大灭绝的真正原因,必须站在地球演化的高度,对五次物种大灭绝进行整体研究,从中找出规律性的东西。根据我提出的地球膨裂说得出的地球演化史认为,46亿年前太阳因燃烧而发生爆炸,飞出许多熔融的火球,地球就是其中之一。40亿年前,由于地球逐渐冷却,岩石圈形成。39亿年前,空气中的水蒸汽凝结成水珠,降回地表形成海洋,这时的海洋覆盖着整个地球,深度1.2万米。38亿年前,生命在海洋中诞生。6亿年前,发生了寒武纪生命大爆发。地球从寒武纪到白垩纪共发生了11次大的膨裂,其中5次形成了大的造山运动[1],每次造山运动都使海洋从大陆上退却[5],造成了物种的大量灭绝。这5次大的物种灭绝每次都与造山运动形成的时间惊人的相同,这绝不是巧合。这5次大灭绝的物种中都有海洋生物,每次都与海退、大陆面积增加、大陆架减少、海平面下降有关[6]。这足以说明地球膨裂,形成造山运动,使海水从大陆上5次退却使物种渴死是造成物种大灭绝的真正原因。证据:
1. 5次造山运动与5次物种大灭绝的时间惊人的相同
1.1、寒武纪以来的第一次造山运动是加里东运动。《地球科学辞典》释文:“加里东运动泛指古生代志留纪与泥盆纪之间发生的地壳运动,属早古生代的主造山幕,欧洲普遍用于早古生代变形的名词,以苏格兰的加里东山而命名。那里志留系及更早地层被强烈褶皱,与上泥盆系呈明显的不整合接触”。志留纪始于4.38亿年前,“志留纪及更早地层被强烈褶皱” 这说明第一次造山运动的开始时间是4.4亿年前,这和第一次物种大灭绝的时间4.4亿年前完全相同。
1.2、寒武纪以来的第二次造山运动是海西运动。《地球科学辞典》释文:“海西运动又称华力西运动,泛指晚古生代发生于欧洲的造山运动,其时限自泥盆纪初期至二叠纪末”。泥盆始于是4亿年前,“自泥盆纪初期”这说明海西运动始于3.65亿年前,这和第二次物种大灭绝的时间3.65亿年前完全相同。
1.3、第3次造山运动是印支运动。《CNKI知识元数据库》:“印支运动是从三叠纪到早侏罗世之间的地壳运动”。三叠纪始于2.5亿年前,这说明印支运动始于2.5亿年前,这和第3次物种大灭绝的时间2.5亿年前完全相同。
1.4、第4次造山运动是燕山运动。百度网百度百科:“燕山运动,侏罗纪和白垩纪期间中国广泛发生的地壳运动”。侏罗纪始于2.05亿年前,这说明燕山运动始于2.05亿年前。这和第4次物种大灭绝的时间2.05亿年前完全相同。
1.5.第5次造山运动是喜马拉雅运动。百度网百度百科:“喜马拉雅运动,新生代以来的造山运动”。 新生代始于6500万年前,这说明喜马拉雅运动始于6500万年前。这和第5次物种大灭绝的时间6500万年前完全相同。
2、5次大灭绝物种的生存方式
由于地球发生膨裂,形成5次大的造山运动,使海水从陆地上逐步退却,一些浅海变成了陆地[2],原先生活在这些浅海地区的海洋浮游生物、海洋底栖生物的生存方式适应不了陆地环境而灭绝了。由于海退,沼泽和浅水湖干涸了,一些生活在沼泽和浅水湖地带的两栖类和爬行类消亡了。这些灭亡的物种都是些浅海、底栖、固着、不能主动寻找食物、体形庞大、喜欢水环境的物种[6]。
奥陶纪末4.4亿年前第1次大灭绝的物种主要是生活在水体的各种无脊椎动物,这次灭绝中死去的大多数为原始海洋生物。当海水从陆地上退出,这些生活在海洋表面或靠近水面、固着在海底的生物,由于适应不了陆地生存环境而难逃死亡的噩运。
泥盆纪末3.65亿年前第2次大灭绝的物种主要是许多鱼类和海洋无脊椎动物。这次灭绝的主要是一些原始鱼类,它们适应新环境的能力很差。当海水退去,这些原始鱼类因适应不了新的环境而退出了历史舞台。
二叠纪末2.5亿年前第3次大灭绝的物种主要是海百合、腕足动物、苔藓虫组成的表生、固着生物、75%的两栖类、85%的爬行类。当海水从陆地上退出,这些被动摄食、固着海底的生物由于适应不了变化了的环境而被那些可移动、主动摄食的生物取代了。两栖类的卵和幼年期仍生活在水中,它们还不能远离水边,扩散的范围很小,一旦海水退去,这些两栖类必然会走向灭亡。
三叠纪末2.05亿年前第4次大灭绝的物种主要是海洋生物、古生代的主要植物群。蕨类植物生活在水边。当海水退去,土地变得干旱,这些蕨类植物适应不了这种干旱环境而被裸子植物所取代。
白垩纪末6500万年前第5次灭绝的物种主要是裸子植物、恐龙等爬行动物、菊石等。裸子植物生长在湿润地区;恐龙生活在沼泽和浅水湖地带;翼龙生活在岸边的悬崖上[3]。一旦海水退去,这些依赖水环境生存的生物必然会遭到灭顶之灾。
3、5次大灭绝物种的生殖方式
那些生活在浅海、滨海地区、不论是无性生殖还是有性生殖的生物,它们的生殖方式离不开水环境,一旦离开了水环境,这些物种就不能进行生殖。因为地球发生膨裂,形成5次大的造山运动,使海水从陆地上逐步退却,浅海变成了陆地,这些物种没有了生殖的水环境,所以必然走向灭绝。
奥陶纪灭绝的生活在水体的各种无脊椎动物。它们生活在海洋表面或靠近水面,它们的繁殖也在海洋表面进行。当海水退去,浅海变成陆地的时候,这些在浅海中进行繁殖的无脊椎动物,由于不能在陆地上进行繁殖而灭绝了。
泥盆纪灭绝的主要是鱼类和70%的无脊椎动物。鱼类主要在浅海中进行卵生繁殖,当海水退去,由于这些鱼类不能在陆地上进行产卵受精而退出历史舞台。
二叠纪灭绝的物种主要是腕足动物、75%的两栖类、80%爬行类。两栖类的卵和幼年期仍生活在水中,一旦海水退去,这些两栖类由于不能在水中产卵、幼年期不能在水中生活而消亡。
三叠纪灭绝的物种主要是海洋生物和古代蕨类。蕨类植物的配子体独立生活,在水的帮助下受精形成合子,配子体没有水不能受精。当海水退去,气候变得干旱的情况下,由于蕨类植物不能进行正常受精而被裸子植物所取代。
白垩纪灭绝的物种主要是裸子植物、恐龙等爬行动物、菊石、箭石等。恐龙下蛋后,用土埋上,靠阳光孵化。恐龙蛋的孵化,一靠温度,二靠湿度。温度过高,胚胎发育过于迅速,胚胎死亡增加;湿度过低,将加速蛋内水分蒸发,造成失水过多,引起胚胎和壳膜粘连而导致胚胎死亡。由于海水退去,气候变得干燥,气温升高,土地干旱,土壤的湿度下降,恐龙因为湖泊干涸渴死,恐龙蛋不能正常孵化(广东河源15000枚恐龙蛋没有孵化便是最好证明)最终导致灭绝。裸子植物的胚珠和种子是裸露的。由于气候干燥,裸露的种子很快被晒干而失去发芽能力,裸子植物最终被种子由果实包裹的能在干旱条件下繁植的被子植物所取代。由于卵生对温度和湿度的依赖性特强,所以卵生动物被胎生的哺乳动物所取代。
由于地球发生膨裂,形成造山运动,使海洋从大陆上逐次退却,使大陆面积增加、气候干燥、土地干旱,湖泊干涸,绝大部分动物被渴死了。虽然大陆上还有很少水源,剩下的那些生存方式和生殖方式需要水环境的物种因为不适应新的干旱环境灭绝了,因此,总的从缺水的角度说五次物种大灭绝的真正原因是渴死的。
参考文献
[1]、 柴东浩、陈廷愚:《新地球观——从大陆漂移到板块构造》山西科学技术出版社,2001、1版
[2]、金性春:《漂移的大陆》上海科学技术出版社,2001、10版
[3]、汪建川:《走进自然博物馆》2001、12版
[4]、百度网;赖柏林地球膨裂说
[5]、百度网:《中国各地质历史时期的地理环境》
[6]、百度网:五次物种大灭绝
作者:赖柏林