作者：读书堂
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新版二十一世纪中小学生素质教育文库（）留给下世纪的难题试读：
内容提要
能源和材料伴随着人类活动的每一步，可以说人类的历史是对能源和材料发现、利用的历史。大自然为人类提供了丰富的水、煤、石油、天然气、金属人类依靠它们创造了辉煌的地球文明。
宇宙的奥秘
宇宙的年龄
宇宙有多大岁数？早在20年代天文学家哈勃就提出过这个问题。1994年，从哈勃太空望远镜得来的新数据使得研究者可以作出更准确的估计。他们得出结论说宇宙也许只有80亿岁——这比宇宙中的一些星体还要年轻一些。这显然是不可能的，因此新的证据也许预示着宇宙进化理论的戏据性的转变。
绝大多数的天文学家认为，宇宙起源于一次原始的爆炸，即大爆炸，而后一直膨胀至今。从哈勃开始，天文学家们一直在找寻所谓的哈勃常数（定义为一个星系远离地球而去的速度除以地球到该星系的距离）。这个常数牵制着宇宙膨胀的速度，也因此限制宇宙膨胀的速度，也因此限制着它的年龄。但是已经证明难于估计一个确切的数目，因为这要求精确估计宇宙的广阔边际。
根据现有的理论，那些数字表明宇宙肯定要小于120亿岁，大概会年轻到80亿岁。已经被广泛接受的关于星体进化的理论把一些星体年龄确定在130亿～160亿岁之间。
由于这样一种相互矛盾的观点，有些人仍然怀疑这一新结果，哈勃望远镜的研究者继续注视着遥远的星体以支持这个估计。同时，宇宙学家们也已经在考虑再加上另一个假想的因素，即爱因斯坦首先提出的宇宙常数，有可能会消除这个年龄上的差异。
太阳会不会消失
世上万物都有生有灭。人类有呱呱坠地之时，也有溘然长逝之日；太阳必然会经过引力收缩阶段、主序星阶段、红巨星阶段以及致密星阶段，最终成为万籁俱寂的黑暗天体；基本粒子也存在衰变成其他粒子的时刻；……
那么，我们的宇宙呢？宇宙是不是在不断地衰亡呢？宇宙的衰亡并不意味着宇宙消失了，不存在了，而是说，宇宙中的能量“死”了，它们再也无法做功了，宇宙不再有丝毫的变化。
我们不妨作个比喻：你手腕上的电子石英表之所以能够日夜不停地显示时间，是因为手表内有一枚电池，能量就集中在这枚电池里。当电池发生化学反应时，能量就从密度高的地方流向密度低的地方，形成了电流，这种流动的结果便使手表能显示时间。一旦电池内的化学反应完全结束了，不再存在能量的流动，手表也就“衰亡”了。与此相类似，当宇宙中的所有能量全部均匀时，我们的宇宙就“衰亡”了。
这就是物理学中的“热力学第二定律”为我们描述的一幅“未来宇宙图”。如果“热力学第二定律”是正确的，那么，宇宙中任何一个地方的能量密度就都正在不断地取平，这便意味着，宇宙是在不断地衰亡着。如果事情果真如此，当宇宙中所有能量都完全均匀分布时，任何现象就都不会再发生了，因为尽管所有的能量都还全部存在着，但它已不再会有任何流动，也不会成为发生某种现象的动力了。
这是一幅令人担忧的世界末日图景，但是，这个过程是极其缓慢的，如果我们为此而忧心忡忡，倒真是“杞人忧天”了。
当然，这仅仅是关于宇宙演化的一种假说，而且这种假说是建立在“热力学第二定律”在一切条件下都成立的前提下的；如果“热力学第二定律”并不是在一切条件下都成立的话，我们就会得到另一幅宇宙图景，究竟孰是孰非，看来，还有待天体物理学家在理论上作进一步的探讨。
太阳是什么
太阳是一个直径为13.9198×1010厘米的巨大气体火球，其质量为地球的33.3万倍，而体积则是地球的130万倍，故密度小于地球，约为水的1.41倍，大约与木星相同。太阳表面的重力为地球表面的28倍。所以，如果你的体重为100斤，当你站在太阳表面上，你体重可达2800斤，也就是1.4吨！真可谓超重级巨人了。
由于太阳内部是不透明的，通常我们只能认识太阳的表面。是否可以通过什么方法来直接认识太阳的内部，这无疑是人们所关心的问题。
从天文学角度来看，太阳只是一个极普通的恒星。它是一颗C2型的中年主序星。在众多的恒星中，无论质量、体积和其他各种物理性质，太阳都处于平均值附近。因此，太阳也是恒星中的名副其实的“典型代表”，加之太阳离我们最近，使我们极易对其进行观测和研究。人们可以把对太阳大气和太阳内部的结构的知识推广到别的恒星上去。
太阳还是一个天然的超级实验室，它上面具有许多地球上难以实现的条件。化学元素氦就是从日全食时的太阳光谱中首先发现然后才在地球上找到的。对于太阳能源的探索，促使人们去弄清热核聚变的机制。1919年爱丁顿日全食的观测资料，为人们肯定爱因斯坦的广义相对论投了决定性的一票，使爱因斯坦一夜之间成为世界著名人物。这些可算是太阳对人类科学发展所留下的“历史功绩”。至今太阳物理中还有著名的三大悬案：太阳磁场的产生机制和演化、太阳的“中微子失踪案”和日震的形成及演化。对于这些问题的深入研究必将推动粒子物理、恒星内部结构和宇宙学等学科的进展。
黑洞和白洞
黑洞是一种异乎寻常的神秘的客体——它是如此地沉重，以至没有什么东西可以逃脱它们巨大的吸引力的拖曳——这个概念是在1916年作为纯理论，由物理学家卡尔·施瓦兹蔡尔德根据爱因斯坦相对论的数学方程而进行的令人惊异的计算而提出的。
虽然在60年代，天文学家就开始收集这些特殊客体可能真实地存在的证据，近十多年来他们已经开始认为这些客体可能甚至就是很普通的事物。最近，公开发表的哈勃望远镜图像和测量的最新结果提供了强有力的例证足以使那些甚至持怀疑态度的天文学家相信至少有一个庞大的黑洞确实存在，它深深地埋没在被称为M87的星系的中央。
问题在于——如同这个名字的含意那样——黑洞根本不会发射出光线，因此探测它是极其困难的。任何物质和光线，当它足够靠近黑洞——比任何一个被称为“事件水平线”的想象的边界更接近——而穿越时，不可能也从来没有逃脱过黑洞的引力，因而也根本不可能被看到。
所有的观察都必须间接地进行。哈勃天文学家看到某些东西表现为一个向内旋转的热空气的圆盘，像被吸向一个“宇宙浴缸”出水管的物质的漩涡那样，因为吸引作用如此地强烈，物质移动极其迅速，因而变得非常热。
许多天文学家认为，如果M87实际上的确隐含有一个黑洞的话，这些现象将会在被认为也具有黑洞的大量其他的行星系上得到证实。某些人感到，行星系中很大一部分，甚至所有的行星系将会被发现在它们的中心具有黑洞。
20世纪60年代，黑洞的观测已引起人们的注意。这时，依据广义相对论，人们又提出了一种“白洞”理论。
白洞是高能天体物理研究的产物，例如，60年代人们发现的类星体个头儿不大，但亮度极高，人们猜测其中心可能有一个白洞。
黑洞的一个特点是，它在自己周围形成了一个封闭的边界。这个边界是只许进不许出，这是对黑洞“势力范围”的界定。白洞也有一个边界，它吸引外界物质的辐射只能到这个边界，并不能通过边界而进入白洞，可是白洞内部物质和辐射不受边界限制。因此，白洞像源泉，不断地向外部喷射物质。正因为它“只出不进”的特点，使它成为一个可见的天体，因此它是“白的”。
白洞“只出不进”，那它的物质不会枯竭吗？若不枯竭，这些物质从何而来呢？有人提出一种设想：白洞与黑洞是相通的，二者之间有一通道，它叫做“虫眼”或“蛀洞”，甚至有人把它称作“爱因斯坦——罗森桥”（同爱因斯坦不同，罗森的理论认为黑洞是不存在的）。有趣的是，正是这条通道把黑洞吸积的物质运到白洞喷发出去。
白洞是怎样形成的呢？著名的英国天体物理学家霍金曾对黑洞理论作出重要的贡献。他认为黑洞有“自发蒸发”现象，它会使黑洞质量减少。小黑洞在很短时间内就蒸发干净，大黑洞则需要时间较长才可蒸发干净。蒸发过程中，质量不断减小，且随质量的减小加速蒸发。最后发生一种反收缩方式的猛烈爆发，这与白洞很类似。这是否意味着，黑洞的终结是白洞的开始。
总的来说，白洞和蛀洞还只是广义相对论的一个数学结果，还未得到证实，而且就理论自身来看，也还有许多问题要解决。
地核是什么组成的
既然地球内部是由3个不同圈层构成的，那么构成地球核心的物质究竟是什么呢？人们在这个关系到地球内部构造问题的认识中，又经历了不断纠正谬误，以达到认识深化的过程。
早在人们用地震波研究地球内部之前，韦彻特根据地球平均密度为5.25克/立方厘米，而地表岩石的密度只有2.4～2.7克/立方厘米的状况，推算出地球内部有一个半径达到5000公里左右、密度很大的金属地核。
本世纪20年代，挪威化学家戈尔德施米特在陨石分类的启发下，通过对冶金过程的观察，发现熔炼矿石时，随着温度的升高，矿石被熔化时会产生物质的分异。重的金属向下层迁移，轻的炉渣（硅酸盐物质）向上层迁移，两层之间是中间产物——冰铜，由此提出了铁镍地核说。
可是随着现代高压条件下物质相变的研究，使人们认识到，地球内部各圈层的物理性质差异，并不需要完全依赖于化学组成的变化，也可以是地球内部的温度、压力达到某个值时所引起的组成物质的普通相变的结果，这样，铁镍说引起了人们的怀疑。
本世纪30年代中期，威格纳以理论计算推测出在超高压条件下，气体氢有可能被压成具有金属性质的“金属氢”以后，就使人们猜想，在具有极大压力的地核里，也可能存在着金属态的氢。由此，库恩和里特曼提出了金属氢地核说。
为了摆脱金属地核说的困难，有些相信氢在地球形成过程中曾起重要作用的学者，便在原假说的基础上提出了金属氢化物地核说。
他们指出，不仅在理论上可以设想聚集为地球时大量氢加入，而且客观上也可以观察到这种情况。例如，在火山爆发时，喷出的大量气体中就有许多氢；在冰岛，人们观察到氢气连续地从好几处地方的深部涌出；在地震前后，人们也发现一些活动断层有氢气的逸出。这些客观的证据使他们相信，地球内部仍含有大量的氢。
现代的实验技术还无法获得稳定的、相当于地球内核那样的高温高压，但利用炸药爆炸所产生的冲击波，却可获得瞬时的几百万个大气压的物理状态，从而可求出密度与压力之间的变化关系。这关系表明，根据铁镍地核说算得的结果与实验结果比较吻合；根据金属氢地核说、金属氢化物地核说算得的结果与实验结果相差甚远。
默舍和霍尔这两位科学家，根据流行的球陨石是原始太阳星云直接冷凝产物的假说，发现硫在地壳和地幔中的丰度比球陨石中的丰度要低几个数量级。这使他们认为，硫在地壳和地幔中的减少，很可能与它们渗入地核、参与地核的组成有关。鉴此，提出了铁硫地核说。
考虑到铁硫地核说的一些问题，安德森和林伍德等学者提出了铁硅地核说，他们指出，含有14～20%硅的铁硅核模型，不仅具有相当地核密度的数据，而且它们零压体积声速值，恰好与地核声速的计算值相吻合。
前不久，华裔美籍地球物理学家毛何光与美国的贝尔合作，提出了铁氧地核说。他们的依据是采用金刚石压腔形成170万大气压的压力、用激光器产生3000℃的高温，进行了模拟外地核条件的实验。一般认为，外地核的压力可达到136～320万大气压，温度为2000～4000℃。通过这个实验所得到的结果，他们认为地核更可能是由铁和氧组成的。
当然，有一些学者认为，他们的实验毕竟是在理想条件下进行的，何况采用玄武石作样品是否符合地核内原始地球物质的状态，不能不使人怀疑。
总之，地核究竟是由什么组成的，人们至今还在不断纠正谬误的过程中顽强地进行探索。从目前可供选择的较佳方案主要有三，即铁氧说、铁硅说和铁硫说。而其他各假说均因含有较多的错误或谬误成分，只能作为人类认识地球内部结构的历史遗迹而保留下来。
留给人类的难题
生命之谜
从本世纪40年代开始，“UFO”——不明飞行物，俗称“飞碟”——成为一个世界性话题。成千上万的各国飞碟爱好者们以各种形式相互交流、探讨飞碟的本质，其中有一部分人认为飞碟是天外来客——外星人的宇宙飞行器，甚至还有人进一步提出，地球上的生命本身也是“天外来客”，是从其他星球飞到我们这个星球上来的，这就涉及到我们的主题——地球上生命的起源。
到目前为止，在研究生命起源的问题上，人们已取得了重要成果，进一步支持了恩格斯的“化学起源说”。如1950年，由美国的卡尔文领导并由加里森等完成的一项模拟地核放射的实验，是第一次从化学进化角度研究生命起源问题。但因实验设计上的缺陷，得到的甲醛和甲酸量太少。实验本身的意义虽不大，但却能鼓励后人继续探索。
1953年，美国芝加哥大学年轻的毕业生米勒，设计研制了一个模拟原始地球的实验装置，把甲烷、氨、水蒸汽、氢气的混合体装在这个封闭装置内，经过一周的连续火花放电，得到11种氨基酸和其他有机化合物。米勒模拟原始地球条件合成生物小分子（生物小分子指分子量一般在1000以下的氨基酸、脂肪、单糖等），对生命起源研究有重大影响，成为生命起源研究史上一个关键性的实验，为人们提供了几十亿年前原始地球上合成有机物的生动图景。
从50年代到70年代，模拟实验一直没有间断过。我国科学工作者于1959年也采用火花放电的方法，从氢、甲烷、氨、硫化氢和水蒸汽的混合气体中获得了胱氨酸、半胱氨酸、蛋氨酸等多种氨基酸，这些氨基酸与生物体内的天然氨基酸完全相同。这证明了在原始地球的环境条件通过化学途径从无机物和简单有机物合成蛋白质的基本组成单位——氨基酸的可能性。
此外，在1965年，我国以钮经义为首的一个协作组，包括中国科学院上海生物化学研究所、上海有机化学研究所和北京大学生物系三个单位的科学工作者，用化学方法合成了含有51个氨基酸具有生物活性的蛋白质——结晶牛胰岛素。这是世界上第一次用化学方法合成了蛋白质。与此同时，欧美也有两组科学家研究胰岛素的合成，稍后于我国取得成功。从而进一步证明了恩格斯关于生命起源的科学论断。此后，人工合成核糖核酸的成功标志着人类在探索“生命之谜”的奥秘中又向前迈进了一大步。例如1979年底，我国成功地用人工方法合成了有41个核苷酸组成的酵母丙氨酸转运核糖核酸半分子，就是在这方面的一次重大突破。
正如米勒和奥吉尔在《地球生命的起源》一书中所说的，即使我们承认没有任何地质记录，我们还有类似实验证据。我们能清楚地确定，生命是在地球上发明的，所有生物都具有共同的基本成分和性质，都有共同的生物合成途径，这些我们都已了解得相当深入。所以，有关在原始地球环境下重要生化物质合成的知识，都可能有助于说明生命演化。
从目前地球化学、地球物理学、地质学、古生物学、分子生物学和宇宙学等方面的研究资料，证明地球的年龄大约为76亿年，早期的地球上没有生命的踪迹。从南非发现的32亿年前的古老的微生物化石表明，生命起源的化学进化过程应在32亿年之前的十多亿年的时期内。这一过程，大致上经历了在原始大气中由无机物生成有机小分子的阶段。此后，在原始海洋中由有机小分子形成生物大分子——氨基酸和核苷酸的形成以及进而形成蛋白质和核酸，然后由生物大分子组成多分子体系，最终由多分子体系发展为原始生命，奏响了地球生命交响乐的第一乐章。
生命的“化学起源说”与“自生论”的不同，在于客观地指出了生命起源所必需的时间、空间和物质条件，把对生命起源的解释置于科学的基础上；“化学起源说”并不否认地球以外的宇宙中存在生命的可能性，但与“天外胚种论”不同，“化学起源说”不仅承认生命有其起源，生命的起源是可以认识的，而且以科学的方法证明在地球的原始大气和原始海洋的条件下生命的可能性。当然，生命的“化学起源说”对地球生命的化学演化过程，尤其是对原始生命的最初形式等方面的说明还缺乏充分的实验证据，存在着几种不同的假说，但解开地球生命起源之谜的曙光毕竟已经出现。随着现代科学技术的不断发展，遵循辩证唯物主义的认识论，对地球生命起源的奥秘的探索必将取得辉煌成果。
人是怎样来的
这是人类早期蒙昧的时代就开始猜测的古老问题。但是直到今天，科学家仍然无法描绘出人类诞生过程的全部详尽图画。这一最关键的谜在于，大约400～800万年前，人类最早的祖先，一种类似于现代猿类的古猿突然改变了自己的进化方向，直立起来以更有效的方式活动，继而进化成为人类，而其“表兄弟”终于成为现代猿类。这一奇迹般的进化过程是怎样实现的？
由于直立行走会在骨骼上留下明显的标记，因此化石是回答这一问题的最好材料。这方面最重要的证据是在本世纪70年代，由美国科学家约翰森领导的考察队在埃塞俄比亚发现的。他们在那儿发现了大批古人类化石，其中有一具生活在300万年前的女性骨骼。他们找到了这具骨骼的40%的化石，称她为露西。根据骨骼特征推断，露西的脑仍然呈现猿脑特征，但她却是直立行走的。因此她很可能就是科学家长期寻找的古猿和人之间的缺失环节。与此同时，分子生物学家应用DNA和蛋白质分子比较技术，推断出猿与人分道扬镳的时间，发生在距今500万年前。这与化石资料的发现可以相互印证。剩下的问题是：400～800万年前这段时期究竟发生了什么事情，使得这些已适应树栖生活四足行走的古猿下地直立行走，向着人类方向进化？
有人认为，古猿从树林转移到大草原上来生活，是为了不让草挡住视线，才直立行走的。有人认为，古猿已具有使用工具的行为萌芽，它们越来越多地借助于工具。也有人认为，那一段时期，地球变得干燥使森林大片消失，营树栖生的古猿不得不下树，依靠直立行走和工具来谋生。然而所有的解释都是猜测。进化是一种十分奇妙的现象，是遗传信息在群体和世代中平衡、传递和改变的过程。有人认为，达尔文关于进化的理论应该修正，进化不是一个连续发展的过程，而是由长时期的相对稳定和突然发生的飞跃相互交替的过程。人类的诞生，也应该从这种稳定和飞跃交替的模式中寻找思路。遗传学研究的发展，为解开从猿到人之谜带来新的希望。人类进化成为地球生物中最适应的强者，这也是一些基因的胜利。可是目前，人们对于基因进化的了解实在太少。因此要回答古猿怎样变成人，还需要相当长的时间。
多年来，古人类学家大都认为人类的祖籍在非洲，即直立人约于100万年前离开非洲，在温带地区建立了人类的“据点”，演变进化成现代的欧洲人、中东人和亚洲人。1989年和1990年，在我国发现了两块既具有直立人又具有智人特点的颅骨，研究表明古人类在亚洲向现代人转变，发生在与在非洲向现代人转变的同一时期，进一步支持了这一观点。
但在1987年，美国古人类学家威尔逊依据基因研究得出结论说，非洲辐射出不是一支而是两支古人类，一支确实是直立人但他们并不是我们的祖先，另一支约于20万年前辐射出的古人类才是我们的祖先。依据这一观点有人认为，人类进入西半球的时间，比1.2万年早不了很多，是通过现已沉没的白令大陆桥进入的。然而本世纪80年代中期以来，考古学家却在南北美洲发现了至少五处古人类遗址。而且最老的一处据说已有3.2万年，这是无法解释的。所以，人类的祖籍究竟在何方，是一个需要后人继续探索的难题。
恐龙是怎样灭绝的
6500万年前，地球上盛极一时的大型爬行动物恐龙突然销声匿迹。与此同时，地球上动植物中的大约70%物种也一起灭绝了。这一生物史上的大灭绝事件，在地层化石中留下了清晰的痕迹。谁是这一大灭绝事件的罪魁祸首？这至今仍是一个众说纷纭的谜。1980年，美国物理学家爱尔凡慈父子提出的假说认为，当时有一块直径9.5公里的巨大陨石与地球相撞，激起数百米高的尘埃，这种尘埃遮天蔽日长达数月甚至数年之久，太阳光无法照射到地球表面，造成了长时期的黑暗和寒冷，导致大批生物灭绝。
1983年，美国芝加哥大学两位古生物学家提出另一种周期性大灭绝假说。他们认为，这种生物大灭绝是周期性发生的，每隔2600万年发生一次。原因何在？有的学者认为，应该归功于神秘的太阳伴星尼米西斯，这是一颗黑暗的至今还没有发现的星星，它每隔2600万年与太阳系接近，它的引力使冥王星外面轨道上的小行星群向地球轨道接近，与地球相撞。有的学者认为这种相撞是由太阳系的第10大行星X星的椭圆形轨道引起。也有的学者认为，周期性大灭绝是由于太阳系向银河中心运动时，越出或越入银河系平面产生的引力变化造成的，这种变化周期为3300万年，与2600万年很接近。然而最近有些科学家认为，无论是尼米西斯星、X行星还是太阳系和银河系的相对运动，都不至于造成如此明显的引力改变，不会造成小行星周期性与地球相撞。而且是否存在生物大灭绝的周期也令人怀疑，因为到目前为止还没有发现确凿的化石证据。
在解释恐龙灭绝的几种假说中，还是爱尔凡兹的“一次冲击，一次灭绝”理论较为圆满。最近，在与恐龙灭绝年代相近的地层中，人们发现了含量异常高的稀有元素铱，由于地壳中铱的含量极少，这似乎也能作为来自外太空冲击的一个旁证。恐龙究竟遇到了什么样的灾难，科学家还在进行积极的探索。
人靠什么记忆
遗传密码已被科学家破译，记忆是否也有密码呢？这是一个扑朔迷离的课题。
记忆跟人脑是分不开的，人脑不过5斤重，但有140亿个细胞，可贮藏466亿个信息量，这相当于目前全世界藏书的信息量。记忆成为这些信息量的载体。
记忆是人经过学习后，得到的信息和经验在一个相当长的时间内仍然维持的一种行为。例如，你认识一个人后，在一个相当长的时间内，仍然叫得出他的名字，记得住他的言谈举止和音容笑貌。
人靠什么物质来实现记忆功能呢？
1960年以来，科学家几乎一致地把蛋白质和核酸作为记忆功能的载体来研究。因为在细胞中，只有这两种物质有多变和复杂的生物化学性质。英国著名生物化学家昂加尔、海顿和葛坦斯曼都用实验来证明记忆的物质基础是核酸和蛋白质。昂加尔对老鼠作记忆训练，例如用电击老鼠使它害怕，结果，老鼠脑细胞中核酸量升高10%，同时还发现一种新的名叫Scotophbin的蛋白质。
海顿训练大白鼠用前爪抓横杆，经反复训练后，分析它的脑子，发现老鼠脑中核糖核酸和蛋白质量增加。
葛坦斯曼给哺乳类动物注射抑制RNA的药物如喜树碱、放线菌素等，哺乳类动物的记忆就会减退；给哺乳类动物注射嘌吟霉素、放射菌酮等抑制合成蛋白质的药物，哺乳类动物的记忆功能同样会急速减退。
最令人惊奇的是，从60年代到70年代，美国密执安大学的麦康纳尔和德国马田教授分别在蜜蜂身上实现了记忆移植。
他们的做法是，选择两只健壮的蜜蜂，对其中一只作专门训练，每天让它在一个固定时刻从蜂房飞到另一个指定地方寻找一碗糖蜜，时间久了，这只蜜蜂养成了定时飞行的习惯。接着，将它杀死，把脑神经中浸出物移植到另一只未经训练的蜜蜂的脑神经细胞中。结果，后者也像前者那样，会作定期飞行。
科学家设想：记忆的载体既然是蛋白质和核酸，那么，它们是否也像遗传密码那样，通过进行复杂化学结构的排列和组合来实施记忆功能。
设想能否成为现实，记忆密码又是如何排列的，这些问题，有待科学家们的努力探索。
人体的第六感觉
人体确有第六感觉，这种奇异的“第六感觉”被科学家称为“人体信息素”。西方科学界正在对此加紧研究，而且已经取得突破性的进展。
据介绍，美国的一些专家在人体信息素的研究方面，取得了新的进展。他们发现，人类和大多数动物一样，会通过皮肤散发出大量无嗅无味的化学物质——信息素，这种信息素可以向他人传递信息，人们在不知不觉中，许多最基本的行为接受这种信息素。他们说，人体的信息系统长久以来被忽视使用，人类在这方面的感觉功能甚至在胚胎时期或者婴儿降生之前就消失了。人们觉得眼、耳、嘴、舌、皮肤、鼻子这些足以够用，因此，人类的一些器官发达了，而另一些器官退化、消失了。
美国费城内尔化学感觉中心主任加利·比利姆博士说，要是早在5年前，大多数专家还不相信人体会散发信息素，如今，这种观念已被大多数人所接受。目前，研究人员正在试图深入人体感觉信息素以及向大脑传递信息素信号的系统。美国宾西法尼亚大学嗅觉及味觉研究中心的戴维·莫莱博士说，动物的鼻腔有两种感觉通道，并且大脑有着各自的终端器官和神经，这是两个独立的系统，一个是感觉气味的嗅觉系统，一个是鼻里谷系统，负责感受信息素并作出反应。莫莱博士认为信息素在人的生长发育过程中发挥着不同的作用。胎儿在感受外部世界，婴儿识别自己的母亲，儿童进入成长期寻找自己的小伙伴，成年人寻找配偶，所有这些过程，都是在信息素的引导下完成的。
犹他大学的生理学家拉里·期腾萨斯博士的研究证明了信息素是“人类第六感觉”的理论。他认为，信息素对每个人来说，会产生某种不同“各取所需”的信息接受系统。
基因技术的争议
有些专家认为，将基因技术用于医疗有个重要前提，那就是必须了解人类的遗传基因。而目前人们还只能破译极少部分的基因密码，约有10万个人体基因的功能还是一个难解的谜。在这种情况下，“基因医疗”实在是前途难测。
被美、日、欧等国家称为“21世纪关键技术”的基因技术，其发展并不尽如人意，除了现实的难关之外，科学技术和伦理观念也发生了剧烈的碰撞。
早在“阿斯特里德”带着人类基因诞生之初，英国就有人表示质疑：它究竟算人还是算猪？如果人们为了自身健康而把“阿斯特里德”剖腹取内脏，算不算犯了谋杀罪？更有一些“动物爱好者”激烈抨击基因技术，他们认为，即使是猪也应有自己的“尊严和权力”，它的遗传性质不容人类随意破坏。
现在的转基因猪还只是携带了人类基因微不足道的一个小片段，将来还会有多少人类基因植入猪体？如此以来，人与其他生物的区别到底在哪儿？如果人们吃了含有人类基因的牛肉，这是否算“吃人”？这些问题使不少人不寒而栗。美国《时代》周刊进行的抽样调查中，有58%的人认为，把人体基因和动物“杂交”看成是“违反上帝意志”的，其原因恐怕也就在此。在欧洲，对基因移植持反对态度的人更多。
风靡一时的美国电影《侏罗纪公园》向人们揭示了这样一种可能性：随着基因技术的进一步发展，像恐龙这样早已灭绝的史前动物有可能在人类手中复活。的确，一旦人们掌握了恐龙完整的遗传基因密码，让它再生已不是什么难事。另外，用基因手段“杂交”出一些怪物也不是没有可能，而一旦在基因移植中发生错误，或者移植后的基因发生突变，那会产生怎样的怪物，对人类造成多大危害，目前都是难以预料的。
英国作家玛丽·雪莱在其传世之作《佛兰肯斯坦》中叙述了科学家在创造了一个“人造人”后又被这个“人”杀死的故事。这在19世纪纯属幻想，今天却完全有可能发生。欧美各国已有不少社会学家发出警告：基因技术如果任其自由发展，有可能给人类文明带来巨大的灾难。
航空航天工程
未来的座舱
随着高科技的发展，客机、航天飞机这些集现代尖端科技精华设计而成的交通工具座舱，自动化程度不断提高，坐舱景观大为改变。它们究竟是什么样子的呢？现在，就让我们一起进入这些高科技座舱，开一次眼界。
波音777客机的座舱是利用最新科技来设计，从人体工程学角度减轻驾驶员的负担。例如，采用彩色液晶显示装置，配备更容易阅读，具较宽资料显示范围的阴极射线管。以前在飞机发生故障时，是靠写在纸上，称作“检查表”的文件确认操作程序，而波音777还装备有利用电脑控制的“自动飞行装置”，以及一个引擎出故障时，可自动修正机身动作的“推力不对称补偿装置”。波音777座舱的左边是机长座，右边是副驾驶座。同样的仪表左右对称排列，两边均可驾驶，各种仪表均使用彩色液晶显示装置，使驾驶员一目了然。
1981年4月美国制造的航天飞机首次发射升空，其后经历了十几年，其驾驶座至今未变。
高科技座舱主要以电脑操作，利用电脑，不仅驾驶信号可用电信号表示，飞机的状态（位置、速度、姿势、角速度）也可用电信号表示。如此一来，便可做超过人类能力范围的操作。利用电脑来驾驶的高科技化，还带来了一项革命，就是座舱的形态为之一变。如飞机的高科技座舱通过5个阴极射线管，各种信号都以驾驶员容易了解的形式显示，这种座舱通常称作“玻璃座舱”。
那么，未来的座舱怎样才算是理想的呢？目前高科技座舱还存在种种问题，最大的问题是“如何处理人机关系”。现代飞机的飞行以自动驾驶为主，驾驶员的工作是管理甚于驾驶，监视那些复杂的机器是否正常运转，为驾驶员的主要工作。万一机器的某个部件出现故障，该如何处理？驾驶员的工作就是防备这些事情的发生。这些工作为什么要由人来做呢？因为作为飞行中枢的电脑，其综合能力远不如人脑。而将所需的信号传给驾驶员，使管理工作容易执行，这是座舱所担负的任务。因此，座舱的设计关系着未来的飞行安全。
如何设计制造这种座舱，目前尚无定论，但已知若干重要条件。首先必须经常将飞行状况正确地传给驾驶员，无论是在黑夜或在云中飞行，飞行状况一定要与白天飞行时一样清楚。控制系统是否正确运转？正在进行何种运转？这些情况最好都能让驾驶员一目了然，否则驾驶员不会安心。万一操作错误，最好能够修正，小的驾驶错误虽然最初不知道，但是知道后必须能够分辨、修正。这就是最后应该信任人还是机器的问题了。因为自复杂系统中找出错误的，大多是机器而不是人。然而最后应该依赖人或机器？这就成了未来座舱的设计关键。
高科技生物圈
依据美国科学家卡尔多拉和卡斯廷的说法，地球上的生物将在15亿年后完结，25亿年后地球将成为金星那样的不毛之地。届时人类要在地球上生存下去，就必须建造像今日地球一样的适宜生物生活的环境，为了实现这一目标，今天科学家已经拉开了这一尝试的序幕，即美国科学家建造在亚利桑那州的“生物圈 Ⅱ号”，和前苏联科学家建造在西伯利亚的“生物活素3号”。“生物圈 Ⅱ号”是相对于地球这个第一生物圈而言的。它1987年始建，1990年12月竣工。占地1公顷，面积约1万平方米，体积15万立方米，由钢架和玻璃建成。随着它的建成，来自美、德、英和比利时的8名男女科学家，进入了这个全封闭的完全与地球隔绝的“人造卫星”，在其中自给自足地生活，进行地球生态模拟实验。“生物圈 Ⅱ号”与地球一样需要吸收阳光。为使其中的不同部分具有合适的气候，其顶部装置的由计算机控制的遮阳板和百叶窗可以调节阳光的强弱，使不同的部分具有不同的温度。这样，就有可能重现地球上不同地区的气候，如沙漠的干燥酷热，或海洋的潮湿阴冷等等。其中的小型海洋最深处虽然只有10米，但水中装置的产生人造波浪的震动器，却可使之适应海洋生物繁殖。另一个小型海洋则完全与阳光隔绝，以重现地球上海洋深处的状况。为使其中发生风雨，顶部装置的风洞将产生微风，把沙漠上空的干热空气吹到10米深的海洋上去，使它吸收那里的水汽，然后吹到热带雨林上空变成阵雨。热带雨林中将有鸟类、蛇、昆虫和小型哺乳动物繁衍生息。那里的动物将以草木为生，而动物和植物将相互起氧和二氧化碳的再循环作用。
居住在其中的8名科学家，不仅从事高技术农牧业生产，以栽培蔬菜，养殖鱼类、鸡鸭、山羊等作为食物来源，而且将进行各种复杂的实验工作。因为这个人造生物圈将不断遇到各式各样的危险，如环境污染、温度过高、湿度过大、空气中氧或二氧化碳含量太大，不同生命形式之间的不平衡等等。出现以上任何一种危险，都将给人造生物圈带来致命危害。因此，他们都是精选出来的多面手科学家。他们要随时随地监测这个密闭人造世界的空气成分、温湿度、环境污染、动植物生长变化及其相互影响等等情况，并及时进行调节，以保持良好的生态平衡。他们不得接受外界的任何物质供应，只可在遇到困难时，通过电话电视手段取得外界的指导和帮助。
前苏联科学家建造的“生物活素3号”，坐落在西伯利亚克拉斯诺亚尔斯克市，西伯利亚科学分院生物物理研究所的地下深处。它用不锈钢建造，外裹皮革，体积315立方米，规模仅为美国“生物圈 Ⅱ号”的1/700。但就其实验目的而言，则是与“生物圈 Ⅱ号”一致的。它1990年建成后，即有3名科学家进入其中生活。这3名科学家一位是花甲老人，两名是青年男女。按计划，这两名青年科学家将在其中结婚和生育。
目前，这3名科学家正在“生物活素3号”中生活，并研究一切能够左右人类生存的生态功能。例如能影响地球温度的海洋作用等。“生物圈3号”内的所有植物均采用无土液体栽培法栽培，与美国“生物圈 Ⅱ号”不同。同时不施用农药和化肥，而采用害虫的天敌来防治病虫害和天然肥料促进植物发育生长。
目前，这两个人造生物圈都仍在实验之中，科学家对此都十分关心，因为它们既是人类迈出的拯救地球动植物的第一步，而且也是迈向太空移民的第一步。它们可以使人类进一步了解地球的生态问题，探索水的空气再循环的新方法以及安全无害的农业技术。如果人和动植物在这密封的自给自足空间内，能够长期生存并维持良好的生态平衡，则人类就不仅不怕将来地球变成不毛之地，而且可以进一步考虑在太空中或在附近的星球如月球或火星上，建立一些居民点，为将来更大规模地向这些星球移民作准备。
建造月球基地
建造月球基地与建造太空城市一样，对于普通人来说是一件不可思议的神奇事儿。但这件神奇的事儿却早已明确摆在了科学家面前，他们不仅对之进行了长期探索，而且正在准备进行具体实施。
美国是最先决定创建月球基地的国家。据报道美国已决定耗资1000亿美元，建立临时月球太空城。这一计划将分阶段进行。最初建立临时基地，人数从十几人逐步增加到数十人，他们将在月球进行矿物开采和冶炼试验，并为建造永久基地做准备。2007年建成中小型永久基地，人数增加到百余人，逐步形成从开采、冶炼到运输的整套生产系统。最后是在月球上建成一个可以容纳千人的月球城，各种类型的生产、生活、娱乐设施日趋完备，物资自给自足有余，还可以“出口”地球。
美国的这一月球基地蓝图，占地8000平方米，是一座圆形3层建筑物，直径64米，每层高4.5米。屋顶由混凝土建造，再覆以月球土，厚0.7～2.5米。墙壁分内外两部分，外墙6层，厚1.4米，内墙厚2.5米，内外墙中间夹0.7米厚的月球土，主要用于防宇宙射线、太阳风，以及陨石的撞击。另外建筑物中间还有一个圆形防空洞，一旦建筑物受损，大气外泄，人可以躲入其中避难。
与此同时，日本由未来工程学研究所牵头，召集能代表日本水平的大学、研究所以及20多家企业的技术专家，成立了“月球基地与月球资源开发研究会”，也提出了一份月球基地的建设蓝图。这一蓝图计划分为5个阶段实施。第一阶段从本世纪末到下世纪初，主要对月球进行调查探测，用机器人为基地选址，绘出月球资源分布图。第二阶段从2004年开始，建设可供6～8人居住的直径为6米、长为11米的基地，人们可以不定期地在这里工作，时间为几天到几周。2010～2020年为第三阶段，基地扩大到可供8～32人居住，建成可防止阳光强烈辐射的保护装置，工作人员可在这里连续工作3～12个月。2020～2030年为第四阶段，基地进一步扩大，工作人员增至64～125人，居住时间长达1～5年，逐步解决氧气自给问题和农场建设问题。2030年以后进入第五阶段，基地做到完全自给自足，开始进行能源生产，月球和地球之间开辟定期航线，使月球基地成为人类在地球以外建立的第一个真正的太空居民点。
人类要在月球表面正常生活居住，首先离不开必不可少的淡水和氧气，而月球上既没有水又没有空气。这怎么办呢？科学家发现月球的沙土含有很多的氧，他们便提出了用月球沙土制造淡水和氧气的设想。这一设想是先用铲车自动挖掘月面的沙土，从中选出含氧的铁矿物，然后用氢使含氧铁矿物还原，便可制得淡水了。有了水，通电使水电解，得到的是氧气和氢气。氧气经液化贮存，随时可向基地居民供应。最初用作还原剂的氢可以从地球上运来，生产开始后电解水获得的氢即可循环使用。据估计，190吨月球沙土含有15～16吨含氧铁矿物，可制得1吨氧气。而1年只需要生产1吨氧便可维持月球上10人生存的需要。
其次，人类要在月球自给自足系统中生活，还必须保证食物供应。食物从哪里来呢？近几年来，科学家在太空站上进行了大量的生物实验，先后培育出了100多种“太空植物”，其中包括小麦、玉米、燕麦、大豆、西红柿、萝卜、卷心菜、甜菜等。而且证明在太空失重条件下，在月球土壤中植物种子发芽率更高，生长更快，开花或抽穗时间更早。科学家还对一些动物进行了试验，证明失重状态不会影响新生命的诞生。在太空站里，果蝇能像在地球上一样交配、产卵、繁殖后代；蜜蜂会筑巢，蜂王照样生儿育女。送上飞船的60只鹌鹑蛋，返回地面后仍能孵化出小鹌鹑。在飞船上搁置了59天的鱼卵，回到地面全都顺利地孵出了鱼苗。哺乳动物也不例外，雌鼠、雄鼠放在笼子里送上太空，照样合欢同居，雌鼠照样受孕怀胎，回到地面后产下了第一代“太空鼠”。因而只要在月球上建立起月球农业和养殖业基地，月球上人的食物来源是有充分保障的。
第三是月球基地的能源供应更不成问题。因为月球上无风无雨，晴朗无阴，终日有阳光照射，而且没有大气吸收，太阳的辐射强度大约是地球上的1.5倍。因此，月球上完全可以利用太阳能来照明、供热、采暖、发电。当然，必要时还可以在月球上建立核电站，以保证基地能源的充足供应。
人类未来的家
——“宇宙岛”到宇宙的其他地方去生活，是地球人长期以来的梦想，对此，科学家们提出了许多令人神往的设想。
地球悬于太空中，是一个巨大的圆球。它具备特殊的优越条件，致使几百万种生物能在该星球上安居乐业。科学家们正在以地球为蓝本，设计一座“宇宙岛”。它是一个直径500米的空心巨球，球的内壁有住宅、树林、河流等，将这座人造太空球放入宇宙，它每分钟自转两周，在“赤道”处产生几乎与地球相同的引力，生活在其中的人感觉像在地球一样。不过，“宇宙岛”的引力会随纬度的增大而减小。在“南北纬”60度处，引力只有地球的50%，体重60公斤的人，只有30公斤；到“南北纬”75度处引力将更小，60公斤的人仅存15公斤了，而到了“两极”引力几乎等于零，人将处于失重状态。设计者根据巨球上不同“纬度”的引力情况别出新裁地安装了各种设施，以消除失重造成的不适感，甚至合理利用失重。例如，在75度处建个芭蕾舞剧场，舞蹈演员便能轻松自如地跳5～6米高，然后轻轻地飘落下来，使优雅的芭蕾舞姿更为迷人。在宇宙岛的两极可以办滑翔机俱乐部，由于失重，飞机能长时间在空中自由“散步”。在高纬度地区还可建造一系列的医院和疗养院，使那些腿脚不方便的病人，在重力减小的情况下随意行走。
宇宙岛上的气候能任意调节，设在200米高空的管子里的雨水可根据需要降雨。
这是一个十分出色的设想，就目前的科学水平，完全有可能制造这样的“宇宙岛”。但每一个太空圆球只能容纳一万人，这对减轻地球人口压力来说，显然是太小了。于是人们设想建造更大的“宇宙岛”，它的模型像圆筒，直径6.5公里，长32公里，圆筒每两分钟自转一周，内壁有住房、河流等，“陆地”面积约270平方公里，比日本的大阪还大，可居住几百万人。这里有人为控制的一年四季，如需要的话，还能把雨变成纷飞的瑞雪。
这个带有神话色彩的“宇宙岛”计划，最初是由美国专家提出的。专家们估计，即使不发达国家也能较好地控制人口增长，到2000年，地球上将有65亿人口，到2020年，将达80亿，进入2035年，全世界人口甚至会突破100亿大关，这会使地球变得一片暗淡。为了摆脱这种局面，专家们提出了“宇宙岛”计划，认为宇宙空间的太阳能是取之不尽的，而地球上只有晴天才能利用太阳能，人们一旦进入宇宙空间，便可以一天24小时充分利用太阳能发电种植植物。在宇宙空间生活，除了水需要从地球运去之外，其余所有的物质都可以取之于月球。
关于“宇宙岛”的停留位置，专家小组进行了大量的研究，这个地点必须是地球和月球对“宇宙岛”引力相等的地方，使“岛”不至于发生漂流。
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