3.量子纠缠
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
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。
5.西伯利亚指骨
西伯利亚指骨
这一切都始于在西伯利亚山洞发现的一块拥有4万年历史的指骨。虽然一根手指似乎并不能令研究继续下去,但研究人员从手指中提取了DNA,用以搞清楚手指的主人。他们原本以为手指可能来自尼安德特人,或早期人类的亲属,但分析结果却发现指骨属于一个非常特别的女士——研究人员称之为“X女士”。
研究人员特别对提取自指骨的线粒体DNA做了细致研究。线粒体DNA一般只通过母系遗传,是探索人类进化的绝佳工具。两个现代人的线粒体DNA可能只有数十处不同之处,但他们与尼安德特人的差异却有近200处。当研究人员将“X女士”的线粒体DNA与现代人做了比较后,竟然发现了大约400处不同。
这一发现又给人类进化过程增添了新的疑团。如果“X女士”代表一个新人种(这个疑问至今仍在讨论之中),那表明一个我们一无所知的原始人种从非洲迁出,与尼安德特人及欧洲和亚洲的早期现代人生活在同一个地方。有关潜在新人种(如发现于印度尼西亚的“矮人族”弗洛勒斯人)的争议进一步证明了一个概念,即人类进化树有许多分支。由于智人是唯一生存至今的人种,所以,我们可能认为人类进化树是笔直的,呈流线型。