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【討論】十大有待實現科學突破

樓主 夏美 as803191
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出處

1.地心旅行

去地心旅行困難重重

19世紀,科學家普遍認為人類會首先上演地心遊記,之後很久才會實現登陸月球的壯舉。在這種想法的背後,我們看到的是科學技術的不可預測性。地心遊記的難度實際上遠遠超過科學家的預計。地心壓力巨大,整個世界的重量都壓在這個“肩膀”上。在這種巨大的壓力下,已知任何物體都無法保持本來形狀,甚至連碳納米管也是如此。當前深度最大的人工洞還不及上演地心遊記所需要的0.2%。雖然地球內部深處可能提供數量驚人能量,但在能夠直接進入前,我們似乎還要等待相當長的時間。

  2.納米醫學

納米醫學

納米技術擁有在多個領域實現大變革的潛力,其能夠為人類帶來的最大貢獻可能就是在醫學上的應用,可以說,這種應用所具有的潛力是永無止境的。我們可以利用納米技術製造分子級治療工具,粘住並摧毀癌細胞,並且只將癌細胞作為攻擊對象。先進的藥物輸送技術可用於向人體特定部位輸送藥物,進而消除副作用。微型機器人可用於為患者實施超高精確度外科手術,修復受損組織或者追擊並摧毀確定細胞,例如癌細胞或者細菌。當前的納米醫學仍處於“嬰兒時期”,但它可能成為自人類首次研製出疫苗以來最偉大的現代醫學突破。

  3.萬有理論

萬有理論

數千年來,科學家便預言宇宙中一切事物實際上都是一個單一力的結果。幾個世紀來,物理學家不斷努力,力求將所有已知的力統一在一起。當前發現的4個基本力分別是電磁力、弱核力、強核力以及引力。雖然電弱理論將弱核力和電磁力統一在一起,但萬有理論需要做到的卻是將所有4種力統一起來。為了證明這種理論,科學家必須在極高能量條件下對物質進行研究。

弦理論試圖解釋大自然的基礎,相比之下,萬有理論可能更為理想。這種理論將是愛因斯坦提出相對論之後物理學領域的最大突破。 “萬有理論”這個名字旨在傳遞這樣一種信息,即將所有物理學現象統一在一起。雖然名字如此,但我們無法通過這項理論完全了解物理學的全部,畢竟仍有更多的東西等待我們去發現。

  4.太空梯

太空梯

太空梯的高度雖然是現有最高建築的數千倍,但製造這樣一個電梯遠比我們想像的要簡單的多,原因就在於太空梯的質量中心實際上位於軌道之內。太空梯計劃經常要有一個位於對地靜止軌道之內或者上方的空間站參與,空間站與地面之間要架設一條繩索,上系負責在地球與空間站間運送人員和貨物的電梯車廂。

太空梯能夠讓太空旅行變得更容易、更低廉同時更安全。如果讓這樣一部電梯有效發揮作用,理想的選擇就是採用由碳納米管製成的高強度材料,這種材料所需要的數量顯然是巨大的。當然了,建造太空梯也會面臨這樣或那樣的問題。儘管存在不小挑戰,私人公司LiftPort Group還是製定計劃,預計在2031年之前製造一部太空梯。

  5.載人火星任務

載人火星任務

在相當長時間內,將人類送上火星還只能是科幻小說和科幻影片中才有的事情。但在人類首次登陸月球之後,到火星上漫步這一想法突然之間似乎變得切實可行。在太空探索史上,載人火星任務將具有里程碑意義。登陸火星有助於科學家更進一步了解這顆紅色星球。很多人認為,在火星上建造一個永久性基地所能起到的作用將遠遠超過月球基地。

載人火星任務雖然與登月類似,但難度更大。地球與火星之間的距離是地月距離的大約100倍,除此之外,科學家還必須考慮包括火星天氣在內的一系列問題。目前,美國宇航局已經制定火星登陸計劃,希望在本世紀30年代登上這顆紅色星球。無獨有偶的是,歐洲航天局也計劃在大約相同的時間框架內實現這一夢想。相比之下,俄羅斯表現得更為積極,計劃在2020年之前執行載人火星任務。

6.攻剋癌症

攻剋癌症

 癌症是當前最致命的疾病之一。自古希臘名醫希波克拉底時代以來,人類就一直在尋找治愈癌症的途徑。癌症與常見的感冒類似,雖然有很多手段可以對其進行治療,但現代醫學界仍未找到治愈方式。造成這種無奈的部分原因在於,癌症與感冒類似,擁有很多不同的類型並且彼此間的差異很少。

不幸的是,癌症的可怕性遠遠超過感冒,每年有超過700萬人被這種疾病奪去了生命。迄今為止,大量藥物、化學物質、幹細胞、基因改造病毒甚至於砷都被提議用於治愈癌症。但當前的所有努力最終都以失敗告終。

  7.清潔能源

清潔能源

雖然科學家對化石燃料的很多替代物進行了研究,但在能源供應完全實現可再生之前,人類仍有相當長的一段路要走。據統計,人類當前使用的能源中大約有85%來自於化石燃料。發展清潔能源被視為一項重要舉措,原因在於化石燃料的存在維持不了多長時間,同時還會造成環境污染並導致國家關係趨於緊張。

清潔能源很難成為現實的原因在於,過去150年來我們一直依賴石油,關閉這道門的難度可想而知。一些人表示,可產生大量清潔能源的技術已經存在,但一直受到大型石油公司的打壓。令人感到欣慰的是,一些歐洲國家已能夠製造數量相當可觀的清潔能源。當前的清潔能源包括風能、太陽能、地熱能、潮汐能、水電、核能以及生物燃料。

  8.頭部移植

頭部移植

在不久的將來,這項怪異的外科手術必將引發巨大爭議。實施頭部移植手術過程中,患者的頭部將被切下來,而後移植到捐獻者的身體上,同時還要保證頭部與新身體之間的血流暢通。從理論上說,頭部移植手術可用於治療任何不會直接影響大腦的疾病。然而,除非能夠找到一種修復脊髓的方式,否則的話,患者將處於四肢癱瘓狀態。

頭部移植已在老鼠、狗以及猴子身上取得有限成功。其面臨的最大問題是,這種移植將引發一系列倫理和道德問題。例如,如果器官捐獻者數量不足,頭部移植就是一種浪費,因為捐獻者最終只能拯救一個人。更令人感到擔憂的是,如果頭部移植伴隨克隆同時發生,患者可能謀殺另一個自己,進而實現將壽命加倍的企圖。

  9.永久性月球基地

永久性月球基地

在太空殖民這一想法首次浮出水面之後,距離地球最近的月球便成為人類的第一個殖民目標。在1969年人類第一次登上月球之後,建造永久性月球基地的想法突然間變得非常切實可行。但出於種種原因,其中包括經濟和技術上的原因,這項計劃很難付諸實施。

美國宇航局已製定計劃,預計在2024年之前建造一個月球基地。歐洲航天局也計劃在2025年之前建造一個月球基地。此外,日本和印度也均決定在2030年之前建造月球基地。打造月球基地面臨的最大障礙就是資金問題。包括巴茲·奧爾德林在內的很多宇航局內部人士紛紛指責建造月球基地的做法,在他們看來,宇航局應該將更多精力放在其它項目上,例如載人火星任務。

  10.DNA計算機

脫氧核糖核酸

讀者不妨想像一下,如果自己的iPod能夠存儲可播放數千年的高清晰視頻,那將是怎樣一番景象。 DNA計算機便可讓類似這樣的設備成為一種可能。眾所周知,DNA是活生物用於存儲遺傳信息的物質。其獨特之處在於能夠在有限空間內存儲大量信息。 1毫克DNA能夠存儲世界上所有打印資料。

DNA計算當前仍處在嬰兒時期,類似MAYA-II這樣的原型起到的作用也只是展示這種理念。如果DNA計算能夠趨於完美,採用這種技術的計算機所能存儲的信息量將是按照當前標準所無法想像的。

 

永久性月球基地
困難度會非常高嗎?
最後一個DNA計算機是什麼?  看不懂呀
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