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宇宙有多大

1996 年第 4 期 · 知识窗 ·
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  宇宙有多大?   20年代,天文学家艾支哈勃发现,宇宙原来是以恒速扩张的。宇宙中的星体犹如气球上的波点。当气球愈胀愈大时,两个星体之间的距离就愈大,互相抛离的速度也愈高。   “哈勃恒数”就是星体互相抛离的速度和距离之比例。恒数数值愈高,表示宇宙扩张至现今的“尺码”所需的时间愈短,宇宙也就愈年轻。不过天文学对“哈勃恒数”数值仍未有一致意见,有的认为是85,有的认为仅40,而宇宙的岁数则可以是110亿年,甚至240亿年。但大多数天文学家均认同宇宙较老的说法,因为有些银河系存在已有150亿年,而地球上的好些石层,也已有40亿年历史了。   宇宙是否有秩序?   16世纪时的天文学家开普勒以三条自然定律来解释天体的活动,并启发牛顿发现了万有引力。科学的一大假说,便是宇宙用一个可预料而有秩序的系统,犹如钟表结构一般,虽然有些现象比较复杂,难以理解,但其背后仍是有规律的。美国麻省理工学院两位科学家于1994年年中表示,整个太阳系根本是个无法预测的星系。   其实,不论是生态学家、生物学家,还是天文学家、化学家或经济学家,都在所研究的领域中发现了混乱现象,混乱也有可能是一切自然定律背后的动力。   科学目前未能解释为什么宇宙会从混乱复杂中制造秩序,我们只能说:宇宙本身似乎是倾向创造规律模式的。   何以会有春夏秋冬?   目前,解释气候变化的理论有很多种,这些理论的共通之处是:它们一致认为二氧化碳是导致地球天气出现诸般变化的“疑凶”。二氧化碳分子像一块单面镜子,接受从太阳那里发出的辐射,太阳辐射穿过它直达地球。地球把这些辐射反射到太空时,二氧化碳便将它们吸收。   地壳的移动,一方面将贮存的二氧化碳释放到大气层去,使地球温度上升,形成炎热的天气,另一方面也能从大气层中将二氧化碳吸走,使地球气温骤降,制造酷寒的气候。   生命怎样诞生?   科学界到目前还未有一致的说法。不过,科学家相信地球上最初的生命,不论它是什么,都一定具有繁殖下一代的能力,把生命延续下去。进化论学派生物学家认为35亿年前岩石形成时期的一种单细胞细菌,是人类的祖先。这种“原始”生物的构造相当复杂,它拥有DNA和RNA两种基因,并由蛋白质、脂类和其他成分组成,但在这“原始”生物出现以前,另有一种构造简单的生物存在。星体科学家查巴怀疑生命的起源来自星际空间。理由是在月球表面或火星的火山口,都可找到不少有机合成物。不过这些星体上的有机物,迁居地球时所产生的高温,足以把整个海洋蒸干,令地球成为不毛之地,任何生物也无法生存。   人体是怎样构成的?   人类的卵子,以2的倍数递增繁殖,经过9个月时间,生出形状和功能各异的细胞。这些细胞广布全身,成为骨细胞、神经细胞、红白血球细胞……甚至皮肤。令科学家困惑的是,这些细胞均原自一个单细胞,是什么使单细胞迅速分裂繁殖,并指令不同细胞负责组成身体各个部分?而在巧妙的分工下,身体各部分得以均衡地成长,一个健全的“人”便诞生了。生物科学研究就此问题虽然未能找到真正答案,不过,却找到两点发现,有助解开这个谜团。第一,科学家在1953年发现DNA(脱氧核糖核酸)结构,从而进一步了解基因如何决定细胞成长,使之形成一个在发育中的胚胎。其次,科学家最近在果蝇身上找到一种称为Homeobox的DNA。Homeobox是单一基因的主要构成部分,而单一基因是专门负责控制身体各部分组成的。不论低等或高等动物,其体内均有Homeobox。   目前,科学家知道基因是人体发育的工程师,不过,谁在真正负责建立身体各部分,仍是未知之数。   地球能养活多少人?   联合国1990年的统计,当年全球人口约53亿;今天,可能增至55亿;2025年时是110亿;到了2150年,会达6942亿,即每平方公里陆地有人口1.21万。当然,没有任何人能肯定地球人口在未来的增长情况,而不少科学家更相信,长期来说,出生率与死亡率会互相抵消,人口增长率会是零。   地球能养活多少人?基本上,这要视它制造食物的能力而定,而它能养活的人口,等于可用地面积乘每片面积的收成除以每个人的消耗量。但上述各项的真正数目亦未能确定。尽管地球“最终”能支持的人口数量未明,但不少研究员曾做过较短期的推测。例如,在1983年,三个国际组织曾估计了117个国家(不包括中国)于2000年的人口支持量。若到时科技水平低,支持量是57亿;中水平则是144亿;高水平则可养活320多亿。   人类的祖先是谁?   以往,人们发掘欧洲猿人,也顺理成章地认为现代亚洲人是他们的后代。这种说法到了1987年被加州大学的生物化学家攻击,已经站不住脚了。   这几位生物化学家以基因而非骸骨作为立论的根据,他们认为在非洲,确有两族人居住过,其中猿人一族因种种原因未能延续其后代,而另一族向外迁,则是我们的祖先。由于他们不自相残杀,所以,具备成为人类祖先的条件。这群加州生物学家研究粒线体内的DNA。粒线体是细胞能源的制造工场,每个人体细胞都藏有它。这种粒线体里的DNA,不易混合,并会由一代累积遗传给下代,研究粒线体的DNA,可说是追寻人类起源的一个可靠方法。从考查不同人种妇女的粒线体DNA,发现累积DNA最多的妇女是来自非洲,因此他们认为一小部分非洲人,衍生成今天各种肤色的人种。   华盛顿大学遗传学家坦普尔曼认为,加州生物学家的分析技术未臻完善,上述理论值得商榷。   人类可以彻底消灭疾病吗?   目前,人类对付疾病能力,似乎是毋庸置疑的,不少科学家相信在20年内,癌 、艾滋病、疟疾、精神错乱等将被人类陆续征服。   然而,一个完全没有疾病、人人健康的社会,是跟生命进化演化所需的不断活动相违背的。科学家几乎百分之百的肯定,今天地球上的1000万种(或更多)生物,是同一个单细胞生物的后裔。研究显示,这些生物(包括人类)之所以能产生这巨大变化,全因为他们不断被“粒线体”所“感染”,“粒线体”原本是侵袭远古单细胞生物的“细菌”,使细胞能借氧气制造能源而生物不断演变,便更能适应环境和气候,对他们抵抗疾病也有帮助。生物中的基因异常,有时对他们适应新环境也有莫大的帮助。   电脑能否取代人脑?   科学家就制造一台可思想、有意识的机器这一问题,有着不同的见解。电脑科学家特里认为,意识是由内心发生,不能由外界引进,因此,要用人手制作一台有意识的机器,似乎是天方夜谭。   特里认为,我们伸动手臂,这不单单是一个动作,也相信这动作有其内在的意思,这跟机器伸动机械臂的意义不同。   谈到语言,机器所用的语言跟人们日常用语的分野尤其明显。在电脑语言世界里,每个生字跟其意义有固定的关系,即是说,每一个字只有一个意思,但在人们日常说话时,口头所说的,可能是利用其比喻意义,因此,一词的运用变化多端,其意义之广,运用之繁复,非电脑语言所能及。   目前人类已能大量制造各种类型的电脑,但人工智能电脑面世之前,科学家还要面对一大堆棘手的问题。□
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