十个有待实现的科学突破

十个有待实现的科学突破

        过去几个世纪来,科学技术呈现出迅猛的发展趋势,让一系列一度被打上“不可能”标签的事情成为一种可能。但很多事情仍等待科学家去发现和实现,很多设备和仪器等待他们去研制。以下列举的是十大尚未实现并且也可能是人们最希望看到的科技成就。　　

1.地心旅行

去地心旅行困难重重

　　19世纪,科学家普遍认为人类会首先上演地心游记,之后很久才会实现登陆月球的壮举。在这种想法的背后,我们看到的是科学技术的不可预测性。地心游记的难度实际上远远超过科学家的预计。地心压力巨大,整个世界的重量都压在这个“肩膀”上。在这种巨大的压力下,已知任何物体都无法保持本来形状,甚至连碳纳米管也是如此。当前深度最大的人工洞还不及上演地心游记所需要的0.2%。虽然地球内部深处可能提供数量惊人能量,但在能够直接进入前,我们似乎还要等待相当长的时间。

2.纳米医学

纳米医学

　　纳米技术拥有在多个领域实现大变革的潜力,其能够为人类带来的最大贡献可能就是在医学上的应用,可以说,这种应用所具有的潜力是永无止境的。我们可以利用纳米技术制造分子级治疗工具,粘住并摧毁癌细胞,并且只将癌细胞作为攻击对象。先进的药物输送技术可用于向人体特定部位输送药物,进而消除副作用。微型机器人(300024,股吧)可用于为患者实施超高精确度外科手术,修复受损组织或者追击并摧毁确定细胞,例如癌细胞或者细菌。当前的纳米医学仍处于“婴儿时期”,但它可能成为自人类首次研制出疫苗以来最伟大的现代医学突破。

3.万有理论

万有理论

　　数千年来,科学家便预言宇宙中一切事物实际上都是一个单一力的结果。几个世纪来,物理学家不断努力,力求将所有已知的力统一在一起。当前发现的4个基本力分别是电磁力、弱核力、强核力以及引力。虽然电弱理论将弱核力和电磁力统一在一起,但万有理论需要做到的却是将所有4种力统一起来。为了证明这种理论,科学家必须在极高能量条件下对物质进行研究。

　　弦理论试图解释大自然的基础,相比之下,万有理论可能更为理想。这种理论将是爱因斯坦提出相对论之后物理学领域的最大突破。“万有理论”这个名字旨在传递这样一种信息,即将所有物理学现象统一在一起。虽然名字如此,但我们无法通过这项理论完全了解物理学的全部,毕竟仍有更多的东西等待我们去发现。

4.太空梯

太空梯

　　太空梯的高度虽然是现有最高建筑的数千倍,但制造这样一个电梯远比我们想象的要简单的多,原因就在于太空梯的质量中心实际上位于轨道之内。太空梯计划经常要有一个位于对地静止轨道之内或者上方的空间站参与,空间站与地面之间要架设一条绳索,上系负责在地球与空间站间运送人员和货物的电梯车厢。

　　太空梯能够让太空旅行变得更容易、更低廉同时更安全。如果让这样一部电梯有效发挥作用,理想的选择就是采用由碳纳米管制成的高强度材料,这种材料所需要的数量显然是巨大的。当然了,建造太空梯也会面临这样或那样的问题。尽管存在不小挑战,私人公司LiftPort Group还是制定计划,预计在2031年之前制造一部太空梯。

5.载人火星任务

载人火星任务

　　在相当长时间内,将人类送上火星还只能是科幻小说和科幻影片中才有的事情。但在人类首次登陆月球之后,到火星上漫步这一想法突然之间似乎变得切实可行。在太空探索史上,载人火星任务将具有里程碑意义。登陆火星有助于科学家更进一步了解这颗红色星球。很多人认为,在火星上建造一个永久性基地所能起到的作用将远远超过月球基地。

　　载人火星任务虽然与登月类似,但难度更大。地球与火星之间的距离是地月距离的大约100倍,除此之外,科学家还必须考虑包括火星天气在内的一系列问题。目前,美国宇航局已经制定火星登陆计划,希望在本世纪30年代登上这颗红色星球。无独有偶的是,欧洲航天局也计划在大约相同的时间框架内实现这一梦想。相比之下,俄罗斯表现得更为积极,计划在2020年之前执行载人火星任务。　

6.攻克癌症

攻克癌症

　　癌症是当前最致命的疾病之一。自古希腊名医希波克拉底时代以来,人类就一直在寻找治愈癌症的途径。癌症与常见的感冒类似,虽然有很多手段可以对其进行治疗,但现代医学界仍未找到治愈方式。造成这种无奈的部分原因在于,癌症与感冒类似,拥有很多不同的类型并且彼此间的差异很少。

　　不幸的是,癌症的可怕性远远超过感冒,每年有超过700万人被这种疾病夺去了生命。迄今为止,大量药物、化学物质、干细胞、基因改造病毒甚至于砷都被提议用于治愈癌症。但当前的所有努力最终都以失败告终。

7.清洁能源

清洁能源

　　虽然科学家对化石燃料的很多替代物进行了研究,但在能源供应完全实现可再生之前,人类仍有相当长的一段路要走。据统计,人类当前使用的能源中大约有85%来自于化石燃料。发展清洁能源被视为一项重要举措,原因在于化石燃料的存在维持不了多长时间,同时还会造成环境污染并导致国家关系趋于紧张。

　　清洁能源很难成为现实的原因在于,过去150年来我们一直依赖石油,关闭这道门的难度可想而知。一些人表示,可产生大量清洁能源的技术已经存在,但一直受到大型石油公司的打压。令人感到欣慰的是,一些欧洲国家已能够制造数量相当可观的清洁能源。当前的清洁能源包括风能、太阳能、地热能、潮汐能、水电、核能以及生物燃料。　

8.头部移植

头部移植

　　在不久的将来,这项怪异的外科手术必将引发巨大争议。实施头部移植手术过程中,患者的头部将被切下来,而后移植到捐献者的身体上,同时还要保证头部与新身体之间的血流畅通。从理论上说,头部移植手术可用于治疗任何不会直接影响大脑的疾病。然而,除非能够找到一种修复脊髓的方式,否则的话,患者将处于四肢瘫痪状态。

　　头部移植已在老鼠、狗以及猴子身上取得有限成功。其面临的最大问题是,这种移植将引发一系列伦理和道德问题。例如,如果器官捐献者数量不足,头部移植就是一种浪费,因为捐献者最终只能拯救一个人。更令人感到担忧的是,如果头部移植伴随克隆同时发生,患者可能谋杀另一个自己,进而实现将寿命加倍的企图。

9.永久性月球基地

永久性月球基地

　　在太空殖民这一想法首次浮出水面之后,距离地球最近的月球便成为人类的第一个殖民目标。在1969年人类第一次登上月球之后,建造永久性月球基地的想法突然间变得非常切实可行。但出于种种原因,其中包括经济和技术上的原因,这项计划很难付诸实施。

　　美国宇航局已制定计划,预计在2024年之前建造一个月球基地。欧洲航天局也计划在2025年之前建造一个月球基地。此外,日本和印度也均决定在2030年之前建造月球基地。打造月球基地面临的最大障碍就是资金问题。包括巴兹·奥尔德林在内的很多宇航局内部人士纷纷指责建造月球基地的做法,在他们看来,宇航局应该将更多精力放在其它项目上,例如载人火星任务。

10.DNA计算机

DNA

　　读者不妨想象一下,如果自己的iPod能够存储可播放数千年的高清晰视频,那将是怎样一番景象。DNA计算机便可让类似这样的设备成为一种可能。众所周知,DNA是活生物用于存储遗传信息的物质。其独特之处在于能够在有限空间内存储大量信息。1毫克DNA能够存储世界上所有打印资料。

　　DNA计算当前仍处在婴儿时期,类似MAYA-II这样的原型起到的作用也只是展示这种理念。如果DNA计算能够趋于完美,采用这种技术的计算机所能存储的信息量将是按照当前标准所无法想象的。