預言人類(lèi)的未來(lái)是件相當艱難的事情，但有一點(diǎn)確定無(wú)疑的是，未來(lái)都是從今天開(kāi)始的。英國學(xué)者保羅·帕森斯博士對世界科學(xué)界最近的眾多重大研究計劃進(jìn)行了大盤(pán)點(diǎn)，從中選出了10個(gè)最有可能在未來(lái)幾十年中對人類(lèi)的生活產(chǎn)生最大沖撞和影響的科學(xué)實(shí)驗計劃。在這10大能夠改變人類(lèi)未來(lái)的科學(xué)實(shí)驗中，一些實(shí)驗已經(jīng)處于起步和進(jìn)行之中，但還有一些實(shí)驗仍處于計劃階段，不過(guò)毫無(wú)疑問(wèn)的是，一旦這些科學(xué)實(shí)驗取得成功，必將使人類(lèi)文明步入新的階段，使我們的未來(lái)變得更加美好。
“二氧化碳吸收機”模擬圖。
直線(xiàn)加速器原型部件。
墨西哥科學(xué)家希望改善麥子的光合作用效率，使麥子的產(chǎn)量增加50%以上。
“托卡馬克”的圓環(huán)狀受控熱核反應裝置。
“遮星”太空船。
核磁共振圖像顯示，縮小的橙色區域則是“老年癡呆癥”患者的腦組織。
“馬刀”火箭引擎。
斯凱倫”太空船。
DNA編輯機。 能夠植入人體的智能救命膠囊 請想象一種智能膠囊，它可以像電極或芯片一樣被植入你的身體皮膚下，這種“智能膠囊”具有探測人體疾病的功能，一旦它“嗅”出人體出現某種疾病的早期癥狀，也許在你還沒(méi)有出現任何不適癥狀前，它就會(huì )在第一時(shí)間釋放出針對該疾病的治療藥劑，將疾病“殺死”于萌芽階段。這樣的智能膠囊將可以拯救無(wú)數人的生命，尤其是那些糖尿病患者，一旦“智能膠囊”測出患者血糖超標，將會(huì )立即釋放出胰島素等降低血糖的藥劑。 美國加利福尼亞州NASA艾米斯研究中心太空生物科學(xué)部的專(zhuān)家們目前正在發(fā)明這種“智能設備”，他們已經(jīng)使用碳納米管制造出了一種小型“智能膠囊”，它可以被植入宇航員的皮膚下。該“智能膠囊”包含一些可以對各種威脅——包括增強的太空輻射水平做出反應的“生物學(xué)細胞”，它們可以針對不同的威脅分泌釋放出相應的藥劑來(lái)增強人體的免疫和防衛能力。一旦成功，“智能膠囊”將首先應用于國際空間站的宇航員身上，然后再應用于普通患者的身上。 能從大氣層中吸收二氧化碳的機器 加拿大碳工程公司希望能通過(guò)一種機器，用化學(xué)方法從大氣中吸走有害的二氧化碳，從而依靠人工方法改造地球的氣候。 加拿大碳工程公司如今正在制造一種機器設備，它能吸取空氣然后通過(guò)一種氫氧化物溶液，空氣中的二氧化碳通過(guò)這種溶液后，能以固體碳酸鹽殘渣的形式沉淀下來(lái)，這些碳酸鹽殘渣可以埋葬和封存到地底下，也可以被用作其他工業(yè)原料。去年，碳工程公司建造的機器設備完成了初步測試，該機器在長(cháng)達500小時(shí)的實(shí)驗中從空氣中成功提取出了大量二氧化碳，另一項時(shí)長(cháng)數千小時(shí)的實(shí)驗將于今年夏天舉行，加拿大碳工程公司希望2013年就能啟動(dòng)商業(yè)性的測試計劃。每個(gè) “二氧化碳吸收機”將會(huì )有點(diǎn)類(lèi)似核電站的巨大冷卻塔，它每年有望從大氣層中移除100萬(wàn)噸的二氧化碳。 研制出一種實(shí)用的超導體 超導體將是電力輸送和儲存的未來(lái)工具，由于這種材料的電阻趨近于零。然而，開(kāi)發(fā)超導體的唯一問(wèn)題是，所有如今已知的超導體都只能在低于零下 163攝氏度的低溫環(huán)境下才能工作，所有超導體首先必須通過(guò)能量被冷卻，這將排除任何潛在節能的可能性，使得超導體缺乏任何現實(shí)實(shí)用性。 全球科學(xué)家都在尋找能在更高溫度下工作的超導體材料，而解決這一問(wèn)題和量子物理學(xué)法則密切相關(guān)，科學(xué)家首先需要通過(guò)電腦模擬亞原子粒子的“習性”，然而，這項工作對于目前的普通計算機來(lái)說(shuō)實(shí)在太難了。不過(guò)，澳大利亞悉尼大學(xué)和美國科羅拉多州國家標準和科技學(xué)會(huì )的研究人員已經(jīng)發(fā)明出了一種由鈹金屬離子按晶體柵格方式組成的“量子模擬器”，該計算設備能確�？茖W(xué)家建立和模擬量子粒子之間的交互作用，并簡(jiǎn)單算出那些交互作用的結果。悉尼大學(xué)研究人員邁克爾·J·比爾庫克博士說(shuō)：“在我們的實(shí)驗中，我們制造了一個(gè)可控系統，它的動(dòng)力學(xué)符合量子物理學(xué)法則。因此，我們的實(shí)驗能夠模擬自然發(fā)生的量子系統的習性�！币坏┛茖W(xué)家發(fā)明研制出一種具有實(shí)用性的超導體，必將給電力輸送和儲存問(wèn)題帶來(lái)巨大的革命。 創(chuàng )造一套完美的粒子物理學(xué)模型 粒子物理學(xué)的標準模型是目前幫助人類(lèi)理解亞原子粒子習性的最好框架，它是一套描述強力、弱力及電磁力這三種基本力及組成所有物質(zhì)的基本粒子的理論，可以正確描述基本粒子之間的相互作用。但是標準模型還不是一套萬(wàn)有理論，因為實(shí)驗證據顯示，標準模型還無(wú)法解釋一些極端高能量的現象，譬如它無(wú)法解釋引力作用和宇宙正在加速擴展的事實(shí)。 創(chuàng )造一套能夠解釋所有我們希望解釋的物理學(xué)現象的模型，將會(huì )成為一項重大的科學(xué)突破，它的重要意義將絲毫不亞于發(fā)現相對論或量子理論。創(chuàng )造一套完美的粒子物理學(xué)模型，必將不可避免地帶來(lái)現實(shí)應用方面的革命。 據科學(xué)家稱(chēng)，要了解粒子物理學(xué)真相偏離“標準模型”的預測有多遠，單靠法國和瑞士邊境的大型強子對撞機實(shí)驗根本無(wú)法解決，因為大型強子對撞機碰撞的是錯誤種類(lèi)的粒子——質(zhì)子，最好的選擇是同時(shí)碰撞電子和正電子�？墒�，在大型強子對撞機的環(huán)型軌道中碰撞電子和正電子會(huì )遭遇所謂的“同步加速器輻射”影響，使實(shí)驗功虧一簣。唯一的解決方法是在直線(xiàn)加速器中對電子和正電子進(jìn)行加速碰撞。目前，包括美國加州理工學(xué)院巴里·巴利希教授在內的科學(xué)家正在加入一個(gè)由“國際未來(lái)加速器委員會(huì )”發(fā)起的“國際直線(xiàn)加速器”計劃，該計劃的目標是建造一個(gè)世界上最強大、長(cháng)達50公里的直線(xiàn)加速器。 發(fā)現太陽(yáng)系外的外星生命 自從1995年天文學(xué)家發(fā)現了第一顆環(huán)繞太陽(yáng)系外恒星運轉的行星后，迄今為止，世界各地的天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現了至少760顆太陽(yáng)系外行星的存在。隨著(zhù)新發(fā)現的天外行星數目的不斷增加，科學(xué)家最想知道的是，在那些和地球非常相似的太陽(yáng)系外行星上，是否可能存在著(zhù)外星生命。 盡管天文學(xué)家們希望從這些太陽(yáng)系外行星上尋找外星生命的痕跡，然而唯一的問(wèn)題是，如果這些行星距它們恒星的距離和地球距太陽(yáng)的距離一樣遠，那么通過(guò)天文望遠鏡根本無(wú)法清楚地觀(guān)測這些天外行星，因為它們會(huì )被徹底“淹沒(méi)”在自己恒星的光芒里。針對這一問(wèn)題，美國科羅拉多大學(xué)天體物理學(xué)教授威布斯特· 卡什提議發(fā)射一艘名叫“遮星”的太空船，它可以懸浮在太空中的天文望遠鏡前面，擋住某顆恒星的光芒，從而確保天文望遠鏡能清晰觀(guān)測到圍繞該恒星運轉的行星，包括研究這些行星的光譜學(xué)，讓天文學(xué)家們能推算它們的化學(xué)組成成分。 直接飛入“地球軌道”的超級火箭引擎 從地球表面飛入地球軌道是一項巨大挑戰，它意味著(zhù)需要將發(fā)射速度加速到音速的25倍。在過(guò)去，太空船飛入地球軌道，通常必須使用多級運載火箭發(fā)射升空的方式來(lái)完成，多級火箭發(fā)射方法所攜帶的燃料具有一枚小型核武器的爆炸潛能，不但相當危險，并且每公斤載荷發(fā)射升空的代價(jià)高達數萬(wàn)美元，代價(jià)可說(shuō)相當高昂。 不過(guò)，英國牛津反應引擎公司目前正在研制發(fā)明一種新的超級火箭引擎，它可能會(huì )讓這一現狀徹底得到改變，使太空船像飛機一樣直接飛入地球軌道。據悉，該公司目前正在研制一種可以循環(huán)使用的“斯凱倫”太空船，它擁有的“超級引擎”能夠載著(zhù)宇航員從地球上的飛機跑道直接飛入太空中，而太空船并不需要安裝任何額外的引擎或攜帶任何多余的燃料箱。這種革命性的“超級引擎”名叫“馬刀”，它是一種強效的“吸氣式”火箭引擎。燃燒任何東西都需要氧氣，常規火箭燃燒液態(tài)氫的速度非�？焖�，所以常規火箭需要攜帶自己的液態(tài)氧。然而“馬刀”火箭引擎卻能從空氣中吸取氧氣。 改善麥子光合作用效率 全世界的科學(xué)家都希望能找到更有效的產(chǎn)糧方法，從而能讓未來(lái)的世界遠離饑荒的陰影。墨西哥“國際玉米和麥子改良中心”麥子產(chǎn)量協(xié)會(huì )的研究專(zhuān)家相信，轉移潛在饑荒陰影的方法之一，就是改善麥子的光合作用效率，在未來(lái)的25年中使麥子的產(chǎn)量增加50%以上。光合作用是植物吸收水、太陽(yáng)光和大氣中的二氧化碳后進(jìn)行的一系列生化處理過(guò)程，并將其轉換成碳水化合物食品和氧氣。墨西哥科學(xué)家計劃通過(guò)轉基因法和傳統的雜交法相結合的辦法來(lái)增強麥子的光合作用效力，從而增加麥子的產(chǎn)量。墨西哥麥子產(chǎn)量協(xié)會(huì )的科學(xué)家已經(jīng)在墨西哥索諾拉沙漠中的研究基地中展開(kāi)了一些試驗。 在培養皿中培育“老年癡呆癥”腦細胞 如今全世界范圍內至少超過(guò)2600萬(wàn)人正在飽受“阿爾茨海默”老年癡呆癥的折磨。然而，該病的根本病因卻迄今仍是一個(gè)謎，科學(xué)界既沒(méi)有根治方法，也少有減輕癥狀的療法。 因為關(guān)鍵的問(wèn)題是，科學(xué)家無(wú)法從一個(gè)活著(zhù)的病人身上提取受感染的腦組織進(jìn)行研究，同時(shí)動(dòng)物研究也不在考慮范圍內，因為人類(lèi)是已知唯一患有老年癡呆癥的生物種類(lèi)。所以為了找到解開(kāi)老年癡呆癥之謎的辦法，英國劍橋大學(xué)和美國加州大學(xué)的科學(xué)家如今正在進(jìn)行一項先鋒性研究，希望能通過(guò)皮膚細胞提取出干細胞，然后用干細胞在實(shí)驗室的培養皿中培育出大腦細胞，最后目睹那些大腦細胞如何逐漸演變成“老年癡呆癥”腦細胞，科學(xué)家希望能通過(guò)這一實(shí)驗找出一些“老年癡呆癥”形成的重要線(xiàn)索，從而力求最后能夠找出根治老年癡呆癥的方法。 發(fā)明安全清潔“核聚變”能源 一項名叫“國際高熱原子核實(shí)驗反應堆”的實(shí)驗，將會(huì )使未來(lái)的人類(lèi)擁有更加清潔和安全的受控“核聚變”能源，這項位于法國卡達拉舍地區的核聚變反應堆實(shí)驗一旦取得成功，將一勞永逸地解釋人類(lèi)幾千年的能源問(wèn)題，同時(shí)不會(huì )帶來(lái)任何核污染副作用。今天所有的商業(yè)核反應堆都是核裂變能源，核裂變廢料在數千年時(shí)間中都具有高放射性，所以必然導致代價(jià)高昂的核廢料處理問(wèn)題。 核聚變正是使太陽(yáng)發(fā)光發(fā)熱的能量來(lái)源，而科學(xué)家在能夠完全利用核聚變能源之前，首先必須解決的問(wèn)題是如何控制超熱的核聚變燃料溫度——產(chǎn)生核聚變的條件是需要創(chuàng )造1.5億攝氏度的高溫等離子區。這樣高溫度的等離子體，顯然用什么材料做容器都承受不了。不過(guò)，“國際高熱原子核實(shí)驗反應堆”研究小組將會(huì )嘗試在一個(gè)名叫“托卡馬克”的圓環(huán)狀受控熱核反應裝置中，利用強大磁場(chǎng)的幫助將高溫等離子體約束在反應堆中間，而不讓它們接觸到反應器的“墻壁”，從而希望借此方法解決核聚變超熱溫度的控制問(wèn)題。 建造出能“修改”人類(lèi)DNA的機器 美國麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)的科學(xué)家已經(jīng)建造了一臺能夠編輯“修改”DNA的機器，這臺名叫“MAGE”的“DNA編輯機”有點(diǎn)類(lèi)似電腦文字處理系統中的“剪切和粘貼”工具，不過(guò)它處理的不是電腦文字，而是DNA基因。這臺“DNA編輯機”的誕生，意味著(zhù)醫生們很快將有能力“修改”人類(lèi)基因組中遺傳病的DNA編碼，或者可以讓人類(lèi)的身體能對像艾滋病或流感這樣的病毒徹底免疫�！癉NA編輯機”的好處顯然遠不止于此，如果科學(xué)家能對細菌的DNA進(jìn)行修改，就能將這些微生物轉變成一個(gè)“藥物工廠(chǎng)”，甚至能將它們變成一種新的“能源”。 文/深圳特區報 |
