纽约时报:全球最顶尖的人最关注这11件事

时间:2019-10-31 16:04:00 访问:127 次

早在2003年《纽约时报》科学版25周年之际,《纽约时报》就表达了对科学领域最紧迫问题的看法。15年后,问题变了。同样,《纽约时报》最近发布了一篇特别报道:“人们最想知道的11件事”。主要内容如下:

宇宙还需要爱因斯坦吗?

物理学家在研究统一理论的过程中不再统一。科学家爱因斯坦在世时,他为现代科学设定了一个目标:找到万物的终极理论,一个“统一的理论”。他认为没有宇宙的组合。

但是在2017年夏天,量子在线杂志发表了一篇名为《没有物理定律》的文章,这篇文章是由robbert dijkgraaf博士撰写的。他写道,“海角”的可能性极其复杂。对于你做过的每一个好的或坏的梦,都有一个宇宙,每一个梦都有自己所谓的基本粒子、力、定律和维度。

这种“景观”,也被称为多元宇宙,是由弦论者构想出来的,他们在当前的科学想象中超越了爱因斯坦。弦理论将弯曲的万有引力和描述宇宙内部的量子力学结合起来,把自然界的基本成分想象成在11维空间振动的微小能量弦。

对一些物理学家来说,这种“景观”是哥白尼革命逻辑的延伸,正如地球不是太阳系的中心,我们的宇宙也不是唯一的宇宙。对其他物理学家来说,其他宇宙的想法是认知上的荒谬,是无法证明的死胡同,是对爱因斯坦独特宇宙梦想的背叛。

粒子物理学家现在已经在大型强子对撞机中筛选了数万亿次亚原子碰撞。大型强子对撞机是一台发现希格斯粒子的巨型机器。迄今为止,他们已经证实希格斯粒子的行为符合标准模型的预测。

这是一个伟大的成就,但它没有揭示更深层次的理论差异。研究者没有发现预期的超对称性现象。

法兰克福高级研究所的理论物理学家萨宾·侯赛因菲尔德认为超对称性是一种错觉。

然而,宇宙学家们已经就他们的标准宇宙达成了一致,有5%的原子,25%的暗物质和70%的暗能量。如果科学家想要什么礼物,那就是一个新的理论,它可以打破这些“标准模型”,为我们的存在提供新的线索。

我们什么时候能解决精神疾病的问题?

生物学原本被期望用于治疗精神疾病,但是几十年后的今天,仍然有数百万精神疾病患者。几个世纪以来,精神疾病的原因被归因于多种原因,从亚里士多德的“精神损害”理论到盖伦的“体液失衡”理论。

在过去的几十年里,生物精神病学的出现有望详细描述异常的大脑问题,但这一目标尚未实现,但将来可能会实现。麻省理工学院布罗德研究所和哈佛大学斯坦利精神病学研究中心主任史蒂文·海曼(steven hyman)博士表示,研究人员需要与患者呆在一起,并有更多的交流。没有精神病人,研究就无法进行。

《精神病学领域指南》1998年修订版实际上排除了心理学解释。研究人员现在可以使用整洁的标签和复杂的工具,包括核磁共振动物模型和基因分析,来指导大脑的研究。

精神问题变成精神疾病,接着是脑部疾病,这可能是由化学失衡或基因引起的。然而,实际科学并不支持这些解释,生物精神病学对病人来说没有什么价值。

然而,这些工作为未来的研究提供了两个方向:

1.标准的精神病学系统不能很好地映射到任何共享的生物学。抑郁症不是一种疾病,而是多种疾病,在不同的人身上表现出不同的表现。2016年,Boudreau研究所的研究人员发现了强有力的证据,证明精神分裂症的发展与调节突触修剪的基因有关。

2.至于生物学的影响,遗传起了一定的作用,但对绝大多数人来说,精神问题远非独立的原因。

数百万精神病患者要么完全康复,要么通过过充实的生活来学会控制疼痛的方法。将来,研究人员不仅需要自下而上地研究遗传学,还需要自上而下地与精神病患者沟通。

通过那些与精神疾病作斗争的人来指导研究。研究人员仍有很长的路要走,才能建立一门详细描述人类精神痛苦的科学。

我们是如何成为人类的

从早期人类到现代人类,进化没有画一条直线。有一段时间,我们和许多近亲住在地球上。近年来,科学家对我们如何成为人类提供了许多见解。在许多情况下,新的证据与我们所知道的不一致。

四十年前,科学家们对我们的祖先是如何与其他猿类区分开来并进化成古代人类知之甚少。最古老的化石是埃塞俄比亚名为露西的女性化石。古代人类的进化似乎是从她到现代人类的一条相对直接的道路。

然而,露西和她的亲戚仍然具有猿的特征。很明显,露西的物种并不是我们进化的开始。

已知最早的原始人在一个重要方面与我们相似,那就是,他们可以在地面上行走,至少是短距离行走。沿着不同的进化路线,古代人类独立进化出不同的特征。我们知道多达30种古代人类。在漫长的历史中,一种古老的人类并没有简单地取代另一种古老的人类。

2017年,研究人员发现了大约30万年前摩洛哥已知最古老的化石。那时,尼安德特人也存在。与此同时,直立人仍然生活在印度尼西亚,但他们都相继灭绝了。

2015年,研究人员在南非的一个洞穴中发现了25万年前的化石。这种新物种被称为“鼻孔人”,它的大脑结构与我们的相似。

当鼻孔鸟在非洲繁殖时,另一个神秘的物种出现在印度尼西亚的一个岛上,现在叫做弗洛雷斯岛。这些被称为小花的古代人类只有三英尺高,他们的大脑甚至比鼻孔人的还要小。

在西伯利亚的一项重大发现中,研究人员检查了一个难以形容的小方阵,发现了另一个原始人的基因组。

事实证明,我们只是在过去的4万年里才拥有这个星球。这可能是因为我们比其他物种更有竞争力。也许他们只是进化中运气不好。

我们能经受住气候变化吗?

如果你是气候专家,你会经常被问到上述问题。政府间气候变化专门委员会的一项令人震惊的分析预测,如果政府不采取强有力的行动,2040年将会出现严重的粮食短缺和大规模珊瑚礁死亡。

巴黎气候协议设定了防止工业化前全球气温上升2摄氏度或3.6华氏度的目标。在华氏2度的高温下,北极海冰可能会在夏天消失。

然而,如果我们能控制全球气温上升到1.5摄氏度,北极海冰在夏季更有可能存活。珊瑚礁将继续遭到破坏,但不会完全消失。受严重热浪影响的人口比例将骤降至14%左右。受城市干旱影响的人数将减少6000多万。

然而,没有一个主要工业化国家预计会达到2摄氏度的目标,更不用说1.5摄氏度了。

虽然情况很严重,但并不像想象的那么糟糕。但是最坏的情况是产生像世界末日一样的气候报告。

三十年前,科学家詹姆斯汉森在一次里程碑式的国会证词中警告气候变化。如果我们足够聪明,气候灾难是可以避免的。我们人类是一个前瞻性物种。

“我们确实考虑未来,”美国宇航局戈达德太空研究所的助理研究员凯特·马维尔说。

德克萨斯理工大学的气候科学家凯瑟琳·海霍(Katharine hayhoe)指出,年轻人正在成为气候变化的领导者,开发技术已经可以从大气中提取二氧化碳。“如果我们放弃,最坏的情况将会发生,”她说。

凯瑟琳说,一些人根据最近的气候报告推测,解决这个问题只剩下10多年的时间了。然而,她相信12年后地球上会有人类,但是需要更多的人来应对气候变化。

人类能活多久?

严重疾病最常见的危险因素是老年。心脏病、癌症、中风、神经系统疾病和糖尿病的风险都随着年龄的增长而急剧增加。一个人年龄越大,越有可能患各种慢性病。

一些科学家希望有一天他们可以通过针对衰老本身来同时治疗所有这些疾病。

人类不是永生的。然而,对于人类能在最理想的环境中生活多久,存在着相当大的争议。2016年,一组科学家宣布上限应该是115岁。但是在六月,研究人员观察了意大利的老年人死亡率,发现人类的预期寿命可能没有限制。

在过去几十年的动物研究中,科学家已经开始了解导致老年人身体退化的特定细胞和分子过程。

梅奥医院的tamara tchkonia博士和james l. kirkland博士在上个月发表在《美国医学协会杂志》上的一篇论文中将这些过程分为四类:慢性炎症、细胞功能障碍、阻止其再生组织的干细胞变化、细胞衰老和与组织疾病相关的衰老细胞的积累。

研究人员发现老化细胞分泌蛋白质、脂质和其他物质,增加炎症和组织破坏。在一项对老鼠的研究中,将这些细胞移植到健康动物的膝关节会导致看起来非常像人类骨关节炎的疾病。

健康的年轻人很少拥有这样的细胞,但是在60岁以后,他们开始积累,并且他们的增加与年老时的残疾有关。

有没有什么治疗方法可以去除这些衰老的细胞,同时留下它们?几种方法正在测试中。

在一项对小鼠的研究中,发现衰老细胞对两种药物的组合敏感:达沙替尼(一种抗癌药物)和槲皮素(一种植物类黄酮)。

一些已被批准用于其他目的的药物正在测试其作为抗衰老药物的有效性。

另一种候选药物涉及一种叫做烟酰胺腺嘌呤二核苷酸或nad的辅酶。它在细胞呼吸中发挥作用,将电子移动到线粒体,线粒体产生能量。

S.芝加哥伊利诺斯大学流行病学教授杰伊·奥尔森斯基(jay olshansky)是一名研究人员,他在这一领域发表了许多论文。他说我们能活多久有上限,大约85年。

“身体的某些部分,包括大脑,不是为长期使用而设计的,”他说。“我们看到了超越生存极限的后果:阿尔茨海默病、痴呆、关节和髋关节问题增加以及肌肉质量下降。”

我们都会死。严肃的科学不相信永生。然而,与此同时,我们也向安全健康的老年迈进了一步。

我们的星际旅行在哪里?

在科幻系列《星际迷航》中,美国企业在“扭曲驱动”的推动下穿梭于宇宙之间。不幸的是,对于太空旅行爱好者来说,这似乎违反了爱因斯坦的方程,该方程通常禁止超光速旅行。

然而,如果加上“奇怪的物质(一种理论物质)”的话,上述科幻发明实际上符合爱因斯坦广义相对论的范围。广义相对论描述时空会弯曲。

因此,物理学家们一直在计算和辩论,但还没有得出这样一个结论,即这种装置是否可以制造出来并用于星际旅行。

虽然广义相对论方程可以很容易地写下来,但除非在某些特殊情况下,否则无法求解。

墨西哥国立自治大学核科学研究所所长米格尔·阿尔库比尔(Miguel alcubierre)正在为描述“扭曲气泡”的广义相对论方程构建一个特殊的解。气泡会挤压前面的空间,然后在后面膨胀,气泡内的宇宙飞船会以比光速更快的速度移动,即使它保持静止。

米格尔博士把这个概念比作机场里的移动人行道。“你就站在那里动一动,”他说。“你不用走。它只会推动你前进。”

米给尔·阿库别瑞博士描述的扭曲时空的最大缺陷是它需要某种未知物质的存在:一种能量密度小于零的物质。

物理学不排除负能量密度的可能性。有些人认为卡西米尔效应可以用来产生负能量密度。卡西米尔效应(Casimir effect)是量子力学中一种奇怪但已被证明的现象,在这种现象中,真空可以产生电磁力,将物体拉向对方。

即使可以做到这一点,早期的计算表明翘曲驱动将需要非常大的能量。

如果有可能比光速更快,它也可以用于时间旅行。这将违反物理学的另一个宝贵概念:因果关系,即未来不能改变过去的概念。

翘曲驱动可能成为科学幻想。随着科学家们进一步解开支配宇宙的基本定律,他们可能会发现一个被证明是不可能的原理。

然而,休斯顿约翰逊航天中心的物理学家哈罗德·怀特领导的一些美国宇航局科学家已经尝试了这个概念。他们说他们已经找到了一种配置假设负能量物质的方法。

为什么我们还这么胖?

现在科学家希望使用药丸来达到长期减肥的效果。1976年,美国的肥胖率是15%,现在是40%。没有人真正知道为什么身体变化这么大。

科学家指出了我们生活的环境因素,大量廉价的快餐和美味的小吃出现在我们身边。不管环境因素如何协同作用,一些环境因素正在使大多数人越来越胖到基因允许的程度。

从医生到制药公司,从卫生部官员到肥胖人群,每个人都希望有有效的治疗方法来调整自己的身体到正常水平,但是为什么没有这样的方法呢?

有些人通过节食和锻炼达到了减肥的目标,但他们只是少数。大多数人花几年时间通过节食和恢复来骑自行车。目前,只有一种几乎统一的有效方法,那就是减肥手术。这种激烈的方法会把胃变成一个小口袋,在某些情况下,它还会改变肠道路径。

接受手术的大多数人都减肥了,但是他们中的许多人仍然超重甚至肥胖。然而,他们的健康状况通常会得到改善。许多糖尿病患者不再需要胰岛素,他们的胆固醇和血压将会降低。

研究发现,当一个非常肥胖的人饮食达到正常体重时,他们仍然身体饥饿,非常渴望食物。

20世纪80年代的一系列论文证明肥胖与基因密切相关,体重可以遗传。幼儿时期被收养的孩子长大后和他们的亲生父母一样重。分开抚养的双胞胎体重几乎相同。

1995年,专家发现脂肪细胞分泌的瘦素分子告诉大脑身体有多少脂肪,然后大脑发出人们吃多少的信号。

安进公司斥资2000万元购买了瘦素专利,希望开发新的减肥药物。他们的想法是让肥胖的人摄入瘦素,这样他们的大脑会认为他们脂肪过多,吃得更少。令每个人懊恼的是,瘦素的效果并不理想。

减肥手术改变了身体激素和信号的组合,包括瘦素和许多其他激素。通过这种手术,许多病人不再需要高热量的食物来满足他们。许多人发现他们不再极度饥饿。

现在的希望是找到不用手术就能获得减肥手术的好处。许多研究人员正在尝试用药物来模拟这些效果,尽管大多数制药公司已经发现没有有效的疗法退出市场。

我们能治愈老年痴呆症吗?

很少有药物被批准用来治疗这种痴呆症,而且没有一种有好的效果。它已经成为医学领域最困难的问题之一。全世界约有4400万人患有这种疾病,包括美国的550万人。

专家预测,到2050年,随着老年人口的增加,这个数字可能会增加两倍。为什么仍然没有有效的治疗方法,也没有有效的方法来预防或延缓其影响?答案非常复杂。

在过去的20年里,研究人员、资助机构和临床试验集中在一个策略上:试图清除大脑中与疾病整体相关的斑块-β淀粉样物质。

然而,尽管一些药物能减少淀粉样蛋白的积累,但没有一种药物能成功预防或逆转痴呆症。淀粉样蛋白不能解释阿尔茨海默病的一切。不是每个有淀粉样斑块的人都有这种疾病。有些人还关注τ蛋白的研究。

目前,只有五种药物被批准用于治疗这种痴呆症,但它们都是针对早期症状的,而且长期没有一种是有效的。

2018年夏天,研究人员报告了一种新药的首次大规模临床试验结果。当人们的认知能力在早期下降时,五种最高剂量的测试不仅降低了淀粉样蛋白的水平,而且减缓了记忆和思维的恶化。

然而,尽管几位专家表达了谨慎的乐观态度,但仍需要对该药物ban2401进行更多的测试。

阿尔茨海默病的研究充满了失败的临床试验。原因不是淀粉样蛋白和τ蛋白的问题。首先,研究人员发现很难设计出模仿人类痴呆症症状的动物,这样他们就可以在测试人类之前在动物身上有效地测试药物。

另一个问题是,越来越复杂的扫描技术显示,阿尔茨海默病患者的脑损伤可能在痴呆症状出现前几十年就开始了。

正因为如此,近年来,许多研究人员已经开始在患有早期痴呆症或有痴呆症风险的人身上测试抗淀粉样蛋白药物。

阿尔茨海默病的有效治疗不能来得太快。相关研究发现,通过活动、音乐、舒适的食物和锻炼来帮助刺激积极的情绪,可以让病人感觉更好,减少焦虑和抑郁。但这与扭转疾病趋势不同。

我们如何区分人工智能的谎言?

2016年美国总统大选前的夏天,两位美国研究人员约翰西摩和菲利普塔利推出了一款新的推特机器人。通过分析社交网络上的活动模式,机器人学会了欺骗用户点击推文中的链接,这可能是危险的网站。

名为snap_r的机器人是一个自动“网络钓鱼”系统,它诱使一些人无意中将间谍软件下载到自己的机器上。

两位研究者建立了所谓的神经网络,这是一个复杂的数学系统,可以通过分析大量数据来学习。神经网络可以从成千上万张小狗照片中学会识别小狗。

今天,同样的数学技术正在给机器注入各种能力,从语音识别到语言翻译。在许多情况下,这种新型人工智能也是在互联网上欺骗人的理想手段。

许多技术观察家担心人工智能的兴起。人工智能可以产生看起来像真图像的深层假图像。

顶级人工智能实验室,甚至像谷歌这样的大型上市公司,都公开发布了他们的研究结果,在许多情况下,还发布了他们的软件代码。

今天,大多数推特机器人看起来像机器人,尤其是当你开始回复他们的时候。将来,他们的反应方式会让你很难将他们识别为机器人。

谷歌工程师已经专门为训练神经网络设计了计算机芯片。其他公司也在生产类似的芯片。随着这些芯片的出现,它们将进一步加速人工智能的研究。

openai政策负责人Jackclark表示,在不久的将来,政府将创建机器学习系统,试图让其他国家的人激进化,或将他们的观点强加给自己的人民。

“这是一种新的社会控制或宣传,”他说。“政府可以发起反对个人的运动。与此同时,为了更大的目标,政府可以操纵更多的人参与进来。”但理想情况下,人工智能也能提供一种识别和防止这种大规模操纵的方法。

也许防止虚假信息的唯一方法是以某种方式教育人们以极度不信任的态度看待他们在互联网上看到的东西。但这可能是最难解决的问题。

为什么我们没有针对所有疾病的疫苗?

资本投资只是一个表面问题。有些疾病,如艾滋病,到目前为止,科学家还没有治疗它们的好方法。

疫苗是最原始的发明之一。一些全球性杀手,如天花和小儿麻痹症,已经完全或几乎根除。还有一些,如疟疾和艾滋病。尽管有令人惊讶的新武器,如基因编辑,美国科学家仍然没有有效的方法来治愈它们。

在17世纪的英国,三分之一的儿童在15岁前死亡。今天,由于疫苗的发明,这种情况没有发生。

然而,尽管经过30年的努力,仍然没有艾滋病疫苗,没有通用流感疫苗,也没有针对疟疾或结核病的长期疫苗。

梅奥诊所疫苗研究小组主任格雷戈里·a·波兰博士说,在疫苗研究方面取得更快进展有两个困难,一个是科学,另一个是资金。

在正常情况下,如果一种疾病通常只留下几个完全没有疾病并且终生免疫的幸存者,那么就有可能开发出一种针对这种疾病的疫苗。天花符合标准,但艾滋病、疟疾和肺结核不符合标准。

然而,根据对六位专家的采访,如果世界投入更多的钱,目前肆虐的许多疾病可能会被疫苗打败。

新结核疫苗和旧疫苗新用途的最新进展鼓舞了专家们。

“如果18个月前你问我是否有可能开发结核病疫苗,我会说这是不可能的,”新成立的医学研究所首席执行官佩妮·希顿博士说。“但我认为这个领域现在很有希望”。

莱姆病疫苗于1998年获得许可,但四年后撤回。这被称为“公共卫生惨败”,因为谣言、诉讼和危言耸听的媒体报道吓跑了消费者。目前,估计每年有30万美国人感染莱姆病,一种改进的疫苗正在研发中。

但是,像所有其他正在进行的项目一样,疫苗研究需要更多的资金。

我们如何释放免疫系统?

虽然免疫疗法对癌症有神奇的效果,但它并不是对所有人都有帮助。副作用可能非常严重,成本也非常高。

癌症有隐藏的天赋,可以逃脱自然防御。免疫疗法的不断发展正在深刻改变癌症的治疗方法,挽救许多晚期恶性肿瘤患者的生命。

《美国医学会杂志》最近的一篇社论说,“晚期癌症患者寿命越来越长,可以活几年,而不是几个月。”免疫疗法在其中起着重要作用。然而,它不能帮助每个人。副作用可能非常严重,成本可能非常高。

总的来说,免疫疗法对不到一半的患者有效。迄今为止,美国食品和药物管理局批准的两种主要癌症免疫治疗药物分别是检查点抑制剂和car-t细胞。两者都涉及免疫系统的主体——T细胞。

但是科学家也在尝试开发一种全新的免疫疗法。这种疗法的焦点不是T细胞,而是免疫系统的另一部分,一种叫做巨噬细胞的白细胞。

在本月发表在《新英格兰医学杂志》上的一项研究中,研究人员测试了22名淋巴瘤患者。11例肿瘤缩小,8例完全消失。研究人员表示,副作用非常小,尤其是与其他免疫疗法相比。

对研究中的一名患者来说,结果非常令人惊讶。一名71岁的患者患有滤泡性淋巴瘤已经大约五年了。几种不同的治疗方法都没能控制这种疾病。大约一年前,他进入斯坦福大学做这项研究。

实验开始时,他的pet扫描上出现了10到15个斑点,表明他患有癌症。现在,他说:“当我看着新扫描时,除了一个点以外,所有的点都不见了。研究人员不认为这是癌症,也许这只是死亡癌症的残余。”

对巨噬细胞和T细胞的研究也基于同样的基本观点:癌症有时会通过关闭身体组织的“关闭”开关来欺骗这些防御者,该开关用于防止免疫细胞攻击。

检查点抑制剂阻断“关闭”开关,释放T细胞来追踪癌症。两位研究人员在T细胞上发现了检查点。他们的工作导致了检查点抑制剂的产生。他们分享了诺贝尔生理医学奖。

卡氏细胞(Car-t cells)涉及一种复杂得多的治疗方法,即从血液中提取数百万患者的T细胞,通过基因重组靶向细胞上的特定靶点,然后增殖,然后滴回患者静脉。2012年,费城儿童医院对这种疗法进行了测试,挽救了患有晚期白血病的6岁患者艾米丽·怀特黑德。目前,研究人员正在测试car-t疗法在其他血液癌症中的应用。

海上皇宫