论文部分内容阅读
科技和现代生活有着非常密切的联系，多了解现代科学技术对学习生活不无裨益。2006年第4期刊出的21世纪10大科技难题（上）受到广大读者朋友的喜爱，这期我们继续刊登余下部分，希望能对同学们处理科技文阅读有所帮助，扩大同学们的阅读视野。
（奇 奇）
医学困境：人类可以彻底消灭疾病吗？
科学研究表明，今天地球上的一千多万种生物，是同一个单细胞生物的后裔。这些生物（包括人类）之所以能产生如此巨大的变化，全因为它们不断被“线粒体”所“感染”，“线粒体”原本是侵袭远古单细胞生物的“细胞”，使细胞能借氧气制造能源而使生物不断演变，以便更能适应环境和气候，对它们抵抗疾病也有帮助，生物中的基因异常，有时对它们适应新环境也有莫大帮助。然而，在我们身体日趋健康的同时，却由于地球环境的日益破坏，反而使人类自身付出了更高的健康代价，许多我们的祖先闻所未闻的疾病现在又开始肆虐人类了。人类能否彻底消灭疾病？这是医学面临的难题。
气象学难题：人类能否控制天气？
20世纪五六十年代，当电子计算机和火箭技术共同开始应用于气象研究时，控制天气的前景似乎十分光明。当时，美国、苏联等许多发达国家都制定了改造天气的计划。许多科学家相信，用碘化银晶体凝聚水汽，不久就可以在大面积地区耕云播雨。然而，不久，人们发现，实验室里小规模实验是一回事，自然界真实的风云变幻又是另一回事。
目前气象学家们认为，由于建立了超级计算机系统、卫星遥感系统和多普勒雷达系统，进行准确的10天以内较大范围的天气预报是可能的，对台风、旋风、雷暴等自然灾害进行预测也是可能的。可是，由于模拟模型的误差随着时间延长呈指数式增长，10天以上更长时间的预报还存在相当大的困难。
那么，人类能不能改造天气呢？美国麻省理工学院的爱德华·劳伦兹教授是第一张大气系统模拟图的制作者。他认为，从理论上讲改造天气似乎能做得到，但实际上几乎没有可行性。他举例说：“大自然极微小的变化就可以使局部地区的气温升降0．5℃，而人类要使得一小块地区的气温升降0.5℃，就得动用相当于好几个氢弹的能量，这显然是不现实的。”从这一意义上说，人类随心所欲地控制天气，仍是一个相当遥远的梦。
脑科学难题：智能从何而来？
根据骨骼化石、原始的石器工具、原始人类的遗址，科学家提出了许多人类智能起源的解释，但这些解释都带有很大的猜测成分。
智能是怎样诞生、进化的？达尔文认为，在原始部落的冲突中，智能高的部落容易取胜，消灭对手，因而他们高智能的基因也容易保留遗传下来。今天的社会生物学家研究了现存的原始部落，他们发现，部落的社会生活密度和复杂性，是促进智能进化的强大动力。
过去我们在研究智能进化时，往往注意大脑体积的增加，或者大脑与身体比例的增加。加州大学医学院的神经生物学家杰里逊指出：大脑结构的改变对智能的进化更为重要。可是化石资料无法反映这一点。这是研究智能进化的一大困难。
有一些科学家指出：原始人类智能的突飞猛进是一个“幸运的机遇”，由于直立行走，使得骨盆变宽，胎儿可以变大、胎儿与成体大脑之比在灵长动物中是恒定的，所以人类的大脑可以比其他灵长类动物大得多。
加拿大多伦多大学进化生物学家查利斯近年来提出了一种引人注目的新假说——基因文化协同进化论。他认为：人类智能的诞生进化是由于生物进化和文化进步相互作用的结果，基因的改变迫使人类适应新的文化，而新的文化又加速了基因的进化。
关于智能的起源目前仍然是难解的谜，然而鲁斯顿相信：20世纪结束时，人类将进入伟大的大脑时代。知识经济时代的到来，正需要一个“伟大的大脑时代”相适应。
能源科学难题：“梦想的能源”能否变为现实？
把海洋中的无穷尽的氢氦作为燃料的核聚变，早就有人说它是把人类从能源桎梏中解放出来的“梦想的能源”。日本、美国、苏联、欧洲共同体都进行过这方面的开发，并且确实在稳步地接近目标，但现在还没有最后突破。
核聚变的研究现在面临三个难题。
一、超高温问题。它需要1亿摄氏度到2亿摄氏度的超高温。怎么才能研制出能耐与太阳表面温度相同的超高温材料呢？目前正用精陶瓷等新材料进行研究，但即使在研究室能耐超高温，要使之实用化也很困难。
二、磁力封闭问题。要想使加热到1亿摄氏度到2亿摄氏度的等离子体不致飞散，必须用磁场封闭，否则核聚变不会开始。这就需要使用超导磁石的强大磁场。如此强大磁场必须找出不磁化的材料，而这样的新材料能否找到呢？这是需要解决的问题。
三、材料因中子的作用而劣化问题。以氢氦为燃料的核聚变，有大量高速中子被释放。这种中子线一接触材料，材料的原子成分就会完全改变。那么，能否找到一种不会劣化的优质材料呢？
全世界之所以都在大力研究核聚变，正是因为它作为新能源具有无穷魅力及种种波及效果。例如，对核聚变的研究会推动超导实用化，会波及中子工程技术、高真空技术、超导磁石技术、极低温技术等种种领域。其中任何一项技术都有变革产业基础的可能性，而与未来的技术开发有联系。据估计，核聚变也许要到21世纪中期才能实现。
人工智能难题：电脑能否取代人脑？
科学家就制造有意识的机器这一问题，有不同的见解。有的电脑科学家认为，意识是由内心发生，不能由外界引进。因此，要用人手制作一种具有意识的机器，似乎是天方夜谭。当我们伸动手臂，这不仅是一个动作，这动作有其内在意思，这跟机器伸动机械臂意义不同。科学家一直努力研制具有人类思考能力的电脑。虽然，目前人类已能大量制造各种类型电脑，但相信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。
（奇 奇）
医学困境：人类可以彻底消灭疾病吗？
科学研究表明，今天地球上的一千多万种生物，是同一个单细胞生物的后裔。这些生物（包括人类）之所以能产生如此巨大的变化，全因为它们不断被“线粒体”所“感染”，“线粒体”原本是侵袭远古单细胞生物的“细胞”，使细胞能借氧气制造能源而使生物不断演变，以便更能适应环境和气候，对它们抵抗疾病也有帮助，生物中的基因异常，有时对它们适应新环境也有莫大帮助。然而，在我们身体日趋健康的同时，却由于地球环境的日益破坏，反而使人类自身付出了更高的健康代价，许多我们的祖先闻所未闻的疾病现在又开始肆虐人类了。人类能否彻底消灭疾病？这是医学面临的难题。
气象学难题：人类能否控制天气？
20世纪五六十年代，当电子计算机和火箭技术共同开始应用于气象研究时，控制天气的前景似乎十分光明。当时，美国、苏联等许多发达国家都制定了改造天气的计划。许多科学家相信，用碘化银晶体凝聚水汽，不久就可以在大面积地区耕云播雨。然而，不久，人们发现，实验室里小规模实验是一回事，自然界真实的风云变幻又是另一回事。
目前气象学家们认为，由于建立了超级计算机系统、卫星遥感系统和多普勒雷达系统，进行准确的10天以内较大范围的天气预报是可能的，对台风、旋风、雷暴等自然灾害进行预测也是可能的。可是，由于模拟模型的误差随着时间延长呈指数式增长，10天以上更长时间的预报还存在相当大的困难。
那么，人类能不能改造天气呢？美国麻省理工学院的爱德华·劳伦兹教授是第一张大气系统模拟图的制作者。他认为，从理论上讲改造天气似乎能做得到，但实际上几乎没有可行性。他举例说：“大自然极微小的变化就可以使局部地区的气温升降0．5℃，而人类要使得一小块地区的气温升降0.5℃，就得动用相当于好几个氢弹的能量，这显然是不现实的。”从这一意义上说，人类随心所欲地控制天气，仍是一个相当遥远的梦。
脑科学难题：智能从何而来？
根据骨骼化石、原始的石器工具、原始人类的遗址，科学家提出了许多人类智能起源的解释，但这些解释都带有很大的猜测成分。
智能是怎样诞生、进化的？达尔文认为，在原始部落的冲突中，智能高的部落容易取胜，消灭对手，因而他们高智能的基因也容易保留遗传下来。今天的社会生物学家研究了现存的原始部落，他们发现，部落的社会生活密度和复杂性，是促进智能进化的强大动力。
过去我们在研究智能进化时，往往注意大脑体积的增加，或者大脑与身体比例的增加。加州大学医学院的神经生物学家杰里逊指出：大脑结构的改变对智能的进化更为重要。可是化石资料无法反映这一点。这是研究智能进化的一大困难。
有一些科学家指出：原始人类智能的突飞猛进是一个“幸运的机遇”，由于直立行走，使得骨盆变宽，胎儿可以变大、胎儿与成体大脑之比在灵长动物中是恒定的，所以人类的大脑可以比其他灵长类动物大得多。
加拿大多伦多大学进化生物学家查利斯近年来提出了一种引人注目的新假说——基因文化协同进化论。他认为：人类智能的诞生进化是由于生物进化和文化进步相互作用的结果，基因的改变迫使人类适应新的文化，而新的文化又加速了基因的进化。
关于智能的起源目前仍然是难解的谜，然而鲁斯顿相信：20世纪结束时，人类将进入伟大的大脑时代。知识经济时代的到来，正需要一个“伟大的大脑时代”相适应。
能源科学难题：“梦想的能源”能否变为现实？
把海洋中的无穷尽的氢氦作为燃料的核聚变，早就有人说它是把人类从能源桎梏中解放出来的“梦想的能源”。日本、美国、苏联、欧洲共同体都进行过这方面的开发，并且确实在稳步地接近目标，但现在还没有最后突破。
核聚变的研究现在面临三个难题。
一、超高温问题。它需要1亿摄氏度到2亿摄氏度的超高温。怎么才能研制出能耐与太阳表面温度相同的超高温材料呢？目前正用精陶瓷等新材料进行研究，但即使在研究室能耐超高温，要使之实用化也很困难。
二、磁力封闭问题。要想使加热到1亿摄氏度到2亿摄氏度的等离子体不致飞散，必须用磁场封闭，否则核聚变不会开始。这就需要使用超导磁石的强大磁场。如此强大磁场必须找出不磁化的材料，而这样的新材料能否找到呢？这是需要解决的问题。
三、材料因中子的作用而劣化问题。以氢氦为燃料的核聚变，有大量高速中子被释放。这种中子线一接触材料，材料的原子成分就会完全改变。那么，能否找到一种不会劣化的优质材料呢？
全世界之所以都在大力研究核聚变，正是因为它作为新能源具有无穷魅力及种种波及效果。例如，对核聚变的研究会推动超导实用化，会波及中子工程技术、高真空技术、超导磁石技术、极低温技术等种种领域。其中任何一项技术都有变革产业基础的可能性，而与未来的技术开发有联系。据估计，核聚变也许要到21世纪中期才能实现。
人工智能难题：电脑能否取代人脑？
科学家就制造有意识的机器这一问题，有不同的见解。有的电脑科学家认为，意识是由内心发生，不能由外界引进。因此，要用人手制作一种具有意识的机器，似乎是天方夜谭。当我们伸动手臂，这不仅是一个动作，这动作有其内在意思，这跟机器伸动机械臂意义不同。科学家一直努力研制具有人类思考能力的电脑。虽然，目前人类已能大量制造各种类型电脑，但相信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。