纽约时报:全球最顶尖的人最关注这11件事
2019-10-03 07:25:09
  • 0
  • 0
  • 50

来源:中信书院-头条号

早在《纽约时报》科学版块成立25周年的时候,也就是2003年,《纽约时报》就科学界最紧迫问题发表了自己的看法。15年后,问题发生了变化,同样,近期《纽约时报》推出了专题报道:“人们最想知道的十一件事情”,以下是主要内容:

1 宇宙仍然需要爱因斯坦吗?

物理学家在研究统一理论的过程中不再是统一的。科学家爱因斯坦在世的时候为现代科学设定了目标:寻找万物的最终理论,一个“统一理论”。他认为没有多宇宙的组合。

但在2017年夏天,《量子》在线杂志刊发了一篇标题为“没有物理定律”文章,这篇文章的作者是罗伯特•戴格拉夫(Robbert Dijkgraaf)博士。他写道,存在着一种极其复杂的可能性“景观(landcape)”,对于你做过的每一个好的或坏的梦,都有一个宇宙,每个梦都有自己所谓的基本粒子、力、定律和维度。

这一“景观”,也被成为多元宇宙,是弦理论学家的设想,他们在当前的科学想象中超过了爱因斯坦。弦理论将弯曲的宇宙引力和描述宇宙内部的量子力学结合起来,将自然界的基本成分想象成11维振动的微小能量弦。

对于一些物理学家来说,这幅“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。而对于其他的物理学家来说,存在其他宇宙的想法是一种认识上的荒谬,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产生的碎片。大型强子对撞机是发现希格斯粒子的巨大机器。到目前为止,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理论的差异,研究人员没有发现期待的超对称现象。

法兰克福高级研究所的理论物理学家萨拜因•霍森菲尔德(Sabine Hossenfelder)认为超对称是一种错觉。

不过宇宙学家们就他们标准宇宙达成一致,5%是原子,25%是暗物质,70%是暗能量。如果科学家想要什么礼物,那就是新的理论,可以将这些“标准模型”打破,为我们的存在提供新的线索。

2 我们什么时候能解决精神疾病问题?

生物学本来被期望用来治疗精神疾病,但几十年后的今天,仍然有数百万的精神疾病患者。几个世纪精神病原因被归结为各种原因,从亚里士多德的“精神损坏”论到盖伦的“体液失衡”论。

过去的几十年,生物精神病学的出现,被期望可以详细描述大脑的异常问题,但这一目标尚未实现,但可能在未来实现。麻省理工学院布罗德研究所和哈佛大学斯坦利精神病研究中心主任史蒂文•海曼(Steven Hyman)博士说,研究人员需要和病人待在一起,进行更多的交流,没有精神病人,研究无法进行。

1998年修订的《精神病学领域指南》,它有效的排除了心理学方面的解释。研究人员现在可以使用整齐的标签,复杂的工具,包括:核磁共振成像动物模型、基因分析,用来指导对大脑的研究。

精神问题变成精神疾病,然后是大脑疾病,这些可能是由化学失衡或基因引起的。但是实际的科学并没有支持这些解释,生物精神病学对患者的价值微乎其微。

不过这些工作为未来的研究提供了两个指导方向:

1、精神病学的标准系统并不能很好地映射到任何共享的生物学上。抑郁症不是一种疾病,而是多种疾病,在不同人身上表现不同。2016年,布德罗研究所研究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、关于生物学的影响,基因遗传起到了一定的作用,但对绝大多数数人来说,精神问题远远不是一个独立的原因导致的。

数百万精神病患者要么完全康复,要么学会一种让他们过上充实生活的方式来管理自己的痛苦。在未来,研究者不仅需要自下而上的研究遗传学,还需要自上而下的和精神病患者交流,

通过那些和精神病做过斗争的人来指导研究。研究人员通过建立一门科学来详细描述人类的精神痛苦还有很长的路要走。

3 我们是怎么变成人类的

从早期人类到现代人类,进化并没有画出一条直线,有一段时间,我们和许多近亲共同生活在地球上。近年来,科学家提供了大量关于我们如何成为人类的见解,很多时候,新的证据和我们认知的并不符合。

40年前,科学家对我们先祖如何从其他类人猿分化而来,并进化成古人类知之甚少。最古老的化石在埃塞尔比亚一个名露西(Lucy)的女性化石。古人类的进化似乎是一条从她到现代人类的相对直接的道路。

但露西和她的亲属仍然有类人猿的特征,很明显露西的物种不是我们进化的开始。

已知最早古人类在一个重要方面和我们相似,那就是他们能够在地面上行走,至少短距走路。沿着不同的进化路线,古人类独立进化出不同的特征,我们所知道多达30种古人类。在历史长河中,一种古人类并没有简单取代另一种古人类。

2017年,研究人员在摩洛哥发现了人类已知最古老的化石,距今约30万年。在那个时候,尼安德特人也存在,同时间,直立人仍然生活在印度尼西亚,不过随后都相继灭绝。

2015年,研究人员在南非一个洞穴发现了25万年前的化石,这个新物种被称为“纳莱迪人”,它的大脑结构和我们人类相似。

当纳莱迪人在非洲繁衍生息时,另一种神秘的物种在印度尼西亚的一个小岛上出现,这个岛现在被称为弗洛雷斯岛。这些被称为弗洛里斯人的古人类只有三英尺高,他们的大脑甚至比纳莱迪人的还要小。

在西伯利亚的一项重大发现中,研究人员检查了一块难以描述的小指骨,发现了另一种人科动物的基因组。

事实证明,我们只是在最近的4万年里拥有这个星球。这也许是我们比其他物种竞争得更激烈。也许他们只是在进化中运气不好。

4 我们能挺过气候变化吗?

如何你是气候方面的专家,你会经常被问到上面这个问题。政府间气候变化专门委员会的一项惊人分析预测:如果政府不采取强有力的行动,2040年就会出现严重的食品短缺,珊瑚礁大规模死亡。

巴黎气候协议设定了一个目标,即防止全球气温比工业化前上升2摄氏度,即3.6华氏度。在华氏2度的高温下,北极海冰可能在夏季消失。

但如果我们能把全球气温的上升控制在1.5摄氏度,北极海冰在夏季存活的可能性就会大得多。珊瑚礁将继续受到破坏,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6千多万人。

然而,没有一个主要工业化国家有望实现2摄氏度的目标,更不用说1.5摄氏度的目标了。

尽管情况严峻,但没有想象中的那么糟糕。但最坏的情况是制造出世界末日那样的气候报道。

30年前,科学家詹姆斯•汉森(JamesHansen)在具有里程碑意义的国会作证中就气候变化发出了警告。如果我们足够聪明气候灾难是可以避免的。我们人类是一个向前看的物种。

美国国家航空航天局戈达德太空研究所的副研究员凯特•马弗尔(Kate Marvel)说:“我们的确会考虑未来”。

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,正在发展中的技术已经可以将二氧化碳从大气中提取出来。她说:“如果我们放弃了,最坏的情况将会发生”。

凯瑟琳说,一些人从最近的一份气候报告中推测,只剩10年多一点的时间来解决这个问题。但她认为,12年后的地球上还会有人,不过需要更多的人做事来应对气候变化。

5 人类最长能活多久?

严重疾病最常见的风险因素是高龄。心脏病、癌症、中风、神经系统疾病、糖尿病的风险都随着年龄增长而急剧增加。一个人年龄越大,他/她就越有可能患上多种慢性疾病。

有些科学家希望有一天能够通过针对衰老本身同时治疗所有这些疾病。

人类不是永生的。然而,人类能在最理想的环境下活多久的问题有相当大的争议。2016年,一组科学家宣布上限应为115岁。但在6月,查看意大利老年人死亡率的研究人员表明,人类寿命可能根本没有任何限制。

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。

上个月在《美国医学会杂志》上发表的一篇论文中,梅奥医院的塔玛拉•奇科尼亚(Tamara Tchkonia)和詹姆斯•L•柯克兰(James L. Kirkland)博士将这些过程分为四大类:慢性炎症、细胞功能障碍、干细胞的变化使它们无法再生组织、细胞衰老及与疾病相伴的衰老细胞在组织中积累。

研究人员发现,衰老细胞分泌蛋白质、脂质和其他增加炎症和组织破坏的物质。在一项针对小鼠的研究中,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。

健康的年轻人很少有这样的细胞,但是在60岁以后,它们开始累积,并且其数量增加与老年失能相关。

是否有什么治疗方法可以在留下年轻细胞的同时清除这些衰老细胞?有几项方法正在测试中。

在一项针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,正在测试作为抗衰老药的效力。

另一种候选药物涉及一种名为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸或NAD的辅酶。它在细胞呼吸过程中起作用,将电子移动到产生能量的线粒体中。

伊利诺伊大学芝加哥分校流行病学教授S•杰伊•奥尔沙恩斯基(S. Jay Olshansky)是在该领域发表了诸多论文的研究者,他说我们能活多久有一个上限,大约85年。

“身体的某些部位,包括大脑,不是为了长期使用而设计的,”他说,“我们正在看到推动生存极限的后果:阿尔茨海默病、失智症、关节和髋关节问题的增加、肌肉质量的减少。”

我们都会死。严肃的科学是不相信永生的。但与此同时,我们距离有保障的健康晚年也更近了一步。

6 我们的星际之旅在哪里?

在科幻系列电影《星际迷航》中,美国企业号在“曲速引擎”的推动下穿梭于宇宙之间。遗憾的是,对于太空旅行的爱好者来说,这似乎违背了爱因斯坦的方程,该方程通常禁止超光速旅行。

但是如果加上“奇异物质(一种理论物质)”,上面的科幻发明实际上符合爱因斯坦广义相对论的范围。广义相对论描述的是时空会发生弯曲。

因此,物理学家们一直在计算和辩论,但没有得出结论,这样的装置是否可以制造出来,并用于前往恒星。

虽然广义相对论的方程可以很容易地写下来,但它们是不可能被解出来,除非在一些特殊的情况下。

墨西哥国立自治大学核科学研究所所长米盖尔•阿尔库别雷(Miguel Alcubierre)在为描述“扭曲气泡”的广义相对论方程构造一个特解。气泡会在前面挤压空间,在后面膨胀,气泡内的星际飞船会以比光速还快的速度移动,即使它保持静止。

米盖尔博士把这个概念比作机场里的移动走道,“你就站在那里,动一动,”他说。“你不必走路。它只是推动你前进。”

米盖尔•阿尔库别雷博士所描述的扭曲时空,最大的缺失是它需要某种未知物质的存在:能量密度小于零的物质。

物理学不排除负能量密度存在的可能性。一些人提出,卡西米尔效应可以用来产生负能量密度。卡西米尔效应是量子力学中一种奇怪但已得到证明的现象,在这种现象中,真空可以产生电磁力,将物体拉向彼此。

即使可以做到这些,早期的计算表明,曲速引擎将需要一个不可思议的庞大的能量。

如果比光速快的旅行成为可能,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,即未来无法改变过去的概念。

曲速引擎可能会成为科学上的一时幻想。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。

尽管如此,休斯顿约翰逊航天中心物理学家哈罗德•G•怀特(Harold G. White)领导的一些NASA科学家已经尝试过这个概念。他们说,他们已经找到了一种配置假想的负能量物质的方法。

7 为什么我们还是这么肥胖?

现在科学家希望用一种药丸达到长期减肥效果。1976年,肥胖率在美国占15%,现在这一比例达到40%,没人真正知道身体为什么发生这么大的变化。

科学家指出了我们所处的环境因素,大量的廉价快餐和美味零食出现在我们身边。无论环境因素如何共同作用,但在基因允许的范围内,某些环境因素正在使大多数人越来越胖。

从医生到医药公司,从健康部门官员到肥胖者自己,所有人都希望有有效的治疗方法将身体调节到正常水平,但为什么还没有这样的方法呢?

有些人通过节食和锻炼达到了减肥目的,但是他们只是少数。大多数人花了几年的时间在节食和恢复中循环。目前只有一种几乎统一的有效方法,那就是减肥手术,这种剧烈的方法将胃变成一个小口袋,某些情况下,也可以改变肠道路径。

接受这种手术的大多数人体重减轻了,但是他们中还有很多仍然超重,甚至肥胖。不过他们的健康状况通常会改善,许多糖尿病患者不再需要胰岛素,胆固醇和血压会降低。

研究发现,当一个非常肥胖的人节食到正常的体重,他们在生理上还是一个饥饿的人,非常渴望食物。

20世纪80年代的一系列论文证明了肥胖和基因联系密切,体重可以遗传。幼儿时期被收养的孩子长大后,体重和他们亲生父母相当。分开抚养的双胞胎的体重几乎相同。

1995年专家发现一种脂肪细胞分泌的瘦素分子会告诉大脑身体有多少脂肪,然后大脑发出信号让人进食多少。

Amgen公司用2000万买下瘦素的专利,希望以此开发减肥新药。他们想法是让肥胖的人服用这种瘦素,这样他们的大脑会认为他们的脂肪太多,减少进食。令所有人懊恼的是,瘦素的效果并不理想。

减肥手术改变可以身体荷尔蒙和信号的组合,包括瘦素和其他许多激素。通过这种手术许多病人不再渴望高热量的食物来满足他们。许多人发现他们不再极度饥饿。

现在的希望是找出如何在不做手术的情况下获得减肥手术的好处。这些效果是否可以用药物来模拟,许多研究人员正在尝试,尽管大多数制药公司看到没有有效的疗法已经退出了这个市场。

8 我们能治愈阿尔茨海默症吗?

很少有药物被批准用于治疗这种痴呆症,而且没有一种效果很好。它已经成为医学界最棘手的问题之一。全世界约有4400万人患有此病,其中包括美国的550万人。

专家预测,到2050年,随着老年人口的增加,这一数字可能会增加两倍。为什么至今仍没有有效的治疗方法,也没有行之有效的方法来预防或延缓它的影响呢?答案很复杂。

近20年来,研究人员、资助机构和临床试验主要集中在一个策略上:试图清除大脑中形成与该病有整体关联的斑块-β淀粉样蛋白团。

但是,尽管一些药物减少了淀粉样蛋白的积累,但没有一种药物能够成功阻止或逆转痴呆。淀粉样蛋白并不能解释阿尔茨海默症的一切,不是每个有淀粉样蛋白斑的人都有这种疾病。也有一些人把注意力集中在tau蛋白研究上。

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,而且没有一种药物长时间有效。

2018年夏天,研究人员报告了一种新药物的第一个大型临床试验的结果,五个剂量最高的测试,不仅削减了淀粉样蛋白水平也,而且在早期阶段人的认知能力下降时,减缓了记忆和思考恶化发展问题。

不过,尽管几位专家表示,他们持谨慎乐观态度,但仍需要对这种名为BAN2401的药物进行更多的测试。

阿尔茨海默症的研究充斥着失败的临床试验,其原因不在于淀粉样蛋白和tau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状的动物,这样他们就可以在对人进行测试之前有效地在动物身上试验药物。

另一个问题是:越来越复杂的扫描技术显示,阿尔茨海默症患者的大脑损伤可能在痴呆症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开始在患有早期痴呆症或者有风险患有痴呆症的人身上测试抗淀粉样蛋白药物。

有效的阿尔茨海默症疗法来得再快也不为过。有关研究发现,通过活动、音乐、舒适的食物和锻炼来帮助激发积极情绪,可以让患者感觉更好,减少焦虑和沮丧。但是这和逆转疾病的趋势是不一样的。

9 我们怎样辨别人工智能的谎言?

2016年美国总统大选之前的那个夏天,美国的两名研究人员约翰•西摩(John Seymour)和菲利普•塔利(Philip Tully)推出了一种新的Twitter机器人。这款机器人通过分析社交网络上的活动模式,学会了欺骗用户点击推文中的链接,链接可能是危险网站。

这个名为SNAP_R的机器人是一个自动的“钓鱼”系统,诱使某些人在不经意间将间谍软件下载到自己的机器上。

这两位研究人员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。神经网络可以通过从数千张小狗的照片中学习识别小狗。

今天,同样的数学技术正在为机器注入从语音识别到语言翻译等各种各样的能力。在很多情况下,这种新型的人工智能也是互联网上欺骗人的理想手段。

许多技术观察人士对人工智能的崛起表示担忧。人工智能会产生深度造假,看起来像真品的假图像。

顶尖的人工智能实验室,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成果,在很多情况下,还公开了他们的软件代码。

今天,大多数Twitter机器人看起来像机器人,尤其是当你开始回复它们的时候。将来,它们回应方式将使你难以辨别它们是机器人。

谷歌的工程师设计了专门用于训练神经网络的计算机芯片。其他公司也在制造类似的芯片,随着这些芯片的问世,它们将进一步加速人工智能的研究。

OpenAI政策主管杰克•克拉克(JackClark)表示,在不远的将来,各国政府将创建机器学习系统,试图让其他国家的民众变得激进,或者将观点强加于本国民众。

“这是一种新的社会控制或宣传”,他说,“政府可以开始发起针对个人的运动。同时,为了一个更大的目标,政府可以操纵更多的人参与”。但理想情况下,人工智能也可以提供识别和阻止这种大规模操纵的方法。

也许阻止错误信息的唯一方法就是以某种方式教育人们以极度不信任的态度看待他们在网上看到的东西。但这可能是最难解决的问题。

10 为什么我们没有针对所有疾病的疫苗?

资金投入只是表面问题。一些疾病,比如艾滋病到目前为止,科学家也没有好的办法治疗。

疫苗是最具独创性的发明之一。一些全球杀手,如天花和小儿麻痹症,已经完全或几乎被根除。还有一些,比如疟疾和艾滋病尽管有了基因编辑等令人吃惊的新武器,但美国科学家至今还是没有有效的方法根治。

在17世纪的英国,三分之一的儿童在15岁之前死亡。今天,多亏了疫苗的发明,这种情况不在发生。

但是,尽管经过30年的努力,仍然没有艾滋病疫苗,没有通用的流感疫苗,也没有针对疟疾或结核病的长效疫苗。

梅奥诊所疫苗研究小组主任格雷戈里•A•波兰(Gregory A. Poland)博士说,疫苗研究要想取得更快的进展,存在两个困难,一个是科学,一个是资金。

通常情况下,如果一种疾病通常只留下少数完全没有疾病且终生免疫的幸存者,那么就有可能研制出针对这种疾病的疫苗。天花符合标准,但艾滋病、疟疾和肺结核则不然。

尽管如此,根据对6位专家的采访,如果全世界投入更多的资金,目前肆虐的许多疾病可能会被疫苗打败。

最近在一种新的结核病疫苗和一种旧疫苗的新用途方面的进展鼓舞了专家。

“如果你在18个月前问我是否有可能研制出结核病疫苗,我会说不可能,”新成立的医学研究所的首席执行官彭妮•希顿(Penny Heaton)博士说。“但我认为这个领域现在非常有前途”。

莱姆病疫苗于1998年获得许可,但4年后被撤回,这被称为“公共卫生的惨败”,因为谣言、诉讼和危言耸听的媒体报道吓跑了消费者。现在,据估计每年有30万美国人感染莱姆病,一种改良的疫苗正在研制中。

但是,就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。

11 我们如何释放免疫系统?

虽然免疫疗法对癌症有奇效,但并不是对所有人都有帮助,副作用可能非常严重,成本也很高。

癌症具有隐藏天赋,可以逃避自然防御。免疫疗法的不断发展正在深刻地改变着癌症的治疗方法,挽救了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,“晚期癌症患者的寿命越来越长,可以活几年,而不是几个月。”免疫疗法在其中起了很大作用。尽管如此,它并不能帮助所有人,副作用可能非常严重,费用也可能很高。

总的来说,免疫疗法对不到一半的患者有效。到目前为止,美国食品和药物管理局批准的两种主要癌症免疫疗法药物,分别是检查点抑制剂和CAR-T细胞。两者都涉及到免疫系统的主力:t细胞。

但科学家们也在尝试开辟一种全新的免疫疗法,这种疗法的重点不是t细胞,而是免疫系统的另一部分,一种被称为巨噬细胞的白细胞。

在本月发表在《新英格兰医学杂志》上的一项研究中,研究人员对22名淋巴瘤患者进行了测试。11名患者的肿瘤缩小,8名患者完全消失。该研究的科研人员说,副作用很小,尤其是与其他形式的免疫疗法相比。

对于研究中的一个病人来说,结果非常惊人。一位71岁的病人患滤泡性淋巴瘤已有五年左右的时间,几种不同的治疗方法都未能控制这种疾病。他大约一年前进入斯坦福大学进行这项研究。

在试验开始时,他的PET扫描上出现了10到15个光点,表明他得了癌症。现在,他说:“当我看新的扫描时,除了一个小点,其他的点都不见了,研究人员不认为这是癌症,也许只是死癌的残余。”

对巨噬细胞和t细胞的研究也是基于同样的基本观点:癌症有时会欺骗这些防御者,通过关闭身体的用来阻止免疫细胞攻击的组织的“关闭”开关。

检查点抑制剂阻断了“关闭”开关,释放t细胞去追踪癌症。两位研究人员发现了t细胞上的检查点,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学和医学奖。

CAR-T细胞涉及一种复杂得多的治疗方法,即从血液中提取数百万个患者的t细胞,通过基因重组攻击细胞上的特定目标,然后增殖,然后滴回患者的静脉。2012年,这种治疗方法在费城儿童医院进行实验,挽救了一名6岁的晚期白血病患者艾米丽•怀特海德(Emily Whitehead)。目前研究人员正在测试CAR-T疗法在其他血癌中的应用。

最新文章
相关阅读