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人们最想知道的11件事情

时间:2019-07-10
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人们最想知道的11件事

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《纽约时报》发布:人们最想知道的11件事

早在《纽约时报》科学部门成立25周年之际,即2003年,《纽约时报》就科学界最紧迫的问题发表了自己的看法。 15年后,问题发生了变化。同样,最近《纽约时报》发布了一份特别报道:“人们最想知道的十一件事”,以下是主要内容:

1宇宙是否还需要爱因斯坦?

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物理学家在研究统一理论的过程中不再统一。科学家爱因斯坦在他活着的时候为现代科学设定了目标:寻找所有事物的终极理论,即“统一理论”。他认为没有多个宇宙的组合。

但是在2017年夏天,《量子》在线杂志发表了一篇题为“没有物理定律”的文章。本文作者是Robbert Dijkgraaf博士。他写道,“土地景观”的可能性非常复杂。对于你曾经做过的每一个好或坏的梦想,都有一个宇宙,每个梦都有自己的基本粒子,力量,法则和维度。

这种“景观”也成为一种多元宇宙,由在当前科学想象中超越爱因斯坦的弦理论家所设想。弦理论将弯曲的引力与描述宇宙内部的量子力学结合起来,将自然的基本成分想象为11维振动的微小能量串。

对于一些物理学家来说,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一样,我们的宇宙也不是唯一的宇宙。对于其他物理学家来说,其他宇宙的概念是一种荒谬的认知,一种无法证明的死胡同,以及对爱因斯坦独特的宇宙梦想的背叛。

粒子物理学家现已在大型强子对撞机中筛选出数万亿次亚原子碰撞的碎片。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。

这是一项伟大的成就,但它没有揭示更深层次的理论差异,研究人员也没有发现预期的超对称性。

法兰克福高等研究院的理论物理学家Sabine Hossenfelder认为超对称是一种幻觉。

但宇宙学家们同意他们的标准宇宙,5%是原子,25%是暗物质,70%是暗能量。如果科学家想要一些东西,它就是一种新的理论,它可以打破这些“标准模型”并为我们的存在提供新的线索。

2什么时候能解决精神疾病?

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生物学最初预计会治疗精神疾病,但今天,几十年后,仍有数百万人患有精神疾病。几个世纪以来精神疾病的原因归结于各种原因,从亚里士多德的“精神损害”到盖伦的“体液不平衡”理论。

在过去的几十年中,生物精神病学的出现有望详细描述大脑的异常,但这一目标尚未实现,但可能在未来实现。麻省理工学院Broad研究所和哈佛大学斯坦利精神病研究中心主任Steven Hyman博士表示,研究人员需要留在患者身边并在没有精神病患者的情况下进行更多沟通。研究不能做。

1998年修订《精神病学领域指南》,有效排除了心理解释。研究人员现在可以使用整齐的标签,复杂的工具,包括:MRI动物模型,遗传分析,以指导大脑研究。

精神问题成为精神疾病,然后是脑部疾病,这可能是由化学不平衡或基因引起的。但实际科学不支持这些解释,生物精神病学对患者的价值很小。

然而,这些努力为未来的研究提供了两个方向:

标准的精神病学系统并没有很好地映射到任何共同的生物学。抑郁症不是一种疾病,而是一种在不同的人中表现不同的各种疾病。 2016年,Budro研究所的研究人员发现了强有力的证据表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,基因遗传起了一定的作用,但对绝大多数人来说,心理问题远非由独立的原因引起。

数百万精神病患者要么完全康复,要么学会让他们过上充实的生活来管理自己的痛苦。在未来,研究人员不仅需要自下而上的研究遗传学,还需要与患有精神疾病的人进行自上而下的沟通,

通过那些与精神疾病斗争的人进行指导研究。研究人员还有很长的路要走,建立一门科学来详细描述人类的精神痛苦。

3我们是如何成为人类的?

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直线。有一段时间,我们与地球上的许多近亲生活在一起。近年来,科学家们已经提供了很多关于我们如何成为人类的见解。很多时候,新的证据与我们的看法不符。

相对简单的道路。

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

众所周知,最早的古代人类在一个重要方面与我们相似,也就是说,它们能够在地面上行走,至少是在短途步行。沿着不同的进化路线,古代人类独立地进化出不同的特征,我们知道多达30个古代人类。在漫长的历史中,一个古老的人类并没有简单地取代另一个古老的人类。

2017年,研究人员发现了大约30万年前摩洛哥人类已知的最古老的化石。当时,尼安德特人也存在。与此同时,直立人仍居住在印度尼西亚,但随后他们灭绝了。

2015年,研究人员在25万年前在南非的一个洞穴中发现了化石。这种新物种被称为“Nalessi”,其大脑结构与我们的人类相似。

当Narayi人在非洲繁衍生息时,另一种神秘物种出现在印度尼西亚的一个小岛上,现在被称为弗洛雷斯岛。这些古老的人类,被称为弗洛雷斯,只有三英尺高,他们的大脑甚至比Naleas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指骨,并发现了另一种人类动物的基因组。

事实证明,在过去的4万年里,我们只拥有这个星球。这可能是我们比其他物种更具竞争力。也许他们只是在进化中运气不好。

4我们能否在气候变化中幸存下来?

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你如何成为气候专家,你经常会被问到上面的问题。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年将出现严重的粮食短缺,珊瑚礁将大规模死亡。

巴黎气候协议设定了一个目标,即在工业化之前防止全球气温上升2摄氏度或3.6华氏度。夏季,北极海冰可能会在高达2华氏度的温度下消失。

但如果我们能够将全球温度上升保持在1.5摄氏度,北极海冰将更有可能在夏季生存。珊瑚礁将继续被摧毁,但不会完全消失。受严重热浪影响的人口比例将降至约14%。受城市干旱影响的人数将减少6000多万。

但是,预计没有一个主要的工业化国家能达到2摄氏度的目标,更不用说1.5摄氏度的目标了。

虽然形势严峻,但并不像想象的那么糟糕。但最糟糕的情况是制作一份类似世界末日的气候报告。

三十年前,科学家詹姆斯汉森在一次具有里程碑意义的证词中警告气候变化。如果我们足够聪明,就可以避免气候灾难。我们人类是一个前瞻性的物种。

美国宇航局戈达德太空研究所副研究员凯特马维尔说:“我们确实考虑了未来。”

德克萨斯理工大学气候科学家Katharine Hayhoe指出,年轻人正在成为气候变化的领导者,开发技术已经从大气中提取二氧化碳。她说:“如果我们放弃,最坏的情况就会发生。”

凯瑟琳表示,有些人从最近的一份气候报告中推测,解决这个问题还有不到10年的时间。但她相信12年后地球上会有人,但更多的人需要做一些事情来应对气候变化。

5人类能活多长时间?

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严重疾病最常见的危险因素是高龄。随着年龄的增长,心脏病,癌症,中风,神经系统疾病和糖尿病的风险会急剧增加。一个人年龄越大,他/她就越有可能患上多种慢性疾病。

一些科学家希望有一天他们能够通过针对衰老本身来同时治疗所有这些疾病。

人类不是永恒的。然而,人类可以在最理想的环境中生活多久的问题是相当有争议的。 2016年,一组科学家宣布上限应为115岁。但在6月份,研究意大利老年人死亡率的研究人员表明,人的生命可能没有任何限制。

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

在上个月《美国医学会杂志》发表的一篇论文中,梅奥医院的Tamara Tchkonia和James L. Kirkland博士将这一过程分为四类:慢性炎症,细胞功能障碍,干细胞变化阻止它们再生组织,细胞老化,以及与疾病相关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。在对小鼠的研究中,将这些细胞移植到健康动物的膝关节中可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岁之后,他们开始积累并且他们的数量增加与老年残疾有关。

是否有任何治疗方法可以在留下年轻细胞的同时去除这些衰老有几种方法可以测试它。

在对小鼠的研究中,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作为抗衰老药物进行测试。

另一种候选药物涉及称为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸或NAD的辅酶。它在细胞呼吸期间起作用并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. Jay Olshansky是一名研究员,曾在该领域发表过多篇论文。他说我们可以活很长时间,大约85年。

“身体的某些部位,包括大脑,不是为长期使用而设计的,”他说。 “我们正在看到推动生存限制的后果:阿尔茨海默病,痴呆,关节和髋关节问题。肌肉质量的减少。“

我们都死了。严肃的科学不相信永生。但与此同时,我们距离健康健康的年龄又近了一步。

6我们的星际迷航在哪里?

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在科幻系列《星际迷航》中,这家美国公司是由宇宙之间的“速度引擎”驱动的。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等式,这通常会禁止超轻型旅行。

但如果加上“奇异物质(理论物质)”,上述科幻发明实际上符合爱因斯坦广义相对论的范围。广义相对论描述了时间和空间的弯曲。

因此,物理学家一直在计算和辩论,但尚未断定这种装置是否可以制造和用于前往星星。

虽然广义相对论的方程可以很容易地写下来,但除非在某些特殊情况下,否则它们无法解决。

墨西哥国立自治大学核科学研究所所长Miguel Alcubierre为描述“扭曲气泡”的广义相对论方程构建了一个特殊解。气泡将挤压前方的空间并在后方扩展,并且气泡中的星际宇宙飞船将比光速更快地移动,即使它仍然保持静止。

米格尔博士将这个概念比作机场的移动走道。 “你站在那里,感动,”他说。 “你不必走路。它只是推动你前进。”

Miguel Alcubere博士描述的时间和空间扭曲的最大缺陷是它需要存在一种未知物质: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。一些人认为卡西米尔效应可用于产生负能量密度。卡西米尔效应是量子力学中一种奇怪但经过验证的现象,其中真空产生电磁力,将物体拉向彼此。

即使可以做到这一点,早期的计算表明节奏引擎需要大量的能量。

如果行进速度快于光速,则也可用于时间旅行。这将违反另一个有价值的物理概念。因果关系,即过去的概念在将来不能改变。

速度引擎可能成为科学幻想。随着科学家进一步阐述支出和宇宙的基本定律,他们可能会找到一个证明不可能的原则。

尽管如此,由休斯顿约翰逊航天中心的物理学家哈罗德怀特(Harold G. White)领导的一些美国宇航局科学家已经尝试过这个概念。他们说他们找到了一种配置假想负能量的方法。

7为什么我们仍然如此肥胖?

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现在科学家们希望用药丸来实现长期减肥。 1976年,美国的肥胖率占15%,现在这一比例达到40%。没有人真正知道为什么身体发生了这么大的变化。

科学家们指出了我们所处的环境因素,我们周围出现了大量便宜的快餐和美味小吃。无论环境因素如何协同作用,某些环境因素使得大多数人在基因允许的范围内变胖。

从医生到制药公司,从卫生部门官员到肥胖人,每个人都希望有效的治疗方法将身体调节到正常水平,但为什么没有这样的方法?

有些人通过饮食和运动减肥,但他们只是少数。大多数人在节食和康复方面花了几年时间骑自行车。只有一种几乎统一有效的方法,即减肥手术。这种暴力方法将胃变成一个小口袋,在某些情况下也可以改变肠道。

大多数接受过此类手术的人都会减肥,但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会降低。

该研究发现,当一个非常肥胖的人体重正常时,他们身体饥饿,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。当儿童在幼儿时期被收养时,他们的成长程度与其亲生父母相同。单独提升的双胞胎几乎是相同的重量。

1995年,专家发现脂肪细胞分泌的瘦素分子告诉大脑它有多少脂肪,然后大脑发出信号吃多少。

Amgen以2000万美元的价格购买了leptin专利,希望开发出一种新的减肥药。这个想法是让肥胖的人服用这种瘦素,因此他们的大脑认为他们有太多的脂肪并减少他们的摄入量。让每个人烦恼的是瘦素并不理想。

减肥手术的变化可以是体内荷尔蒙和信号的组合,包括瘦素和许多其他激素。通过这种方法,许多患者不再需要高热量食物来满足它们。很多人发现他们不再非常饥饿。

现在的希望是弄清楚如何在没有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模拟,许多研究人员正在尝试,尽管大多数制药公司已经看到缺乏有效的疗法已经退出市场。

8我们能治愈阿尔茨海默病吗?

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很少有药物被批准用于治疗这类痴呆症,但没有一种药物效果很好。它已成为医学界最棘手的问题之一。全世界约有4400万人患有这种疾病,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,这个数字可能增加两倍。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?答案很复杂。

近20年来,研究人员,资助机构和临床试验都专注于单一策略。试图清除斑块-β淀粉样蛋白簇,它与大脑中的疾病形成一体。

然而,尽管一些药物可以减少淀粉样蛋白的积累,但没有一种药物可以成功预防或逆转痴呆症。淀粉样蛋白并不能解释阿尔茨海默病的一切,也不是每个患有淀粉样蛋白斑块的人。还有一些人专注于tau蛋白研究。

目前只有五种药物被批准用于治疗这类痴呆症,但它们都针对早期症状,并且长期以来没有单一药物有效。

在2018年夏天,研究人员报告了第一次新药临床试验的结果。五项最高剂量测试不仅降低了淀粉样蛋白水平,而且还降低了早期阶段的认知能力。放慢记忆,思考日益恶化的发展问题。

然而,虽然有几位专家表示他们谨慎乐观,但还需要对这种药物进行更多的测试,称为BAN2401。

阿尔茨海默病的研究充满了失败的临床试验,而不是淀粉样蛋白和tau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,这样他们就可以在测试之前有效地测试动物的药物。

另一个问题是,越来越复杂的扫描技术表明阿尔茨海默病患者的脑损伤可能在痴呆症症状发作前数十年开始。

因此,许多研究人员近年来开始在患有早期痴呆症或患有痴呆症的人群中测试抗淀粉样蛋白药物。

有效的阿尔茨海默氏症治疗方法不能太快。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情绪可以使患者感觉更好,减少焦虑和抑郁。但这与逆转疾病的趋势并不相同。

9我们如何识别其他人工作智能的谎言?

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在2016年美国总统大选前的夏天,两位美国研究人员John Seymour和Philip Tully推出了一款新的Twitter机器人。通过分析社交网络上的活动模式,机器人学会诱骗用户点击推文中的链接,这可能是危险的网站。

这个名为SNAP_R的机器人是一个自动“钓鱼”系统,它会诱使一些人无意中将间谍软件下载到他们的机器上。

这两位研究人员构建了一个所谓的神经网络,这是一个复杂的数学系统,可以通过分析大量数据来学习。神经网络可以通过拍摄数千只小狗的照片来学习识别小狗。

今天,相同的数学技术是将机器注入各种功能,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欺骗互联网上人们的理想手段。

许多技术观察员担心人工智能的兴起。人工智能产生深度伪造,看起来像是真实的虚假形象。

一流的人工智能实验室,甚至像谷歌这样的大型上市公司,已经公开发布了他们的研究成果,并且在许多情况下,已经发布了他们的软件代码。

今天,大多数Twitter机器人看起来像机器人,特别是当你开始回复它们时。将来,他们的回应方式会让您难以将其识别为机器人。

Google工程师专门设计用于训练神经网络的计算机芯片其他公司也在制造类似芯片,随着这些芯片的问世,他们将进一步加速人工智能的研究。

OpenAI政策主管杰克克拉克表示,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们激进或对自己的人民施加意见。

“这是一种新的社会控制或宣传,”他说。 “政府可以为个人开展一场运动。与此同时,为了实现更大的目标,政府可以操纵更多的人参与。“然而,理想情况下,人工智能也可以提供识别和防止这种大规模操纵的手段。

也许阻止错误信息的唯一方法是以一种他们看到他们在网上看到的非常不信任的方式教育人们。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?

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资本投资只是一个肤浅的问题。有些疾病,如艾滋病,到目前为止,科学家们没有很好的治疗方法。

该疫苗是最原始的发明之一。一些全球杀手,如天花和脊髓灰质炎,已被完全或几乎根除。还有一些,如疟疾和艾滋病,尽管遗传编辑等令人惊讶的新武器,仍然没有有效的方法来治愈美国科学家。

在17世纪的英国,三分之一的儿童在15岁之前死亡。今天,由于疫苗的发明,这种情况不会发生。

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Gregory A. Poland博士表示,疫苗研究在实现更快进展方面存在两个困难,一个是科学,另一个是资金。

通常情况下,如果一种疾病通常只留下一些完全没有疾病且终生免疫的幸存者,就有可能开发出针对该疾病的疫苗。天花符合标准,但艾滋病,疟疾和肺结核不符合标准。

尽管如此,根据对六位专家的采访,如果世界投入更多资金,许多目前肆虐的疾病可能会被疫苗打败。

最近在使用新的结核病疫苗和旧疫苗方面取得的进展激励了专家。

“如果你问我是否可以在18个月前开发结核病疫苗,我会说这是不可能的,”新成立的医学研究所首席执行官Penny Heaton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,但四年后被撤销。这被称为“公共卫生失败”,因为谣言,诉讼和危言耸听的媒体报道吓跑了消费者。现在,估计每年有30万美国人感染莱姆病,并且正在开发改良疫苗。

然而,与所有其他正在进行的项目一样,疫苗研究需要更多资金

11我们如何释放免疫系统?

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尽管免疫疗法对癌症具有神奇的作用,但它对每个人都没有帮助,并且副作用可能非常严重且成本高昂。

巨蟹座隐藏着可以逃脱自然防御的天赋。免疫疗法的不断发展正在深刻地改变癌症的治疗方法,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更长,可以存活数年而不是数月。”免疫疗法在其中发挥了重要作用。不过,它对每个人都没有帮助,副作用可能非常严重,而且成本可能很高。

通常,免疫疗法在不到一半的患者中是有效的。迄今为止,美国食品和药物管理局批准的两种主要的癌症免疫治疗药物是检查点抑制剂和CAR-T细胞。两者都涉及免疫系统的主要力量:t细胞。

但科学家们也试图开辟一种全新的免疫疗法,这种疗法不是针对t细胞,而是针对免疫系统的另一部分 - 一种叫做巨噬细胞的白细胞。

在本月《新英格兰医学杂志》发表的一项研究中,研究人员测试了22名淋巴瘤患者。 11名患者的肿瘤减少,8名患者完全消失。该研究的研究人员表示,副作用很小,特别是与其他形式的免疫疗法相比。

对于研究中的一名患者,结果令人惊讶。一名71岁的患者患有滤泡性淋巴瘤约五年,并且几种不同的治疗方法未能控制该疾病。大约一年前,他进入斯坦福大学进行研究。

在试验开始时,他的PET扫描中有10到15个斑点,表明他患有癌症。现在,他说:“当我看到新扫描时,除了一个小点,其他点都消失了。研究人员认为这不是癌症,也许只是死癌的残余。”

对巨噬细胞和t细胞的研究也基于相同的基本思想:癌症有时通过关闭身体阻断免疫细胞攻击的“关闭”开关来欺骗这些防御者。

检查点抑制剂阻断“关闭”开关并释放t细胞以追踪癌症。两位研究人员发现了t细胞的检查点,他们的工作导致检查点抑制剂的产生,这些抑制剂共享了诺贝尔生理学和医学奖。

CAR-T细胞涉及更复杂的方法,从血液中提取数百万患者的t细胞,通过基因重组攻击细胞上的特定靶标,然后增殖,然后滴回患者的静脉。 2012年,治疗在费城儿童医院进行,挽救了一名6岁的晚期白血病患者Emily Whitehead。研究人员目前正在测试CAR-T治疗在其他血癌中的应用。

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