我們的宇宙真的始于一次大爆炸嗎?

反物質真的存在嗎?

為什么我們看不見單獨的磁極?

海洋中的奇怪聲音是從哪里來的?

“混血兒”海鞘是怎樣進化出來的?

“雙重生命”的海星是怎樣進化出來的?

反安慰劑的作用是什么?

不管我們怎樣努力地去了解世界，仍然會有太多的奧秘在等待我們去破解。本文介紹的13個謎題，被認為是目前最令人難解的奧秘的一部分。

謎題一 邪惡軸線

宇宙學家現在普遍相信宇宙肇始于一次大爆炸。既然是大爆炸，當然就會留下輻射，可如果你在這種輻射中發(fā)現了與上述結論相互矛盾的現象，你將作何感想?2005年，倫敦帝國大學的兩位科學家就遇到了這樣的難題，他們把自己的發(fā)現稱之為宇宙的“邪惡軸線”。

他們到底看見了什么?他們原本以為太空中的那些熱點和冷點是隨機四處散落的，但他們的分析卻表明，宇宙微波背景上的這些點看來都是沼著一個橫跨太空的特定方向分布的。這種排列是“邪惡”的——我們原本以為自己已經了解了早期宇宙，而現在它卻讓我們不再自信?，F代宇宙學是建立在這樣一種假設之上的：無論我們往哪個方向看，宇宙都應該是基本一樣的。如果宇宙輻射在方向上有所偏好的話，上述假設就不能成立了，而我們關于宇宙歷史的最佳理論當然也就不成立了。

除非有人能證明這條“邪惡軸線”的產生只是因天文望遠鏡和人造衛(wèi)星在觀測宇宙輻射時的方式有偏差而導致的錯覺，或者能證明在我們的附近有一個超大的星系團，其巨大的引力拉動足以將宇宙輻射扭曲成異常形式，如我們所見的“邪惡軸線”。如果是這樣的話。那么宇宙學的災難或許就能避免。

究竟是哪里出了問題?無人知道，畢竟我們的能力很有限——我們對銀河系以外的所有觀測都受到銀河系這個大圓盤的遮擋。有科學家指出，正由于此，我們在對銀河系以外的狀況進行解釋時必須慎之又慎。

歐洲空間局最近發(fā)射的“普朗克號”空間望遠鏡或許能破解上述謎題，因為它將繪制最完整、精確度最高的宇宙微波背景輻射地圖。

謎題二 暗流涌動

我們無法看見我們所在的宇宙的地平線(可見地平線)之外都有些什么，這僅僅是因為從那里發(fā)出的光線還沒能到達我們。盡管看不見，我們還是假定太空充滿相同的東西，無論你走到宇宙的哪一點，你所看到的都一樣。

可是，最近的一項發(fā)現卻讓上述假定站不住腳了。美國宇航局的科學家發(fā)現，一組星系團正以極高的速度，朝著人馬座和帆船座之間的一小片天空移動?？茖W家稱之為“暗流”(與其他宇宙奧秘比如暗物質、暗能量相對應)。似乎無法用別的原因來解釋這些星系團為何會以如此危險的速度移動，除非它們受到了可見地平線之外某種東西的異常強烈的引力拉動。這會是什么東西呢?最明顯的答案是，那里一定存在大家伙，比我們已知宇宙中的所有東西都大得多。如此龐然大物能夠施加極大的力量，以至于讓宇宙“翹”起來，導致宇宙中的物質朝著一個特定方向移動，就像我們觀察到的暗流所暗示的那樣。

在可見的宇宙之外，看來的確是有某種東西在拉動星系團。但究竟是什么東西呢?假如這樣的宇宙巨無霸結構確實存在，它們就只會以一個新的奧秘替換另一個奧秘。現有宇宙學的基石之一是哥白尼原則，其核心就是我們所在的宇宙區(qū)域并無什么特別之處。假如在我們可見的地平線之外存在巨無霸結構，那么在我們所在的這塊宇宙區(qū)域之內也應該有這樣的結構存在，但問題是我們迄今并未發(fā)現這樣的巨無霸。

有跡象表明，這種巨大的拉力或許根本就是來自于另一個宇宙。這對于宇宙膨脹論的支持者來說是個好消息。這種理論認為，宇宙實際上由很多個“微型宇宙”構成。

謎題三 史前溫室

距今5600萬年前-3400萬年前之間的時期被稱為始新世。來自始新世早期和中期的地質證據給我們帶來了一個壞消息：在這些時期，地球熱帶地區(qū)的平均氣溫可能高達40℃，兩極地區(qū)的平均氣溫也可能高達15—20℃。對于“始新世溫室效應”的產生機制，現有的氣候模型根本無法解釋。

無論以哪種方式觀察這個始新世之謎，它對于地球上的生命來說都是壞消息。首先，如果我們調整現有的氣候模型(不管調整哪個參數)，讓它能夠解釋“始新世溫室效應”，然后再用這樣的模型來預測今后地球的情況，那么結果將非常可怕。其次，“始新世溫室效應”暗示，沒有任何反饋機制可以抵消失控的全球變暖趨勢。第三，地質證據還表明，始新世發(fā)生過植物大滅絕。

如果現在的地球上發(fā)生同樣的事，那么熱帶植物將走向滅絕，植物吸收的二氧化碳數量隨之減少，而這將增加又一種導致大氣中二氧化碳水平上升的方式?？傊?，“始新世溫室效應”暗示我們，如果目前全球變暖加劇的趨勢不被遏制的話，那么所產生的后果可能比我們預測的最恐怖的情況還要恐怖得多。

謎題四 真病假病

假如你感覺很疲倦，皮膚受損、疼痛，感覺有蟲子在皮膚表面或下面爬動，或有怪異細絲在那里生長，那你很可能患了莫吉隆斯癥。不過，這種病或許根本就不存在，因為至今無人知道莫吉隆斯癥究竟是真病還是假病。

上面描述的各種癥狀最初是由17世紀的英格蘭醫(yī)生托馬斯·布勞恩報告的，但之后很久都沒有同樣的病例出現，直到2002年，一位婦女宣告了莫吉隆斯癥的回歸——她堅持說，她的孩子患了奠吉隆斯癥。

探索醫(yī)學史，你會發(fā)現莫吉隆斯癥常被描述成“原因未明的皮膚病”或“寄生蟲妄想癥”，后者指一種心理疾病，患者誤以為自己的皮膚感染了寄生蟲。在互聯網時代，諸如此類的“妄想癥”非常容易流傳開，這可能就是過去三年來莫吉隆斯癥報告案例突然增多的原因——上網查資料的人多的是，懷疑自己得了這病那病的人自然也多的是。過去300年來都不見這種病，現在怎么就多起來了呢?

美國疾控中心針對莫吉隆斯癥的一項大規(guī)模的系統(tǒng)性研究正加緊進行，目的是查明這種疾病是否真有生理學基礎。

謎題五 奇怪加速

2009年11月13日，歐洲空間局的“羅塞塔”飛行器第三次也是最后一次飛過地球，然后飛往“67P／丘留莫瓦一格拉西梅”彗星。這一回，美國宇航局的退休工程師約翰·安德森對“羅塞塔”觀察得特別仔細。他為什么要這樣做?

1990年12月，美國宇航局的“伽利略”飛行器在迂回前往木星的途中，曾飛過地球以被“彈射”。然而科學家發(fā)現，這架飛行器在離開地球時，其速度比“彈射”后應有的速度快了每秒3.9毫米。最大的增速發(fā)生于1998年，當時美國宇航局的“里爾一蘇梅克”飛行器的速度額外增加了每秒13.5毫米。而對于歐洲空間局的“羅塞塔”來說，其速度早在2005年就已經額外增加了每秒大約1.8毫米。

這些增加都出乎科學家的意料，因為他們運用已有的物理學知識根本無法解釋這種加速。安德森收集了所有這方面的數據，他總結出了一個經驗公式：如果將飛行器經過地球時的進入軌道角度、離開軌道角度及地球的旋轉速度，同飛行器的額外加速聯系起來，那么在進入和離開的軌道與地球赤道對稱時，最小的額外增速就出現了。更奇怪的是，他在這個公式中引入了光速。這背后的物理機制究竟是什么呢?

從普遍接受的標準物理學中是找不到答案的，但一些科學家提出了多種新奇的解釋，其中包括暗物質、相對論修正、地球引力場本身不平衡、某種惰性神秘物及光的本質等概念。在這中間，最沒有爭議的觀點是，這種額外加速跟綁定到地球的暗物質有關。目前，安得森等人正在對這種觀點作進一步的驗證。

謎題六 雜交生命

如果你了解海鞘的基因組，你一定會大吃一驚。海鞘的一半基因的進化史簡單明了，另一半也同樣簡單明了，但問題是這兩半的進化史完全不同，海鞘看來并非安分地呆在脊索動物中間坐等進化(脊索動物的進化線條跟人類及其他脊椎動物是一樣的)。實際上，它就像是一種遠古脊索動物同海膽的祖先‘嫁接’的產物。

把兩條涇渭分明的進化線條融合起來，按理說完全是胡搞。根據公認的生物學知識，“半人半獸”之類的雜交體注定會成為進化上的死結。然而，公認的知識在這里再一次出錯。盡管大家都以為“雜交是壞的，純粹的物種才是好的”，但事實卻是，雜交在某種程度上就像是變異——大多數變異固然不好，可偶爾變異也是一種需要。變異究竟是好是壞，完全由自然選擇所決定。

生物學家們正在達成一種共識，就是自然界的大部分生物并非是“純潔”家族線條的產物，而是多條進化線條交織的結果。例如，基因指令能將毛毛蟲變成與之形態(tài)截然不同的花蝴蝶，其中的道理或許就在于此。實際上，這類變形在海洋生物中尤其普遍，或許是因為受精過程發(fā)生在海洋這種開放式的大環(huán)境中，精于很容易被帶往“錯誤的”(另一個物種的)卵子——如此眾多的、千差萬別的動物都把卵子留在同一片域等待受精，難免張冠李戴地“亂授精”，完全意想不到的后果便應運而生。

這方面的一個典型例子是一種海星。開始時，小海星體內甚至有一只更小的海星。最后，更小的海星游離出來，兩只海星各奔前程，成為實實在在的兩只海星。這樣的“一變二”令科學家感到很驚訝。那么，像這樣的生物雜交現象究竟有多普遍呢?至少有10％的植物種類可能是以某種方式雜交出來的。至于這種現象在更“高等”的物種中間的普遍程度如何，目前還不清楚?？茖W家承認，他們對雜交仍然所知甚少。

謎題七 海中雜音

1997年夏天，美國的一組水下測音器接收到一個奇隆的聲音。在一分鐘內，它的頻率迅速上升，然后神秘消失。水下測音器是冷戰(zhàn)時期的一種潛艇追蹤儀，它在這年夏天多次接收到這一奇怪信號，但之后卻再未聽見。無人知道是誰制造了這個聲音，現在它被稱為“布拉普雜音”。

這并非人們首次聽見海洋中的神秘聲音。1997年5月，水下測音器還聽到過一種“減速聲”。在大約7分鐘的過程中，它逐漸降低聲調，就像飛機經過時的聲音那洋。這個奇怪聲音的來源至今仍不清楚，但似乎是來自南美洲西海岸某處。令人驚訝的是，在2000千米之外竟然能聽到它。

在“布拉普雜音”之類的海洋怪聲背后究竟是什么呢?“布拉普雜音”聽起來像是動物的叫聲，但又比任何鯨魚的叫聲大得多。如此來看，制造“布拉普雜音”的“海洋動物”應該比任何鯨魚都大，或者說它們應該是效率極高的聲音制造者。至于“減速聲”的來源，現在最流行的解釋是——它是南極冰山碎裂聲。要真是這樣的話，全球變暖可能進一步加劇了。

上述兩個聲音之謎只不過是滄海一粟。美國大氣海洋局部署在大西洋、北冰洋、格陵蘭海域、白令海和南極海域的水下測音器每年都接收到海洋中的各類神秘聲音，加起來已有成百上千種。

謎題八 物質之謎

宇宙學理論認為，最初的大爆炸應該在宇宙中產生了同樣數量的物質和反物質。如果真是這樣，宇宙就應該在物質與反物質相遇的自發(fā)湮滅中消失無蹤，也就是說宇宙應該一開始便結束了?？晌覀儸F在還能在這里思考這個矛盾的問題，這自然意味著上述湮滅場景一定出了什么問題。是什么問題呢?

在核加速器中進行的試驗告訴我們，在早期宇宙中，每產生100億個反質子，就應該有100億加1個質子。這種微小的不平衡對其他粒子如電子來說也是一樣的。那些額外的粒子最終累積成了我們今天所見的充滿物質的宇宙。那究竟是什么原因造成了早期宇宙的這種不平衡呢?

簡短的答案是“不知道”。一種可能的答案是，“缺失”的反物質正潛伏在宇宙附近的遙遠地帶。不過，這種可能性看來并不存在。一個較好的解釋來自于“弱作用力”，它主宰著一些核過程，包括放射性β衰變。1964年，物理學家發(fā)現弱作用力在對付物質和反物質方面的力度并不對稱，從而造成物理學上所稱的“CP破缺”。這讓一些粒子物理學家推測，物理學法則實際上是不平衡的。問題是，粒子物理學的標準模型指出，現有物理學法則的這么一點點不平衡，即一點點“CP破缺”是遠遠不夠的。

解釋早期宇宙中物質、反物質不平衡的其他觀點，涉及到一種假想粒子——馬約喇納量子。物理學家認為，馬約喇納量子不等量地創(chuàng)造了中微子和反中微子，最終導致物質與反物質數量不對等。科學家希望，正在進行中的大型強子對撞機試驗能夠發(fā)現馬約喇納量子。要是這樣的話，物質、反物質數量不平衡的謎底就可能揭曉。

謎題九 鋰的問題

宇宙大爆炸理論還告訴了我們在大爆炸之后的5分鐘里應該鍛造出了哪些原子?，F有的氫和氦的數量跟理論值非常吻合，宇宙學家據此聲稱宇宙大爆炸理論名副其實。然而，對第三種元素——鋰來說，情況就不那么美妙了。

當我們統(tǒng)計恒星上包含的鋰原子的數量時，發(fā)現實際的鋰-7同位素的數量只是應有的1／3，而另一種同位素鋰-6的數量卻比應有的多了近1000倍。

如此看來，宇宙大爆炸理論就有些說不過去了。更嚴重的是，對恒星的更準確觀測暗示，它們包含的鋰-7比止匕前認為的還要少。也就是說，預測值與觀測值之間的差距進一步拉大了。

究竟哪里出了問題呢?鋰-6太多也許只是因為我們現有的計量方法精度不夠。事實上，要想通過觀察恒星發(fā)出的，光線來查明鋰-6的數量是很困難的。而鋰-7的短少也許源于恒星內部的毀滅性過程。對此，科學家目前尚未達成共識。還有人認為，鋰-7的數量不足或許跟暗物質有關。果真如此嗎?科學家也指望大型強子對撞機能給出答案。

謎題十 “魔幻”結果

挑戰(zhàn)愛因斯坦理論的大有人在，不過大多最終都淪為笑談。但有一個明顯的例外，就連一些物理學泰斗也認為：要是愛因斯坦還活著的話，他也必須對此加以解釋。

2005年，在加納利群島中的拉·帕爾馬島上，科學家運用“魔幻”伽馬射線望遠鏡研究由馬卡林501星系(距離地球5億光年)中心黑洞釋放的伽馬射線爆發(fā)。他們發(fā)現，爆發(fā)產生的高能伽馬射線到達望遠鏡的時間比低能伽馬射線晚了4分鐘。然而，光譜中的這兩個部分應該是在同一時間發(fā)出的。

這種時間差會不會是由于高能輻射在太空中的傳播速度要慢于低能輻射呢?如果真是這樣，就違反了愛因斯坦狹義相對論的核心論點之一。根據狹義相對論，所有電磁輻射總是以相同的速度即光速在真空中穿行，輻射的能量與速度絕對無關。

問題究竟出在哪里呢?“魔幻”望遠鏡的觀測結果暗示，狹義相對論只是對事物工作原理的近似描述，觀測到的滯后或許是源于發(fā)生在時一空最基本尺度——普朗克尺度(10^-35米)上的過程。果真如此的話，就意味著我們也許最終能找到一種方法來測試那些旨在把相對論和量子論結合成一種量子引力論的理論。

2008年，隨著美國宇航局的“費米”伽馬射線望遠鏡升空，上述問題進一步復雜化?！百M米”觀測到，從120億光年外一個源頭發(fā)出的高能光子到達“費米”的時間，竟然比同一源頭發(fā)出的低能光子晚了20分鐘?？茖W家希望“費米”能給出更多數據，讓他們能最終排除那些“世俗”的解釋，將我們引入就連愛因斯坦也驚奇的新的物理學領域。

謎題十一 隱蔽單級

電和磁就像同一枚硬幣的兩面。物理學家認為，電和磁之間應該有著高度的對稱。那么，為什么我們看見了孤獨的電荷比如電子和質子，卻從來沒看見過孤獨的磁極——磁單極?

幾乎可以肯定磁單極是存在的。例如，在物理學界廣泛接受的“大統(tǒng)一理論”中，磁單極起著非常關鍵的作用。該理論暗示，四種自然力起源于一種超級力，這種超級力在宇宙大爆炸之前一直存在。但問題是，按照“大統(tǒng)一理論”，對于原子核中每10²⁹個質子和中子來說，磁單極的數量竟不超過1個，否則現有的最靈敏的搜索至少應該能發(fā)現一個這樣的磁單極。

看來我們自己是無法制造磁單極的，因為“大統(tǒng)一理論單極”被認為擁有很大的質量，而我們的粒子加速器是無力創(chuàng)造這樣的磁單極的。盡管如此，物理學家仍然堅信磁單極的存在，只是我們還沒有找到它們而已。早在20世紀30年代，英國物理學家保羅·狄拉克(1933年諾貝爾獎得主)就給出了一個很好的理由來讓我們相信磁單極的存在。他說，磁單極的存在反過來又可以解釋電子的存在。“狄拉克單極”可以是任傾量的。所以這樣的磁單極完全有可能在我們的粒子加速器中出現，或者在上層大氣中的宇宙射線碰撞的衰變產物中亮相。

科學家為了尋找磁單極已經進行了多次嘗試，但都沒有成功。這是否意味著我們應該就此放棄?許多物理學家認為不應該。事實上，磁單極的存在并不違背我們所有已知的物理學，這個事實表明磁單極幾乎可以肯定是存在的，這也跟美國著名物理學家默里·蓋爾曼提出的一個原則——“不被禁止就必然存在”不謀而合。總之，磁單極和量子力學完全吻合，也就是說，磁單極的確應該存在。

謎題十二 邊緣噪聲

盡管位于德國漢諾威的GEO600引力波探測器迄今仍未探測到任何引力波，但它有可能已經揭開了終極真相。

2008年，在位于美國伊利諾伊州巴達維亞的費米實驗室，物理學家克雷格·霍根試圖找到一種方法來測試一種理論：我們所看到的一切物理現實，都是來自于宇宙邊緣的一種投射的結果。這就是所謂的“全息原理”。

根據全息原理，鎖定在宇宙邊緣的信息并非是平滑的，而是由“比特”構成的，每個比特所占據的區(qū)域都符合宇宙中最基本的量子距離，這便是普朗克尺度，約為10的負35次方米。顯然，比特實在是太小。我們不可能看見單個的比特。然而，當這種信息投射進整個宇宙中時，每個比特都被放大，這就意味著我們或許能夠看見它們在時空上的成像。

這種成像涉及的尺度還是太小，因此只有最敏感的儀器如引力波探測器才有可能探測得到。引力波探測器探測的實際上是時一空中的漣漪，這種漣漪是由暴烈的宇宙事件如兩個黑洞相撞造成的?；舾芯砍隽诉@種時一空成像會在GE0600中怎樣放大自己，并把研究結果傳遞給了漢諾威的研究者們。

一種奇異的巧合是，GE0600研究團隊一直對這個探測器中的“噪聲”感到迷惑不解?，F在才發(fā)現，它跟霍根所預計的信號有著驚人相似的特點。如此看來，莫非這個噪聲正是宇宙邊緣信息投射的結果?不過，這個問題迄今仍無定論。2010年9月，GE06D0探測器將完成升級，靈敏度更高，也許到時候就會有肯定的答案。

謎題十三 反安慰劑

當西方人類學家首次聽說巫醫(yī)能發(fā)出死亡咒語后，他們很快便找到了理性的解釋。例如，被詛咒者的家人常會認為，沒有理由再把食物浪費在“活死人”身上。這就是許多被詛咒者的死亡原因——他們其實是被活活餓死的。

然而，其他一些案例則沒這么容易解釋。例如，20世紀70年代，醫(yī)生曾診斷一名男子患有晚期肝癌，并告知他最多還能活幾個月。這名患者果然在預計的時間內死亡，然而，尸檢卻顯示，醫(yī)生們搞錯了——那腫瘤很小，而且根本就沒有擴散。如此看來，醫(yī)生的診斷成為該男子的死亡咒語。

盡管這其中的機制仍然是謎，但這類現象現在至少有了一個名字——“反安慰劑效應”。和安慰劑效應相對應，反安慰劑效應指此類案例：將某人置于負面心態(tài)之下，從而對其健康造成負面影響。例如，你告訴一個患者他將要經歷的手術會很痛苦，那么這個患者在手術時可能就會感受到更多的痛苦。與此相似，在藥物試驗中，如果你對服用安慰劑組的人(他們不知道自己服用的是安慰劑)說，藥物可能有一些副作用，那么他們很可能就會紛紛報告說自己感受到了這些副作用；反之，如果你不這么警告他們，他們很可能根本就不會報告所謂的副作用，畢竟他們服用的是雖然沒有藥效、但也沒有副作用的安慰劑。

反安慰劑效應的負面作用不僅表現在心態(tài)上，也表現在肉體上。例如，由反安慰劑效直產生的壓力可以對心臟造成持久的甚至致命的影響?？茖W家現在正加緊研究反安慰劑效應背后的確切機制，這樣也許就能找到預防焦慮的辦法。