經過一個世紀的追尋，科學家們終於發現了引力波，人類也從此獲得新的宇宙感知力。但這並非科學探索的終點，而是下面一些重要科學探索的起點。從鰻魚産卵之地到難明是“何方神聖”的黑洞；從位於太陽系邊疆的奧爾特雲到讓動物感知磁場的磁受體，英國《新科學家》雜誌日前列出了令科學家們因求之不得而輾轉反側的十大事物。
“只在此山中，雲深不知處。”我們確信它們的存在，但一直未曾揭開籠罩在其頭上的“神秘面紗”。或許，下一個科學突破從其中誕生。
黑洞
在銀河系的心臟潛伏著一個怪獸，但迄今無人窺其真容。我們非常確信這個怪獸的存在是因為其附近的恒星瘋狂地圍繞著一個品質為地球品質400萬倍的龐然大物旋轉。對於大多數物理學家來説，那是一個恐怖的超大品質黑洞。
黑洞是宇宙中一片密度極大的區域，包括光在內的任何物質都無法擺脫其強大的引力，我們無法通過光的反射來觀察它，只能通過它對周圍星系、行星以及星際塵埃施加的影響發現其所在。
科學家們普遍認為，不久前探測到的引力波源自兩個品質較小黑洞的併合，正是黑洞的確存在而並非理論“白日夢”的最新證據。但這也引發了一個問題：我們理解物理現實的兩大基石——廣義相對論和量子理論對黑洞的解釋存在矛盾。1976年，英國科學家霍金稱，自己通過計算得出結論，黑洞一旦形成，就開始向外輻射能量，但這種輻射並不包含黑洞內部物質的“資訊”。最終黑洞將因為品質喪失殆盡而消失，而那些黑洞內部的資訊也就不知去向，這便是所謂的“黑洞悖論”。但霍金的上述理論與量子物理學的理論背道而馳。量子物理學認為，類似黑洞這樣品質巨大物體的資訊是不可能完全喪失的。霍金對之解釋説，黑洞巨大的萬有引力場在某種程度上破壞了量子物理學的理論。
模型表明，黑洞會隨著時間的流逝慢慢蒸發，直到灰飛煙滅，釋放出的能量被稱為霍金輻射。但黑洞吞噬的光和其他物質，尤其是其嵌入的資訊，會遭受什麼樣的命運呢？美國亞利桑那大學的丹尼爾·馬龍正在從事的一個項目旨在幫助厘清這一情況。將於2017年為科學家們服務的事件視界望遠鏡（EHT），通過搜尋稠密磁場內呈螺旋樣旋轉的熾熱電子釋放出的微光，為一個假設的黑洞拍照。如果它所見到的情況與人們目前對黑洞的描述和假設相吻合，那麼光扭曲等特徵將讓我們能更好地洞悉黑洞內部的工作原理。
最初的祖先
生命的化學組成，尤其是蛋白質和核酸是如何在地球原始環境中形成的，一直是科學家們面臨的最大謎團之一。
最開始是艾達（Ida）——地球上第一種物質，接著轉變成盧卡（Luca）——地球生命最後的共同祖先，這種分子能作為遺傳代碼存儲資訊，並産生了地球上所有的生命。
艾達和盧卡繼續與我們生活在一起。我們的細胞都使用同樣的遺傳代碼，這些代碼嵌入DNA內，這表明盧卡本身由DNA組成。但它並非那麼簡單。所有的生命使用蛋白質來製造DNA，並執行DNA的代碼，但蛋白質本身由DNA模板組成。那麼，是先有蛋白質還是先有DNA？或者兩者都不是？
RNA是在所有活體細胞內發現的DNA近親，也攜帶遺傳物質，更重要的是，RNA還能催化化學反應。RNA世界假設稱，盧卡由一鍋RNA湯生成，最終生成了DNA和第一個細胞。但RNA又從何而來呢？
上世紀50年代，美國化學家斯坦利·米勒和哈羅德·尤裏進行了一個著名的實驗。他們建立了一個密封系統，再現地球早期大氣環境。當時的海洋被模擬成盛有溫水的燒瓶，水蒸汽從水中釋放出來，被收集到另一個燒瓶，尤裏和米勒引入氫氣、甲烷和氨氣，模擬無氧大氣層狀況。然後，他們用電火花代表閃電，引入到混合氣體構成的無氧大氣層中。最終，冷凝器將這些氣體冷卻成液體，收集進行分析。
一週後，尤裏和米勒得出了驚人實驗結果：在冷卻的液體中存在大量有機化合物。米勒發現了幾種氨基酸，其中包括氨基乙酸、丙胺酸和谷氨酸。氨基酸是構築蛋白質的基礎，而蛋白質是細胞結構和細胞生化酶進行重要化學反應的關鍵成分。尤裏和米勒得出結論稱，有機分子可能來自於無氧大氣層，同時最簡單的生命體也可能在這種早期環境中孕育出來。
而現在，更微妙的思想流行。例如倫敦大學學院的尼克·萊恩認為，海底溫暖的排氣孔提供了RNA形成所需的甲烷湯、礦物質和水。他在其著作《能量、性、死亡》中指出，線粒體是生物不可或缺的重要胞器。每個人的體內都帶有一萬兆個線粒體，約佔體重的百分之十。這個微小的細胞器曾經是自由生活的細菌，卻在二十億年前被吞噬進更大的細胞中，從此和宿主細胞共同生活在一起，塑造了生命的紋理。而科羅拉多大學波爾得分校的邁克爾·亞努斯則認為，生命源於一個充滿泥濘的池塘，其不斷地冰凍和解凍將化學物質推到一起，孕育了生命。
奧爾特雲
你會在每一本天文學教科書裏發現它的蹤跡：由數萬億個岩石和冰團塊組成的球體星雲，大多數星體的直徑在一公里以上，總品質約為地球品質的幾倍到幾十倍，形成了太陽系的最外層疆界，這就是科學家們所説的“奧爾特雲”。
1950年，荷蘭天文學家簡·奧爾特對長週期彗星進行了研究。他發現，很多長週期彗星的遠日點位於距太陽5萬到15萬個天文單位的區域內，由此假設：在那裏存在一個長週期彗星的大本營。這一假設與將柯伊伯帶視為短週期彗星補充基地的假設有著異曲同工之妙。那個遙遠的長週期彗星大本營後來被人們用奧爾特的名字命名為“奧爾特雲”。
奧爾特雲被認為是恒星形成時留下的天體，它們的分佈和大小能幫助我們理解恒星的形成過程。奧爾特雲究竟有多大呢？今天的很多天文學家認為它的範圍延伸到距太陽約5萬個天文單位的地方，但也有人像奧爾特當年一樣，認為它延伸得更遠，直到太陽引力控制範圍的最邊緣，約在距太陽10萬到20萬個天文單位處，在那之外，銀河系引力場的潮汐作用及附近恒星的引力作用將超過太陽的引力。
奧爾特雲距我們如此遙遠，而且包含的又大多是小天體，所以，尚未發現直接證據證明奧爾特雲的存在。直至今日，只有編號為90377的天體被認為可能是奧爾特雲的天體，不過還未獲得證實。
奧爾特雲存在的唯一且非常間接的證據是一顆彗星偶爾的拜訪。2013年12月，彗星ISON在接近太陽前三天，不幸“土崩瓦解”。科學家們認為，這顆彗星的軌道表明其來自奧爾特雲。卡內基科學研究所的斯科特·謝潑德説：“我們相當確信，奧爾特雲的確存在，儘管我們從來沒有真正為其拍過照。”
意識
生命為什麼會有意識呢？這個古老的問題，至今仍然沒有確定的答案。科學發展到現在，在解剖學和各種掃描器器的幫助下，人腦的細部結構已經不是秘密了，然而在意識如何産生這個問題上，科學家們還是一點兒頭緒都沒有。
意識像一個開關：要麼你正在體驗這個世界，要麼你沒有，但科學家們很難找到使我們的大腦在這兩種狀態之間切換的開關。密歇根大學意識科學研究中心負責人喬治·馬舒爾説：“意識並非我們看見的事物，而是通過它我們能看見，這一點使其成為科學家們的研究挑戰。”
我們確實知道，某些腦部區域如果被破壞或受到刺激，會導致意識的喪失，大腦內一種薄如紙翼的屏狀核結構是其中的一個區域，但很多旨在描述意識的理論不再專注于在大腦內尋找某個供意識紮根的點，而是轉向另一個理論：從外部世界獲得的資訊會爭奪注意力。
我們僅僅意識到某些事情，比如，如果正在叮叮響的電話打敗其他資訊進入人腦，那麼我們就會意識到電話鈴響。而資訊整合理論認為，意識是數據合併在一起大於各部分簡單相加的結果。
馬舒爾説：“意識並非被大腦的某個可以關閉的區域調整，而是被通訊故障調整。”最近，一項研究對慢慢被麻醉者的大腦活動進行了掃描，研究結果似乎證明了這一情況。它或許也解釋了為什麼麻醉劑開他敏能讓人昏迷：這個功能強大的鎮靜劑增加了很多促進清醒但抑制不同區域之間溝通的大腦區域活動。
膠球
如果你想要一個能使用的光劍，請試著用“膠球”做一個。儘管理論非常肯定，膠球一定存在，但實驗學者也非常確信，我們不太可能證明它的存在。數十年以來，科學家一直致力於尋找膠球，其對於物理標準模式運作至關重要。
膠球被認為完全由膠子構成，膠子則是理論上預言傳遞夸克之間強核力的粒子，它們把夸克捆綁在一起，使之形成質子、中子及其他強子。膠子有個怪癖：它們本身攜帶強核力電荷，這意味著它們也能彼此依附，形成膠球。換句話講，膠球完全是由作用力結合的微粒，但由於它們處於不穩定狀態，因此，僅能在研究其衰減過程中探測到，此前未發現任何膠球結構。
模擬表明，大約1500MeV的能量足以將大量膠子依附在一起形成一個膠球。1995年，克勞斯和瑞士蘇黎世大學的理論學家克勞德·阿姆斯勒證明，兩個能量分別為1370 MeV和1500 MeV的粒子“共振”可能製造出一個膠球。後來，科學家們又加入了第三個候選對象——能量為1710 MeV的粒子。但眾所週知，強核力很難計算，而且因為簡化的原因，膠球模擬一般都是假設一個全是膠子的環境。
但克勞斯説：“這並非宇宙的真實情況，在真實的宇宙中，當你在測量一個膠球的狀態時，夸克可能已經開始依附到其上，使科學家們很難證明它是一個純凈的膠子球。因此，對上面參與共振的三個粒子的可能解釋是，一堆被不同數量的夸克污染的膠子。”
奧地利維也納科技大學的安東·瑞汗和弗雷德里克·布魯恩使用一種最新理論研究法，發現一種較強的核衰變模式——f0（1710），從而證實膠球的存在。如果他們的計算結果被證實是正確的，該研究將對於證實宇宙標準模型至關重要。
磁受體
50年前，科學家們發現了某些動物能利用地球磁場來偵查方向；30年前有研究人員提出至少一些細胞能“感應”到弱磁場。2009年，美國北卡羅來納大學的生物學家肯·洛曼領導的研究團隊通過模擬磁場環境，來觀察剛孵化的海龜如何辨識經緯度，最終發現，海龜這種遷徙動物，能夠利用細微的地磁場變化來感知經緯度，並找到回家的路。他們認為，老鼠、龍蝦和果蠅以及包括鴿子在內的某些鳥類似乎也擁有同樣的能力。
但迄今還沒有人找到使動物感應磁場的“幕後功臣”——磁受體。不過，科學家們的確在大腦方面找到了蛛絲馬跡。2009年，美國休斯敦貝勒醫學院的神經科學家大衛·迪克曼和吳樂清（音譯）進行了一項研究，他們將7隻信鴿關在一個暗室裏，以一個人造磁場取代地球磁場，並對鴿子在這種磁場下的腦部活動進行了監測。研究人員發現，隨著磁場角度的變化，鴿子有53對神經元出現了變化。但鴿子是從何處獲得這些信號的呢？
牛津大學化學物理研究所資深教授彼得·霍爾説，沒有明顯的器官，比如一個耳朵或一個鼻子對此負責。科學家們的一個懷疑對像是隱花色素，這是一種在鳥類和虹鱒魚等很多動物眼睛內發現的蛋白。科學家們現在已經知道，根據磁場的不同，這種蛋白能産生名為自由基的化學物質。而且，通過遺傳修改去掉這種隱花色素基因的果蠅不再對磁場産生反應。
但情況可能並不完全如此。首先，人眼也有隱花色素，但我們無法感應磁場。而且，我們也不知道自由基如何製造出一個大腦能解讀的信號。
原初引力波
美國科研人員2016年2月宣佈，他們利用鐳射干涉引力波天文臺（LIGO）于去年9月探測到了穿過地球的引力波，被預言將近百年、苦苦追尋幾十年之後，首個位於地球之外13億光年的引力波源GW150914被人類直接探測到，證實了愛因斯坦100年前所做的預測。
愛因斯坦1916年左右在廣義相對論中提出引力波理論，認為聚整合團的物質或能量的形狀或速度突然改變時，會改變附近的時空狀態，效應就像漣漪以光速在宇宙傳播。由於引力波産生的時空扭曲非常微小，在此之前科學家從未成功觀測到。
科學家經過大量複雜的計算和分析後得出結論，在距地球13億光年處存在兩個黑洞，其中一個黑洞的品質相當於29個太陽品質；另一個黑洞品質相當於36個太陽品質。這兩個黑洞不斷旋轉靠近，最終相撞，合併成一個相當於62個太陽品質的黑洞，而相當於3個太陽的品質轉化為引力波，向四週輻射，于去年9月掃過太陽系，為人類首次提供了直接的引力波證據。
這無疑是科學的巨大勝利。但是，兩個更大的黑洞（如被認為形成成熟星系中央的超級黑洞）的合併，將釋放出波長更長的引力波。哈佛大學的天體物理學家阿凡·勒布説：“LIGO對這一波長並不敏感，因此，我們需要不同的天文臺。”
目前歐洲空間局正在計劃中的引力波探測天線組（eLISA）是基於太空的三個設備組成的集群，它應該對這些引力波更加敏感。另外，為驗證eLISA技術的一個測試探測器——空間鐳射干涉引力波探測器探路者已于去年12月發射升空，我們可以借此屏息凝神，聆聽宇宙。
不過，即便將於2035年發射升空的eLISA也可能無法探測到人們孜孜以求的所有引力波。目前被廣泛接受的宇宙大爆炸模型表明，宇宙時空經歷了一段快速膨脹時期，也即所謂的宇宙暴脹時期，在此期間發出的相當低頻的引力波，波長可能像可見宇宙一樣大。目前仍然沒有科學家提出足以感受到這些“原初引力波”的探測器，因此，我們或許只能獲得間接證據。
哈佛大學科學家約翰·科瓦克博士的研究小組曾宣佈，他們使用位於南極的BICEP2望遠鏡，通過觀測宇宙微波背景輻射的偏振信號，探測到了原初引力波的信號。但有關分析確認，發現的這個信號完全可以用銀河系內塵埃的信號進行解釋，而並非來源於一個更加古老的宇宙起源。當然，這並非意味著要想在宇宙微波背景輻射信號中找出真正的原初引力波信號是不可能做到的。
52赫茲鯨魚
20世紀80年代末，美國海軍開始為科學家記錄鯨魚歌聲。美國伍茲霍爾海洋研究所的威廉·沃特金斯博士1989年開始整理這些聲音記錄，發現一頭鯨魚叫聲的頻率比任何已知品種的鯨魚都高很多，科學家認為它的叫聲一直無法被其他鯨魚接收得到，因此，也從來未曾被回應，所以稱它為“世界上最寂寞的鯨魚”。
沃特金斯的研究激起了公眾廣泛的興趣，但迄今無人見過這頭鯨魚，不知道它屬於哪個品種，也不清楚這頭不尋常鯨魚的醫學狀況。不過，研究人員表示，它顯然很健康，因為它在大海中已經存活20多年。2014年秋天，一個由科學家和紀錄片製作人組成的團隊沿著北太平洋鯨魚路線尋找這條世界上最孤獨的鯨魚，試圖給其拍攝紀錄片，但最終一無所獲。
實際上，這只鯨魚的確唱歌，而且幾乎可以確定它是一隻雄性鯨魚。它的季節性運動與其他藍鯨無異。沃特金斯認為，它是藍鯨和長鬚鯨的雜交品種。美國斯克裏普斯鯨魚聲學實驗室的約翰·希爾德布蘭則進一步認為，它是一隻藍鯨母親和一隻長鬚鯨父親的後代。他説，長鬚鯨是鼓手，以短脈衝唱歌；而藍鯨是歌劇歌唱家。52赫茲鯨魚的歌唱方式有點像這兩者的混合。希爾德布蘭説：“從文化上來説，它像一隻藍鯨。”
但它或許並非獨一無二，希爾德布蘭説：“可能有更多這種鯨魚。”希爾德布蘭的研究團隊使用獨特的水中聽音器，記錄了這種獨一無二的呼叫聲，時間長達數個小時。
不過，希爾德布蘭團隊的水中聽音器網並沒有連接到海岸上，因此，當讀數被取回並被分析時，它們探測的動物早就離開了，所以，也就錯失了與這只鯨魚“邂逅”的好機會。
許多人對52赫茲鯨魚的遭遇非常同情，一些音樂家和小説家甚至以它為靈感創作出非同尋常的故事。但是，流行巨星泰勒·斯威夫特在2014年的一次採訪中提到：“每個人都為這只鯨魚感到難過，但子非魚焉知魚之樂，説不定這只鯨魚自己很享受，能夠自得其樂呢？”
一般認為，雄性鯨魚唱歌主要是為了求偶，但對於鯨魚來説，求偶並非是為了陪伴。或許，這只鯨魚實際上是世界上最花心的鯨魚。
産卵的鰻魚
鰻魚是一種非常奇特的水産生物，它出生在海水中，卻成長在淡水裏，每年淡水湖中即將産卵的雌鰻，都會沿江口或河口進入大海中産卵，産卵結束後，它長久的洄遊旅行便宣告結束，這也意味著雌鰻的死亡。而卵在海水中成苗後，開始逆河進入淡水中成長。
早在古希臘亞裏士多德時期，雌鰻在大海中何處産卵就是個未解之謎。亞裏士多德認為，它們來自蚯蚓。迄今為止，都沒有人真正知道它産自何處。現在，科學界普遍認為，美國和歐洲的鰻魚旅行數千公里前往大西洋西部的馬尾藻海産卵，這一地方接近以溫暖的鹽水而著名的百慕大群島。新産卵的鰻魚接著洄遊，但這個非同凡響的旅程完全是科學家們的推斷，首先由丹麥研究人員約翰尼斯·史密特提出，早在一個多世紀前，史密特前往馬尾藻海進行了幾次探險，得出了這一結論。但沒有人看見成年的鰻魚在那裏産卵。
找到鰻魚在何處産卵不僅僅是滿足學術好奇心的問題。近年來，歐洲和美國的鰻魚數量一直在下降，而且現在已被列為瀕危物種。污染、攔截河流的水壩、捕撈以及海洋變暖都是原因，儘管這並不能解釋為什麼大量鰻魚從2009年開始洄遊到歐洲。
為了破解這個謎團，在最新研究中，大西洋兩邊的科學家們開始給成熟的“銀”鰻魚配備細小的微波追蹤器，這些微波追蹤器在跟隨鰻魚離開6個月後會漂浮到海洋表面，向衛星傳遞數據。
黑猩猩—人類之間缺失的一環
每年都會有很多化石被發現，但我們仍然沒有找到最原初“缺失的一環”：人類和黑猩猩的共同祖先在何處？
這是人類進化史上最大和最難解決的問題之一。我們確信，在歷史的某個時間，我們與黑猩猩擁有共同的祖先，但確切的時間以及那時祖先的相貌如何，非常難確認。古生物學家一直在化石殘骸中苦苦尋覓；遺傳學家則通過歷史文獻徜徉于DNA序列的海洋。他們各自都有所發現，卻無法達成一致。
現在已經知道，黑猩猩這種生物在大約700萬年前，開始在非洲使用手，在樹間穿梭。但化石證據很難找到。經過數十年的搜尋之後，我們獲得了很多可以追溯到400萬年前的古人類祖先化石。但更早祖先的化石就很少了。
美國喬治·華盛頓大學的古人類學家塞爾吉奧· 阿爾梅希亞對早期的古人類化石、猿類化石和大量活著的靈長類動物進行了比較，他認為，我們祖先的手骨和腿骨更像人而非黑猩猩。他可能仍然依靠四肢行走，但不像黑猩猩那樣的方式。加州大學舊金山分校的內森·楊和同事使用同樣的方法得出結論説，這種動物的肩膀像黑猩猩，這表明，它像今天的黑猩猩一樣在樹間飄蕩。
科學家們認為，對活著猿類的基因組進行比較或許能為我們提供大家都滿意的證據。但是，這假定我們只存在一個祖先。但迄今的遺傳研究表明，我們的有些染色體比其他染色體更早從黑猩猩的染色體中分離出來，這可能表明，類靈長類動物群落從某個時刻分開，後來又聚到一起，接著開始雜交，最後永遠分開，所有這些事情發生在百萬年間。我們只能從這個混亂的糾纏中，嘗試著挑出一個祖先。
(責任編輯：羅伯特)
