2016年,科學界各個領域的發現均具有重大意義,從證實百年前愛因斯坦預言的時空可變效應「重力波」,到天文學觀測宇宙星系已經重組,以及頻頻出現改變教科書的實驗,世界正在醞釀科學的巨變。而來自太空的小行星在這一年中多次無預警地掠過地球,甚至進入大氣層中炸毀,引發人們對地球面臨各種災難的擔憂。

愛因斯坦重力波 突破實證科學

美國激光干涉重力波天文台2月11日宣佈,觀測雙黑洞系統的結果證實100年前愛因斯坦廣義相對論所預言的時空漣漪,即「重力波」的存在。德國馬克斯普朗克重力物理研究所物理學家布魯斯.艾倫說:「首次發現重力波可穩奪諾貝爾獎。」

令人深思的是,愛因斯坦當年在非實證科學方法「黑箱思想實驗」基礎上提出廣義相對論時,遭整個科技界嘲笑和排斥,僅幾個理智佔主導的科學家如普朗克認識到愛因斯坦思想的偉大意義,即用非實證方法得到的理論同樣能描述這個宇宙。

隨著時間的推移,廣義相對論預言的光線彎曲、水星近日點進動及重力紅移現象等在20世紀相繼得到證實。愛因斯坦曾說:「在原則上,試圖單靠可觀察量來建立理論,那是完全錯誤的。」

科學家6月再次宣佈另一個天文觀測也證實重力波的存在。美國賓夕凡尼亞州立大學天文物理學家查德.漢娜說:「現在我們能探測到重力波,這將成為研究銀河系及探索宇宙的嶄新途徑。我們會有驚人的收穫。」

宇宙已重組 星系數量至少2兆

《天體物理學雜誌》10月發表報告顯示,英國諾定咸大學天體物理學家經過15年研究,發現宇宙中的星系數量之大超出想像,至少為2兆個。而即使最強大的望遠鏡也只能觀測到其中的10%。克里斯托弗.康舍利斯教授說:「我們目前探索不到絕大部份星系,因為它們非常遙遠而昏暗。」

研究者還發現,宇宙已重組。那些最古老的大星系變小,而很多以前的小星系又因碰撞和融合,數量變少10倍。康舍利斯表示,天文學家沒想到宇宙在這20年間發生這樣大的變化。

銀河系生巨變 太陽系空間增大

天文學家9月聲明,觀測發現銀河系的質量增加約1/3,太陽系所處的空間增長4倍,其中產生更多新星。史密松天體物理中心天文學家馬克.瑞德說:「這個區域從未得到重視,人們以為那是微不足道的地方。」

銀河系有4個大旋臂,看上去像傳統文化中的佛家卍字符。太陽系所在的空間被稱為「本地旋臂」,其形狀類似銀河系的其它小旋臂。天文學家使用超長基線陣列望遠鏡,發現本地旋臂的長度超過2萬光年,約為以前4倍。

鳥大腦不簡單 證實進化論謬誤

美國《國家科學院院刊》6月發表報告,國際科學家研究組計算28種鳥的大腦細胞數量,並與其它物種比較,發現鳥大腦神經元密度出乎意料。例如,會唱歌的鳴禽和鸚鵡的大腦,神經元密度是鼠類的2~4倍。《科學美國人》援引美國雲德標大學神經科學家蘇珊娜.赫賽勒說:「在我想像中,鳥大腦與哺乳動物之間的差別不過是細胞體積和數量。」

這個發現將改變科學界長期錯誤的觀點。以前科學家認為,物種之間的大腦神經元密度差異不大。一般認為,神經元密度越大,說明細胞間的聯繫越多,信息處理能力越強。而按照進化論,鳥本不可能有認知能力。

今年有更多研究顯示進化論的謬誤。如熱帶射水魚能區分人臉,首次說明魚的大腦雖沒有進化論所稱的新皮質,但同樣有很強的智能及認知力;類單鞭滴蟲屬真核細胞能沒有進化論定義的線粒體而依然存活,提示幾十年來對細胞的定義需要修改。

量子糾纏 感知另外時空的奇妙

粒子間存在超時空關係。(視頻截圖)
粒子間存在超時空關係。(視頻截圖)

歐洲科學家3月初在量子物理學中取得里程碑式進展,實驗室中得到光子在三維空間發生量子糾纏的結論。這是科學家首次突破時空維度限制,將微觀世界的量子糾纏現象轉化到肉眼所見的宏觀空間中。

量子糾纏是指兩個量子粒子之間存在一種超越空間和時間的聯繫。一個粒子的狀態會同時影響另一個粒子的狀態,而沒有時間延遲或距離制約。日內瓦大學的瓦倫蒂娜.維沃利表示,根據該試驗的技術原理,甚至能觀測發生量子糾纏的兩個人的情況。

雖然幾十年來物理學家因受光速不變理論限制而否定存在量子糾纏,但近年多個試驗都檢測到發生量子糾纏的粒子,而且具有信息存儲等實際應用意義。例如谷歌開發量子電腦,獲得比當前手提電腦快100萬倍的計算速度。

生命力報告 1/6物種面臨滅絕

世界自然基金會10月27日公佈《2016地球生命力報告》,提到1970~2012年間的調查顯示,目前地球無法承受人類活動,近半世紀以來人類造成野生動物種群減少一半,而且人類自身的生存也受到威脅。

調查者跟蹤3,706個物種,共超過14,152個脊椎動物種群,包括魚類、鳥類、哺乳類、兩棲類和爬行動物,發現這些種群的數量減少58%。其中淡水物種的情況最嚴重,數量已減少81%。

該機構的全球總幹事馬可.蘭博蒂尼認為,人類生存受到威脅的原因在於人類自身。報告中對解決危機的途徑加以探討,提醒人們不要「聚焦於表象,而忽視問題本源」,後者涉及人類心智,包括個人的信仰、價值觀和設想。

存在第5種力 將改變科學基礎

科學權威雜誌《自然》5月報道,宇宙可能存在第5種基本力。如果該結論被進一步確定,將改變科學界的基本宇宙概念。因為科學家一直認為自然界只有4種基本力。匈牙利國家科學院物理學家亞提拉.克雷斯納豪基等人去年的發現未受到科學界重視。

美國加州大學物理學家表示,評估匈牙利科學家的轟擊質子實驗,可以肯定產生的多餘電子和正電子之原因為未被發現的第5種力造成的。另據《科學美國人》5月報道,托馬斯傑斐遜國家加速器基金及美、歐其它研究機構正進行驗證實驗,估計1年後能得到確認結論。

奇異天體 令人聯想到外星文明

物理學家弗里曼.戴森1960年提出,外星文明可能製造巨大結構環繞某恆星飛行,被稱為「戴森球」。星體KIC 8462852就可能是一例。(視頻截圖)
物理學家弗里曼.戴森1960年提出,外星文明可能製造巨大結構環繞某恆星飛行,被稱為「戴森球」。星體KIC 8462852就可能是一例。(視頻截圖)

體KIC 8462852今年得到天文界極大關注,因其神秘的亮度變化特徵一直給不出令人滿意的解釋。美國加州理工學院和卡內基研究所天文學家表示,開普勒太空望遠鏡的4年觀測結果顯示,這個銀河系星體變暗速度由每年0.34%的速率加快為2.5%,之後回復到以前的速率。

加州理工學院天文學家本.莫泰特說:「讓我吃驚的是,其亮度變化那麼快,出現非線性特徵。我們花了很長時間,試圖說服自己這不是真的。但我們做不到。」曾獲諾貝爾物理學獎的路易斯安那州立大學天文學家布拉德利.施哈弗排除彗星造成該星體亮度變化的原因,「這種變暗可能是任何人尚未想到的因素所造成」。賓夕凡尼亞州立大學天文學家傑森.萊特表示,這種不同尋常的現象讓人聯想到外星文明。

小行星日 人類的時間是借來的

6月30日是世界小行星日。天體物理學家布瑞安.梅伊在聲明中說:「我們對小行星撞擊地球的可能性了解得越多,越能清晰地意識到人類正依賴借來的時間在延續生命。」世界小行星日組織警告,地球受小行星致命撞擊的危險真實存在,可能撞擊地球的小行星數量超過100萬顆,但人類的科技僅能發現其中1%。

今年無預警掠過地球的小行星包括6月初的2016 LP10(直徑2~8米)和2016 LE10(直徑23米)、8月27日的2016 QA2(直徑50米)及9月7日的2016 RB1(直徑7~16米)。其中2016 RB1距地球僅為地月距離的1/10(約4萬公里),若撞到地球上,至少會導致嚴重的局部災難,美國太空總署在其出現前2天才發現它的存在。

也有多次發生小行星進入大氣層爆炸焚燬。如距巴西沿岸約1千公里的大西洋上空,一顆直徑小於10米的隕石2月6日爆炸,產生的能量相當於1.3萬噸TNT炸藥;美國亞利桑那州南部夜空一顆物體6月2日凌晨爆炸,瞬間將黑夜變成白晝;大小不明的小行星9月26日夜間在澳洲東部格萊斯頓上空爆炸,320公里外能看到閃光並聽到聲音。

牛津報告:全球性災難迫在眉睫

牛津大學5月發佈《2016年全球災難危險度調查報告》,顯示各種全球性災難隨時可能發生。一旦成真,可能導致1/10約17億人口死亡。

報告表示,正發生的最大災難性危險是大瘟疫和核戰爭。在冷戰結束後,核戰爭的危險被低估。最大的潛在危險是氣候變化,以及一些科學技術,如生物技術會製造出毒性遠超自然原有的新型致病性物質、人工智能會在很多方面摧毀人類。其它危險還有火山爆發、小行星撞地球等。

報告提醒,政治和經濟等因素造成人們不能充份意識到危險的嚴重性。尤其是全球受利益集團影響而沒有形成聯合在一起的應對力量。◇