Det senaste århundradet, till och med det senaste decenniet, har sett fantastiska språng framåt inom vetenskap och teknik, eftersom vi har fått en bättre förståelse för vår värld och hur den fungerar. Men medan vetenskapen har svar på frågor som våra förfäder aldrig skulle ha trott att vi skulle räkna med, finns det fortfarande många enorma frågor som ännu inte har fått tillfredsställande svar.
Dessa sträcker sig från det filosofiska till det praktiska, från totala mysterier till frågor vi har kommit nära att besvara men är inte riktigt där. Läs vidare för att upptäcka vad de är. Och till mer rymdrelaterade förhållanden, kolla in 21 mysterier om rymden som ingen kan förklara.
1 Hur exakt började livet?
Missförstå oss inte här - evolutionära biologer har en ganska bra idé om hur vissa organismer utvecklats till andra, men de vet fortfarande inte vad som sparkade till allt. Hur kom vi från "primordial soppa" av livets byggstenar till bildandet av självreplikerande celler?
Den ledande teorin under de senaste 50 åren har varit att en elektrisk urladdning ledde till kemiska reaktioner som skapade de första aminosyrorna, men forskare är inte alla överens. Vissa tror att den orsakande faktorn var vulkanisk handling och andra tror att det kan ha varit meteoriter som gav oss liv.
2 Varför drömmer vi?
"Varför?" kanske är den svåraste frågan för vetenskapen att besvara. Människor drömmer verkligen, vilket framgår av avancerad hjärnavbildningsteknik, men vilket syfte tjänar det? Varför fortsätter våra neuroner att skjuta även när vår kropp och vårt medvetna sinne är i vila?
Kognitiva forskare teoretiserar att minne, lärande och känslor kan vara knutna till vår förmåga att drömma, men hittills har de inte hittat några avgörande länkar som skulle förklara de udda små filmer som våra hjärnor spelar för oss medan vi sover. Och om du alltid har undrat vad dessa konstiga drömmar som du fortsätter att ha menar, kolla in 50 hemligheter som dina drömmar försöker berätta för dig.
3 Finns det ett mönster bakom primtal?
Om du har glömt sedan din sista matematik, är primtal de som bara kan delas av sig själva och 1. Exemplen inkluderar siffrorna 3 och 7 och 3 169. Tänk på dem som byggstenar för siffror, eftersom de är oreducerbara för mindre faktorer. Den här egenskapen låter dem fungera som krypteringsnycklar för digital säkerhet, men det betyder också att matematiker inte har kunnat urskilja ett mönster för vilket siffror är primära, ett problem som kallas Riemann-hypotesen.
Räknar du upp från 1 kan du ha tre primtal i rad, men gå sedan fyrtio eller fler nummer utan att hitta en ny prim. Att låsa upp detta pussel kan få konsekvenser för ett samhälle som vårt vars kommunikationsnätverk är helt byggt på siffror. Och om du inte helt kommer ihåg vad ett primtal är och du vill se om du fortfarande kan få en godkänd betyg, kolla in 30 frågor du skulle behöva för att behålla 6: e matematik.
4 Vad är botemedel mot cancer?
Shutterstock
Tyvärr kommer vi aldrig att kunna hitta ett enda botemedel mot cancer eftersom termen "cancer" faktiskt gäller en hel samling sjukdomar som är kodade i våra gener. Precis som vi aldrig kommer att torka av alla bakterier från jorden, kan vi inte skapa en piller eller skott som botar alla typer av cancer.
Men när vi fortsätter att bli bättre och bättre på både förebyggande och behandling, kommer vi att förstå de faktorer som ligger inom vår kontroll och lära oss att undvika dem. För att ta reda på mer om vad cancer gör för kroppen, kolla in 23 Cancer Warning Signs Dold in Plain Sight.
5 Kan vi resa genom tiden?
Naturligtvis reser vi alla framåt genom tid på en regelbunden, och Einsteins teori om speciell relativitet visar att tiden kan komprimeras så att en person som går tillräckligt snabbt kan resa långt in i framtiden. Med hjälp av begrepp som maskhål har vissa fysiker till och med föreslagit att det kan vara möjligt att besöka det förflutna. Men om så var fallet, skulle inte människor från framtiden kunna bo bland oss idag?
Vi vet inte, och dessa hypoteser är bara inte testbara under kända förhållanden idag. När vi utvidgar vår förmåga att se igenom och resa i rymden, kan vi lära oss mer och bättre förstå vad som är möjligt.
6 Är vårt universum det enda?
Shutterstock
I likhet med tidsresor är interdimensionell resa ett annat älskat sci-fi-koncept som verkar ge obegränsad potential. Finns det faktiskt parallella universum där ute, som existerar tillsammans med våra egna? Tolkningen av "många världar" av kvantfysiken tycker det verkligen.
Enligt denna teori är alla möjliga historier och framtider verkliga. Verkligheten är som ett träd med oändliga grenar, och vi får bara resa ner en. Tyvärr verkar det mycket osannolikt att vi kan skapa en maskin som kommer att transportera oss till universumet till exempel pratande bananer.
7 Vad är medvetenheten exakt?
Shutterstock
Konceptet medvetande finns i det grå området där vetenskap möter filosofi. Vad är den kvaliteten som du och jag har som gör oss medvetna om oss själva, som gör att vi kan tänka och hoppas och skapa?
Om vi kunde driva en elektrisk ström genom en nedmonterad hjärna så att den verkade fungera precis som hjärnan i en levande människas huvud, kan vi säga att hjärnan också är medveten? Det faktum att det inte verkar finnas något universellt sätt att upptäcka eller mäta medvetande är det som gör det så frustrerande svårfångade. Vi kan inte helt förstå det som låter oss förstå världen. Och för några häpnadsväckande sanningar vi vet, se dessa 100 fantastiska fakta om allt.
8 Var är all antimateria?
Antimateria är ett svårt koncept att svepa huvudet runt - det är gjord av atomer med motsatta elektriska laddningar av motsvarande materia. Närhelst forskare har kunnat skapa (små) mängder antimateria i ett labb skapar de också samma mängd materia, och de två ämnena avbryter snabbt varandra i en brist på energi.
Det som är så förvirrande med dessa experiment är att forskare utför dem i ett försök att förstå Big Bang, som tros ha skapat allt material i universum. Men om att skapa materia innebär att skapa en lika stor mängd antimateria på samma gång, varför finns vårt universum - fullt av materia som det är - alls? Vart gick allt detta antimateria, och varför avbröt det inte saken?
9 Varför är universum så tungt?
När astrofysiker sätter sig ner för att beräkna en bred formel för att beskriva hur universum beter sig, kan de göra ett rimligt noggrant jobb… om de antar att det finns en enorm mängd massa där ute som vi inte kan upptäcka ännu.
Dessa osynliga grejer, eller "mörk materia", står för cirka 95% av massan i universum, och ändå vet vi inte vad det är, var det är eller varför vi inte kan observera det. Astronomer har till och med stött på bevis på "mörk energi" som driver universum att expandera.
10 Kan vi skapa energi på samma sätt som solen gör?
Shutterstock
Inte alla vetenskapens mysterier är lika abstrakta som mörk materia; vissa är lika praktiska som att hitta ett sätt att producera el. Eftersom vi vet att fossila bränslen är begränsade, måste vi hitta ett förnybart och rent sätt att producera energi.
Vi vet hur stjärnor gör det - genom att splittra isär eller smälta samman molekyler - men vi har ännu inte hittat ett sätt att säkert reproducera det på en mänsklig skala. Om vi kan hitta ett sätt att skapa energi genom att dela vatten i väte och syre, kan vi ha hittat den heliga gralen för förnybar energi.
11 Hur lever vi med bakterier?
Utvecklingen av antibiotika är kanske den viktigaste upptäckten i modern medicin, eftersom den inte bara botar vissa sjukdomar direkt utan också gör skador och operationer oändligt mer överlevliga.
Men överanvändning av antibiotika har orsakat att vissa bakterier utvecklas till former som våra läkemedel inte kan slå. Hur vi övervinner detta problem utan att gå in i ett slags vapenkapp med bakterier eller döda de goda bakterierna vi behöver för att kräva fortsätter att studera bakteriellt DNA. Det är anmärkningsvärt att vi fortfarande upptäcker nya bakterier på så outforskade platser som djuphavsbotten.
12 Är havet den verkliga slutliga gränsen?
Shutterstock
På tal om djuphavet uppskattar marinbiologer att vi bara har utforskat cirka 5% av havets botten. På många ställen är golvet så djupt och vattnet ovanför det så tungt att vi måste skicka obemannade sonder för att ta bilder och prover för oss att studera.
De organismer som vi hittat hittills är i vetenskapliga termer helt konstiga. Det finns rörmaskar som lever på svavelventiler och fiskar med transparenta huvuden och ett ämne som kan hjälpa till att behandla Alzheimers sjukdom. Vad har vi inte hittat ännu? Se vad du inte vet om havet och kolla in 30 fakta om världens hav som kommer att blåsa ditt sinne.
13 Måste vi dö?
Vi lever redan mycket längre - och hälsosammare - liv än våra förfäder gjorde, så finns det en gräns för hur länge vetenskapen kan förlänga ett mänskligt liv? Naturligtvis är det två väldigt olika saker att försena döden och helt förhindra det, men vår ökande förståelse för åldrande, sjukdomar och vårt eget DNA driver den övre gränsen för våra livslängder. Forskare har redan hittat sätt att vända åldrande i enskilda celler, men de är fortfarande långt ifrån att översätta den forskningen till en användbar medicinsk procedur.
14 Hur snabba och små kan datorer vara?
Bild via Wikipedia
Det är nästan komiskt att jämföra 1960-talets rumsstora, stansade kortdatorer med de telefoner vi nu bär i fickorna. För programmerarna för 50 år sedan verkar en smartphone vara den mest outlandiska science-fiction. Kommer denna trend att fortsätta? Blir datorer oändligt mindre och kraftfullare?
Även om transistorer blir snabbare när de krymper, närmar vi oss gränsen som behövs för att överföra el. Men om datavetare kan skapa chips som kommunicerar med ljusenergi istället för elektrisk energi, kommer den gränsen att försvinna.
15 Kommer artificiell intelligens att hända?
Naturligtvis har vi maskiner nu som på lämpligt sätt kan kallas "robotar" - de gör saker som att bygga våra bilar och paketera vår godis. Men när de flesta människor pratar om robotar, hänvisar de till maskiner med artificiell intelligens.
Underhållande har forskare sagt att AI-tekniken troligen är ungefär 15-20 år i framtiden sedan 1960-talet. Ett problem är hur man definierar framgång - är det att simulera mänskligt beteende eller förbättra mänskliga färdigheter som mönsterigenkänning? Ta med det medvetna medvetna ämnet och det finns fortfarande fler frågor än svar när det gäller människoliknande AI. För att ta reda på vad andra experter säger att vi inte kommer att se, kolla in 20 långsiktiga teknologier som aldrig kommer att hända.
16 Hur stor blir befolkningen?
Från och med 1987 fanns det 5 miljarder människor på planeten. Vi passerade 6 miljarder 1999 och 7 miljarder 2011, och de bästa uppskattningarna visar att vi passerar 8 miljarder år 2023. Så… finns det en gräns?
De flesta forskare säger att det finns, men de skiljer sig när det gäller vad denna gräns är och hur snart vi når den. Det förväntas att otillräckliga resurser kommer att bromsa befolkningstillväxten efter 2037, men hur exakt det kommer att se ut är diskuterat. Mat, rent vatten och bränsle är begränsande faktorer, så hur stor del av en befolkning kan vår planet stödja under någon längre tid? Om du vill veta vad vi ska förbereda oss för, kolla in 30 saker som forskare säger kommer att hända om befolkningen håller på att utvidgas.
17 Kommer vi någonsin att veta allt?
Denna fråga kommer till hjärtat i den vetenskapliga metoden: att observera ett fenomen, skapa en modell eller berättelse som beskriver fenomenet och använda den modellen för att göra förutsägelser. De senaste århundradens vetenskap har dock överträffat vad vi kan se med blotta ögat, så nya upptäckter har förlitat sig på alltmer komplicerad teknik. De verktyg vi har är ofullkomliga och därför begränsade, så hur mycket kan vi egentligen veta? Vi kanske aldrig kan skapa en modell som beskriver allt, men hur nära kan vi komma?
18 Hur stort är universum?
Just nu kan vi använda teleskop av olika slag för att "se" cirka 46, 5 miljarder ljusår i alla riktningar. Men ingen forskare tror att universum slutar att existera på avståndet att vi inte längre kan observera det. Hur långt går det då ut?
Om universum är plant kan det teoretiskt vara oändligt. Om det har någon kurva för det, även om en mindre än våra instrument kan upptäcka, kan det vara formen på en sfär och därför begränsad. När vår teknik förbättras kan vi förmodligen se längre, men vi kanske aldrig vet säkert var den slutar.
19 Vad hände innan Big Bang?
Medan ordet "bang" tänker på en explosion, beskrivs Big Bang bättre som det ögonblick som rymden i sig började utvidgas och fysik som vi känner att det började. Problemet är att vi behöver fysiken själv för att beskriva universum, så att fråga hur universum var innan fysiken är som att fråga vad som är söder om Sydpolen.
Det är möjligt att kvantmekanik skulle kunna beskriva universum före Big Bang, men vi vet inte säkert att dessa lagar fanns på plats innan fysikens lagar.
20 Kan vi ladda ner våra hjärnor till datorer?
Shutterstock
Detta är en fråga som forskare hoppas få svar på under de kommande decennierna. När datorer ökar i hastighet och komplexitet närmar vi oss dagen då konstgjord teknik kan ungefär den mänskliga hjärnans kraft.
Naturligtvis finns det några betydande hinder: superdatorer kan inte köra flera samtidiga beräkningar, och mängden minne som krävs för rätt bearbetningshastighet skulle vara enormt. Dessutom, medan vår förmåga att kartlägga hjärnan till synapsen har förbättrats, är vi fortfarande år borta från att kunna kopiera och klistra in ett mänskligt sinne.
21 Hur smart kan en person vara?
Shutterstock
Innan någon kan svara på den här frågan måste de nöja sig med en definition av intelligens. Är det bara IQ? Minne? Förmågan att utföra flera komplexa uppgifter samtidigt? Förmågan att skapa?
Om du väljer IQ, eftersom det erbjuder en konkret metrisk, var du medveten om att det är en metod för jämförelse, så den högsta "möjliga" IQ är bara lika hög som världens nuvarande smartaste människa. Kom också ihåg att IQ: er kan förändras och kan påverkas av kulturella faktorer. Kanske är frågan vi istället ställer: "Vad betyder det att vara smart?"
22 Kommer vi någonsin kunna förutsäga ekonomiska krascher?
Ekonomi är också en vetenskap, även om dess förutsägelser ännu inte har visat sig värdefulla i makroskala. I kölvattnet av finanskrisen 2008 frågade många: "Hur såg ingen detta komma?"
Sanningen är naturligtvis att några få ekonomer gjorde det, men dessa människor är inte nödvändigtvis sällsynta genier i fältet - deras data och modeller för förutsägelse råkade precis vara rätt i det här fallet.
Ekonomi omfattar så många variabler, både matematiska och psykologiska, att det är lika svårt att gissa vad hela finansiella system kommer att göra som det är att gissa alla val en enda person kommer att göra under sin livstid. Våra beräkningar kan förbättras när vi samlar in mer data, men skärningspunkten mellan vetenskapliga begränsningar med mänsklig oförutsägbarhet innebär sannolikt att vi aldrig kommer att ha en modell för ekonomin som vi gör för, säger, en replikering av en cell.
23 Vad gör oss mänskliga?
Vi vet instinktivt om en organism eller maskin är mänsklig eller inte. Djur som papegojor och delfiner kan ha något som närmar sig mänsklig intelligens, men få skulle hävda att det enbart gör dem mänskliga. Folk skulle inte heller säga att schimpanser, våra närmaste släktingar med vilka vi delar 96% av vårt genetiska material, helt motsvarar människor.
Var är skiljelinjen? Skulle vi veta det om vi såg det? Är personlighet möjlig utanför Homo sapiens sapiens ? Vi har inget definitivt test som kan ge ett ja eller nej svar.
24 Är det natur eller vårdar?
Bara för att den här frågan är en gammal fråga betyder inte att den inte fortfarande är relevant. Vi förstår genetik bättre än vi någonsin har gjort, men hur mycket av vem vi är kommer från vårt DNA och hur mycket kommer från miljön vi är uppvuxna i?
Etiska överväganden begränsar forskare när det gäller experiment - det skulle vara otänkbart grymt att uppfostra ett barn i en låda utan någon interaktion av något slag - så vi kommer förmodligen aldrig att veta med säkerhet. Men som alltid finns det meriter att förstå så mycket vi kan.
25 Finns det en enhetlig fysikteori?
Fysiken som du förmodligen är bekant med, åtminstone i mycket grundläggande termer, är den du lär dig i gymnasiet - massa, hastighet, tyngdkraft etc. Einstein tog denna fysikgren till det yttersta och använde allmän relativitet för att beskriva båda rymden och tid. Men när du försöker beskriva hur de allra minsta subatomära partiklarna beter sig, behöver du kvantmekanik.
Problemet kommer när du försöker använda kvantmekanik för att beskriva galaxer eller allmän relativitet för att beskriva atomer; det vi observerar stämmer inte överens med vad dessa teorier säger borde hända. När fysiker nämner en "enhetlig teori", är det det de talar om - ett sätt att koppla allmän relativitet till kvantmekanik som är vettigt för båda. För tips och tricks om hur man lever ett lyckligt liv, kolla in How to Be Happy, enligt Albert Einstein.
26 Vad händer i ett svart hål?
Svarta hål är där allmän relativitet och kvantmekanik möts. När en massiv stjärna dör, kollapsar den i sig själv och blir så liten och tät att den bildar en singularitet. Tyngdekraften kring något som är tungt är så starkt att inte ens ljus kan komma undan, vilket ger svarta hål sitt namn.
Allmän relativitet beskriver vad vi kan observera av svarta hål, men för att förstå vad som händer inom deras händelsehorisonter behöver vi förmodligen kvantmekanik. Tyvärr, eftersom vi ännu inte kan "översätta" dessa begrepp mellan de två typerna av fysik, är det svårt att ens bilda en solid teori om vad vi ännu inte kan upptäcka.
27 Är vi ensamma i universum?
Shutterstock
"Rymden är stor", skrev romanförfattaren Douglas Adams. "Riktigt stort. Du kommer bara inte att tro hur enormt, enormt, förtroligt stort det är."
Hur kan vi verkligen säga att det inte finns något annat liv där ute bara har undersökt den minsta delen av det? Vi vet att vissa andra planeter eller månar innehåller syre och flytande vatten. Vi har till och med hört några signaler från rymden i djupa rymden som forskare inte har kunnat förklara.
Hittills har vi inte stött på några definitiva bevis på liv - till och med enscelliga organismer - som utvecklas någonstans utom jorden, men det skulle vara höjden på hubris att förklara det betyder att vi aldrig kommer att göra det. Om du vill lära dig om de galna livet för dem som utforskar rymden, kolla 27 Insane Things Astronauts Måste göra.
