地球生命起源之謎
    地球的年齡約為45億年，地球生命形態最初出現的時間可追溯到30億年前。地球生命的起源一直是一個爭議頗多的問題。現代科學誕生以前，流傳著一種“生物自然發生”的觀念。
    如今，科學家們對生命起源問題的認識比起17世紀和18世紀的認識要深刻得多。他們從多方面提出了地球生命起源的線索。但問題的答案依然是撲朔迷離。
    線索一︰原始地球大氣是有機分子的誕生地，然後產生了生命。首先需要了解的一個問題是︰有機分子為什麼會取得如此輝煌的勝利？這主要是因為有機分子的原子組合比較牢固，但這些原子很難自行組合。要造出一種含碳原子的、相互密合和有序的多元子結構比造出諸如　-氧結構之類的東西要困難得多。然而，這種基于碳原子的結構一旦造出，它所具有的獨特的復雜性就會無限期地保持下去，最終導致生命系統的誕生。
    線索二︰火山孕育生命。原始地球火山活動頻繁。在太古代存在深海火山，它的地質條件類似于現代深海洋中脊，生命化學合成的一系列反應就在那里發生，有機分子在那里形成，最後原始生命就在那里誕生。
    線索三︰天外起源說。1990年，美國國家航空航天局的凱文•吉林斯撲提出，白堊紀-第三紀界線附近地層的有機塵埃是由于一顆或幾顆彗星掠過地球時留下的氨基酸形成的。在地球形成早期，彗星也能以這種方式將有機物質像下小雨一樣灑落在地球下，這就是地球上的生命之源。
    另外，落到地面的流星體也為研究太陽系的起源和演化、生命起源提供了寶貴的線索。
    線索四︰黏土礦物晶體。黏土這種地球上最常見的物質是最初的生命物質。黏土礦物是一種微小的晶體，黏土礦物晶體具有生命系統的某些關鍵特征。比如，有些礦物晶體可以在有限的程度上模仿植物的光合作用。在紫外線的照射下，某些結構簡單的鐵鹽溶于水中之後可以使二氧化碳凝固，並將它合成如甲酸之類的小有機分子。同樣固氮作用也是有機物中一種非常復雜的反應過程。這種復雜的反應過程也在一些礦物中有限程度地被加以模仿。作為砂的一種次級成分，含鐵的二氧化鈦也具有固氮的能力。當太陽光照射到這種物質潮濕的晶體之上，這時就會有少量的氮轉化為氨，相比之下氨比較容易發展成為氨基酸之類的較大分子。這些有機分子的形成可能為生命的誕生奠定基礎。

    衰老之謎
    據報道，發達國家現在的平均壽命男人75歲，女人80歲，比過去多了大約25年。目前，可信的壽命最長的正式記錄是1997年去世的卡蒙特夫人，享年122歲。但是，人的壽命為什麼有長有短，人類為什麼會衰老呢？
    美國得克薩斯州立大學西南醫學中心的科學家萊特和謝伊認為他們發現了細胞衰老的秘密。人類細胞的生長是通過細胞分裂。但是，細胞分裂的次數是有限的，經過多次的分裂後便會停止，即衰老了。這種現象與細胞內的染色體有關，每一條染色體的末端都由端粒所保護。當細胞分裂一次，染色體的端粒便會短一些，直到細胞不能再分裂。而有些生殖細胞和癌細胞卻沒有這種黴。只要把端粒黴加進人類正常的細胞內，便能延長細胞的生命，使它們正常分裂和生長，維持細胞的青春狀況。
    芝加哥伊利諾伊大學的研究者們則提出，衰老的秘密可能就位于一個名叫P21的特定基因上。它的作用相當于一個基因緊急制動閘，通常，它會讓受到毒素污染或者輻射破壞的細胞停止生長。分子基因學教授伊戈爾•羅賓遜分析了P21基因對上千個其他基因的影響。他驚奇地發現，那些受影響的基因變成了平滑粒狀，並且停止了生長，即它們衰老了。
    這些研究從不同側面為人們在新的世紀里全面提示衰老之謎奠定很好的基礎，但短期內青春依然喚不回。

    超光速可能嗎
    愛因斯坦在狹義相對論中指出，光速是任何物體運動速度的極限，任何物體的運動速度都不可能超過光速。
    光速真的不能超越嗎？許多人發出了這樣的疑問。
    可能性之一︰到目前為止，除引力外的所有的物理作用都符合相對論量子場論。據這個理論，任何作用不可能以超過光速的速度傳播。但是這個理論不能保證將來不會發現它無法描述的粒子或相互作用。在將來更完善的理論中，也無法保證光速仍然是速度的上限。比如，有人從理論上預言快子的存在，它具有超過光速的瞬時速度。另外，一種粒子可以衰變成其他粒子，包括以光速運動的光子。現在，經典物理學家還無法具體描述衰變的細節，無法否定通過衰變產生超光速粒子的可能性。另外，既然存在始終以光速運動的光子，存在以低于光速運動的粒子，為什麼不能有始終以高于光速運動的粒子呢？
可能性之二︰卡西米爾效應也讓人們得到了超越光速的希望。當兩塊不帶電荷的導體板距離非常接近時，它們之間會有非常微弱但可測量的力，這就是卡西米爾效應。計算表明，在兩塊金屬板之間橫向運動的光子其速度略大于光速。

    地外生命存在嗎
    從文明誕生的那一天起，人們就對地外文明產生興趣。
    20世紀50年代以來，由于觀測技術和研究手段的進步，越來越多的星際有機物質被探測到。1969年，斯奈德觀測到宇宙空間中有機分子甲醛的光譜線，轟動了世界，被譽為20世紀60年代天體物理的重大發現。近年來，天文學家們利用亞利桑那州基特山頂一架12米太空望遠鏡對銀河進行觀測時，在一團星雲中發現了糖類。它的發現也使天體生物學家們感到格外興奮，因為這種由碳、氧和氫元素組成的分子很容易與其他分子結合形成核糖。核糖是DNA的基本組成部分，而DNA正是所有活的生物體中遺傳信息的化學載體。而美國伊利諾斯州立大學的射電天文學家路易斯•辛德在靠近銀河系中心的星雲中還發現了有機分子——氨基酸。迄今為止，天文學家們在太空中已發現幾十種星際有機分子。星際有機分子的普遍存在啟示我們，宇宙中具備產生生命條件的行星為數不少，在那些行星上可能會出現生命，乃至進化為智慧生物。

    光合作用之謎
    光合作用是地球上最重要的化學反應之一，它的起源是自然界最重大的事件之一。當光波照射在植物上時，植物葉綠素可吸收不同波長的光能，光能經分子間的傳遞作用到達反應中心並在那里發生光化學反應，將光能轉化為化學能。從此，光合生物只要進行“日光浴”就能源源不斷地獲得能量。光合作用還使得地球大氣層富含氧氣，導致復雜生命的繁衍。
    光合作用的發現至今已有200多年歷史。20世紀20年代以來，國際上光合作用的研究雖曾多次獲得諾貝爾獎，但其機理仍未被徹底了解。
    另外，光合作用的起源和演化的秘密也有待科學家們去破譯。經過數十年的研究，生化學家已經知道，光合作用大約在25億年前演化自細菌，它包含一系列精巧和快速的化學反應。但是，正如美國亞利桑那州立大學的生化學家羅伯特•布蘭肯希普所說，光合作用如何演化而來一直是一大謎團，要追蹤光合作用的發展史非常困難。

    人腦之謎
    腦是如何工作的？記憶是如何形成的？人的精神、意識和個性是怎樣由大腦產生的？千百年來，這些問題一直讓人們困惑不解，腦被蒙上一層神秘的面紗。
    人腦處于仿佛度身定做的顱骨中，遠離軀體的其他部位，其黏稠度與半熟的雞蛋相似，而且沒有任何部分是運動著的。這給人們對大腦的研究帶來巨大的麻煩，人們對大腦的了解遠比對身體其他部分的了解要少得多和晚得多，道理就在于此。
    腦的科學研究首先借助于盛行于醫學界的X射線探測。
    神經心理學的研究在正電子發射斷層掃描儀（PET）發明後達到第二個高峰。
    但是，PET需要注射有放射性的藥物，一個人不能做多次，而且成本昂貴。所以，當功能性核磁共振儀一問世，它立刻成了心理學家夢寐以求的工具，他們希望借用這種儀器解開人類的心智之謎。該技術利用了氧是由血紅蛋白攜帶的這個原理，即氧的含量會影響血紅蛋白的磁學特性，而這些特性可以在磁場中加以監測。
    近年來，科學家還發明了兩種無接觸的大腦探測技術。
    這兩種探測技術之一是腦磁圖（MEG）。MEG測量的是腦神經細胞內的電流，直接檢測神經元的電活動，而不是檢測神經元活動的間接反應（代謝變化）。因此，MEG直接給出了因自發或誘發而引起的大腦活動的功能信息。但是，目前它只對腦外區的測定才是精確的。另一種是由英國甦薩克斯大學的特里•克拉克發明的。他利用高度靈敏的電位計，在不必直接接觸病人的情形下，可以直接探測病人腦中的電位變化，使病人免受皮肉之苦。
    通過運用這些技術，人們對腦內的情況將越來越清楚。但是，這些技術的真正潛力還在將來，到那個時候，它們的空間和時間分辨能力將與腦細胞的實際情況更加匹配，成為我們了解腦的活動的新窗口。到那時，腦的秘密以及意識（起源于250萬年前）之謎將大白于天下。