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이격동의 한 해의 끝을 (아마도 한숨과 함께) 축하하기 위해, 오랫동안 과학자들을 밤잠 못 이루게 했던 과학의 가장 큰 미해결 질문에 뛰어드는 것보다 더 좋은 것은 없습니다. 혼란스럽기는 하지만 이러한 질문은 과학의 본질적인 사실을 지적합니다. 즉, 우리가 더 많이 알수록 더 많은 것을 알아야 한다는 것입니다 . 계속 질문하는 한(그리고 이에 답하기 위한 자금을 받는 한) 지식에는 끝이 없습니다. 더욱 흥미롭게도 이러한 질문 중 일부는 적어도 객관성과 환원주의를 결합한 일반적인 과학적 방법론으로는 답할 수 없습니다. 복잡한 시스템을 더 작은 시스템으로 나누어 동작을 연구한 다음 부분의 동작에서 전체 동작을 추론하는 것이 가능합니다.
"가장 중요한" 질문의 모든 목록에는 저자의 주관성을 고려할 때 어느 정도 자의성이 있습니다. 그러나 나는 이것이 가장 어려운 공개 질문 중 하나이며 확실히 더 신비하고 관심을 끄는 질문 중 하나라고 감히 말하고 싶습니다. 따라서 특별한 순서 없이 다음과 같이 진행됩니다.
1. 우주는 무엇으로 이루어져 있나요?
우리는 우주 구성의 5%만을 알고 있습니다. 이 5%는 주기율표의 친숙한 원자, 분자 집합체 또는 원자의 구성 요소인 양성자, 전자 및 중성자로 구성됩니다. 지구 전체를 포함하여 마치 아무것도 없는 것처럼 물질을 통과할 수 있는 포착하기 어려운 입자인 중성미자도 있습니다. 미스터리는 나머지 95%가 암흑 물질(약 27%)과 암흑 에너지(약 68%)로 구성되어 있다는 것입니다. 암흑물질은 빛나지 않으며 보이지 않는 망토처럼 은하와 은하단 주변에서 발견됩니다. 질량과 중력이 있기 때문에 우리는 그것이 거기에 있다는 것을 압니다. 그것은 우리가 볼 수 있는 친숙한 5%를 끌어당기고 이 효과를 측정할 수 있습니다. 암흑에너지는 훨씬 더 신비스럽습니다. 에테르와 같은 매체는 공간을 밀어내는 기이한 특성으로 공간을 가득 채워 은하계가 서로 멀어지도록 가속합니다. 우리는 암흑 물질이나 암흑 에너지가 무엇인지 알지 못하며, 관측 내용을 수용하고 어둠을 없애기 위해 아인슈타인의 중력 이론을 수정하려는 가설적인 설명이 있습니다. 그러나 수십 년간의 검색 후에도 우리는 여전히 무지한 상태로 남아 있습니다.
2. 생명은 어떻게 생겨났습니까?
생명체는 약 35억년 전에, 아마도 그보다 일찍 지구에 나타났습니다. 여기서 미스터리는 어떻게 무생물 원자의 집합체가 점점 더 복잡한 분자로 모여 결국 최초의 생명체, 즉 신진대사와 재생산이 가능한 화학 기계가 되었는지입니다. 생명체가 의도성을 지닌 물질 이라는 사실은 여전히 심오한 미스터리로 남아 있습니다.
3. 우주에 우리만 있나요?
우리가 외계 생명체가 존재하는지 여부뿐만 아니라 그것이 지능적인지 여부도 알고 싶어한다는 점을 고려하면 이 질문은 사실상 두 가지 질문입니다. 궁극적으로 우리는 삶이 얼마나 평범한지 알고 싶습니다 . 또한 지적 생명체가 그렇게 드물지 않다면 왜 아직 '그들'로부터 소식을 듣지 못한지 알아야 합니다 . 외계인 문제에 관해서는 우주 생명체 탐색에 대한 최신 개요를 보려면 Big Think 칼럼니스트 Adam Frank의 최근 저서인 The Little Book of Aliens 를 추천합니다. 제가 최근 저서에서 지적했듯이, 이 질문은 우리가 자신의 미래 및 우리가 고향이라고 부르는 지구와 어떻게 관련되는지에 직접적인 영향을 미칩니다.
4. 우리를 인간으로 만드는 것은 무엇입니까?
우리는 고릴라보다 3배 더 많은 뉴런을 가지고 있지만 DNA는 거의 동일합니다. 많은 동물들은 기초적인 언어를 갖고 있고 도구를 사용할 수 있으며 거울을 통해 자신을 인식할 수 있습니다. 그렇다면 우리가 그들과 정확히 다른 점은 무엇입니까? 전두엽 피질이 더 두꺼운가요? 상대 엄지손가락? 불의 발견과 요리능력? 우리의 문화? 언어와 도구 제작은 언제 나타났습니까? 이에 대한 훌륭한 소개는 Jeremy DeSilva의 저서 First Steps 입니다 .
5. 의식이란 무엇입니까?
우리는 이전에 이 페이지 에서 의식의 본질에 대해 궁금해하고 일부 집단에서 유행하는 주제인 양자 물리학과의 연관성에 대해 궁금해하면서 이 질문에 직면한 적이 있습니다. 뇌는 어떻게 자기 자신 , 즉 우리가 독특하다는 독특한 경험을 생성합니까? 뇌를 역설계하여 기계로 모델링할 수 있습니까? 아니면 이것이 손실이 되는 제안입니까? 그리고 왜 의식이 있습니까? 진화 목적이 있다면 무엇입니까?
6. 우리는 왜 꿈을 꾸는가?
우리는 인생의 3분의 1을 잠으로 보내면서도 여전히 꿈을 꾸는 이유를 모릅니다. 꿈에는 생리적, 심리적으로 필수적인 기능이 있습니까? 아니면 부분적으로 휴식을 취하는 뇌의 무작위 이미지일까요? 꿈은 억압된 욕망의 표현이라는 프로이트의 이론이 옳았습니까? 아니면 그게 다 가짜인가요?
7. 물질은 왜 존재하는가?
물리학 법칙에 따르면 물질은 그 자체로 존재해서는 안 됩니다 . 물질의 각 입자(전자, 양성자, 중성자)에는 쌍둥이처럼 반물질의 동반자가 있어야 합니다. 그러므로 양전자, 반양성자, 반중성자가 풍부하게 존재해야 합니다. 하지만 그렇지 않습니다. 문제는 물질과 반물질이 만나면 고에너지 방사선이 쏟아져 분해된다는 것입니다. 만약 당신이 다른 반물질과 악수를 한다면, 미국의 상당 부분이 연기 속으로 날아갈 것입니다. 따라서 미스터리는 이 반물질에 무슨 일이 일어났는가 하는 것입니다. 분명히 우주가 이전에 두 가지의 양을 동일하게 가지고 있었다면 반물질보다 물질을 선호하는 일이 일어났습니다. 무엇? 물질과 반물질 사이에 엄청난 비대칭성을 지닌 우주가 이런 식으로 “태어났”습니까? 어쩌면 어떤 원시적 비대칭성이 물질을 선택하는 일을 하기 위해 진화했을 수도 있겠죠? 그렇다면 그것은 우주 역사에서 언제 작용했으며, 이 비대칭성은 무엇인가? 우리는 수십 년 동안 이 문제를 해결하려고 노력해 왔지만 큰 성공을 거두지 못했습니다.
8. 다른 우주가 있나요?
아니면 우리 우주만이 유일한 것인가? 믿거나 말거나, 우주론과 입자 물리학의 현대 이론은 잠재적으로 우리와 다른 특성을 지닌 다른 우주의 존재를 예측합니다. 거기 있나요? 우리가 할 수 있다면 어떻게 알 수 있을까요? 이 가설을 확인할 수 없다면 그것은 여전히 과학의 일부입니까? 나는 이전에 다중 우주 가설이 심각하게 문제가 있고, 생각하기에 재미있을지라도 특별히 유용하지 않다고 주장했습니다 .
9. 탄소를 모두 어디에 둘 것인가?
전 세계적으로 산업화가 가속화되면서 우리는 점점 더 많은 탄소(및 메탄)를 대기에 배출하여 지구 온난화를 가속화하고 있습니다. 환경에 대한 우리의 영향을 바꾸기 위해 무엇을 할 수 있습니까 ? 그렇지 않으면 어떻게 되나요? 지구 온난화 모델은 다소 가벼운 것부터 심각한 것까지 다양한 예측을 제공합니다. 그러나 분명히 이 문제에 대해 숙고하고 아무것도 할 시간이 없습니다 . 이제 다음 세대, 심지어 향후 10년 정도의 이익을 위해 이를 전 세계적으로 심각하게 받아들여야 할 때입니다. 정치인들의 움직임은 너무 느리다. 우리는 이 문제를 스스로 해결하고 개별적으로 행동해야 합니다.
10. 어떻게 태양으로부터 더 많은 에너지를 얻을 수 있습니까?
우리는 화석연료를 중심으로 폭발적인 성장을 이루어왔습니다. 그럼에도 불구하고 우리는 하늘에 놀라운 에너지원을 가지고 있으며, 더 효율적으로 탐사되기를 기다리고 있습니다. 또한 가까운 미래의 에너지 문제를 해결하기 위해 제어 가능하고 실행 가능한 방식으로 수소를 헬륨으로 융합하여 여기 지구상에서 태양열 엔진을 재현할 수 있습니까? 진전이 이루어지고 있지만 우리가 원하는 것보다 느립니다. 아니면 필요합니다.
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