۱۸ معمای بزرگ دنیای علم؛ پرسش‌هایی که هنوز هیچ پاسخی ندارند

درمان سرطان چیست؟

طبق اطلاعات منتشرشده در وب‌سایت WebMD، در سال ۲۰۲۱، سرطان موجب مرگ بیش از ده میلیون نفر در سراسر جهان شد. با وجود تقریبا دو قرن، پژوهش و بودجه اختصاص داده‌شده به پژوهش‌های سرطان، هنوز درمانی برای این بیماری کشف نشده و بعید است درمانی کامل برای کل سرطان‌ها پیدا شود.

یکی از دلایل اصلی که چرا درمانی برای سرطان وجود ندارد، این است که سرطان فقط یک بیماری نیست. بیش از ۲۰۰ نوع سرطان وجود دارد که بر قسمت‌های مختلف بدن تاثیر می‌گذارند و به روش‌های مختلفی بروز می‌کنند. علاوه‌براین، حتی سلول‌های سرطانی درون یک تومور نیز می‌توانند جهش‌های متفاوتی داشته باشند. بدتر از آن، سلول‌های سرطان در فرار از سیستم ایمنی بسیار ماهر هستند، به همین دلیل برخی از سلول‌های سرطانی می‌توانند از درمان جان سالم به در ببرند و به سایر قسمت‌های بدن سرایت کنند.

البته تشخیص سرطان لزوما پایان کار نیست. گزینه‌های درمانی متعددی وجود دارد و نرخ بقای جهانی در چند دهه اخیر به میزان زیادی بهبود یافته است. علاوه‌براین، کارشناسان می‌گویند تمرکز بر پیشگیری از سرطان نسبت به تلاش برای درمان آن، نتایج بهتری به همراه دارد. با‌این‌حال، درنهایت تنها راهی که یک بیماری سرطانی می‌تواند بگوید درمان شده است، این است که علائم ناپدید شوند و هرگز برای بقیه عمر ظاهر نشود.

چرا ماشین آنتیکیترا بسیار جلوتر از زمان خود بود؟

تصور کنید درحال کاوش کشتی شکسته‌ای باستانی هستید و به ماشینی برمی‌خورید که بسیار جلوتر از زمان خود به‌نظر می‌رسد. این دقیقا همان چیزی است که غواصان بیش از صد سال پیش، وقتی درحال جستجوی بقایای کشتی باری رومی در نزدیکی آنتیکیترا یونان بودند، تجربه کردند.

دستگاه آنتیکیترا چندین سوال را ایجاد کرد: این دستگاه به چه منظوری ساخته شده بود؟ چگونه دانشمندان باستان چیزی را ساختند که بسیاری آن را اولین کامپیوتر آنالوگ می‌نامند؟ چرا دستگاه آنتیکیترا آن قدر از زمان خود جلو بود و چرا نمونه‌های بیشتری از آن را پیدا نکرده‌ایم؟

در طول سال‌ها، پژوهشگران توانسته‌اند تاحدودی مشخص کنند عملکرد اصلی دستگاه چه بوده است. کارشناسان پس از مطالعه‌ی ۸۲ قطعه‌ی دستگاه به این نتیجه رسیدند که این مکانیسم چرخ‌دنده‌ای که دارای قطعاتی از برنز بود، احتمالا برای نقشه‌برداری و ردیابی رویدادها و اجرام کیهانی (خصوصا سیاره‌ها، خورشید و ماه) در آسمان شب استفاده می‌شد.

با توجه به پیچیدگی دستگاه، دانشمندان حدس می‌زنند نمونه‌های اولیه یا حتی دستگاه‌های مشابه آن باید وجود داشته باشد. اما تا‌به‌حال چیزی شبیه آن را پیدا نکرده‌ایم. همان‌طور که آدام ووجیک، دانشمند مواد به گاردین گفت: «اگر یونانیان باستانی فناوری ساخت ماشین آنتیکیترا را داشتند، چرا از این فناوری برای ساخت ماشین‌های دیگری مانند ساعت استفاده نکردند؟»

با وجود این واقعیت که بیش از دو سوم سطح سیاره زمین را آب تشکیل می‌دهد، هنوز نمی‌توانیم با اطمینان بگوییم چرا این همه آب روی جهان ما وجود دارد. پی بردن به این موضوع که چگونه آب این قدر روی زمین فراوان شد، مستلزم درنظر گرفتن عناصری فراتر از فقط هیدروژن و اکسیژن است.

برای اینکه بتوان منشا آب روی زمین را به خوبی ردیابی کرد، هر تئوری قابل‌قبولی نه تنها باید نحوه پیدایش عناصری مانند هلیوم، کربن و نیتروژن را مورد توجه قرار دهد، بلکه همچنین باید با ایده‌های معاصر درمورد نحوه پیدایش منظومه شمسی سازگاری داشته باشد.

طبق یک تئوری، آب ممکن است ازطریق اجرام غنی از آب مانند شهاب‌سنگ‌ها و سیارک‌ها به زمین آمده باشد که مدت‌ها پیش به زمین برخورد کردند و اجزای لازم برای ایجاد آب را با خود به زمین آوردند. درحالی‌که این تئوری در‌حال‌حاضر متداول‌ترین توضیح است، برخی صحت آن را زیر سوال می‌برند.

در همین حال، مقاله‌ی دیگری در سال ۲۰۲۳ در مجله نیچر پیشنهاد می‌کند که بیشتر آب سیاره ما ممکن است حاصل برهم‌کنش بین هیدروژن اتمسفر و اقیانوس‌های ماگمای ماقبل تاریخ بوده باشد. براین‌اساس، توضیح منشاء آب زمین می‌تواند مقداری از هر دو فرضیه باشد، اما هیچ کس نمی‌داند تا چه حد.

مشهورترین نسخه از عجایب هفتگانه جهان باستان، مبتنی‌بر فهرستی است که فیلو اهل بیزانتیوم، مهندس یونانی در حدود سال ۲۲۵ قبل از میلاد تهیه کرد. در میان این هفت جاذبه فقط هرم جیزه از گذر زمان جان سالم به در برده است. اما شگفتی دیگری در این فهرست قرار دارد که به دلیل متفاوتی قابل‌توجه است: باغ‌های معلق بابل که گفته می‌شود پروژه‌ای از نبوکدنصر دوم، پادشاه بابل بوده است.

باغ‌های معلق بابل تنها مورد در فهرست شگفتی‌ها است که مکان آن مشخص نیست. درواقع، مکان این باغ‌ها چنان اسرارآمیز است که هیچ سند باستان‌شناسی قابل تاییدی برای مشخص کردن آن وجود ندارد. این امر موجب ایجاد تردیدهایی درباره وجود آن شده است. به جز چند توصیف «شبه‌معتبر» که توسط مورخان رومی و یونانی نوشته شده است، کمبود قابل‌توجهی در شواهد تاریخی دراین‌باره وجود دارد که باغ‌های معلق چگونه بودند یا کجا قرار داشتند.

برخی از مورخان امروزی حتی ادعا می‌کنند این باغ‌ها صرفاً داستانی خیالی بوده‌اند. دیگران استدلال می‌کنند این معما ممکن است ناشی از اشتباه نویسنده باشد: اینکه فیلو درواقع به باغ‌های معلق نینوا اشاره می‌کرد و به اشتباه از نام باغ‌های معلق بابل استفاده کرد. بنابراین، بعید است هرگز به این مساله پی ببریم، زیرا هر مدرک باقیمانده‌ای از وجود باغ‌های معلق احتمالا زیر آب پنهان است.

خاطرات از ارزشمندترین دارایی‌های انسان هستند، اما مکانیسم‌هایی که موجب ذخیره خاطرات در مغز ما می‌شوند، هنوز ناشناخته هستند. به‌عنوان مثال، هیچ‌کس نمی‌تواند دقیقاً بگوید که ذهن چگونه اطلاعاتی را که دریافت می‌کند، به خاطرات حفظ‌شدنی تبدیل می‌کند.

پژوهشگران برای مطالعه‌ی حافظه از رویکرد پیمانه‌ای استفاده می‌کنند و تمام جنبه‌ها را بررسی و داده‌ها را مانند پازل درکنار هم قرار می‌دهند. آنچه درحال‌حاضر می‌دانیم، این است که ذهن در به خاطر سپردن رویدادهای مهم زندگی (مانند ازدواج و فارغ‌التحصیلی) و همچنین کلماتی که می‌توانند به تصویر کشیده شوند یا مشابه فیزیکی و بصری داشته باشند (برخلاف مفاهیم انتزاعی) مهارت بیشتری دارد. با‌این‌حال، یادآوری خاطرات فقط نیمی از معادله است؛ فراموش کردن هم یک ویژگی محسوب می‌شود.

برخی از کارشناسان پیشنهاد می‌کنند دادن زمانی به مغز برای پاکسازی روزانه ذهن می‌تواند یکی از اهداف اصلی خواب باشد. با‌این‌حال، پژوهش‌های بیشتری نیاز است تا دانشمندان رابطه‌ی بین خاطرات و فعالیت عصبی، وضوح حافظه و حتی مناطقی از مغز را که خاطرات را ذخیره می‌کنند، بهتر درک کنند.

طبق اطلاعات ارائه‌شده در مجله‌ی بی‌بی‌سی فوکوس، رکورد قابل‌تایید فعلی برای طولانی‌ترین مدتی که یک انسان می‌تواند زندگی کند، ۱۲۲ سال و ۱۶۴ روز است.

اگرچه این امر چندان رایج نیست، اما همه ما درباره افرادی شنیده‌ایم که بیش از یک قرن زندگی کرده‌اند. اما آیا واقعا می‌توانیم حد نهایی امید به زندگی انسان را شناسایی کنیم؟

نظر کارشناسان درباره حد نهایی امید به زندگی انسان متفاوت است. برخی می‌گویند به خاطر نوآوری‌های پزشکی مدرن، انسان معمولی می‌تواند انتظار داشته باشند ۸۰ تا ۹۰ سال زندگی کند. دیگران تخمین می‌زنند ژنوم ما طوری برنامه‌ریزی شده است که می‌تواند تا ۱۱۵ سالگی ما را زنده نگه دارد.

در همین حال، پژوهشی که سال ۲۰۲۳ در مجله‌ی PLoS One منتشر شد، سوابق مرگ‌ومیر ۱۹ کشور پردرآمد را برررسی کرد و به این نتیجه رسید که حداکثر طول عمر افراد معمولی در طول دهه‌ها درحال افزایش است و علت آن تا حدی فناوری‌های جدید نجات‌دهنده زندگی است.

درحالی‌که می‌توانیم براساس قوانین ثابت‌شده فیزیک (جاذبه‌ی بین دو جسم با توجه به جرم آن‌ها)، نحوه تاثیر گرانش بر دنیای واقعی را توصیف کنیم، هنوز جنبه‌های اسرارآمیزی از گرانش وجود دارد که دانشمندان را سردرگم کرده است.

به‌عنوان مثال، با وجود آزمایش‌هایی که در طول سال‌ها برای نشان‌دادن ارتباط میان گرانش و مکانیک کوانتوم انجام شده است، پژوهشگران هنوز تفاوت قابل اندازه‌گیری را مشاهده نکرده‌اند که بتواند به‌طور موثر این دو تئوری را متحد کند. چنین نظریه‌ای می‌تواند به‌طور کامل مبانی جهان را توضیح دهد.

پایه‌های درک کنونی ما از گرانش کامل نیست. کار پیشگام نیوتن نمی‌تواند سیاه چاله‌ها و پدیده‌های گرانشی دیگر را توضیح دهد. تقریبا سه قرن بعد، نظریه نسبیت عام آلبرت انیشتین به پر کردن برخی از این شکاف‌ها کمک کرد.

اگرچه مطالعه‌ای که اخیرا در مجله‌ی The Astrophysical Journal منتشر شده است، نشان می‌دهد شتاب‌های مداری مشاهده‌شده از ستاره‌های دوگانه‌ای که از هم جدا شده‌اند، با پیش‌بینی‌های نیوتن-انیشتین همخوانی ندارند. با‌این‌حال، پژوهشگران دست از تلاش برای درک اسرار گرانش و ارائه نظریه‌ی همه چیز نکشیده‌اند.

ممکن است با اصطلاح ماده تاریک و انرژی تاریک آشنا باشید که در این زمینه، تاریک به معنای بد و شیطانی نیست، بلکه به این معنا است که نمی‌توانیم آن‌ها را ببینیم. بیش از دو سوم همه چیز انرژی تاریک است، درحالی‌که ماده تاریک کمی بیش از یک چهارم جهان را تشکیل می‌دهد.

مشکل تلاش برای مطالعه ماده تاریک و انرژی تاریک این است که تشخیص اینکه آن‌ها دقیقا چه چیزی نیستند، بسیار راحت‌تر از تشخیص این موضوع است که آن‌ها چه چیزی هستند.

ماده تاریک ماده‌ای معمولی یا مشاهده‌پذیر نیست و پادماده هم نیست، زیرا همان آثار تشعشعی را که در زمان نابودی ماده-پادماه مشاهده می‌کنیم، ایجاد نمی‌کند.

درک ما از نحوه عملکرد نور این موضوع را رد می‌کند که سیاه‌چاله‌های بزرگ ماده تاریک هستند. با‌این‌حال، تاثیرات ظاهری ماده تاریک بر کهکشان‌ها و خوشه‌های کهکشانی، پژوهشگران را مطمئن کرده است که قطعا چیزی به نام ماده تاریک وجود دارد. از سوی دیگر، انرژی تاریک هم ازنظر ترکیب اسرارآمیز است و هم اندازه‌گیری مستقیم آن غیرممکن است. البته این امر پژوهشگران را از استفاده از تلسکوپ‌های پرقدرت برای یافتن و مطالعه آن باز نداشته است.

سیاهچاله‌ها در داستان‌های علمی‌تخیلی و فرهنگ عامه معمولا به شکل دروازه‌های میان ابعادی یا ساختارهای مارپیچی فضایی که همه چیز را می‌بلعند، به تصویر کشیده می‌شوند. اما اگر به نحوی درون آن گرفتار شوید، چه اتفاقی می‌افتد؟ هر دو تفسیر ممکن است.

اگر اولی باشد، پاسخ از تئوری کرم‌چاله پیروی می‌کند که توسط فیزیکدانان آلبرت انیشتین و ناتان روزن در سال ۱۹۳۵ براساس ایده سفیدچاله از فیزیکدان دیگری به نام لودویگ فلام، مطرح شده است. سیاه‌چاله‌ها و سفیدچاله‌ها که توسط پل‌های اینشتین–روزِن به هم متصل می‌شوند، ازنظر تئوری می‌توانند به‌عنوان میان‌برهای کیهانی برای سفر بین‌ستاره‌ای عمل کنند.

متأسفانه، احتمال دیگر محتمل‌تر به‌نظر می‌رسد: ورود به سیاه‌چاله‌ای با جرم ستاره‌ای یا سیاه‌چاله‌ای که توسط مرگ گرانشی ستاره ایجاد شده است، موجب می‌شود کل بدن شما کشیده (اثر اسپاگتی) شود که مشخصا وحشتناک است. نتیجه‌ی کمتر خشونت‌آمیز (اما همچنان آزاردهنده) در صورتی رخ می‌دهد که به نحوی خود را درون سیاه‌چاله‌ای عظیم بیابید: می‌توانید بیرون را ببینید، اما دیدن و نجات از خارج از افق رویداد غیرممکن است.

تا زمانی که کسی واقعا نتواند آزمایش مناسبی انجام دهد (و زنده بماند تا نتایج را بگوید)، هر پاسخی به این سوال که درون سیاه‌چاله چه اتفاقی می‌افتد، صرفا براساس حدس‌های مبتنی‌بر اطلاعات خواهد بود.

تعداد کمی از جنایتکاران در سراسر جهان به اندازه قاتل سریالی بدنام یعنی جک قاتل بدنام هستند که البته نکته عجیب این است که نام واقعی او را نمی‌دانیم. این قاتل مرموز ساکن لندن با ارتکاب قتل‌های وحشتناک در منطقه وایتچپل، نزدیک قرن نوزدهم مقامات و عموم مردم را وحشت‌زده کرد. قرن‌ها بعد هویت او همچنان معما است.

ترکیبی از شواهد اندک و یهودستیزی باعث شد پلیس نتواند جک قاتل را شناسایی کند. در آن زمان، تمام کاری که کارآگاهان لندن باید روی آن کار می‌کردند، اظهارات شاهدان عینی با اعتبار مشکوک و همچنین بقایای پیش‌بند پر از خون و شالی بود که در نزدیکی یکی از پنج قربانی تایید شده جک قاتل پیدا شد. چیزی که اوضاع را پیچیده‌تر می‌کند، این بود که برخی از شهروندان این باور نژادپرستانه را داشتند که جک قاتل مهاجر است که منجر به شناسایی تعدادی از مردان یهودی به‌عنوان مظنونین احتمالی شد.

هویت جک قاتل آشکار نشده است، اما علت آن عدم تلاش نبوده است. در طول سال‌ها، جرم‌شناسان سعی کرده‌اند راز این پرونده را آشکار کنند. در سال ۲۰۱۹، تجزیه‌وتحلیل دی‌ان‌ای میتوکندریایی روی شال انجام شد، اما کارشناسان به سرعت متوجه شدند چنین آزمایشی فقط می‌تواند موارد مشکوک را حذف کند نه اینکه قاتل را مشخص کند. بنابراین، باوجود جهش‌های بزرگ در علم پزشکی قانونی احتمالا بعید است که هرگز متوجه شویم جک قاتل که بوده است.

اسکندر مقدونی که در قرن سوم پیش از میلاد حکومت می‌کرد، یکی از مشهورترین و موفق‌ترین رهبران نظامی تاریخ است که عجیب است که آرامگاه نهایی چنین شخصیت تاریخی مهمی تا به امروز پیدا نشده است.

سوابق تاریخی نشان می‌دهد این پادشاه جنگجو در ابتدا در کنار دوست و جانشین خود بطلمیوس اول در ممفیس مصر به خاک سپرده شد. چند سال بعد، جسد پادشاه به یکی دیگر از شهرهای دیگر مصر یعنی اسکندریه منتقل شد. براین‌اساس، مورخان گمان می‌کنند جسد اسکندر مقدونی ممکن است به بخش شرقی شهر برده شده باشد و در آرامگاهی بی نام و نشان از سنگ مرمر قرار گرفته باشد.

یکی دیگر از مکان‌های احتمالی تابوت‌دانی بود که برای فرعونی به نام نکتانبوی دوم ساخته شد که هرگز نتوانست از آن استفاده کند. متأسفانه، در این مرحله، احتمالا هرگز متوجه نخواهیم شد اسکندر مقدونی کجا دفن شده است.