时间跨度：100 000年问题：物种是如何形成的？

　　杰瑞？科伊纳（Jerry Coyne），美国芝加哥大学进化生物学家自然界中绝大多数新物种的产生，均是始于某一种群在地理上与其他种群隔绝开来之时。随后，这个种群会慢慢适应当地的环境，并且或迟或早将会获得一些新的特性，以使其要么无法与原先所属物种成功交配，要么交配后产生的后代无生殖能力（也可能两种情况同时出现）。进化生物学中一个尚未解决的重要问题就是：这两种繁殖障碍——也就是使杂交繁殖难以成功和导致后代无生殖能力——哪一种先出现？

　　“物种形成”往往需要跨越好几个地质年代。虽然我们可以在化石或DNA中看到物种形成的证据，但要想看到这一过程完成，却必须等待上百万年乃至更长的时间（一些文献资料证明，物种形成也存在捷径，这类捷径不要求种群在地理上隔绝，不过这种情况属于特例）。不过，如果有10万年的时间，我们就能够在实验室再现物种形成。

　　实现这一目标的诀窍就在于，我们需要物色一个能够快速繁殖的物种来进行研究，比如果蝇。研究人员将在实验室中把两个或两个以上的种群隔离开来，让它们接触不同的食物和其他条件。然后再定期检查每个种群是否发生了遗传变异，它们的解剖结构、生理特性和行为习性是否有变化，并且不时地安排不同种群的成员相遇，观察会发生什么情况。

　　在特定条件下，我和合作者通过考察许多有密切亲缘关系的物种，在进化趋异的各个不同阶段的表现，间接获得了对繁殖障碍的一些认识。对于地理上隔绝的果蝇，我们发现两种繁殖障碍——即交配困难和后代无生殖能力——以大致相同的速率进化出来。而对于共栖于同一地区的果蝇，交配困难似乎出现得更早。但尚不清楚这些结果是否适用于所有生物。

　　为了加速新物种的形成——比如在100年内——我们可以增强生物的选择压力，并远远超出自然界中通常的情形。20世纪80年代，在一项具有里程碑意义的实验中，研究人员仅通过25代，即培育出了能适应不同环境的果蝇种群，而且它们也喜欢与生存在类似环境的果蝇个体交配。但是，该实验中的条件是人为创造出来的，而且培育出来的两个种群可否被视为不同的“物种”也大成问题。也许，进行一次长时间的实验将会得出更确定的结果。

　　时间跨度：1 000 000问题：宇宙是不均衡的吗？

　　格伦？斯塔克曼（Glenn Starkman），美国凯斯西储大学物理学家大爆炸巨大热量产生的辐射，一直充塞着整个宇宙。空间探测器已经绘制出了这种宇宙微波背景辐射（CMB）在整个天空中的分布图，并发现除了一些小的随机涨落外，该辐射是极其均匀的，与大爆炸理论的预言完全吻合。这种平滑性意味着早期宇宙本身也是均匀的。但我和合作者通过分析却发现，天空的相对两侧之间存在着对称性过剩（excess of symmetry），另外，按理论推测本应在天空中延伸达60多度的最大涨落也不见踪影。

　　为了弄清这些异常是宇宙的真实特性还是统计学上的偶然现象，我们需要长期地观测下去。现今我们观测到的CMB辐射分布，是我们在时空所处的特定位置带来的偶然结果。137亿年来，CMB辐射一直不断地从四面八方涌向地球。因此，测绘CMB的分布，意味着要绘出一个环绕地球、半径达137亿光年（光在137亿年中行进的距离）的球面。如果我们有足够长的时间，球面将越来越大，并逐步穿过早期宇宙所在的新区域。这些异常结构尺度极大，CMB球面可能需要十亿年的时间才能穿越它们（到那时球面半径将扩张到147亿光年）。如果给我的时间只有区区1 000 000年，大多数异常现象应该仍然存在，但是可能有微小的变化。到那时，我们也许能够看出，异常现象是将朝着消失的方向发展，还是将持续存在下去。前者意味着异常现象是偶然事件；而后者则意味着可能存在更大的宇宙结构。

　　时间跨度：1 000 000年问题：质子有金刚不坏之身吗？

　　西恩？M?卡罗尔（Sean M. Carroll），美国加州理工学院理论物理学家宇宙中的通常物质主要由质子构成，这种粒子自大爆炸以来就一直存在。其他各种亚原子粒子，包括中子在内，都可以自发地衰变，但质子却似乎是格外的稳定。不过，某些“大统一理论”（GUT）试图把整个粒子物理学重新解读为某个单一的力的不同表现形式，并据此预测质子也会衰变，其平均寿命与具体的理论有关，最高可达1043年。如果我们等待足够长的时间，最终是否会看到这种衰变发生呢？

　　为了观察到质子的衰变，我们需要在一个庞大的地下水池中装满水，然后探测水的原子中所含质子发生衰变时发出的微弱闪光。监视的质子越多，探测到一次衰变的机会就越大。利用现有探测装置进行的研究表明，质子的寿命至少也有1034年，这个结果已经把众多大统一理论“扫地出门”了。要得到确定的结论，现有探测器需要持续运行一亿年。但是，如果我们能打造出规模为现在5倍的探测器（像一个足球场那么大，能容纳5 000 000吨水），那么只需1 000 000年就够了。为了实现粒子物理学的统一，等这么久，值得！

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