未来30年的科学畅想曲

　　美国科普杂志《探索》为庆祝发行30周年，邀请11位世界顶尖科学家对今后30年科学将引领人类走向何方进行了预测。下面，就让我们看看这些科学大师们到底怎样说。

　　1.肯·卡尔代拉（卡内基科学研究所的资深科学家，美国国家研究委员会气候变化科学小组成员）：能源是个大问题。聪明的投资将带来大收益。

　　在我的主要研究领域气候科学中，最大的问题是能源。因为我们的大部分能源技术都已相当成熟，我的猜想是，在未来几十年里，我们很有可能看到能源技术的渐进性改进而非突破。唯一可能发生例外的是，将阳光直接转换为化学储能，例如，你可利用阳光分解水，你还能得到氢气。如果你能直接从太阳光产生化学燃料，而且又经济实惠，这将开启替代石油的光明前景，而且这一过程不会将碳从地面传送到大气中。这或许将真正地改变游戏规则，不过，主要的障碍还在于投资规模。现在，美国花在薯片上的钱要比能源部花在能源研发上的钱还多，产业部门只愿在几年内就能商业化的项目上投资。我希望我们能够建立一种筹资机制，以为那些真正前瞻性的能源基础研究服务。  

　　更广泛地说，我认为即将到来的最大变化将是生长出新的组织和器官的能力，以及在人体中植入机械的能力。我们已能看到，人们可通过深脑刺激植入物来治疗癫痫，植入心脏除颤器来治疗心脏病。生物学组织取得的进步，再加上人类与机器的进一步整合，在未来几十年里有可能会发生真正的改变。它可以改变人们对待生活和老龄化的方式，作为个人，我希望在我需要这些东西的时候，它们已唾手可得。将整个社会作为整体以及它对人类的意义来看，很难说由此带来的后果是好是坏。衰老、死亡并让下一代接手，一直是人类发展的基本过程。如果我们开始加以改变，最终的后果难以预料。但我认为它一定会发生。植入物也将把我们带到计算机革命的新阶段。我们也许可将互联网直接连接到我们的大脑，并不间断地获取信息。我不知道这是否会在未来30年里发生，但我认为这是我们前行的方向。

　　2.杰克·霍纳（世界上最著名的恐龙专家，美国落基山古生物博物馆馆长）：恐龙或许很快就能步出博物馆，走入实验室。

　　在将来，我很乐意看到古生物学作为一个整体取得更多的定量分析成果。我们正在从事越来越多的分子古生物学研究，并将统计学应用其上。我们对于再造古动物存活期间的模样很感兴趣，而这类研究需要搜集庞大的数据。具体来说，我们正在努力搜集同一物种的诸多标本，这样我们就可观察其个体发育学（生物的成长和发育）特征，并解释其行为，而不只是构建说明各物种间进化关系的进化分支图。我们至今还有很多人在从事相关的搜集工作，他们或只是想找到一种新的恐龙并给其命名，但我希望，我们不久将真正利用古生物学汇聚出我们这个星球的生命历程。

　　现在，如果你问美国国家科学基金会将在今后30年里会向古生物学投入多少资金，他们大概会说零，因为他们不太关注历史科学，历史科学已被他们遗忘在角落里。但是，古生物学并不是纯粹的历史科学，或者说它的历史至少不会更长，因为不久我们就有可能复活已灭绝的生命形式。如果我们希望看到一个像速龙（一种小型肉食性恐龙）一样的动物，我们就能利用基因工程创建一个。当然，它不会和过去的速龙一模一样，但它很可能可做到惟妙惟肖。一旦我们了解了所有基因的功用以及如何将它们打开和关闭，我们甚至还可能创建出看似霸王龙的生物。

　　人们现在对基因工程的兴趣主要在于其如何帮助人类。基因工程是一项崇高的事业，而这也正是我们的前进方向。但是，一旦我们了解了哪些遗传疾病是我们可以应对的，越过这一关，当我们开始思考未来时，我们就有了创造新生命形式的机会。作为一名科学家，我不会试图确认此类事情的对与错，我只想看看什么事情是可能发生的。如果我们能够创建出新的物种，我也将会非常兴奋。

　　3.奥利弗·萨克斯（临床神经学家，畅销书《错把妻子当帽子》的作者，现为美国哥伦比亚大学医学中心神经学和精神病学教授）：我们正在学习利用大脑惊人的可塑性。

　　作为一名医生，我特别关注那些遭受神经损伤或疾病的人，或是那些正在努力改善其神经功能的人。最近令我感到痴迷的一个问题是，为什么一个人在失明后，没有了心灵的窗户，他的大脑依然能创建视觉图像，这种能力非但能保持，还可得以提高和利用。很多失去视力的人仍然是有视觉的。当他们用自己的指尖读盲文时，他们仍会有视觉体验。这不只是一种比喻或说法：他们视觉皮层的功能性影像表明，在他们读盲文时，视觉皮层就被激活。这是一种交叉模式转移，以至于触感转化成了大脑中的视觉体验。

　　用术语来说，这叫感觉替代，这个概念最初是由神经学家保罗·巴赫-丽塔提出的。他想知道，通过使用一台摄像机，并将之连接到皮肤上的一个区域，一个人是否就可基于皮肤感受到的触觉脉冲形成一幅心理图片。他用舌头进行了尝试，因为舌头是人体内最具感觉辨别力的器官。有了这样一个设备，盲人就能形成一幅具有足够细节的环境图片，例如，可抓住一个正在向他滚过来的球。但是，这还不是极限。这些盲人还可拥有更高的辨别力，其所拥有的感知力甚至可媲美于一个正常人。最不同寻常的是，尽管是舌头受到了刺激，但使用这些设备的人们拥有的却是这个世界的视觉图像。

　　感觉替代也可以采取其他形式，人们一定想知道，就未来技术而言，使用其他感觉是否能够提升这种能力。人工耳蜗植入物现在已是相当精良，视网膜植入物也开始进入人们的生活。我认为，感觉皮层的直接刺激迟早会得到应用，但我特别喜欢非侵入性装置的想法，比如在舌头上的传感器。这种事情在40年前几乎是不可想象的，那时我们都不会想到大脑还会有可塑性。我们曾经认为，大脑的每一个部分在遗传上都是业已决定的，遗传什么就是什么。现在我们知道，大脑功能发生巨大变化是可能的。神经系统的可塑性和可重新部署的奇迹，简直让我兴奋极了。

　　4.西尔维娅·艾莉（海洋学家，美国国家海洋与大气管理局前任首席科学家，创建了“深海搜寻”基金会和“蓝色使命”组织，现为美国国家地理学会常任探险家）：花5千万美元，我们就能饱览我们星球的其余三分之二美景。

　　50年前，“的里雅斯特号”潜水器首次将人类送到了海洋最深处——马里亚纳海沟。在未来几十年，我们还要到太阳系的深处去瞧一瞧。我们目前已探索的还只是约5%的海洋。我们甚至都不知道，深水地平线钻井平台开始漏油前，这里的海底到底是什么样的，而且这里只有一英里（约1.6公里）深。对于我们来说，我们已拥有的月球、火星还有木星的照片要比我们自己的海底照片强得多，这样的现实令人沮丧透顶。

　　自然世界，特别是海洋，维系着我们的生存。我们大气中超过一半的氧气是由海洋中的微生物产生的，我们需要了解支撑着我们的这个系统。像“海神号”这样的水下监测和遥控工具正在改进中，但光有这些还不够。日本、俄罗斯、法国的深潜器已能携带人类到达5000米及以下的海洋深处。但目前没有载人深潜器可到达11000米的深度。不过，这样的技术已经存在：我们已能以不到5000万美元的花费建造出一艘3人深潜器。连大导演詹姆斯·卡梅隆都在向单人深潜器的万米纪录发出挑战。

　　为此，我们还需要加紧努力。我们必须意识到，我们仍有机会阻止鲨鱼、珊瑚礁和热带雨林的损失，以稳定我们的大气层和海洋酸化。我曾在海底实验室待过9次，因而有机会了解个别鱼类及其古怪的习性。我在一艘单人深潜器中见过驼背鲸、海龟、巨石斑鱼，还有一条正在孵卵的章鱼，这些生物此前从未见到过人类。许多动物都在艰难地度过这个正在发生危险转变的时代。但是，我们还只是停留在了解会发生什么事，该怎么办才好的阶段。看到海洋生物数量的急剧下降，我开始了解并时刻提醒自己，我们必须寻找新的方式将我们的地球从气候变化中拯救出来，我们需要重新检视历经45亿多年形成并运行良好的自然机制，并尽我们所能来恢复其功能。这是我们奔向未来的动力引擎。

　　5.罗德尼·布鲁克斯（美国麻省理工学院计算机科学和人工智能实验室前主管，iRobot公司创始人）：机器人的入侵已经开始，这是好事。

　　在未来，我相信在生活的各个角落会有更多的机器人。如果你在1985年告诉人们，25年后他们会在厨房里用上电脑，那对他们来说根本没有意义。他们会同时想到在电视屏幕上看到的“电脑”形象。但现在，你的微波炉、音响和冰箱里的电脑早已不是原先的模样。同样，机器人现在似乎也被定格为某种特定形象，但它们会随时间而改变，人们的看法也会随之改变。

　　汽车肯定也会更加机器人化。将有更多的机器人出现在我们的家、医院、工厂以及军队里。我们现在还没有武装机器人士兵，一个机器人士兵可承受子弹的第二次射杀，而这是人所做不到的，机器人一点不在乎其生命是否处于危险之中。人们可以想象，机器人在检测危险物品方面会有上佳表现，它们会知道哪里有危险，哪里安全。它们实际上已变得比我们更加道德。

　　我的iRobot公司设计出了“鲁姆巴”机器人吸尘器，但目前存在的最大问题是，它太便宜了，以至于还不能实现自主化。而军用机器人则是因为太贵了，所以也不能实现自主化，把它搞坏了你可负担不起。如果鲁姆巴错过了一个地方，没什么大不了，它之后还能找到它。所以，今后将会有更多的自主机器人出现，但令人意外的是将最先出现在低端市场，然后再逐步推向高端市场。

　　肉身和机器的集成，我认为是一个人们还没有意识到、但确实正在向我们走来的领域。在未来，当我们的身体零件失效时，我们将会拥有大量的替代品。尤其对我们这一代人，也就是“婴儿潮”时代出生的人来说，我们期待这一天的到来。我们关于药物和运动的争论，与即将到来的诸如“人的定义究竟是什么？”的纷扰相比，简直是微不足道。我们现在有残奥会，但我们在未来会有一个“增强版”残奥会，那时你可能无法分辨到底是人还是机器在比赛。

　　我注意到，机器人技术正在摆脱危险、肮脏和枯燥的工作。有人说：“你不能这样。人们有很多事做不了。”但我们发现，他们所说的很多事情，其实要比顶着烈日在田野里辛勤劳作容易得多。自己动手吧，你的生活会更好。

　　6.黛博拉·费舍尔（美国耶鲁大学天文学家，帮助发现了约160颗系外行星）：在其他星球发现生命将揭示人类在宇宙中是何等的平凡。

　　我们在宇宙中有同伴吗？在接下来的30年，我们可能会知道。我相信，我们将通过观察目前正在探测的系外行星（围绕其他恒星旋转的行星）的大气层来发现生命的迹象，尤其是那些与地球的质量与轨道相似的行星，在那里我们或可发现氧和其他化学特征。我们或许无法在未来30年里发现科技文明，但我们应该能够找到简单生命形式的证据。为了达到这一目标，我们的太空任务将必须能够获取系外行星的大气光谱。这包括阻断来自中央恒星的光，让身处昏暗的行星发出的光成为关注的焦点。

　　1995年首个类日系外行星的发现帮助我们调整了技术。自那时以来的每一年，我们发现的行星都要比前一年多（至今已超过450颗）。在外星生命的搜寻过程中，也同时发生着这样的情形：每发现一颗行星，我们的探测策略就会变得更聪明、更有效率。我还希望，未来的火星探测器在火星表面进行挖掘后，可能会幸运地发现生命化石或生命的化学特征。与地球上最原始生命形式进行比较，将会告诉我们，改变生命前化学的那一片火花到底是常见的还是罕见的。

　　我期冀更有活力的空间探索活动会持续下去，人类将拥有一个驻留于地球和月球之间的空间站。在地球引力场之外的区域，我们可以将机器人驾驶的航天器发射到太阳系中的其他目的地。看得再远一些，我非常乐于见到比手机还小的微型机器宇航员的出现，它们将冲出我们的太阳系到达最近的恒星系——阿尔法半人马座。让这些机器宇航员保持低质量，我们就可以很容易地对它们进行加速。我们甚至可以发射一支由这些微小的机器宇航员组成的军队，并让它们达成手机所能完成的任务：拍照、打电话回家。

[1] [2] 下一页