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关于人类未来的20个科学疑问

2016/09/12 来源:知社学术圈/SA
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导读
时光匆匆,多少曾经的科学幻想如今已成为我们的生活日常。今天的我们,对未来也有着种种的科学期盼和人文关怀。小到人体细胞,大至整个宇宙,玄到意识到起源,当今的科学精英都有着怎样的看法? 请看20位科学家的访谈。


原作 Scientific American

编译 左岩

出品 知社学术圈

1. 当地球的寿命结束,人类能够继续生存么?

我认为大规模从地球移民出去的设想是一个很危险的错觉。在太阳系中,没有一个地方能够比甚至珠峰峰顶或者南极点更为适宜人类。我们必须承认这个世界存在这一问题。不过,我推测到下个世纪,将出现由私有团体资助的火星探险生活,之后可能还会拓展在太阳系的其他地方。我们当然应该预祝这些先驱开拓者交上好运,要知道他们是依靠着各种机械技术和生物科技来适应外星环境。在几百年后,他们将演变为新的物种:后人类时代即将开启。超越太阳系的旅行则是后人类的事业,无论那是否需要他们亲力而为。

—Martin Rees, British cosmologist and astrophysicist


2. 我们什么时候,在哪里能够找到地外生命?

如果在火星上存在着大量微生物的话,我估计在20年内将找到类似我们人类形式的生命。如果地外生命和地球上的物种存在较大差异,那么寻找难度将会较大。当然也有可能火星上幸存的微生物比较稀少并且存活位置难以让我们的机械探测器抵达。木星的卫星欧罗巴和土星的卫星泰坦 (土卫六) 也是值得关注的地方。欧罗巴作为一个水的世界,可能会进化出更复杂的生命形式。泰坦大概是太阳系中可能存在生命的最有趣的地方。那里富含有机分子,环境很冷且没有液态水。如果存在生命,那么一定和地球上的物种大为不同。

—Carol E. Cleland, philosophy professor and co-investigator in the Center for Astrobiology at the University of Colorado Boulder

3. 我们能否理解意识的本质?

很多哲学家、神秘主义者等等都认为我们无法最终理解意识或者主观思想的本质。不过没有理论可以支持这样的失败主义论调,我们也有很多理由去期待那一天,在不远的将来,科学将成为一种驯化的,量化的,对于意识和其在宇宙中的位置具有预测性的认知能力。

—Christof Koch, president and CSO at the Allen Institute for Brain Science; member of the Scientific American Board of Advisers

4. 是否会有那么一天,这个世界拥有足够的医疗服务吗?

在过去25年中,全球共同体已在医疗公平性方面取得了长足的进步。不过这些成绩还没有覆盖到世界上那些最偏远的群体。深入热带雨林,那里的人们与世隔绝,没有交通,没有网络,可用的医疗服务最少,护理水平最低,死亡率居全球最高。据世卫组织估计,大概有10亿人因为路途遥远,一辈子都没有见过医疗人员。直接从当地社群招募卫生保健人员可以填补这一缺口。他们甚至可以抗击埃博拉这样的传染病,在医疗机构不得不关门的时候保证基本护理的到位。我所在的机构Last Mile Health利比亚政府合作,在九个行政区的300个社区部署了300多名保健人员。但是我们无法单独完成这一工作。如果全球共同体对全人类医疗保障是重视的,那么必须投资从而保证医疗人员能够抵达那些偏远地区。

—Raj Panjabi, co-founder and chief executive at Last Mile Health and instructor at Harvard Medical School

5 . 脑科学能否改变刑法?

基本来讲,大脑就是一台体现因果律的机器。其功能即根据先行条件,从一个状态转变为另一个状态。刑法与此的关联完全是不存在的。首先,所有的哺乳动物和鸟类都有自我控制的回路,这可以通过强化学习来改变 (做出好的选择会得到奖赏),特别是在社会环境下。刑法涉及的是公共安全与福利。即使我们能够识别那些特殊的回路,比如连环儿童强奸犯,限制他们的自由,因为他们倾向于再犯。是否我们就可以说,“他有那样一个大脑不是他的错,放他回家吧。”这无疑是一种私自执法行为。当这样粗暴的审判替代了已经扎根多年力求公平的刑法系统,事情会变得很糟糕。

—Patricia Churchland, professor of philosophy and neuroscience at the University of California, San Diego


6 . 人类在未来500年生存下去的希望有多大?

我想我们生存下去的几率还是很不错的。即便重大危机——比如核战争或者气候变化之后的生态灾难——也不至于将我们完全清除。目前的一个威胁是,机器将超越人类并决定脱离我们而存在下去。面对这个问题,至少我们可以拔掉它们的电源。

—Carlton Caves, Distinguished Professor in physics and astronomy at the University of New Mexico

7. 我们能否防止一场核浩劫?

在911事件后,美国的一大主要策略就是通过加强富铀富钚地区的安全,并尽量铲除恐怖分子来减少核恐怖主义的威胁。一次核恐怖主义袭击可以夺去10万人的生命。冷战结束后已经过去了三十年,然而在美俄的核对抗中仍埋藏着巨大的核浩劫危险。这涉及到上千次的核爆炸,以及无数生命的当即陨灭。

就像珍珠港事件,美国如今已经表明在假想情况下,其所有核力量有可能被俄罗斯先发制人的闪电战一扫而光。我们当然不想遭遇这样一次攻击,但双方都保持着洲际和潜艇导弹发射能力,各有1000枚左右的弹头处于预警发射状态。由于导弹的飞行时间只有15到30分钟,所有关系到亿万人生命的决策必须在几分钟之内做出。这就带来了偶发核战争甚至黑客引起导弹发射的很大可能性。

美国并不需要做出这种威慑姿态,因为在它那些无法被锁定目标的潜艇上载有800枚弹头。如果发生核战争,美国和俄罗斯都希望在他们脆弱的陆地导弹系统被摧毁前发挥其功用。冷战虽然过去了,但这种末日机器依然伴随着我们,一触即发。

—Frank von Hippel, emeritus professor at the Woodrow Wilson School of Public and International Affairs at Princeton University and co-founder of Princeton’s Program on Science and Global Security

8. 人类的性活动是否会衰退?

不太会。但通过性行为孕育后代的方式可能会变得不再那么常见。在未来20-40年中,我们将能够从干细胞中获得卵子和精子,这很可能来自双亲的皮肤细胞。这将允许我们在胚胎植入前对其进行基因诊断,或者为那些希望对胚胎进行基因编辑的父母提供服务。

—Henry Greely, director of the Center for Law and the Biosciences at Stanford University

9. 会否有一天,我们能够依靠工程学替换所有人体组织?

在1995年,我和Joseph Vacanti曾撰文介绍过人工胰腺技术,以及塑料材质的人工器官和电子器件的发展,甚至能够使盲人复明。如今这些都已不为人所陌生,不是变成了真实产品,就是进入了临床试验。在未来几个世纪中,很可能任意的人体组织都能够通过这样的途径被替代。培养或创造大脑这样复杂而尚未被充分理解的组织将需要大量的研究。然而相关研究将很快帮助治疗脑部疾病,比如帕金森或者阿尔茨海默症。

—Robert Langer, David H. Koch Institute Professor at the Massachusetts Institute of Technology

10. 我们能否躲过“第六次大灭绝”?

如果我们快速采取行动,这可以被延缓,进而停止。物种灭绝的最大原因是栖息地的丧失。这就是为什么我要强调一个完整的全球保护区,包括一半陆地,一半海洋。在这一倡议下,我们还需要去发现并鉴定那近千万个尚存且未知的物种。目前,我们只发现并命名了200万种。总之,包括生物界在内的环境科学的延伸,应当是本世纪剩余时间中的一个主要科学目标。

—Edward O. Wilson, University Research Professor emeritus at Harvard University

11. 我们能否养活所有人而不必毁掉地球?

可以的。人们应该这样做:减少作物废料、生活垃圾以及肉类消耗;结合恰当的种子技术和管理实践;帮助消费者了解发达国家和发展中国家农民所面临的挑战;提高农业研究和发展的公共资金;从社会经济和环境角度重点推进可持续农业。

—Pamela Ronald, professor in the Genome Center and the department of plant pathology at the University of California, Davis

12. 我们能否在外太空开拓殖民地?

这要看“殖民”的定义。如果派机器人登陆就算的话,那我们已经做到了。如果是把地球上的微生物运过去,使它们生存甚至发展下去,那么很遗憾,我们还没有做到。可能凤凰号火星探测器和好奇号探测车最为接近,它们都配有热源,但离维京人那种殖民还差得远。


如果这意味着人类在其他地方生存一段较长的时间,但不繁衍后代,那么在未来50年内很可能会实现。(虽然有所限制的繁殖活动是可行的) 但是目标是建立一个自给自足的环境,使人类可以在地球的少许帮助下即可无期限地生存下去,那么这种定义下的“殖民”还很遥远。我们现在还远远无法掌握该如何构建封闭式生态系统,能够很好地抵御外来有机体或非生物学事件 (如“生物圈二号”)。我认为这种生态系统问题所面临的挑战比太空殖民拥护者以为的要难得多。需要解决的技术难题有很多,另一个问题就是空气处理。我们还没有在地球上尝试过水下殖民。要征服一个甚至没有大气层的环境恐怕要困得的多。

—Catharine A. Conley, NASA planetary protection officer

13. 我们能找到一个地球的孪生兄弟?

我打赌可以。相比于几十年前,我们发现的围绕其他恒星运行的行星已经多了很多。而且我们已经发现在地球上对于生命至关重要的成分——水——在太空里也比较常见。我想大自然对于很多行星都有所青睐,包括类地行星。我们需要做的就是去寻找它们。

—Aki Roberge, research astrophysicist focusing on exoplanets at NASA Goddard Space Flight Center

14. 我们能治疗阿尔茨海默症吗?

我不确定是否真会有一个治疗方法,不过我非常希望在未来十年中针对阿尔茨海默症能够出现一个成功的疾病修饰疗法。我们已经开始进行预防实验,甚至在人们出行临床症状前就进行生物干预。其实我们不必完全治愈阿尔茨海默症,我们只需要将老年痴呆表现延缓5到10年就很好。据估计,如果严重的病症阶段延缓5年,将减少近50%的医疗保障负担。更重要的是,老年人将能够在外部环境安心地离去,而不是在病房中。

—Reisa Sperling, professor of neurology at Harvard Medical School and director of the Center for Alzheimer Research and Treatment


15. 能否出现可穿戴技术设备来探测我们的情绪?

情绪涉及到抵达我们身体各器官的生化和电信号,比如压力会影响我们的身体和精神健康状况。可穿戴技术使我们可以在较长时段内对这些信号的模式进行量化。在未来十年中,可穿戴设备将能够为我们的健康提供个性化天气预报:根据你近期的压力、睡眠、社交情感活动等判断,下周你的健康和快乐概率将提高80%。然而,与天气预报不同,智能穿戴设备还能识别出我们缓解“风暴”事件的方法:保持每天9小时以上睡眠,保持当前的中低水平压力,那么在未来4天内发飙的几率可降低60%。在接下来20年里,可穿戴设备以及其带来的分析结果,将大幅减少我们的精神和神经疾病。

—Rosalind Picard, founder and director of the Affective Computing research group at the M.I.T. Media Lab

16. 我们能否弄清到底什么是暗物质?

我们是否能确定暗物质是什么取决于它到底是什么。有些形式的暗物质允许在探测与普通物质之间发生微小的相互作用,这在以往都避开了探测。其他暗物质则可能通过其对星系等结构的影响从而被探测到。希望我们能够从实验或观测中学到更多东西,但这也不是一定能保证的。

—Lisa Randall, Frank B. Baird, Jr., professor of science in theoretical physics and cosmology at Harvard University

17. 我们是否能够掌控诸如精神分裂或者自卑症这样棘手的脑疾病?

像精神分裂症和自闭症这样的疾病一直是我们没有解决的,因为神经科学还没有找到其结构性问题进行修复。有些人认为未来的答案将完全在生物化学中找到,而非神经回路。有些人则认为神经科学家应该从整体大脑构造入手,而不是特定的神经障碍。当我畅想未来的时候,总会想起诺贝尔奖获得者Charles Townes的名言:一个新理念的精彩之处就在于你不知道它会是什么。

—Michael Gazzaniga, director of the SAGE Center for the Study of the Mind at the University of California, Santa Barbara

18. 随着技术的发展,药物研发能否不再需要动物实验?

如果器官芯片能够在世界各个独立实验室中展现出良好的技能,替代复杂的人体器官生理学,解决病理表现,那么正如以前概念验证研究指出的那样,这将能够逐步替代动物模式,最终大幅减少动物实验的需要。重要的是,这些设备将为药物研发开启新途径,而这在今天的动物模式中是无法实现的。比如个性化医药,以及来自特殊双亲细胞制造的芯片中特定基因亚群的医疗研发。

—Donald E. Ingber, founding director, Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering at Harvard University

19. 在科学领域能否实现性别平等?

性别平等可以实现,但我们不能只是坐等它自行发生。我们需要招募更多的女性到科研和技术领域中来,从而“拉平数字”。我们应该让机构执行“双职工”策略,推进家庭友好仿真,帮助领导人开拓新视野。最为重要的是,我们需要利用关于不同性别发现和创新能力的分析来完善这方面的认知。

—Londa Schiebinger, John L. Hinds Professor of History of Science at Stanford University


20. 人类是否有一天能够提前几天或几小时预测像地震这样的自然灾害?

有些自然灾害较其他更容易预测。飓风需要几天才会到来,火山需要积聚几天或者几小时才会喷发,龙卷风则仅需要几分钟就能席卷而来。地震可能是最大的挑战了。通过对地震本质的了解我们知道,提前几天预测地震大概是不可能的。不过我们可以在地震来袭前几秒甚至几分钟预测将遭受破坏的地区。这不足以让我们离开城市,但能够让我们寻找一个安全之所。

—Richard M. Allen, director, Berkeley Seismological Laboratory, University of California, Berkeley

原文链接

http://www.scientificamerican.com/article/20-big-questions-about-the-future-of-humanity/

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