2076年的世界：那場核戰(zhàn)爭有點令人沮喪

 
　　軍刀在莫斯科和華盛頓之間再次霍霍作響，更不用提及印度和巴基斯坦在克什米爾的戰(zhàn)斗。中國的核武庫正在增長。有些人仍然擔心伊朗的核意圖。朝鮮也擁有了核力量。冷戰(zhàn)可能已經(jīng)結束，但是武器和地緣政治閃點仍然存在。未來60年里有可能發(fā)生核戰(zhàn)爭嗎？
 
　　世界上仍然擁有大約1萬枚核彈頭，絕大多數(shù)在俄羅斯和美國。但讓我們假設這兩個國家不按下按鈕，緊張局勢最終在印度和巴基斯坦之間爆發(fā)。
 
　　大多數(shù)遠離南亞的人可能會以為這樣的沖突不會對他們造成太大的威脅?？峙履氵€需要再好好考慮一下。兩國之間只有200多個相對較小的核彈頭。假設他們釋放了一半，即一百枚15千噸當量的原子彈，這些原子彈的威力與1945年在廣島投下的小男孩相當。
 
　　爆炸、風暴與輻射將造成卡拉奇和德里這樣的大城市中數(shù)百萬人死亡。但是，根據(jù)新澤西羅格斯大學的阿蘭羅勃克（Alan Robock）和科羅拉多州博爾德國家大氣研究中心的麥克米爾斯（Michael Mills）的模擬，這只是一個開始。
 
　　火災將把大約500萬噸熱黑煙送上平流層，隨后它們將傳播到世界各地。這種煙霧會將到達地球表面的太陽輻射減少8％，足以使北美，歐洲和亞洲大部分地區(qū)的平均冬季氣溫下降2.5至6攝氏度，而不只是幾天。而這一影響到達峰值需要大約五年的時間，并且在十年后，地球上的人類仍然會強烈地感受到影響。
 
　　除了核冬天之外，氣候模型還預測，隨著天氣系統(tǒng)失去能量，降雨量將減少。 亞洲季風將崩潰：這將影響20億人，而這些人的用水將減少80％。
 
　　同時，亞馬遜盆地和已經(jīng)十分干旱的美國西南部和西澳大利亞幾乎也不會好到哪里去。
 
　　煙霧會將正常寒冷的平流層加熱約30°C，釋放含氮化學物質(zhì)，從而破壞大部分臭氧層。但皮膚癌可能還遠遠不是我們最為憂慮的一點。接近冰河時期的溫度將導致霜凍，從而世界中緯度主要產(chǎn)糧區(qū)的生長季節(jié)將減少長達40天。與減少的降雨量和暴增的紫外線一起，這將導致作物產(chǎn)量直線下降。核冬天將帶來全球饑荒。
 
　　而我們需要記住，所有的這一切，僅僅是從一個微小的區(qū)域戰(zhàn)爭開始的。密蘇里大學的史蒂文·斯塔爾（Steven Starr）計算，美俄之間的核交換可以向空氣中投射1.5億噸煙霧。 這將阻擋70％的陽光，并使世界大部分地區(qū)降溫20攝氏度或更多。食物無法生長，大多數(shù)人將會餓死。
 
　　過去60年來最偉大的地緣政治成就之一是避免核戰(zhàn)爭。所以，讓我們?yōu)槲覀兿乱粋€60年祈禱。

　　2076年的世界：我們還沒有發(fā)現(xiàn)外星人

　　幾十年以來，我們用著越來越精密的儀器，試圖在蒼茫宇宙中，尋找我們并不孤單的證據(jù)。漫游車正在探索火星的表面，而科學家也正在計劃訪問其他有希望的地點，比如土星的衛(wèi)星恩克拉多斯和木星的衛(wèi)星歐羅巴，兩者都可能含有液態(tài)水。
 
　　預計于2018年發(fā)射的詹姆斯·韋伯空間望遠鏡將使得天文學家們可以對行星大氣進行采樣，尋找構成生命的化學信號。而射電天文學家長期以來則一直在監(jiān)聽智能外星人的傳輸信號。
 
　　到目前為止，我們什么都還沒有發(fā)現(xiàn)。如果一直是這樣怎么辦？如果到本世紀中葉，我們已經(jīng)訪問了太陽系中的每一個有可能存在生命的地方，監(jiān)聽了上億顆恒星的無線電信號，并觀察了數(shù)以百萬計的外行星，卻仍然沒有發(fā)現(xiàn)最微小的生命軌跡呢？ 我們什么時候應該放棄，并承認我們是孤獨的？
 
　　決不，那些參與搜索工作的人這樣回答道?！拔疑踔敛荒芟胂笫裁磿r候該放棄”，美國宇航局天體生物學計劃主任瑪麗·沃特克（Mary Voytek）說。 “考慮到那么多圍繞著所有其他行星旋轉的其他行星，我們無法想象生命不會在別的地方出現(xiàn)?！?BR> 
　　畢竟，在已知的宇宙中有大約1000億個星系，而每個星系里大約包含有1000億顆恒星。這樣龐大的數(shù)字使得那些看上去非常不可能的事件最終在某個地方發(fā)生，而且生命的起源甚至可能還稱不上是完全不可能的。
 
　　沒有找到外星生命只會使得搜索者們懷疑他們的方法和假設，而不會動搖他們對于目標存在的看法。加拿大維多利亞大學的天文學家約翰威利斯，他剛剛出版了一本有關尋找外星人生命的新書，這樣評論道，“你必須認真思考你如何定義生命?！?BR> 
　　現(xiàn)實并不像在星際迷航中那樣，你擁有一個三度儀，而當你指向一個生物時，你能聽得到很大一聲“bong！”。例如，我們可以在外星系的大氣中尋找水和氧氣。
 
　　但誰也不能保證，外星生物需要那些分子。我們可以監(jiān)聽一個外星文明的無線電信號，但誰能保證他們沒有更好的溝通方式，而我們卻不知道？
 
　　即使在外行星上存在著生命，我們也不太可能知道它，除非生命數(shù)量能豐富到足以改變整個大氣層。 如果今天的搜索遇到的是寂靜的回應，研究人員將只是回到他們的繪圖板前，設計一種更好，更敏感的探測方式，供下次使用。
 
　　當然，他們也有可能是錯的，也許我們真的是完全孤獨。盡管這其中的唯一性讓人難以置信，而且極不可能。 而如果真的是這樣，科學家可能不得不重新思考他們關于生命起源所需條件的看法，以及為什么地球如此獨一無二。威利斯說，這會帶來很大的負擔。
 
　　“如果宇宙真的是空的，而我們是第一個智慧生物，那我們有必須肩負起一個巨大的責任，要好好活著，不要作死。”
 
　　2076年的世界：無需能源的人造太陽
 
　　2076年，我們已經(jīng)生活在一個由核聚變供能的世界里。但不幸的是，反應堆離我們?nèi)匀挥?.5億公里的距離，依舊十分遙遠，而且我們還沒有找到一種可以直接利用它的有效方式。所以，我們依舊在燃燒那些以化石態(tài)貯存起來的能源——煤炭、石油和天然氣——我們這是在慢慢地煮沸這顆星球，就像溫水煮青蛙那樣。
 
　　回到當下，在地球上再造一個太陽將大大地有助于推進這個問題的解決，但這是一個巨大的難題。早在60多年前研究就已經(jīng)開始了，目前最被看好的融合反應堆設計托卡馬克，已經(jīng)面世了半個多世紀了。托卡馬克裝置將重氫同位素捕獲在環(huán)形磁場內(nèi)，通過加熱和擠壓等離子體使得氘和氚發(fā)生聚變以釋放能量。
 
　　在測試了一系列尺寸越來越大的托科馬克裝置之后，核聚變研究人員于10年前一致同意在法國建立一個巨大的托科馬克裝置，即ITER。
 
　　如果一切都按照計劃——當然這幾乎肯定不會發(fā)生——那么在2035年，ITER將在數(shù)百秒內(nèi)產(chǎn)生500兆瓦的能量，這將讓其成為世界上第一個生成的能量高于運行所需能量的核聚變反應堆。
 
　　但通用原子公司副總裁兼美國DIII-D核聚變項目主任米奇·韋德（Mickey Wade）表示，即使到那時，仍然存在兩個巨大的障礙——其中之一是開發(fā)能夠承受長時間暴露于等離子體的材料；另一個是維持約束等離子體運動所需的超強磁場。
 
　　克服所有這兩個難題將是一個劃時代的突破。核聚變將使我們幾乎無需再仰賴化石燃料，并能提供幾乎無限量的清潔而且極其便宜的能源。
 
　　不過真的是這樣嗎？核聚變當然一定比燃燒化石燃料更加清潔，但它并不是碳中性的。反應堆不會直接排放二氧化碳，但其建造、燃料生產(chǎn)和廢物管理過程無可避免地具有自己的碳足跡。此外，核聚變還會產(chǎn)生放射性廢物，即使它們的半衰期是幾十年，而不是幾百年或者上千年。
 
　　同時，核聚變能源也不會便宜。反應堆的建造成本是天文數(shù)字般昂貴——ITER項目耗資已經(jīng)膨脹到超過200億歐元。
 
　　如果無法收回投資，沒有人還會再花那么多錢。不過一旦開始運行，其運營成本將在一個適度的范圍內(nèi)。海洋含有夠聚變反應堆使用數(shù)萬年的氘，盡管氚在自然界中極其罕見。
 
　　整個世界是否都能運行在核聚變能源之上？原則上是的，但在實踐中，這是不可能的。核聚變工廠的運營商們在運行時，可能僅僅維持在其收回投資的水平，因此核聚變電站輸出的電能可能僅滿足大部分基本負載功率的需求。
 
　　而在面對峰值需求時，則可能必須通過儲能技術來滿足，例如超級電容器、由太陽能和風能充電等。但我們還必須考慮為飛機以及其他不能直接通過電網(wǎng)運行的技術提供能源的新途徑。
 
　　然而，核聚變在將來的60年間仍然只是一項未來技術，而太陽能和風能也不太可能滿足我們所有的需求。
 
　　在這種情況下，我們默認選項仍然可能只有是核裂變，并且繼續(xù)容忍其所有的弊端——事故、長半衰期放射性廢物和武器擴散的擔憂。超導材料和地球工程可能是我們的救星。但即使這樣，我們在2076年真的需要大量的自制太陽光。

　　2076年的世界：行走在地球上的人造生命
 
　　幾乎自地球冷卻到可以棲息伊始，地球上就出現(xiàn)了生命，而且就我們所知，這一過程在隨后的40億年歲月里沒有再次出現(xiàn)。
 
　　但是，隨著研究人員們正日益接近從零開始在實驗室制備生物這一目標，這一長期的干涸咒語可能在未來的幾年內(nèi)就將宣告結束。
 
　　遺傳學家已經(jīng)合成了定制的基因組并將其插入細菌中。他們還改變了其他細菌的遺傳密碼，使得它們能夠使用新的、且是非天然的基礎材料來制造蛋白質(zhì)。
 
　　但所有這些努力都是從一個有生命的有機體開始，科學家所做的只是在此基礎上加以改良。
 
　　一個更為雄心勃勃的研究方向則從無生物活性的化學成分開始——有時是熟悉的核酸和脂質(zhì)，但有時則是完全不同的結構，比如自組裝金屬氧化物。
 
　　研究人員的目的是使得這些化學物質(zhì)能夠超過達爾文閾值，并開始自我復制并發(fā)展：而這是將其稱為活性系統(tǒng)的關鍵標準。如果能夠實現(xiàn)這一點，其影響將是巨大的。
 
　　最為根本的是，生命合成將補上始自達爾文的哲學上的一處漏缺，即以創(chuàng)造為中心的觀點看待生物世界。俄勒岡州波特蘭里德學院哲學家馬克·貝多（Mark Bedau）說：“這將證明生命只是一個復雜的化學系統(tǒng)。 當然，大多數(shù)科學家已經(jīng)持有這樣的觀點，但合成生命將使這一點以一種無法被忽視的方式在更廣闊的世界呈現(xiàn)出來。 此外，在實驗室中創(chuàng)造生命，還將證明生命的起源門檻相對較低，從而增加了我們可能在太陽系中其他地方搜尋到生命的可能性?！?BR> 
　　第二次創(chuàng)世紀也將給生物學家一個獨立的比較參考點，用以了解究竟是什么使生命開始起源。而且，因為能夠實現(xiàn)合成生命，因此我們還能夠修改這一過程，改變成分，以了解究竟哪些功能是真正必須的。
 
　　佛羅里達的應用分子進化基金會的史蒂芬·本納（Steven Benner）說，我們最終稱之為“自然生物”的東西被數(shù)十億年的進化所拖累，讓我們無法區(qū)分出哪些是對于生命真正至關重要的東西，以及哪些是對于我們的特殊行為至關重要的東西。新創(chuàng)造的生命將為實驗者們研究生命的必需品提供一個更清潔的系統(tǒng)。
 
　　而在未來，現(xiàn)實中的回饋可能還會更進一步。一開始，任何的新生命形式都是如此脆弱，離開了實驗室的悉心照料，生命根本無法存活，所以想要生產(chǎn)特定的分子或者降解有毒廢物的生物技術人員，需要更青睞于改善自然生物以獲得更好的成功率。
 
　　然而，從長遠來看，人工生命可能會強大到足以自己茁壯成長。如果真的是這樣，它將使得生物技術人員擺脫自然生物的限制，并實現(xiàn)新的目標。“我們可以探索各種可能的回報，”英國格拉斯哥大學的李克·羅寧（Lee Cronin）說。
 
　　但是，這些益處還有可能帶來風險。根據(jù)定義，一種自由生長、獨立發(fā)展的生命形式將不再完全可預測或可控制。生物技術人員將需要設計有效的“殺傷開關”，以防新生物以某些方式變得致病或有害，而政策制定者和倫理學家們則需要通力合作，研究何時以及應該如何觸發(fā)它們。
 
　　而公眾們則可能一如既往地指責研究人員試圖扮演上帝，并或許會試圖扼殺整個行業(yè)。總之，關于合成生命的影響的討論需要盡快開始。 “在很短的時間內(nèi)，這就有可能會成為一個嚴重的問題，”貝多說。

　　2076 年的世界：轉基因人類遍布全球
 
　　2021 年 4 月的一天，山田太郎（Tarou Yamada）出生于東京，并立即成為世界各地的頭條新聞。一些報紙這樣稱呼他為“奇跡男孩”。這是因為太郎的父親由于Y染色體上存在突變，而不能產(chǎn)生精子，因此，在理論上他是完全不育的。然而，基因測試證實太郎確實是他的兒子。
 
　　為了讓太郎的故事成為可能，一個生育臨床中心需要從太郎父親處取得干細胞，并使用CRISPR基因組編輯工具去修復他的Y染色體突變，然后將從修復后的細胞中獲取精子細胞。那些經(jīng)過編輯的精子細胞，隨后在太郎母親的卵子細胞中孕育，將基因改變固化到他所有的核DNA之中。換句話說，山田太郎將是第一位基因組被編輯了的人。
 
　　他將不會是最后一個。盡管一些國家在聽到太郎出生的新聞（日本目前沒有這樣的法律）之后收緊了禁止基因組編輯的規(guī)定，其他國家則認為這樣做有理可循，例如允許不育的父母擁有生物學上的自己的孩子。
 
　　很快，每年都有幾十個基因組編輯過的孩子出生，隨后這個數(shù)字增加到幾百，最后成千上萬。你無法將這些孩子從同齡的孩子中區(qū)分出來，因為他們的基因組是完全正常的。
 
　　這就是胚系基因組編輯革命一種可能的開始方式?，F(xiàn)在有很多關于編輯可遺傳DNA的討論，以防止兒童從他們的父母處獲得諸如囊性纖維化等疾病的基因，但是，幾乎所有這些疾病已經(jīng)可以通過在植入前篩選IVF胚胎來預防。
 
　　為什么那些即將為人父母的人們更青睞于基因組編輯手段，即使所謂的植入前基因診斷卻是一種更為安全和便宜的手段——PGD（Preimplantation Genetic Diagnosis，移植前基因診斷）一次只能除去一個或兩個有害的突變。而基因編輯技術則一次可以進行幾十個變化。
 
　　一旦胚系編輯技術開始用于不育治療，生育門診可能還同時會提供調(diào)整其他基因的選項。遺傳工程的反對者將這稱為滑坡；但是在支持者眼中，這一手段是明智的，甚至帶來了人道主義的進步。
 
　　我們每一個人都帶有數(shù)百個有害的突變，這些突變會增加我們患癌癥、阿爾茨海默病以及精神障礙等疾病的風險，所以你既然已經(jīng)要接受基因組編輯治療，為什么不順便解決這些最壞的疾??？事實上，一旦這些治療技術可以確保安全地完成，你不去做這些治療反而可以說是不道德的。
 
　　除此之外，人體中還有不少有益的基因變體，其中的一些可能可以使得人們能免疫艾滋病毒或者不太容易變成肥胖。也許最快在2030年代，部分國家就有可能允許引入這些變體。
 
　　這種干預將是極具爭議的。這種爭議性變得尤甚，特別是當我們添加的基因變體能夠改善我們高度重視的個性、智力或其他特質(zhì)時。然而，我們還不知道如何做到這一點？我們還沒有發(fā)現(xiàn)任何單一的基因變異，能使得像智商提高的幅度能夠媲美有富裕的父母或接受良好的教育。
 
　　事實上，大腦是如此復雜，我們可能永遠無法預測某個特定突變到底將帶來什么結果。這意味著，引入一個自然界尚未存在的改變大腦的突變，不亞于是黑暗中一個巨大的飛躍，無論是父母或監(jiān)管者都不應該允許這種飛躍的存在。
 
　　但是，基因組編輯技術肯定會讓個體不太易患上各種疾病。隨著基因組編輯的孩子比那些傳統(tǒng)方式懷上的孩子更加健康，富有的父母將開始更加青睞基因組編輯技術，即使他們并沒有這樣做的迫切需要。
 
　　這是否會使得精英人群們能夠給他們的孩子平添另一個優(yōu)勢，并擴大富人與窮人之間本義巨大的鴻溝？非常很可能。
 
　　但是，讓我們以一個樂觀的預測作為結尾：在《新科學家》雜志誕生120周年之際，許多國家將常態(tài)化地、而且毫無異議地為任何想要這樣做的未來父母們提供基因組編輯技術，因為這項技術的治療成本將遠遠低于超過一個人一生之中醫(yī)療費用的支出。
 
　　2076年的世界：我們認為，涵蓋一切的理論都在這里
 
　　讓我們不要自欺欺人：我們現(xiàn)在所認知的一切，都沒有逼近事物的真相。
 
　　在探尋自然基本理論的過程中，歷史帶給我們的教訓既令人沮喪，又讓人欣喜。拿牛頓的萬有引力定律來說，在長達兩個多世紀的時間里，它能夠十分精確地描述從樹上掉下的蘋果以及行星的旋轉軌跡，但最終它讓位于一個“更加正確”的理論，即愛因斯坦的廣義相對論。
 
　　這一理論與經(jīng)典力學的直觀輪廓相似：但是挖掘到亞原子粒子的水平，我們發(fā)現(xiàn)這一理論在量子不確定性的迷霧中變得模糊不清。
 
　　量子理論解釋了物質(zhì)在微小規(guī)模上的機制，而廣義相對論則描述了宇宙的大規(guī)模演化。每個理論都有其非常合理之處，但兩者之間疏漏和不一致的存在使我們相信，他們也只是未來更好的理論的“占位符”。 一個統(tǒng)一的“涵蓋一切的理論”將把我們帶到量子論和相對論無法解釋的地方，比如說，黑洞之后的究竟會發(fā)生什么，或者什么是宇宙的第一種物質(zhì)。
 
　　毫無疑問這些東西讓人頭疼——許多著名的科學家已經(jīng)在追求這一終極理論的過程中敗下陣來。愛因斯坦的晚年歲月主要用于追尋一個孤立的終極啟示，但是最終毫無結果。
 
　　當然，現(xiàn)在的事情并沒有發(fā)生太多的改變。為了實現(xiàn)理論的大一統(tǒng)，試過通過用微小的扭曲弦來替代基本粒子的弦理論已經(jīng)被提出，盡管人們?nèi)匀粚λ狈蓽y試的預測能力提出了批評。而一些與之競爭的理論，如環(huán)圈量子重力學（loop quantum gravity）等已經(jīng)開始嶄露頭角，但尚未帶來重大突破。