「硬科技」未來的科學是什麼樣?看看這些諾獎得主們怎麼說

記者 | 林北辰

10月31日,第二屆世界頂尖科學家論壇“莫比烏斯論壇”在上海臨港舉行。

論壇名稱“莫比烏斯”的創意源自數學和哲學概念∞(無窮大)。論壇上,61位頂尖科學家、諾貝爾獎得主們坐在∞狀的圓桌上,以每人三分鐘、一張PPT的形式對未來科學做出自己的預測。

「硬科技」未来的科学是什么样?看看这些诺奖得主们怎么说

科學家們的主題涵蓋了數學、物理、化學、生物等傳統大科學,也涉及到人工智能、抗基因耐藥性等新興主題。人類生存的挑戰、探索太空的方法、科學與社會的關係是莫比烏斯論壇上科學家們討論最多的話題。

即使是世界上最聰明的人,“最強大腦”們也無法斷言未來究竟是什麼樣。科學家們對商業學術期刊過度影響科研表示擔憂,多位諾獎得主呼籲年輕人應該從好奇心與興趣出發、更多注重基礎科學。

科學家們還對“快樂”的概念進行討論與答疑。科學的回答是,幸福感被先天的基因所影響,有一些孩子出生就很快樂,有一些則沒那麼快樂,但科學無法回答的部分是在基因、疾病和藥品之外。這個主題證明了世上還有很多事情是科學無法涉及的。

在回答觀眾對“諾貝爾獎得主們是否比非諾貝爾獎科學家更快樂”的問題時,協會主席邁克爾·萊維特表示,他不認為幸福快樂與得獎相連,他表示,科學家們“得了獎之後會和以前一樣快樂,否則他不會來這兒的。”

以下為部分科學家發言摘要,經界面新聞編輯:

梅·布萊特·莫索爾

我就想提一個問題,我們如果沒有記憶會是什麼樣的人?

隨著年齡的增長,我們大腦當中可能會喪失編譯編碼新的記憶的能力。愛德華·莫索爾和我一起研究了人類的海馬體,人類如果沒有海馬體這樣一個機制,我們就無法進行導航,我們也無法記住發生的事情。

在這個領域,我們會看到那些可以幫助我們分辨空間位置的細胞,如果這些細胞凋亡,我們看到腦部的部位會萎縮,阿爾茲海默症愈後會非常差。我們需要了解為什麼這樣的細胞會凋亡?我們要阻止它們的凋亡,讓獲得阿爾茲海默症的患者延緩他們細胞凋亡的過程,我們需要找到這樣的解決方案。

愛德華·莫索爾

我想講一下大腦。

我研究神經科學時,看大多數的研究是在單個細胞層面進行的。單個細胞會對環境做出反應,我們卻很少去看很多細胞在一起會如何做出反應?特別是,這對認知產生什麼樣的影響?

現在正在發生的事情可以主宰21世紀的神經科學。科學家們在研究記錄幾百個、幾千個細胞組成在一起的活動。但是還是要花好幾年,甚至幾十年才能瞭解開發這樣一個領域,並且引入更多的關於我們大腦系統如何運作的理論。

現在的腦科學還是處於嬰兒階段,我們要去看這些細胞組合在一起是如何運作的。我希望來自各個領域的年輕科學家,可以去考慮進入神經科學領域,這不僅僅是關於瞭解正常認知,也可以幫助我們瞭解精神疾病。

謝曉亮

當人類基因組計劃在2003年完成的時候,我們其實很難理解人類基因組的語法。現在,我們可以得到一個人的基因組或者某一個細胞的基因組,成本不到一千美元。

現在科學家的目標以及挑戰是要解碼人類功能基因組。去年我們報告了人體細胞當中的3D基因組,可以定位到某一個具體的基因或者一個突變點。基因表達和3D的結構是由翻譯因子決定的,它們本質都是蛋白質,像開關一樣不斷地打開、關閉。

在細菌中,每一個基因都有一個鑰匙。但在人的細胞中,尤其哺乳動物細胞當中,有一系列的鑰匙來控制開關,之前的技術並沒有辦法去識別這些要素。

如果我們用芯片,你可能當中需要設200個因子。在北京大學,我們希望能夠有一個基因組的地圖,通過繪製轉錄因子光定位來解碼3D人類功能基因組。這要花很長時間,很大的精力,但是我覺得這可以幫助我們來更好的瞭解基因的表達,基因的調節,幹細胞等等,當然還可以幫助更好的開發不同疾病的新藥。

馬丁·赫爾曼

我認為莫比烏斯論壇是討論未來的科學走向,就像邁克爾所說的未來是取決於我們人類來解決我們所面臨的問題。

技術進展給了我們這些脆弱人類很強的能力,這樣的能力在《聖經》裡面是上帝所擁有的。在基督教中,只有上帝有這樣的能力去創造新的生命,去打擊黑暗的邪惡勢力。

現在問題是,我們已經有生物武器、生化武器、基因、核武器,我們擁有了上帝般的能力,但在另外一方面,我們就像不負責任的青少年,這之間有很大的分歧。

奧馬爾·布拉德利上將說:我們處在這個世界當中,在核武器方面我們都是巨人,而在道德方面我們還是嬰兒。我們現在的進展像一個16歲年輕人剛剛拿到新的駕照,他必須要快速成長,否則會出現致命的事故。

蒂莫西·高爾斯爵士

我想講一講很簡單的問題,2100年的時候數學會成為什麼樣子?

可能回答起來並不容易。首先,不得不說,我們也搞不清楚2100年的時候人類文明到底長什麼樣子。那時候到底有沒有數學也不知道了,可能整個文明會崩塌,會威脅到數學發展。

現在氣候變化和其他各種各樣的問題讓人們覺得,我們已經沒有精力和資源去搞純數學了。如果這些純數學的研究機構在2100年還存活的話,我相信現在做的數學可能在2100年已經不會存在了。

有個小問題是,數學現在越來越廣大,每次解決一個問題會創造10個新問題,所以數學範疇越來越廣。

另外一個問題是我們工作越努力,獲得的果實卻越容易被摘取。大家看到數學界的論文寫得越來越長,這是因為要做到一個有原創性的成就現在越來越困難了。數學界進入門檻會越來越高,會讓年輕人覺得不想去學數學,而是去學機器學習。

我覺得更大的一個威脅是來自於人工智能,我指的並不只是深度學習。

目前人工智能還沒有達到重大突破,我個人認為,計算機可以自己證明一些公式、公理、定理,計算機會自成體系,人類會開始慢慢的退後,想超過機器會變的越來越難,數學界的門檻會越來越高。

機器一旦到了某一個程度,我們以後要證明一個公理或者公式,直接在計算機裡面輸入就可以證明出來了。我覺得以後這種現象會越來越普遍,人類各個方面都會被人工智能受到威脅,我們要重新找到生存的意義。

野依良治

我想要提醒各位,科學應該是一個整體才對。今天的科學研究應該是更加交叉學科,跨學科,甚至是反學科的才對。

從一個化學家的角度來講,所有的科學學科都是基於物質或者材料的,都是通過信息聯繫在一起,因此化學的目的就是要通過和各個相關的其他研究領域進行交互來推動整個科學。

生命本質就是化學,所有的功能都是由元素所構成的,所以我們的年輕科學家必須去了解、去接觸其他的學科和先進技術,這樣才可以探索新的潛在可能性。

如果人類要維持我們的文明,所有的利益攸關方,尤其是消費者要擔起責任並採取合適的行動。我們必須在科學上去驗證這些負面的效應,但糟糕的是,政治上的壓力,歸管機構和自由市場之間總是出現一些矛盾。

米歇爾·馬約爾

現在天文學家非常開心,因為大家看到,我們有非常厲害的儀器,兩年以後就會有非常強大的太空望遠鏡出現,之後我們可以去做太空探索。現在我們有39米的望遠鏡,它的直徑都不夠放下這個會議室。

我今天想說的內容是,我們在近期會有什麼樣的發現呢?近期來看,最大可能性是通過觀察一個過渡的行星——就是在恆星之前或者之後的一個行星——可以通過這個行星的亮度搞清楚這個行星的化學組分。通過這點我們可以知道生命到底怎麼來的,在這方面已經取得很多的成功了。

比如對水、甲烷、碳氫化物方面的研究,我們還要找到生物標誌,例如有氧氣,有其他的化學化合物以及其他信息。在地球上,可以看到二氧化碳的調節,甲烷的調節,這些現象告訴我們哪裡可能會存在生命。

要搞清楚這點非常困難,我們現在還沒有相應的儀器幫我們研究清楚這點,我相信在未來幾年我們會繼續這方面的努力。

謝爾頓·李·格拉肖

我想說威脅人類生存的威脅和挑戰。

我們最親愛的太陽,可能在未來5億年當中會變得過於炙熱,使得地球上面無法再生存人類。除此以外還有一些短期問題,可以也必須需要由我們在座這些年輕科學解決。

例如核威脅。我的國家和蘇聯之間的冷戰已經結束了,但是核武器仍然存在,而且現在很多已經是劍拔弩張。現在不僅僅是美國和中國,還有俄羅斯,印度和巴基斯坦,伊朗和以色列,沙特阿拉伯,很多地方會受到核武器和核戰爭的威脅。

所以我們必須要面臨這個挑戰。人類要降低核武器使用和核威脅發生的幾率。

另外一個是關於流行病,100年前流感流行病造成5億人大流感,這樣的事情在未來可能還會重演。無論是流感病毒,還是其他變異的病毒,可能我們現在不知道的病毒會造成全球大範圍疾病,流行病的傳染。

第三個問題是氣候變化。其實我們每一位演講嘉賓都提到了,人類在這方面做了一些事情,但二氧化碳排放量還是在不斷增長。我曾經在波士頓大學講授能源科學的課程,大氣當中二氧化碳濃度已經從360PPT增加到415PPT,眼下這個情況已經非常糟糕。

約翰·哈特維希

我是合成化學家,我想說一下合成化學對於人類的影響。

合成化學創造或者增加了一切性能,幫助我們日常生活的食品、車輛、衣服、家庭以及醫藥變得更好。我成年的那一年,世界上剛好面臨艾滋病的危機,而現在的人們即使得了艾滋病也可以通過雞尾酒療法生存下來,甚至活的不錯。

在過去幾十年當中,科學達成了很多成就,讓我們觀察到人體的複雜性。這些正是通過生物學家和化學家一起合作來實現的。我們現在吃一些藥片可以降低膽固醇,趕走細菌、病毒或者是治頭疼,這都是近年來成功的例子。

我也想給大家拋出人類健康以外的挑戰。

世界經濟以每年大約3.6%的增速增長,按照這樣的速度增長下去,全球經濟20年後會翻倍。也就是說,車的數量也會在20年後翻倍,糧食的需求在20年後也會翻倍,當然我們生產的塑料也會越來越多,可能未來10年生產的塑料比有史以來生產都要多,

因此,人類需要需要有長距離運行的汽車,希望能夠通過陽光或者更有效的電池充電,我們也希望有好的方式來生產糧食,存儲糧食。更甚者,我們希望,未來開發出的材料並不是只用一次,而是能夠重複利用。

我們需要更多的基礎科學研究才能實現很好的目標。如果科學能夠有新的發現,人類就可以不從大地中獲取礦物原料,也不再向大氣中排放溫室氣體。這些其實應該放在日程的最上面,因為它們才是最重要的。

阿達·約納特

我想講一講基礎科學的重要性,這也是所有發明的基礎。

我不想太多的去重複基礎科學,因為我本身就是基礎科學學家。我一直在研究蛋白質的基礎科學,我也喜歡研究抗體的運作,於是,在我的實驗室當中就創造出了完全新的抗生素,這個是我們以前從來沒有想到的。

我還想強調另外一個關於跨學科的問題。我的基礎學科背景是化學,現在的科學家可以用物理的思維去思考生物問題,隨著數學的進展,科學家很快可以用三個類別的思維去思考。

最後我給大家講一個小故事,也是關於一個基礎科學家。在第一次世界大戰期間,他先在柏林做研究,後到了瑞士,最後到了英國。那時候的英國急需提煉一種化學元素應用在造船業中。這種化學元素是淨化石油過程中的某種副產品。我故事裡的科學家,他找到了一種方法,通過改造細菌,讓細菌來生產他需要的這種化學元素,最終英國造船業的問題迎刃而解。

托馬斯·薩金特

我要說說跨學科問題,講一講物理和經濟學。

Richard Feynman有一個非常經典的象棋的比喻:天體物理學就像是一個國際象棋或者中國圍棋,象棋規則正如物理的定律,作為觀察者我們需要發現玩家的目標以及象棋的遊戲規則。

Feynman比喻非常好地闡釋了我們作為科學家要做什麼。這個比喻定義了一種遊戲規則,當中每一個玩家的動作以及每一個動作和玩家之間的關係,都能告訴你誰選了哪一步,最後誰贏了。這就是種遊戲規則,告訴你在不同條件環境下要做出什麼樣的反應。

Feynman也定義了所謂“平衡狀態”,平衡狀態就是一系列的戰略。如果沒有玩家想要改變戰略,平衡就很難打破。Feynman比喻告訴我們的是,我們需要做的事是觀察遊戲所呈現的數據。

經濟學家做的事情其實跟物理學家不太一樣,我們想去看不同的遊戲會有什麼樣的結果。譬如說剛剛講到很多氣候變化,在物理的理論中,是過去造就了未來,人們認為現在的宇宙是過去的結果和未來的成因。

但是經濟學是不一樣的。科學家對未來的事情進行預測,問自己我們要做的是哪些事才能獲得預期的結果?對經濟學家而言,需要很好的模型,才能夠讓未來發生的事情真的與我們預測的一樣。這樣,就是未來決定我們現在所做的事,事實上在經濟學中,時間的箭頭是雙向,而不是單向所指的。

克里斯托弗·皮薩里德斯

大家現在很擔心機器人會取代我們的工作,人們覺得年輕人、老年人找不到事情做。我覺得不是這樣,我應該是比較樂觀的一派。

新科技確實會帶走一些工作,比如說120年前有了車之後,我們看到養馬的人不再養馬了,他們變成了汽車工廠的工人。大家會問未來工作從哪兒來呢?我也沒有辦法告訴大家一個答案,就像早上科學家講到的我們不知道知識未來會走向何方,但是我們覺得未來一定會有知識創造新的就業。

約翰·肯尼迪是60年代美國的總統,他也有類似的觀點,認為人工智能發展可能會威脅就業。如果人類有能力發展開發出機器,機器搶走我們工作,我們也可以創造新的就業。

如果你想要有工作,一定會有的。你要做的事是不斷去學習技能,不要只做一件事情,而是要終身學習,即使有了工作了也要持續學習。

這樣,新的就業一定會出現,這是因為這個世界上還有很多很事情是人工智能機器人所做不到的,但人類卻可以做到。


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