回望2013：科幻照進(jìn)現(xiàn)實(shí)

趙洋

2013年的人類(lèi)科技雖沒(méi)有特別重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)發(fā)明，但發(fā)現(xiàn)者和創(chuàng)造者們?nèi)栽趯?shí)現(xiàn)科幻的道路上不斷前進(jìn)，取得了豐碩的成果。

怪 形

《怪形》（The Thing）是導(dǎo)演約翰·卡朋特1982年推出的一部科幻恐怖片。影片講到在南極科考的挪威人因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了被冰封的奇異生物，從而導(dǎo)致全軍覆沒(méi)。前往營(yíng)救的美國(guó)科考隊(duì)員發(fā)現(xiàn)犬籠中的狗竟也發(fā)生不明變異，一種不可知的生物正在荒涼的白色大陸威脅著人類(lèi)的生命……

而在現(xiàn)實(shí)世界的三十一年后，俄羅斯科學(xué)家宣稱(chēng)：在南極冰蓋下發(fā)現(xiàn)了被冰封千萬(wàn)年的新生命形式。樣本來(lái)自一個(gè)至少1400萬(wàn)年未見(jiàn)天日的冰封湖水。這個(gè)位于冰層下3700米處的沃斯托克湖冰冷黑暗，保存了冰河時(shí)代之前的地球環(huán)境。

圣彼得堡科學(xué)院科學(xué)家賽爾格·布拉特說(shuō)：“在排除了所有已知污染物后，該細(xì)菌的DNA與全球數(shù)據(jù)庫(kù)中的已知物種均不匹配……如果該細(xì)菌在火星上被發(fā)現(xiàn)，我們肯定會(huì)說(shuō)，火星上存在生命，但這是來(lái)自地球的DNA。我們稱(chēng)這種生物為不明物種?！睘榱朔乐箤?duì)古代湖水造成污染，鉆探技術(shù)也在不斷更新。三十年來(lái)，俄羅斯科學(xué)家一直都用煤油和防凍劑防止這個(gè)鉆孔重新凍結(jié)，并采取有效措施避免任何外來(lái)化學(xué)物質(zhì)滲入到這一潔凈的古代湖泊中去。英美兩國(guó)科學(xué)家也緊隨俄羅斯同行的腳步，希望在這個(gè)地球最極端的環(huán)境中發(fā)現(xiàn)可能存在的生物種類(lèi)。2013年，一支美國(guó)科考隊(duì)宣布，他們通過(guò)顯微鏡發(fā)現(xiàn)，在南極冰川下惠蘭斯湖提取的樣本里存在活細(xì)胞。但對(duì)于確定它們是何物種以及如何生活，還需要進(jìn)行更多的研究。

還有的生命研究者更愿意把目光投向天際。2013年7月31日，英仙座流星雨光臨地球期間，英國(guó)謝菲爾德大學(xué)和白金漢大學(xué)的研究人員用特制的氣球在同溫層收集樣本，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了單細(xì)胞硅藻的碎片，他們隨后宣布，在我們頭頂?shù)拇髿鈱觾?nèi)發(fā)現(xiàn)了“外星生命”。此前曾有科學(xué)家預(yù)測(cè)外星生命可能通過(guò)隕石等介質(zhì)來(lái)到地球，甚至催生了地球生命進(jìn)化。因此這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這些硅藻碎片就是有史以來(lái)第一個(gè)相關(guān)證據(jù)，證明了地外生命是如何從太空來(lái)到地球的，流星或許就是“運(yùn)輸工具”之一。

不過(guò)，同一研究領(lǐng)域的同行們并不買(mǎi)賬，不少科學(xué)家認(rèn)為，這些微生物根本不是什么“外星訪客”，不過(guò)是受到風(fēng)暴等自然現(xiàn)象的影響，從地面飛到高空而已。對(duì)于質(zhì)疑，論文第一作者米爾頓·溫賴(lài)特教授說(shuō)：“很多人默認(rèn)這些生物顆粒是從地面飛上去的。不過(guò)，大家普遍認(rèn)為，除非發(fā)生劇烈的火山爆發(fā)，否則類(lèi)似尺寸的顆粒不可能飛到二十七千米的高空。而在我們搜集證據(jù)的前后三年間根本就沒(méi)有發(fā)生過(guò)火山爆發(fā)……所以我們只能得出結(jié)論，這些生命體來(lái)自太空。我們的假設(shè)是，生命正源源不斷地從太空落向地球，生命并不局限于這顆行星，當(dāng)然也幾乎可以肯定生命的最初起源地并不在地球。”

這貌似科幻片《普羅米修斯》的橋段，在科學(xué)上并不算是離經(jīng)叛道，因?yàn)檫@并不是人類(lèi)首次在大氣層中發(fā)現(xiàn)生命體。在2013年早些時(shí)候，科學(xué)家們與美國(guó)宇航局合作，在距離地面六到八千米的高度發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌的存在。僅從大西洋以及美國(guó)上空大氣中采集到的一份樣本中，就包含了314種不同種類(lèi)的細(xì)菌。但科學(xué)家們認(rèn)為，它們大部分是在颶風(fēng)形成時(shí)被拋入高空的。總之，他們還需要找出更確鑿的證據(jù)，以排除這些微生物源自太空的可能性。

火星紀(jì)事

你敢于嘗試一次說(shuō)走就走的旅行嗎，哪怕它看起來(lái)不那么靠譜？不到九個(gè)月時(shí)間，全球已有10萬(wàn)人報(bào)名角逐這樣的旅行機(jī)會(huì)。代價(jià)并不高，每人僅幾十美元，但對(duì)少數(shù)幸運(yùn)者來(lái)說(shuō)，代價(jià)則是放棄的地球上的一切。

2013年4月，荷蘭人蘭斯多普想出了這個(gè)星際真人秀項(xiàng)目。操作方式是：任何年齡18歲以上的成年地球人都可以申請(qǐng)參加“火星一號(hào)”計(jì)劃?！盎鹦且惶?hào)”公司將從申請(qǐng)者中挑選出來(lái)自不同大陸的四十個(gè)人，然后從他們中間決選出四名火星探險(xiǎn)者——兩男兩女——于2022年9月發(fā)射升空，2023年4月登陸火星。兩年后，另外四名海選優(yōu)勝者也將發(fā)射升空。這是單程旅行，他們永遠(yuǎn)無(wú)法重返地球。該公司將拍攝從宇航員在地球上接受培訓(xùn)到奔赴火星再到火星上開(kāi)辟殖民地的全過(guò)程，同時(shí)將這種真人秀和相關(guān)紀(jì)錄片的轉(zhuǎn)播權(quán)出手，用以籌集首次任務(wù)所需的60億美元。

被選中的申請(qǐng)者將在一個(gè)隱秘地點(diǎn)接受為期八年的培訓(xùn)。他們得學(xué)習(xí)修理火星住所設(shè)備，在封閉的空間種植蔬菜，處理牙科疾病、肌肉撕裂、骨折等醫(yī)療問(wèn)題。雖然有一些航天界人士質(zhì)疑該計(jì)劃的可行性，但蘭斯多普的想法的確具有創(chuàng)新性。他說(shuō)：“我們希望向全世界講述這個(gè)故事。人類(lèi)將最終登上火星，在火星上安家落戶(hù)并建造一個(gè)新地球。這是有史以來(lái)最令人興奮的事情之一，我們希望與全世界分享?！?/p>

有些土豪更愿意獨(dú)自推進(jìn)火星之旅。國(guó)際空間站的首位太空游客，美國(guó)富翁丹尼斯·提托正計(jì)劃以個(gè)人出資的形式，將兩個(gè)人送到火星轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。這項(xiàng)計(jì)劃命名為“靈感火星”，目前，他已獲得許多人的支持，其中包括貝勒醫(yī)學(xué)院的副教授約翰森·克羅克——他曾六次作為隨隊(duì)醫(yī)生登上航天飛機(jī)。按計(jì)劃，兩名宇航員將在太空飛行五百零一天，隨后就環(huán)繞火星飛行，但不會(huì)著陸。此次計(jì)劃資金投入為15億到20億美元。

“靈感火星”計(jì)劃可能會(huì)使用由太空探索公司生產(chǎn)的獵鷹重型火箭和“龍”飛船。龍飛船長(zhǎng)約4.3米，直徑約3.7米，由“比奇洛”充氣組件提供額外的居住空間。在十七個(gè)月的時(shí)間里，兩名宇航員將不得不待在一個(gè)比衛(wèi)生間大不了多少的艙內(nèi)。為了二人的相容性，可能會(huì)挑選一對(duì)夫婦同行。他們從地球到火星飛一個(gè)來(lái)回，除了前往火星的燃料，返程的燃料也必須保證，否則飛船將迷失在太空。

至于太空探索公司的老板，現(xiàn)實(shí)版“鋼鐵俠”埃倫·穆斯克則不甘于為別人做嫁衣裳，他放出豪言：先殖民火星，再談太空探索公司上市。他人生的終極目標(biāo)是，在火星上建立一個(gè)自給自足的文明并將其發(fā)展壯大。為達(dá)到這一目標(biāo)，至少要向火星移民8萬(wàn)人。這一殖民地將從建造透明穹頂開(kāi)始，穹頂經(jīng)過(guò)密閉增壓后，就能在里面耕作了。開(kāi)拓這一殖民地預(yù)計(jì)將要花費(fèi)大約360億美元。穆斯克希望，有生之年去火星的成本能夠降至50萬(wàn)美元一張票的水平。

以上三個(gè)火星計(jì)劃都是由民間發(fā)起的。無(wú)論哪個(gè)率先實(shí)現(xiàn)，都有資格為布雷德伯里的《火星紀(jì)事》續(xù)寫(xiě)現(xiàn)實(shí)篇章了。

仿生人會(huì)夢(mèng)見(jiàn)電子羊嗎？

在現(xiàn)實(shí)中，仿生人也許不會(huì)夢(mèng)見(jiàn)電子羊，卻很可能夢(mèng)見(jiàn)賽博格猴子、老鼠牙齒以及前世和永生等更為絢麗的東西。

2013年2月，美國(guó)杜克大學(xué)的研究小組在意識(shí)控制物質(zhì)方面取得重大突破。他們成功通過(guò)猿猴的意識(shí)控制機(jī)器人行走超過(guò)7000公里。小組成員自2003年開(kāi)始就致力于這方面的研究，近幾年已成功讓一只名為“Aurora”的猴子準(zhǔn)確無(wú)誤地通過(guò)它的意識(shí)控制機(jī)械手。這只猴子已經(jīng)意識(shí)到自己完全不需要移動(dòng)任何肢體，機(jī)器人就會(huì)實(shí)現(xiàn)它腦袋中想到的動(dòng)作。

《機(jī)械戰(zhàn)警》告訴我們，再好的機(jī)械零件也沒(méi)有原裝的人體用著舒坦。科學(xué)家曾預(yù)測(cè)，從人體尿液中獲得的干細(xì)胞可用于生成脫落的牙齒。2013年8月，中國(guó)科學(xué)院的科學(xué)家在老鼠體內(nèi)成功建立起類(lèi)似牙齒的結(jié)構(gòu)。老鼠類(lèi)牙齒結(jié)構(gòu)是首次使用尿液獲取干細(xì)胞培育的器官組織。研究顯示，人類(lèi)尿液中廢棄的細(xì)胞可作為多功能干細(xì)胞。之后它們可以形成許多不同類(lèi)型的細(xì)胞，其中包括：神經(jīng)細(xì)胞和心肌細(xì)胞。相信在未來(lái)的某一天，通過(guò)生物工程制造的牙胚將會(huì)植入牙齒脫落的人類(lèi)患者的口腔。

2013年6月，俄羅斯企業(yè)家伊斯科夫在紐約舉行的“全球未來(lái)2045”國(guó)際會(huì)議上發(fā)布了一個(gè)機(jī)器人頭顱，以伊斯科夫本人為模型。他的目標(biāo)是將人類(lèi)意識(shí)轉(zhuǎn)移到機(jī)器人身上，通過(guò)機(jī)器人化身實(shí)現(xiàn)永生，或者至少將擺脫人類(lèi)軀體的限制。

人類(lèi)的記憶能夠像計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)一樣上傳和存儲(chǔ)嗎？科學(xué)家指出，雖然目前無(wú)法實(shí)現(xiàn)，但未來(lái)幾十年內(nèi)我們將能以這種方法存儲(chǔ)記憶，并且能夠恢復(fù)記憶。神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)的新發(fā)現(xiàn)加上計(jì)算機(jī)科學(xué)和人工智能的最新突破，促進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)和人類(lèi)大腦能夠完美結(jié)合在一起。南加州大學(xué)的特德·博格和維克·森林大學(xué)的山姆·戴德懷勒進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)電子信號(hào)刺激某一部分海馬體，能夠真實(shí)地在老鼠大腦中植入記憶；他們聲稱(chēng)還能停止海馬體的工作能力，阻止大腦記憶的作用，之后采用電子信號(hào)刺激大腦某一區(qū)域形成新的記憶。未來(lái)這套操作也將適用于人類(lèi)。

要復(fù)制并上傳一整套大腦記憶，讀取記憶是第一步。2013年，加州大學(xué)伯克利分校的科研人員想出了可實(shí)時(shí)觀察人腦運(yùn)動(dòng)的方法——“神經(jīng)塵埃”。他們朝大腦皮層噴射只有塵埃粒子大小的微型電子傳感器，然后通過(guò)超聲波為這些神經(jīng)塵埃供電并進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。每個(gè)神經(jīng)塵埃都安裝了CMOS電路，專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)檢測(cè)附近神經(jīng)的電活動(dòng)。現(xiàn)在，他們要打造一種直徑只有100微米、可在人體內(nèi)嘈雜而又溫暖的環(huán)境中發(fā)送和接收信號(hào)的粒子。另外，他們還需要將這種傳感器連接到一個(gè)壓電系統(tǒng)上，這樣它才能把超聲波轉(zhuǎn)變成電子信號(hào)。

與此同時(shí)，歐洲一百三十多家研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院推出了“人腦項(xiàng)目”，要利用一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)模擬人腦，以協(xié)助完成各類(lèi)疾病的治療工作以及創(chuàng)建全新的計(jì)算機(jī)技術(shù)。如果一切順利，2016年將誕生有史以來(lái)最為精確的模擬人腦。

這種對(duì)大腦的模擬與再現(xiàn)是否令你想起劉慈欣的《中國(guó)，2185》？至少，未來(lái)的仿生人不會(huì)只夢(mèng)見(jiàn)電子羊了。

地球停轉(zhuǎn)之日

在能源危機(jī)的壓力下，用不著外星人入侵，地球工業(yè)文明可能就先“停轉(zhuǎn)”了。為了推遲這一天的到來(lái)，各國(guó)都想了不少辦法。

2013年3月，日本政府宣布已成功從位于海底274米處的可燃冰中提取出甲烷氣體。這是全球首次通過(guò)在海底分解含有大量天然氣成分的可燃冰取得天然氣的案例?？扇急怯杉淄闅怏w和水分子在高壓低溫條件下形成的籠狀結(jié)晶，如果將二者分離，就能獲得天然氣。通常情況下，它存在于大陸架海底地層以及地球兩極的永久凍土帶。石油公司希望在五年之內(nèi)實(shí)現(xiàn)可燃冰的商業(yè)化開(kāi)采。對(duì)于資源匱乏的日本來(lái)說(shuō)，可燃冰開(kāi)采成功自然是一個(gè)好消息。不過(guò)也有環(huán)保主義者認(rèn)為，可燃冰的釋放將會(huì)加劇甲烷等溫室氣體排放。

對(duì)于某些地方來(lái)說(shuō)，要開(kāi)采普通化石能源，得先用核能打前站。俄羅斯國(guó)營(yíng)能源企業(yè)“俄羅斯國(guó)家原子能公司”計(jì)劃打造一艘名為“羅蒙諾索夫”的發(fā)電船，上面搭載兩座小型核反應(yīng)堆，可以產(chǎn)生70兆瓦的電力，足以滿(mǎn)足一座二十萬(wàn)人口城市的用電、供熱以及海水淡化等電力需求。該公司打算在2016年完成相關(guān)建造工作，并將其作為一種初步的嘗試，為未來(lái)設(shè)計(jì)制造一種可移動(dòng)的、基于船舶運(yùn)行的小型新型核反應(yīng)堆并打開(kāi)國(guó)際出口市場(chǎng)打下基礎(chǔ)。發(fā)展這樣一種模塊化、可移動(dòng)的核電站技術(shù)，最大的推動(dòng)力還是在于俄羅斯需要在遙遠(yuǎn)荒蕪的北極地區(qū)開(kāi)采石油和天然氣。隨著全球變暖，北冰洋的海冰正不斷消融，這讓通往北極的航行變得相對(duì)更加容易。北冰洋擁有全球超過(guò)30%未被發(fā)現(xiàn)的天然氣，這些儲(chǔ)量中大約有60%位于俄羅斯控制的海域，全球十個(gè)最大型的天然氣田中有四個(gè)位于這里。而開(kāi)采這些自然資源，首先得有電。

與下面的技術(shù)相比，以上都是權(quán)宜之計(jì)。中國(guó)的“人造太陽(yáng)”在2013年取得新突破。中科院等離子體研究所的“東方超環(huán)”是世界上第一個(gè)全超導(dǎo)非圓截面核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，集中了超高溫、超低溫、超大電流、超強(qiáng)磁場(chǎng)和超高真空五個(gè)極限狀態(tài)。它創(chuàng)造了使2000萬(wàn)攝氏度的等離子體持續(xù)400秒的世界紀(jì)錄，這是當(dāng)前國(guó)際核聚變反應(yīng)最好的成績(jī)。要讓核聚變?yōu)槿怂茫鸵央?、氚的等離子體瞬間加熱到1億攝氏度，并至少持續(xù)1000秒，才能形成持續(xù)反應(yīng)。這正是“東方超環(huán)”的使命。如要發(fā)出與100萬(wàn)噸煤電等同的電力，核裂變需要5噸鈾，核聚變只要100公斤的重水。取自于海水的氘和氚不僅成本低，資源豐富，而且沒(méi)有任何輻射，是安全和清潔的未來(lái)能源。國(guó)際專(zhuān)家評(píng)價(jià)道：“東方超環(huán)必將對(duì)國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆計(jì)劃及下一代聚變裝置產(chǎn)生更多世界級(jí)的、獨(dú)一無(wú)二的貢獻(xiàn)?！?/p>

微觀世界之神

美國(guó)“幻想派”科幻作家西奧多·斯特金曾寫(xiě)過(guò)一個(gè)短篇《微觀世界之神》，為他贏得了初步的聲名。2013年的地球人，也在微觀世界為自己贏得話(huà)語(yǔ)權(quán)。

這一年，希格斯玻色子的預(yù)言者獲頒諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。物理學(xué)界認(rèn)為，物體具有質(zhì)量之謎已經(jīng)破解。若沒(méi)有希格斯粒子賦予質(zhì)量，其他基本粒子會(huì)以光速運(yùn)行，宇宙將是一鍋沸騰的基本粒子湯，不能組成物質(zhì)，生命更無(wú)從談起。

既然宇宙出現(xiàn)了生命，誕生了智慧，就有了破解宇宙奧秘的動(dòng)力和能力。希格斯玻色子的研究成果誕生于1964年。中國(guó)首個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)級(jí)別的成果可能出現(xiàn)在2013年。4月份，清華大學(xué)物理系和中科院物理研究所的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)取得重大突破，在磁性摻雜的拓?fù)浣^緣體薄膜中，從實(shí)驗(yàn)上首次觀測(cè)到量子反?；魻栃?yīng)。諾獎(jiǎng)得主楊振寧認(rèn)為，99%在前沿物理學(xué)做研究的人都會(huì)同意這是一個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)級(jí)的成果。歷史上，霍爾效應(yīng)與諾貝爾獎(jiǎng)有不解之緣。1980年，德國(guó)科學(xué)家馮·克利青發(fā)現(xiàn)整數(shù)量子霍爾效應(yīng)，1982年，美國(guó)科學(xué)家崔琦和施特默發(fā)現(xiàn)分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)，這兩項(xiàng)成果分別于1985年和1998年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。在過(guò)去四年間，薛其坤和他的團(tuán)隊(duì)測(cè)試了一千多個(gè)樣本，克服重重障礙，才在極其嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)要求下完成了這一實(shí)驗(yàn)。這項(xiàng)研究成果的長(zhǎng)遠(yuǎn)意義在于可推動(dòng)新一代低能耗晶體管和電子學(xué)器件的發(fā)展，可能加速推進(jìn)信息技術(shù)革命進(jìn)程。

11月，量子世界又傳喜訊：物理學(xué)家打破了量子記憶世界紀(jì)錄。脆弱的量子記憶態(tài)在室溫下維持了創(chuàng)紀(jì)錄的39分鐘。量子計(jì)算機(jī)研究的一大障礙被克服了。普通計(jì)算機(jī)的比特只能為1或0，量子計(jì)算機(jī)的量子比特則能同時(shí)處于1和0的疊加態(tài)，因此能同時(shí)執(zhí)行多次計(jì)算。但量子比特并不穩(wěn)定，通常不到一秒就會(huì)“忘記”它的狀態(tài)。此前，室溫下最長(zhǎng)的記憶狀態(tài)維持時(shí)間是25秒，最新的實(shí)驗(yàn)是其近100倍。實(shí)驗(yàn)中，研究人員將信息編碼進(jìn)磷原子核中，將其冷卻到-269°C，放入磁場(chǎng)，然后用另一個(gè)磁場(chǎng)脈沖傾斜核的自旋方向，創(chuàng)造出疊加態(tài)，最后將系統(tǒng)溫度提升到室溫25°C，維持了疊加態(tài)39分鐘。

盡管有上面這些激動(dòng)人心的發(fā)現(xiàn)，人類(lèi)距成為“微觀世界之神”可能還有幾光年之遙。拿希格斯粒子來(lái)說(shuō)，它雖與標(biāo)準(zhǔn)模型中預(yù)言的粒子性質(zhì)相吻合，但標(biāo)準(zhǔn)模型本身也并不完整：它沒(méi)有包括引力，也沒(méi)有將被認(rèn)為占據(jù)整個(gè)宇宙物質(zhì)總量約98%的暗物質(zhì)成分考慮進(jìn)去。實(shí)用化的量子計(jì)算機(jī)更是前路遙遙。但與宇宙相比，人類(lèi)這個(gè)物種具有年輕的優(yōu)勢(shì)，時(shí)間足夠我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)?！矩?zé)任編輯：楊楓】