為未來的科學(xué)打個(gè)賭

沃梓穎

克隆人、火星殖民地、電磁驅(qū)動(dòng)引擎……這些可能的科學(xué)進(jìn)展，哪些會成為現(xiàn)實(shí)？要不，我們試著給它們標(biāo)個(gè)賠率，來賭上一把。

注：本文中，所有的賠率考慮的都是該科學(xué)進(jìn)展在未來10年之內(nèi)是否能實(shí)現(xiàn)，具體的賠率值是由愛爾蘭博彩公司Paddy Power計(jì)算的。如果賠率是5/1（1賠5）的話，你押進(jìn)100元并且押中，那么你將會贏得500元。

非達(dá)爾文式進(jìn)化

長頸鹿的祖先原本是短頸的，但是為了要吃到高樹上的葉子，它們經(jīng)常伸長脖子。不斷重復(fù)這個(gè)動(dòng)作，時(shí)間一長，脖子就變長了，最終它們進(jìn)化為了現(xiàn)在的長頸鹿。

上面這種進(jìn)化方式，就是法國生物學(xué)家讓·巴蒂斯特·拉馬克在1801年前后提出的“獲得性遺傳”，也叫做“拉馬克式進(jìn)化”，認(rèn)為生物后天出現(xiàn)的性狀改變，能遺傳給后代。但今天的主流進(jìn)化理論，是基于后來達(dá)爾文提出的自然選擇理論。與拉馬克所說的不一樣，達(dá)爾文認(rèn)為，生物后代出現(xiàn)的變化是由基因的隨機(jī)突變產(chǎn)生的，跟生物后天的性狀改變無關(guān)，伸長脖子對后代的脖子沒有影響。

但最近，生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)，外界環(huán)境和生物的行為有時(shí)的確會對遺傳產(chǎn)生影響。污染、吸煙、壓力和飲食都可能導(dǎo)致我們體內(nèi)一些基因被表達(dá)，或?qū)е缕渌囊恍┗虮恍菝?。其他的生物也有類似的現(xiàn)象。在某些情況下，這種基因表達(dá)的改變還能代代相傳。比如，當(dāng)小鼠聞到某種氣味時(shí)就會連續(xù)遭受電擊，它會對這種氣味非?？謶?，這種恐懼甚至?xí)z傳到它的孫輩。這就是因?yàn)榄h(huán)境改變了小鼠的基因表達(dá)，并遺傳給了后代。這個(gè)現(xiàn)象就是表觀遺傳。

表觀遺傳似乎就是一種拉馬克式進(jìn)化。那么，與基因遺傳相比，表觀遺傳在生物遺傳中究竟起到多大的作用？或者，它是否只是一種短暫的現(xiàn)象，對總體的生物進(jìn)化沒什么作用？表觀遺傳最終能讓拉馬克式的理論“咸魚翻身”嗎？這些問題已經(jīng)是當(dāng)今生物學(xué)領(lǐng)域中重要的待解決問題之一。

針灸的有效性

用針灸來止痛，已在全世界變得流行起來。但是，把針扎進(jìn)你的皮膚里，真能治療疼痛？或者，它不過是一貼安慰劑？英國南安普頓大學(xué)的健康心理學(xué)家費(fèi)利西蒂·畢曉普很自信：“我愿意打賭，針灸比安慰劑更能止痛?！彼€打賭說，在經(jīng)過精心設(shè)計(jì)的雙盲實(shí)驗(yàn)中，針灸的療法效果比用“假針”治療的效果要好得多?！凹籴槨敝傅氖且环N特別設(shè)計(jì)的針，能讓測試者以為針刺穿了皮膚，但事實(shí)上并沒有刺穿皮膚。

但目前，人們還沒能設(shè)計(jì)出一個(gè)令所有人都挑不出毛病的雙盲實(shí)驗(yàn)。但不管怎樣，針灸似乎離不開安慰劑效應(yīng)。畢竟，針灸師需要與病人密切交流，這可能就會對病人產(chǎn)生積極的心理安慰作用。針灸師還往往建議病人改變生活方式，以減輕疼痛。畢曉普也承認(rèn)，你不能忽視這些很明顯的安慰劑效應(yīng)。也許，針灸真的是有效的，但要找到說服所有人的證據(jù)，可能很難。

克隆人

我們從一個(gè)動(dòng)物身上提取出細(xì)胞核，并把它植入一個(gè)已經(jīng)剔除細(xì)胞核的卵子中，這樣就能復(fù)制出跟原來一模一樣的動(dòng)物，這就是體細(xì)胞克隆技術(shù)。借助這種克隆辦法，在過去的幾十年里，我們已經(jīng)克隆了奶牛、老鼠、雞以及羊。那么，接下來會是人類嗎？

一些人認(rèn)為，克隆可以“復(fù)活”一個(gè)走失的孩子，克隆人還能為患有絕癥的人提供所需的移植器官。但從道德角度講，克隆人類顯然是一個(gè)雷區(qū)。除此之外，克隆本身也有很多技術(shù)問題。比如，克隆的失敗率極高，而且克隆體的健康難以保證。著名的克隆羊多莉，是在277次嘗試中唯一獲得成功的克隆羊。多莉雖然在剛出生時(shí)很正常，但它隨后患上了骨關(guān)節(jié)炎，并于6歲時(shí)因肺部疾病而死亡。

不過，多莉的運(yùn)氣可能太差了些，因?yàn)橹罂寺〉膸字谎蚨冀】档鼗畹搅顺赡?。不管怎樣，要涉及到人類的話，克隆會面臨更多的技術(shù)問題。例如，在靈長類動(dòng)物中，靠近細(xì)胞核的紡錘體蛋白質(zhì)，對細(xì)胞分裂起著至關(guān)重要的作用。當(dāng)卵子的細(xì)胞核被去除時(shí)，這些蛋白質(zhì)常常會遭到破壞，從而影響它的分裂。

目前，許多國家已經(jīng)禁止了以生殖為目的克隆人實(shí)驗(yàn)，但以治療為目的克隆人實(shí)驗(yàn)，仍有著很多爭議。那么，未來10年內(nèi)會出現(xiàn)克隆人嗎？艾莉森·默多克是英國為數(shù)不多的有權(quán)研究克隆人類胚胎的科學(xué)家，她認(rèn)為：“作為一名科學(xué)家，我不能說完全沒有，但我估計(jì)可能性接近于零?！?/p>

致幻劑獲得藥品上市許可

越來越多的證據(jù)表明，致幻劑有助于治療應(yīng)激障礙癥、抑郁癥等精神類疾病。那么，向需要得到治療的人提供致幻劑的同時(shí)，該如何防止它被人群濫用呢？

這種進(jìn)退兩難的處境，使得科學(xué)家在研究諸如MDMA（搖頭丸）、裸蓋菇素（裸蓋菇所含的致幻成分）等致幻物質(zhì)面臨著很大的困難。獲取和儲存這些藥物，需要繁瑣的手續(xù)、昂貴的授權(quán)費(fèi)、嚴(yán)格的安保措施等等。不過，事情正在朝著更好的一面發(fā)展。2016年，英國倫敦帝國學(xué)院的研究人員就進(jìn)行了第一次對裸蓋菇素的臨床試驗(yàn)，以治療抑郁癥。盡管希望非常渺茫，但在未來的10年內(nèi)，致幻劑獲得藥品上市許可，也是有一定可能的。

商用核聚變反應(yīng)堆

盡管世界各國的可控核聚變研究取得了不少進(jìn)展，但研究人員在幾十年里卻一直重復(fù)類似這樣的話：我們離商用核聚變反應(yīng)堆仍需要三四十年時(shí)間。

在法國南部建造的國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆（ITER），代表了人類馴服太陽力量的最大希望。這個(gè)各國資助的反應(yīng)堆是一種磁約束聚變反應(yīng)堆，其原理如下，甜甜圈形狀容器內(nèi)，利用磁場把由氘、氚等原子核及自由電子組成的高溫等離子體約束在有限體積內(nèi)，來促使它們發(fā)生核聚變反應(yīng)。不過，ITER的研究進(jìn)度已經(jīng)比原定計(jì)劃晚了11年，現(xiàn)預(yù)計(jì)將于2027年正式啟動(dòng)。盡管它的耗資達(dá)130億歐元，但它只是一個(gè)示范模型，無法產(chǎn)生足夠的電力，也就無法連接到電網(wǎng)上。在10年內(nèi)，要讓核聚變發(fā)出的電走進(jìn)千家萬戶，似乎是一個(gè)很難實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

除非，ITER的競爭對手能取得更好的結(jié)果。位于德國的北部的文德爾施泰因7-X，是一種設(shè)計(jì)有別于ITER的核聚變反應(yīng)堆，它的容器形狀不像甜甜圈，而像麻花。它耗資達(dá)10億歐元，計(jì)劃是在2021年實(shí)現(xiàn)30分鐘的持續(xù)運(yùn)行，但它也只是一個(gè)示范模型。endprint

而無數(shù)個(gè)規(guī)模較小的核聚變研究項(xiàng)目的前景，也同樣令人懷疑。許多研究人員表示，缺乏資金是導(dǎo)致研究進(jìn)展緩慢的一個(gè)重要原因之一?？磥?，全球需要大力資助這個(gè)項(xiàng)目才行。

火星殖民地

最近，英國著名物理學(xué)家斯蒂芬·霍金針再次發(fā)出警告，認(rèn)為人類在地球上生活的年限僅為100年，人類現(xiàn)在應(yīng)該盡快開始對其他星球進(jìn)行殖民。而在不久之前，美國太空探索技術(shù)公司（SpaceX）的CEO埃隆·馬斯克還宣布了一個(gè)在2020年建立火星殖民地的計(jì)劃，但這個(gè)計(jì)劃可能有點(diǎn)好高騖遠(yuǎn)。火星是一個(gè)殘酷無情的環(huán)境：寒冷、干燥、荒蕪、無氧氣、高輻射……登陸火星是一回事，在火星上建立一個(gè)永久的人類殖民地是另一回事。一些科學(xué)家認(rèn)為，人類在未來的50年之內(nèi)將能擁有一個(gè)火星殖民地，但即便如此，這也可能是盲目的樂觀。所以，不要用你的房產(chǎn)押注到這個(gè)進(jìn)展上。

量子理論并不怪異

量子理論有點(diǎn)類似于賭博的理論：它永遠(yuǎn)不會告訴你微觀世界將要發(fā)生什么，只會為你提供事情發(fā)生的概率。但作為一個(gè)物理基礎(chǔ)理論，量子理論似乎有點(diǎn)不太完善。

為了解釋量子理論，物理學(xué)家們提出了有各種違反直覺的詮釋。例如，占主導(dǎo)地位的“哥本哈根詮釋”認(rèn)為，粒子如同具有分身術(shù)一樣，可以同時(shí)處在多個(gè)狀態(tài)，直到我們對其進(jìn)行觀測，它們才會具有一個(gè)確定的狀態(tài)。相比之下，“多世界詮釋”認(rèn)為，粒子始終具有分身術(shù)，對粒子測量后，每一個(gè)可能的觀測結(jié)果都會出現(xiàn)。那么，為何我們只會看到一種結(jié)果呢？多世界詮釋認(rèn)為，宇宙在觀測后會“分裂”出多個(gè)平行世界，而每個(gè)觀測結(jié)果都分別位于它自己的世界中。

不過，還存在一種詮釋，認(rèn)為微觀世界本來是確定的，但某些因素被我們忽略了，導(dǎo)致了量子理論只能用概率來預(yù)測事情的發(fā)展。這就像我們無法掌握所有影響氣候的因素，所以只能大概預(yù)測未來地球氣候的變化。物理學(xué)家把這些因素稱為“隱藏變量”。自從量子理論提出以來，就有一小部分物理學(xué)家，包括愛因斯坦，就一直支持這一觀點(diǎn)，盡管該觀點(diǎn)缺乏證據(jù)支持。

那么，究竟有沒有隱藏變量呢？物理學(xué)家最近做了很多檢測實(shí)驗(yàn)，但結(jié)果都暗示隱藏變量不存在。那么在未來，事情會出現(xiàn)轉(zhuǎn)機(jī)嗎？

不存在暗物質(zhì)

暗物質(zhì)是一種看不見的物質(zhì)，在宇宙中的含量是普通物質(zhì)的5倍多。我們之所以認(rèn)為暗物質(zhì)是存在的，是因?yàn)樗梢越忉屧S多引力理論解釋不了的現(xiàn)象。例如，如果只存在普通物質(zhì)的話，那么我們的引力理論就無法解釋為什么星系和星系團(tuán)旋轉(zhuǎn)的速度要比預(yù)期的快得多。

然而，經(jīng)過了幾十年的搜尋，我們還是沒有搞清楚暗物質(zhì)是什么。于是，一些科學(xué)家就猜測，暗物質(zhì)也許不存在，而問題其實(shí)出在引力理論上。美國天文學(xué)家斯泰西·麥高格就是一位暗物質(zhì)質(zhì)疑者。在1999年，他就打賭說，如果更加仔細(xì)地分析宇宙微波背景輻射的特征屬性，那么將會找到很多不符合當(dāng)前暗物質(zhì)模型的數(shù)據(jù)。事實(shí)的確如此，但其他的天文學(xué)家修改了理論的一些參數(shù)設(shè)置，使得改進(jìn)后的暗物質(zhì)模型又能管用了。

即使是這樣，一些天文學(xué)家仍大膽地對引力理論進(jìn)行了修改，這樣就能用不包含暗物質(zhì)的模型去解釋宇宙了。例如，一種叫做修正牛頓動(dòng)力學(xué)的理論認(rèn)為，引力場在相對較弱的情況下，其強(qiáng)度不與距離的平方成反比，而是隨著距離的增加衰減得更加平緩。這樣，在離星系中心更遠(yuǎn)的地方，引力強(qiáng)度會比原來所認(rèn)為的更強(qiáng)，那里的恒星圍繞星系中心的旋轉(zhuǎn)的速度就更快。但這些理論很不完善，而且缺乏有說服力的證據(jù)支持。目前，大多數(shù)天文學(xué)家仍相信暗物質(zhì)是存在的。

聯(lián)絡(luò)到外星人

在好萊塢電影里，外星人無處不在：要么來征服地球，要么來拯救我們，要么只是路過而已。但在現(xiàn)實(shí)世界里，我們卻找不到任何外星人的蹤影，也從來沒有收到過外星人發(fā)給我們的信號。雖然，我們曾在1977年收到一個(gè)可疑的信號。那是位于美國俄亥俄州立大學(xué)的大耳射電望遠(yuǎn)鏡接收到的一個(gè)無線電信號。當(dāng)時(shí)的研究人員還激動(dòng)地在記錄紙上寫了個(gè)“Wow！”。但在2016年，一些科學(xué)家經(jīng)過分析后認(rèn)為，這個(gè)信號極有可能是一顆彗星而不是外星人產(chǎn)生的（見拓展閱讀）。

但參與搜尋地外文明計(jì)劃（SETI）的美國資深天文學(xué)家塞思·肖斯塔克，并沒有泄氣?，F(xiàn)在，SETI的觀測實(shí)力日益增強(qiáng)。10年之后，科學(xué)家們將會完成對100多萬個(gè)恒星系統(tǒng)的檢測。肖斯塔克認(rèn)為，到那時(shí)我們就可能會檢測到來自外星人的信號，但是他只愿意拿他的咖啡杯當(dāng)賭注。

塞爾維亞的SETI研究員米蘭·瑟克維克認(rèn)為，到2030年檢測到外星人信號的可能性會小于5%，但只要我們的文明沒被核武器、超級疾病或機(jī)器人等摧毀，到本世紀(jì)末，檢測到外星人信號的可能性應(yīng)該不少于50%。

電磁驅(qū)動(dòng)引擎

2001年，英國工程師羅杰·肖耶發(fā)明了一種全新的引擎——射頻共振空腔推進(jìn)器，通常叫做電磁驅(qū)動(dòng)引擎（EmDrive），其原理大致如下：用電力在一個(gè)密閉的錐形腔體內(nèi)產(chǎn)生微波，微波在腔體內(nèi)來回反射，對腔體內(nèi)壁產(chǎn)生壓力，腔體寬的一端受到的壓力大于窄的一端受到的壓力，壓力差可產(chǎn)生一個(gè)微小的推力，使得腔體能朝著一個(gè)方向前進(jìn)。注意的是，電磁驅(qū)動(dòng)引擎只需要電力來產(chǎn)生微波，并不需要推進(jìn)劑。

肖耶并不回避對他的發(fā)明的預(yù)測。他自信地說：“如果你問的是2025年電磁驅(qū)動(dòng)引擎商業(yè)化的概率是多少，我可以十分肯定地告訴你，這將是100%?！钡牵S多科學(xué)家卻認(rèn)為，電磁驅(qū)動(dòng)引擎是不可行的，因?yàn)樗`背了牛頓力學(xué)定律。我們知道，火箭是借助它的發(fā)動(dòng)機(jī)噴射火焰時(shí)產(chǎn)生的反作用力，向前行駛的。在這個(gè)過程中，作用力等于反作用力，動(dòng)量守恒。但電磁驅(qū)動(dòng)引擎什么也不噴，自己就會動(dòng)，這就違背了牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律以及動(dòng)量守恒定律。

即使如此，美國宇航局還是決定在實(shí)驗(yàn)室里檢測一下。美國宇航局在2016年公布的報(bào)告顯示，電磁驅(qū)動(dòng)引擎消耗每千瓦功率，就能夠產(chǎn)生大約1.2毫牛頓的推力。報(bào)告中提出的一個(gè)建議是，電磁驅(qū)動(dòng)引擎的推力，可能與量子力學(xué)中的隱藏變量有關(guān)（見第九頁“量子理論并不怪異”）。

但這個(gè)報(bào)告，其實(shí)是用一個(gè)未經(jīng)證實(shí)的事情去解釋另一個(gè)未經(jīng)證實(shí)的事情。美國數(shù)學(xué)物理學(xué)家約翰·貝茲就此很不相信，認(rèn)為報(bào)告中解釋電磁驅(qū)動(dòng)引擎工作原理的內(nèi)容，就是“一本正經(jīng)地胡說八道”。許多科學(xué)家還相信，電磁驅(qū)動(dòng)引擎并不能產(chǎn)生推力，實(shí)驗(yàn)測得的可能不過是誤差而已。endprint