科學(xué)在守護(hù)人類方面的最佳運(yùn)用

編譯 魏劉偉

50年來，天體物理學(xué)家馬丁·里斯在宇宙學(xué)領(lǐng)域做出了重大貢獻(xiàn)。現(xiàn)在，他在暢談未來50年及以后科技發(fā)展的前景和潛在的危險(xiǎn)。

馬丁在英國劍橋的家中

在英國，劍橋大學(xué)76歲的天體物理學(xué)家馬丁·里斯（Martin Rees）、勒德羅勛爵是一位受人尊敬的人物，不僅因?yàn)樗诳茖W(xué)領(lǐng)域的貢獻(xiàn)，還因?yàn)樗噪y得的輕松和自信在科學(xué)、政治和文學(xué)之間的跨學(xué)科領(lǐng)域自由馳騁。

自20世紀(jì)60年代以來，在其500多篇論文中，里斯勛爵增加了我們對(duì)于關(guān)鍵的宇宙學(xué)發(fā)現(xiàn)的理解——尤其是那些與早期宇宙、星系形成、暗物質(zhì)、極端宇宙現(xiàn)象和多元宇宙相關(guān)的發(fā)現(xiàn)。

他擁有皇家天文學(xué)家的稱號(hào)，是英國女王親自授予的23個(gè)勛位中的一員。他是宗座科學(xué)院（Pontifical Academy Of Sciences）院士，這是一個(gè)由多達(dá)80名的有著各種宗教信仰的科學(xué)家組成的國際組織，在這里他參加了有關(guān)氣候變化和生命倫理等問題的討論。作為英國國會(huì)上議院的終身議員，他參與討論和制定科學(xué)政策。

里斯勛爵曾任地位相當(dāng)于美國科學(xué)院的英國皇家學(xué)會(huì)主席，他也是8本有關(guān)科學(xué)和政治主題的通俗著作的作者。他的新書——《關(guān)于未來：人類的前景》（On the Future： Prospects for Humanity）——?jiǎng)倓傆善樟炙诡D大學(xué)出版社出版。

《科學(xué)美國人》的丹尼爾·阿克曼（Daniel Ackerman）在書中寫道：“里斯將其龐大的主題打包成一份指南，指導(dǎo)人們負(fù)責(zé)任地利用科學(xué)為人類建立一個(gè)健康和公正的未來。”

當(dāng)他訪問紐約市推介這本書時(shí)，我們與里斯勛爵進(jìn)行了交談。

你是那些從小就知道自己想成為一名天文學(xué)家的人嗎？

不是的。我一開始不知道我的未來生涯。我很擅長數(shù)學(xué)，所以當(dāng)我15歲的時(shí)候，我被要求選擇一個(gè)領(lǐng)域——這是標(biāo)準(zhǔn)的英國教育體系——我選擇了數(shù)學(xué)。后來，當(dāng)我在劍橋大學(xué)三一學(xué)院時(shí)，我意識(shí)到我對(duì)數(shù)學(xué)沒有足夠的興趣，不會(huì)花費(fèi)一生的時(shí)間去從事這個(gè)領(lǐng)域的工作。

有一段時(shí)間，我想我可能會(huì)成為一名經(jīng)濟(jì)學(xué)家。然而，經(jīng)過一系列幸運(yùn)的意外事件，我最終來到了劍橋的應(yīng)用數(shù)學(xué)系，在那里我對(duì)宇宙學(xué)和天體物理學(xué)產(chǎn)生了興趣。我在足夠了解這個(gè)學(xué)科之前就選擇了它，但1年后我很高興我做出了這個(gè)選擇。20世紀(jì)60年代是天文學(xué)史上的非凡時(shí)期，當(dāng)時(shí)這片領(lǐng)域正蓬勃發(fā)展。

另一個(gè)原因是，這個(gè)學(xué)院有一位杰出的領(lǐng)導(dǎo)者——丹尼斯·夏瑪（Dennis Sciama）——一位優(yōu)秀的講授相對(duì)論的學(xué)者，也是《宇宙的統(tǒng)一性》（The Unity of the Universe）的作者。他的團(tuán)隊(duì)吸引了許多有趣的學(xué)生，斯蒂芬·霍金就是其中之一。

霍金那時(shí)候是什么樣子的？

他比我早兩年，當(dāng)時(shí)正跟著夏瑪讀博士。當(dāng)時(shí)他的病剛剛診斷出來，他認(rèn)為自己活不過兩年。我們可以看到這對(duì)他有多大的影響。他結(jié)了婚，做了一些很好的研究，包括他的博士論文。

令人驚奇的是，他又活了55年。我以前說過：天文學(xué)家已經(jīng)習(xí)慣了大的數(shù)字，但很少有哪些數(shù)字會(huì)大于我押在他再活上半個(gè)世紀(jì)并享有這令人驚嘆的成就和名聲的賭注。

你和霍金合作過嗎？

我們的研究方向有點(diǎn)不一樣。他的方向是數(shù)學(xué)物理，而我專注于現(xiàn)象物理學(xué)。我的工作與觀察有更多的聯(lián)系。

關(guān)于為什么20世紀(jì)60年代的天文學(xué)如此非凡，你能跟我們?cè)僬務(wù)剢幔?/h2>

呃，那時(shí)出現(xiàn)了如此多的新成果。我們見證了大爆炸、黑洞和類星體的首個(gè)證據(jù)。

想想看：當(dāng)1964年羅伯特·威爾遜（Robert Wilson）和阿諾·彭齊亞斯（Arno Penzias）發(fā)現(xiàn)宇宙微波背景輻射（CMB）的跡象時(shí)，我才剛讀研究生一年級(jí)。

當(dāng)時(shí)，有些人不相信“大爆炸”。有些人相信穩(wěn)態(tài)理論，根據(jù)這種理論，宇宙永遠(yuǎn)存在于那里，有著無限的過去。但一旦我們得到了第一次觀測(cè)結(jié)果，然后很快又有兩三次觀測(cè)結(jié)果出現(xiàn)，大爆炸理論就被接受了。同樣，1967年觀測(cè)到了第一顆脈沖星，很快就形成了一種共識(shí)，即脈沖星就是中子星。

在20世紀(jì)60年代末，宇宙學(xué)是一門迅速發(fā)展的學(xué)科。我認(rèn)為，對(duì)于年輕的科學(xué)家來說，在不斷產(chǎn)生新事物的領(lǐng)域工作是非常重要的。

為什么這樣說？

因?yàn)槿绻氵M(jìn)入一個(gè)相當(dāng)停滯的領(lǐng)域，你唯一可以解決的問題就是那些年長的研究人員仍未解決的難題。

然而，在蓬勃發(fā)展的學(xué)科領(lǐng)域——無論是新的觀測(cè)、新的理論還是新的技術(shù)——你可能有機(jī)會(huì)做上一代所不能做的事情。在這種情況下，前人經(jīng)驗(yàn)的借鑒性會(huì)大大降低。

這對(duì)你有什么影響？

我有機(jī)會(huì)利用這些發(fā)現(xiàn)，我能夠?yàn)槲覀兝斫庥钪嫖⒉ū尘拜椛涞钠鹪匆约靶窍档木奂托纬勺龀鲐暙I(xiàn)。

坦率地說，我的思維方式是概括性的或綜合性的，而不涉及長鏈?zhǔn)降臍w納，這非常適合于某個(gè)領(lǐng)域研究的早期階段。我喜歡在一個(gè)領(lǐng)域的初始做整體思考，而不是細(xì)節(jié)。

這是我所做的許多研究的一個(gè)特點(diǎn)。當(dāng)我提出關(guān)于類星體的動(dòng)力可能源于巨大黑洞的早期觀點(diǎn)時(shí)就是這樣做的。我在20世紀(jì)70年代寫的關(guān)于星系形成的關(guān)鍵物理過程的論文也是如此。

有了微波背景輻射，更重要的就是要探究是否存在不將其歸因于大爆炸的其他解釋。直到20世紀(jì)70年代初，這仍是一個(gè)懸而未決的問題。在1972年，我寫了一篇不太重要的論文，探討宇宙膨脹過程中沖擊波產(chǎn)生的可能性——但觀測(cè)結(jié)果很快變得足夠精確，排除了這種可能性。大爆炸模型得到進(jìn)一步證實(shí)：它解釋了宇宙中氦和氘的比例。到20世紀(jì)70年代，至少在總體上，我們已經(jīng)建立了一個(gè)宇宙歷史模型，可以追溯到大爆炸的第一秒，這是從20世紀(jì)60年代初開始的巨大進(jìn)步，當(dāng)時(shí)根本沒有大爆炸的明顯證據(jù)。

我想我也是第一個(gè)發(fā)表論文討論微波背景偏振的人，我在1968年就這么做了。這在大約30年后才被觀察所證實(shí)。

你覺得這個(gè)時(shí)間差令人沮喪嗎？

不會(huì)。天文學(xué)家知道，某種東西可能需要幾十年的時(shí)間才能觀測(cè)到，這是可以想象得到的。希格斯玻色子從預(yù)測(cè)至觀測(cè)用了50年的時(shí)間。

耐心是宇宙學(xué)家的職業(yè)要求嗎？

我沒有耐心，我的注意力的維持時(shí)間很短，這就是為什么我總是在做各種不同的事情。

多年來，這一直是一個(gè)優(yōu)勢(shì)。這意味著我并沒有與任何特定的觀點(diǎn)有很大的利害關(guān)系。有一些科學(xué)家多年來一直在研究同一種觀點(diǎn)，以至于他們覺得自己對(duì)這個(gè)觀點(diǎn)是專有的。我一直傾向于平攤賭注。

有時(shí)我會(huì)同時(shí)對(duì)同一現(xiàn)象進(jìn)行兩種不同的解釋。我覺得沒有必要致力于某一特定的信念，以此來激勵(lì)自己。我只想得到答案。有時(shí)候，得到答案的最好方法是探索不同的選項(xiàng)，看看哪一個(gè)更好。

你早些時(shí)候曾說，20世紀(jì)60年代是發(fā)現(xiàn)的黃金時(shí)代。我們今天是否生活在類似的時(shí)代？

我認(rèn)為是的，過去5年取得了重大突破。

舉幾個(gè)例子：我們對(duì)引力波的探測(cè)、對(duì)系外行星的更多了解、對(duì)微波背景的更詳細(xì)觀察、關(guān)于星系形成的新理論以及對(duì)宇宙前星系階段的觀測(cè)等等。

這是由兩種發(fā)展促成的。第一，在地面和太空中更強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡。第二，更好的電腦。

在天文學(xué)中，我們不能做實(shí)驗(yàn)，所以我們比其他學(xué)科的科學(xué)家更依賴于計(jì)算機(jī)模擬。例如，我們無法讓兩個(gè)星系撞在一起，但是計(jì)算機(jī)也許能夠計(jì)算出這種情形。然后我們可以將這個(gè)模型與我們?cè)谔炜罩锌吹降臇|西進(jìn)行比較。

關(guān)于最近的突破，你最喜歡哪一個(gè)？

系外行星，我想每個(gè)人都對(duì)此感到興奮。

最明顯的原因是，它使夜空變得更加有趣。你會(huì)意識(shí)到，每顆恒星都有行星環(huán)繞，就像太陽被地球和其他行星環(huán)繞一樣。你知道，在我們的星系中，可能有數(shù)十億顆行星像年輕的地球一樣——即它們有著地球的大小，并且與其母星距離適當(dāng)，使得液態(tài)水能夠存在。

我們預(yù)計(jì)在未來10到15年內(nèi)，能夠直接觀測(cè)到附近恒星周圍的一些類地行星，我們目前還做不到。系外行星的證據(jù)是間接的——觀測(cè)者能夠檢測(cè)到它們對(duì)恒星亮度或運(yùn)動(dòng)的影響。但是，現(xiàn)在有了新的望遠(yuǎn)鏡，能夠檢測(cè)和分析來自系外行星所圍繞運(yùn)行的恒星的光，我這里指的是詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡，另外，一個(gè)歐洲團(tuán)體正在智利建造超大望遠(yuǎn)鏡（ELT）。

那將是世界上最大的望遠(yuǎn)鏡。它應(yīng)該能夠告訴我們，那些系外行星是否有陸地和海洋，以及是否存在生物圈。

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，科學(xué)家的生涯頂峰是在年輕的時(shí)候。作為一個(gè)70多歲的天體物理學(xué)家，你怎么看？

這是有道理的。年輕人確實(shí)擁有更多的精力，也有更多的時(shí)間。

我注意到科學(xué)家有三種方式變老。有些人放棄了研究，開始做其他的事情。第二種是感到無聊，進(jìn)入了從未涉及過的新領(lǐng)域——比如萊納斯·鮑林（Linus Pauling）、威廉·肖克利（William Shockley）和弗雷德·霍伊爾（Fred Hoyle）。

2018年10月，普林斯頓大學(xué)出版社在美國發(fā)行了里斯的新書

第三種方法是繼續(xù)做你擅長的事情，并接受你只能攀登一個(gè)高峰的事實(shí)。

你屬于哪一種？

我可以說是第一種和第三種的混合。我仍然每天早上看報(bào)紙，但我花更多的時(shí)間放在寫書和參與公共事務(wù)等瑣碎的事情上。

弗里曼·戴森（Freeman Dyson）說過，老人不應(yīng)該寫論文，他們應(yīng)該寫書。

你肯定一直在這么做?！蛾P(guān)于未來》是你的新書。你也是宗座科學(xué)院的非天主教成員，也是上議院的積極參與者。

我一直在參與政治。在學(xué)生時(shí)代，我參加過游行和抗議。我當(dāng)工黨黨員已經(jīng)40多年了。在過去的幾年里，我到了這樣一個(gè)年齡：覺得除了自己的研究之外，還可以做些別的事情，而且我也參與了更多的公眾活動(dòng)。

作為上議院的議員，我參與了道德問題的討論，包括我們應(yīng)該允許安樂死、胚胎研究嗎？

我沒有提出任何重要的立法，雖然我參與了各種科技問題的報(bào)告的制作。大多數(shù)情況下，我都參與了一些較少討論的長遠(yuǎn)問題：這些高后果、低概率的威脅來自于人類在地球上的更深足跡，也來自于新技術(shù)，這是我新書的主題之一。

然而，我的日常工作仍然是思考宇宙，這仍然是我的主業(yè)。

在你的書中，你對(duì)未來做了一些預(yù)測(cè)?？茖W(xué)家擅長預(yù)測(cè)嗎？

我們沒有比其他人更糟糕的預(yù)測(cè)記錄，在這方面我們比經(jīng)濟(jì)學(xué)家做得更好！

在我的書中，我區(qū)分了我們有信心預(yù)測(cè)和無法預(yù)測(cè)的事物。我看接下來的50年，我們可以預(yù)測(cè)兩件事。首先，世界會(huì)變得更加擁擠，除非發(fā)生一些毀滅性災(zāi)難，我們可以預(yù)期到2050年將有90億左右的人口。第二個(gè)確定的預(yù)測(cè)是：由于二氧化碳的影響，世界正在變暖。

你認(rèn)為有解決這些問題的辦法嗎？

我是寫了關(guān)于氣候變化問題是多么具有挑戰(zhàn)性的文章。你是在要求今天的人們?yōu)槭澜缙h(yuǎn)地區(qū)和未來50年的人做出一些犧牲，政客很難做到這一點(diǎn)。

我認(rèn)為唯一有效的辦法是雙贏：我們努力促進(jìn)清潔能源的更快速發(fā)展。穩(wěn)定碳排放的唯一現(xiàn)實(shí)方法是加強(qiáng)研發(fā)，希望能將清潔能源的成本降低到燃煤電站的成本——這樣的話，像印度這樣的國家就可以直接跨越到無碳能源。

盡管你對(duì)先進(jìn)技術(shù)充滿熱情，但你也似乎對(duì)某些潛在的危險(xiǎn)進(jìn)行了警告。你寫道，兩者都可能需要限制一些個(gè)人自由。

我認(rèn)為正因?yàn)槿绱耍[私、安全和自由之間的緊張關(guān)系日益加劇。

有了網(wǎng)絡(luò)，有組織的團(tuán)體可以通過摧毀美國大部分地區(qū)的電網(wǎng)來制造嚴(yán)重的災(zāi)難。在生物領(lǐng)域也是一樣，流感病毒的實(shí)驗(yàn)表明，你可以使其變得更致命，更具傳染性。

我最可怕的噩夢(mèng)是這種情形：有人認(rèn)為世界上的人太多了，這樣的人會(huì)毫不猶豫地釋放某種病原體。這是任何一個(gè)有權(quán)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的人所能做到的事情，沒什么特別的困難，不像制造原子彈那樣需要大型設(shè)施。

因此，我擔(dān)心的是，這些潛在的危險(xiǎn)技術(shù)往往很容易做到，而且很難在世界范圍內(nèi)加以管制，盡管它們的影響可能是世界性的。全球范圍對(duì)毒品貿(mào)易和稅法的監(jiān)管并不奏效，事實(shí)上，我們?cè)谶@兩方面幾乎沒有取得什么成功。

在這本書里，你花了6頁的篇幅來討論大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）。在其運(yùn)行之前，你曾發(fā)表過對(duì)LHC可能引發(fā)破壞性的進(jìn)程的長遠(yuǎn)擔(dān)憂。為什么？

是其他人提出了這些問題，我是那些對(duì)他們做出回應(yīng)的人之一。但我之所以在書中提到這些風(fēng)險(xiǎn)，是因?yàn)楫?dāng)風(fēng)險(xiǎn)很大時(shí)，理應(yīng)對(duì)其進(jìn)行詳盡的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，這樣做才是審慎的——事實(shí)上，也應(yīng)當(dāng)如此。

事實(shí)證明，LHC中的物理過程和碰撞速度并不是前所未有的：在自然界中宇宙射線粒子的碰撞是很常見的。我自己寫過一篇論文，闡明了這些情況在自然界中是發(fā)生過的，我們不應(yīng)該擔(dān)心。

但為什么要提出來呢？

當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)如此之大時(shí)——包括這個(gè)問題和其他類似的問題——你必須有萬無一失的信心，不能犯錯(cuò)。著名哈佛教授西德尼·克爾曼（Sidney Coleman）早些時(shí)候在一篇嚴(yán)肅的論文中提出了“撕裂太空結(jié)構(gòu)”的觀點(diǎn)。因此，公眾肯定期待著物理學(xué)家去探索這種可能性，并向他們保證這是不可能的。

我認(rèn)為如果人們要探索之前沒有探索過的物理領(lǐng)域——或者如果生物學(xué)家要釋放新的病原體——他們肯定應(yīng)該先認(rèn)真思考。

展望你自己研究領(lǐng)域的未來，你認(rèn)為在接下來的20到50年里會(huì)有哪些發(fā)現(xiàn)？

許多事情的發(fā)生將取決于技術(shù)的進(jìn)步。更先進(jìn)的計(jì)算機(jī)將使我們有能力建模和理解從更強(qiáng)大望遠(yuǎn)鏡接收到的新信息。例如，歐洲蓋亞衛(wèi)星搜集了超過10億顆恒星的數(shù)據(jù)供我們分析，這是我們幾年前不可能做的事。

我認(rèn)為第二個(gè)方面是理解極端現(xiàn)象。伽馬射線暴的研究（我的主要興趣之一）可以追溯到25年前，對(duì)此我們現(xiàn)在至少有了一個(gè)模型的輪廓。而快速射電暴則是新的現(xiàn)象，這仍然是一個(gè)謎，它會(huì)被持續(xù)討論，直到建立普遍的共識(shí)。

我希望我們?cè)谘芯緾MB的角波動(dòng)(也許是偏振)方面也有進(jìn)展。這或許會(huì)給我們一些宇宙早期——最初10-24秒——也就是膨脹剛發(fā)生時(shí)的圖像。智利的西蒙斯天文臺(tái)和芝加哥大學(xué)在南極的實(shí)驗(yàn)都有希望取得進(jìn)展。

我希望我們能從粒子物理學(xué)中看到更多的理論觀點(diǎn)，最近幾年這方面進(jìn)展很少。我們的目標(biāo)是產(chǎn)生一種理論，可以統(tǒng)一強(qiáng)相互作用和弱電相互作用——而且統(tǒng)一引力更好。這將使我們能夠確定一些適用于早期宇宙的物理概念。

問題是，在大爆炸后的第一納秒，宇宙中的物理?xiàng)l件遠(yuǎn)比我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中甚至在大加速器中所能模擬的要極端得多，所以我們沒有任何確鑿的數(shù)據(jù)。

我們也沒有很好的理論。我希望20年后我們將有更好的數(shù)據(jù)和更好的理論，這些數(shù)據(jù)和理論將使我們能夠理解大爆炸的極其早期的階段，這將告訴我們：為什么我們的宇宙包含了我們所觀察到的原子、暗物質(zhì)和輻射的混合物。

這也許也會(huì)讓我們更多了解為什么宇宙是以這樣的方式膨脹的，以及大爆炸是否是唯一的。

所有這些問題仍然是推測(cè)性的。但是當(dāng)我回想起我還是個(gè)學(xué)生的時(shí)候，當(dāng)時(shí)并沒有任何證據(jù)表明大爆炸的存在。而今天，我們可以滿懷信心地談?wù)摯蟊ㄗ畛?納秒之時(shí)。

這是巨大的進(jìn)步。