科學研究不僅扭轉了我們對宇宙及我們在宇宙中所處地位的認識，還幫助我們理解並處理一些超出我們控制的變化。相對論、自然選擇、微生物理論、日心説(heliocentrism)以及對自然現象的其他解釋，已經重塑了人類的智力與文化；互聯網、形式邏輯(formal logic)、農業以及車輪等多種多樣的發明，也會起到同樣的效果。

　　對人類而言，未來有哪些令人矚目的事件將會發生呢？我們挑選出12個可能發生的重大事件，並評估了它們在2050年前發生的可能性。其中一些無疑會讓我們恐慌，比如導致物種大滅絕的小行星撞擊、發動戰爭的智慧機器，還有弗蘭肯斯坦的科學怪人(Frankenstein’s monster)。然而經驗表明，許多事件的發展往往和人們事先的設想不同。實際上，對同一件事，一些人可能會覺得平淡或失望，而另一些人則可能覺得新鮮或振奮。不過有一點是肯定的：它們都具備足夠的“殺傷”力，可以永久改變我們對於自身的認識，並顛覆我們的生活方式。

　　1.克隆人

　　有可能

克隆人

　　克隆人的過程困難重重，但它的誕生似乎已是必然。

　　從1996年多利羊誕生之日起，克隆人的誕生似乎就已經不可避免了。但迄今為止，除了信奉UFO的邪教組織支持的一家公司曾號稱實現了克隆人，還沒有社會認可的人類克隆記錄——當然，自然誕生的同卵雙胞胎除外。儘管其他哺乳動物的克隆研究已經捷報頻傳，但事實證明，克隆技術應用於人類時，要困難得多。

　　科學家用體細胞的細胞核取代卵子中的細胞核，就能克隆出一個細胞。目前

　　他們已經能夠克隆出人類胚胎，但這些胚胎最多只能順利發育成所謂的“桑椹胚”(morulas)，也就是一個由細胞組成的實心球。還沒有克隆人類胚胎能夠活過這一早期階段——這是因為轉移細胞核的行為可能會破壞細胞分裂時染色體正確排列的能力。美國馬薩諸塞州伍斯特市先進細胞科技公司(Advanced Cell Technology)的羅伯特蘭扎(Robert Lanza)説：“無論什麼時候，想克隆一個新物種，總要經歷一個學習過程。對克隆人類而言，得到足夠多的高質量卵子用於試驗是一個大難題。”蘭扎曾在 2001年首次成功克隆人類胚胎，因此大出風頭。克隆的某些步驟格外棘手，需要反復嘗試才能掌握——包括確定能讓細胞恰當重編程的最佳時機及化學品混合配方。

　　就算有了實踐經驗，克隆出的動物中仍有大約 25%存在明顯生理缺陷。蘭扎指出，重編程、細胞培養及胚胎處理過程中的“差之毫釐”，都會導致發育結果“謬以千里”。他認為，克隆人類的嘗試風險極高，這就“如同讓嬰兒乘坐有一半爆炸幾率的火箭發射升空”。

　　即便技術上能夠做到萬無一失，倫理問題也依舊無法回避：在某人不知情或違背他意志的情況下，能否對他進行克隆？而在另一方面，克隆體的人生可能會更加完美，因為他可以“吸取”母體的經驗教訓，美國哈佛醫學院的分子技術專家喬治M丘奇(George M. Church)説：“如果我到 25歲才發覺自己有一雙音樂家的耳朵，卻沒有接受過任何音樂訓練，我就可以告訴自己的克隆體，5歲時就開始學習音樂。”

　　有可能被克隆的人類或許也並不僅限于智人(Homo sapiens)。科學家可能很快就會完成尼安德特人基因組全部序列的測序工作。丘奇表示，儘管在化石形成過程中 DNA會受損，但一塊完好的化石仍能提供足夠多的分子，用以獲取一個可克隆的基因組。考慮到子宮環境與妊娠期等因素可能不匹配，與常規克隆相比，讓已滅絕物種的克隆體在現代物種體內孕育是更大的挑戰。迄今為止，僅有的一次嘗試是克隆一種西班牙野山羊(bucardo，于2000年滅絕)，但克隆體在出生後不久就因肺部缺陷死亡了。

　　在美國，並非所有的州都禁止人類的生殖性克隆。聯合國對此頒布了一項無約束性禁令。蘭扎推測，如果克隆人真的誕生了，它也將“出現在世界上管制措施比較薄弱的地區——很可能是由某個富有且古怪的人完成的”。一旦克隆人成為現實，我們是在恐懼中畏首畏尾，還是像對待體外受精(in vitro fertilization)那樣逐漸接受呢？可以肯定的是，對創造生命新方式的開發將促使我們思考，掌握了威力如此巨大的科學力量後，隨之而來的責任是什麼。

　　2.隱藏的維度

　　50%的實現可能

隱藏的維度

　　世界上最大的粒子對撞機或能揭示更多的空間維度。

　　想不想把手伸進第四維空間？在那裏你能掙脫三維幾何的枷鎖。亂如麻的各種線纜從此不再讓你絕望；寵物狗咬壞了你的右手手套，你可以把左手的翻過來給右手戴；牙醫不需要在牙上鑽孔，甚至不需要你張嘴，就可以完成根管治療。

　　額外的維度看起來確實神奇，而且它們可能真的存在。從相對較弱的引力(引力是 4種基本相互作用力中最弱的一種)，到看起來各不相同的粒子和作用力之間的深層聯絡，這個世界的眾多謎團都讓人覺得，我們所認識的宇宙只不過是一個更高維實在的投影。果真如此的話，瑞士日內瓦附近的大型強子對撞機(Large Hadron Collider，LHC)將粒子撞碎而釋放出的能量，或許就足以使粒子脫離三維空間的束縛，讓我們一窺神奇的高維世界。

　　美國麻省理工學院的宇宙學家馬克斯泰格馬克(Max Tegmark)説，若能證實額外維度的存在，“目前對‘實在’的所有認識將被顛覆”。他曾在 1990年編寫過一個四維空間版的俄羅斯方塊遊戲，用來體驗額外維度是個什麼樣子。(遊戲中你要同時在四維空間的各個不同三維切片中控制下落的方塊。)

　　在現代物理學理論中，額外維度的主要理論基石是超對稱(supersymmetry)概念，它試圖將各種不同類型的粒子統一在一個大家庭裏。要實現這種統一，超對稱需要空間總共具有 10個維度。我們之所以覺察不到三維之外的其他維度，要麼是因為這些維度非常細小，要麼是因為我們本身被限制在一個三維的膜上，猶如趴在葉片上的一條毛蟲，只能在葉片上爬來爬去。

　　當然，不是所有的大統一候選理論(unified theory)都要求有額外維度。所以能否發現這些維度就將成為一個分水嶺。“這能讓我們集中在最有可能的理論上，”以研究三維膜理論而聞名的哈佛大學物理學家莉薩蘭多爾(Lisa Randall)説。增大粒子加速器的能量是接觸這些額外維度的方法之一。按照量子力學定律，一個粒子能量越高，它的尺度就越小，1 TeV(1012電子伏特)對應的尺度大約是 10-19米，如果某個額外維度有這麼大，這個粒子就會落入這個維度，並開始振蕩。

　　1998年，美國密歇根大學安阿伯分校的物理學家戈登凱恩(Gordon Kane)猜想，兩個質子在 LHC中對撞産生出電子和其他粒子，它們的能量既有可能是1TeV，也有可能是 1TeV的整數倍，例如 2TeV或 3TeV。如果觀察到了這種能量倍增現象，這就説明撞擊導致了粒子在額外維度中發生振蕩。除此之外，不論是常規的粒子過程，還是暗物質粒子之類的奇異過程，都無法作出解釋。

　　額外維度還可能通過其他方式暴露蹤跡。如果 LHC製造出了亞原子尺度的黑洞，就能直接證明額外維度存在，因為三維空間中的常規引力在如此之小的尺度上極度微弱，根本無法産生黑洞。由於幾何上的原因，額外維度可能增強引力的作用，也有可能改變電磁力等其他基本力在小尺度範圍內的作用方式。額外維度還決定了超對稱性如何發揮作用，從而有可能在粒子的質量和其他性質中留下獨特的印跡。除了LHC，測量引力強度、觀測黑洞或爆炸恒星運行軌道等其他手段，或許也能幫助科學家找到額外維度的蛛絲馬跡。

　　一旦發現額外維度，面臨變革的不僅有物理學，還有與之相關的所有法則。額外維度或許可以解釋宇宙加速膨脹之類的一些謎題，甚至可能成為重新定義整個維度概念的序幕——因為它進一步強化了科學家日漸萌生的一個猜測：這個世界本質上既不存在空間也不存在時間，空間和時間都是從一些物理學原理中涌現而來的。

　　“因此，儘管額外維度會是一個讓人震驚的發現，”美國新澤西州普林斯頓高等研究院的物理學家尼馬阿爾坎尼－哈米德(Nima Arkani-Hamed)説，“但在更深的層次上，額外維度的概念並非特別基本。”

　　雖然額外維度對物理學家來説魅力無限，作為普通人的我們卻永遠無法造訪。如果構成我們身體的粒子可以隨意造訪這些維度，額外的運動自由度會使包括生命在內的複雜結構變得不再穩定。杯具啊，絞成一團的耳機線和疼痛難忍的牙鑽孔，竟然是為了保證我們得以存在而必須付出的代價。

　　3.人造生命

　　極有可能

人造生命

　　合成生物學(synthetic biology)能夠改造有機體，但它能賦予無生命物質生命嗎？

　　一位科學家將少量無機化合物添加到冒著氣泡的燒杯中，然後搖了一搖。瞧，微妙的反應發生了，新的生命形式自行組裝而成，馬上就能夠繁殖生長。上述場景就是對合成生物學或實驗室中創造生命的通俗想象。

　　不過，該領域的研究者對給無生命物質賦予生命並無興趣。事實上，無生命的化合物在沒有指導的情況下如何自組裝形成有生命且可自我複製的細胞，科學家對這些基本過程仍知之甚少。在 1952年著名的米勒－尤列(Miller-Urey)實驗中，二人以原始大氣為原料製備得到了氨基酸，但這一實驗難以重復。

　　如今的合成生物學，更側重於修改現有的有機體。合成生物學可以被視作加強版的遺傳工程：合成生物學家所做的，不僅僅是替換一個基因那麼簡單，而是修改一大段基因，甚至整個基因組。DNA的改變可以迫使生物體大量合成化學物質、燃料，乃至藥物。“他們的工作就是從零開始構建出生命指令，並將這些指令加入到某些已經存活的生物體中，取代原有的指令， ”美國斯坦福大學的生物工程學家德魯恩迪(Drew Endy)解釋説，“合成生物學為生命在世間的散播定義了又一條途徑。從此，生命無須再直接從父母那裏遺傳了。”

　　就這一點來説，一些科學家認為，用人造細胞去複製現有細胞是沒有任何道理的。美國哈佛醫學院的遺傳學家及相關技術研發者喬治M丘奇(George M. Church)就主張：“與其造出一個與現有細胞非常相似的細胞，還不如直接利用現有細胞。”

　　合成生物學實際上就是把大規模工程學引入生物學領域。設想這樣一個世界：無需機械或人工的手段編織椅子的外形，經過編程的竹子就可以長出椅子來；自組裝的太陽能面板(即經過改造的樹葉)可為房屋供電；樹木的根部可以分泌柴油燃料；經生物工程改造的生物系統在氣候變化的條件下同樣能茁壯成長，有些還能用於清除污染；重編程後的細菌甚至能夠潛

　　入人體內，在我們的機體內部匯集成一支治療疾病的醫生大軍。

　　丘奇主張：“總體説來，任何能製造出來的東西都可以用生物學的方法來生産。”合成生物學在小規模水平上已經付諸實用：從耐高溫微生物體內提取的、常用作洗衣粉添加劑的酶，經過改造已經能夠在冷水中發揮效用，因此可以節約能源。

　　合成生物學“將徹底改變未來 100年內我們製造任何東西的方式”，美國華盛頓特區伍德羅威爾遜國際研究中心(Woodrow Wilson International Center for Scholars)科學、技術與創新計劃主管戴維雷赫斯基(David Rejeski)預言：“我們能夠在生物學相關尺度上設計物質，如此巨大的變革可以與 19世紀的工業革命相媲美。”

　　宏偉的前景也會帶來巨大的風險——實驗室中經改造的有機體可能逃逸。目前絕大多數的人造有機體還比較脆弱，尚無法在野外環境中生存。針對未來更加成熟的人造有機體，合成生物學家期望能夠制定出多種形式的安全保護措施，諸如嚴格監管、在新的遺傳密碼中嵌入某種自毀序列等。由於科學家能夠在基因水平上完全重塑有機體，他們有辦法讓人造有機體與自然系統隔離開——恩迪説：“我們能讓它們快速失去活性。”

　　雖然如此，一些科學家仍在嘗試真正的再造生命。美國 J克雷格文特爾研究所的卡羅爾拉蒂格(Carole Lartigue)、漢密爾頓史密斯(Hamilton Smith)與同事已經從零開始合成出了一個細菌的基因組，甚至將一種微生物轉變成了另外一種(參加第 34頁《“人造生命”背後》一文)。其他地方的科學家已經構建出了人造細胞器(organelle)，甚至還成功製造出一種全新的細胞器——合成體(synthosome)，用於製造合成生物學所需的酶類。從零開始製造生命或許即將實現。

　　這樣的科學壯舉並不意味著科學家已經理解了生命最初誕生的方式，卻激起了一些人士的擔憂，他們認為人不應當擁有神一般的能力。不過，創造生命還可能讓我們變得更加謙遜，因為它會改變我們對於與我們相伴的生命形式的理解。“好處將是，與分子水平上的生命合作重建我們的文明，可持續地生産我們需要的物質、能量及原料，”恩迪説，“我們將與地球上的其他生命形成一個合作的平衡，實現的方式與目前人類和自然的相互作用方式截然不同。”

　　4.室溫超導體

　　50%實現可能

超導現象

　　如果它們存在，電網將會徹底改變。

　　火力發電廠可以建造在任何地方，但利用可再生能源的綠色電廠就要謹慎選址了，因為高原上才有強勁的風，沙漠中方能長沐日光，因此要向綠色能源轉變，我們面臨的最大挑戰之一，就是如何跨越數百千米的距離，將這些來自偏遠之地的電力輸送至城市。

　　最先進的超導電纜可將電能輸送幾千千米而僅有百分之幾的損耗。但麻煩的是，電纜必須一直浸在77K(約 -196℃)的液氮之中。因此，如果要架設這樣的電纜，每隔一千米左右就必須安裝泵機和冷卻設備，大大增加了超導電纜方案的成本和複雜程度。

　　能在常溫常壓下工作的超導體，將使全球化電力供應夢想成真。通過橫穿地中海底的超導電纜，非洲撒哈拉沙漠的太陽也可以給西歐供電。然而，製作室溫超導體的秘訣至今依然成謎，與 1986年時沒有什麼兩樣——研究人員就是在那一年，首次製備出了可在相對“高溫”的液氮中實現超導的物質(此前的超導體需要冷卻至 23K以下)。

　　2008年，一大類以鐵元素為基質的全新超導體(鐵基超導體)被人發現。理論學家能夠找到高溫超導體工作機制的希望也因此而大增(參見《環球科學》2009年第 8期《高溫超導“鐵”的飛躍》)。如果掌握了這一機制，室溫超導體也許就不再遙不可及。遺憾的是，目前進展仍很緩慢。