想象我們的四個未來

□ 吳 軍

對于21 世紀的科技發展，我們唯一能夠準確預言的就是它的進步速度和成就的數量要遠遠高于20 世紀。人類通常會高估一至五年的科技進步速度，而低估十至五十年的發展水平。21 世紀會有很多今天尚在萌芽階段，甚至還沒有出現苗頭的科技成就，我們無法將它們一一列舉出來，畢竟生活在今天的人很難想象未來的世界。不過，從我們今天的需求出發，根據今天已有的技術積累，沿著能量和信息所提示的方向，我們至少可以看到下面一些比較重要的研究領域。

信息技術器材的新材料

在過去的半個多世紀里，人類的發展在很大程度上依賴于半導體技術的進步，或者說是“摩爾定律”在發揮作用。同樣的能耗，人類可以讓計算機處理和存儲更多的信息。但是，隨著半導體集成電路越來越復雜，它消耗的能量在逐漸增加。今天，同樣體積的半導體芯片消耗的能量已經超過了核反應堆。這些能量并不全消耗在計算上，大多數變成了無用的熱量。同時，為了給小型計算機設備降溫，又需要耗費額外的能量。今天，能耗已經成為信息技術發展的瓶頸，對此，我們每一個使用手機的人都有體會。

要解決這個問題，沿用今天的技術是辦不到的，需要有革命性的新技術。在諸多未來的新技術中，可以分為開源和節流兩類。開源技術包括使用能量密度更高的供電設備，比如電極距離非常近的納米電池；而在節流方面，幾乎不用能量的“拓撲絕緣體”可能成為未來信息技術的新載體。這是一種表面呈現超導特征，而內部是絕緣體的新材料。

2016 年的諾貝爾物理學獎就被授予了在拓撲絕緣體領域研究的三位物理學家：戴維·索利斯、鄧肯·霍爾丹和邁克爾·科斯特利茨。當然，找到制作這種材料的方向，并且將它們用于產品，還有很長的路要走。

星際旅行

2018 年2 月，美國太空探索技術公司（SpaceX）的重型獵鷹運載火箭成功發射，讓很多人又一次燃起了登陸火星的激情，關心科技的中國讀者都在熱議這一話題。

人類探索太空的意義非常重大，除了滿足好奇心，還需要為人類找到備用的家園。但是，星際旅行對人類自身來講是難以完成的任務，因為在地球上演化了上百萬年的人類并不適合長期在太空生活，就算移民到條件和地球很相似，離地球距離不算太遠的火星，都不是一件容易的事情。按照阿波羅計劃的思路進行載人火星飛行是不現實的，人類必須在能量利用和信息利用上有質的飛躍，才能完成這個任務。

早在完成阿波羅計劃之后，馮·布勞恩就考慮過使用核動力火箭進行登陸火星的探索，并提出了名為NERVA（nuelear engine for rocket vehicle application）的火星計劃，很多技術都已實驗成功，但是由于成本太高而被美國總統尼克松否決了。后來，遠程通信、人工智能和機器人技術進一步發展，很多原本需要人完成的任務可以交給機器人了，比如火星的早期探測。如果人類在未來真的會親自到火星探索，就需要先搭建供人類居住的火星站，這件事也將交給機器人去完成。

人造光合作用

如果人類想在火星或者其他沒有生命的星球上長期生存，就需要解決食品問題，而從地球上運輸食品并不是個好主意。今天，技術能夠實現的一個解決辦法就是通過人造光合作用，在納米催化劑的作用下，利用太陽光直接將水和二氧化碳，合成出淀粉等碳水化合物和氧氣。這項技術的可行性已經在幾個實驗室里得到證實，而且人工光合作用的能量轉換率可以達到植物光合作用的十倍左右。這項技術不僅可以為太空旅行的人類提供能源和食物，也能徹底解決因二氧化碳含量上升引起的全球氣候變暖問題，還能夠提供人類所需的能源。

很多人覺得太陽的能量強度不夠，這其實是一個誤解。太陽能到達地球大氣層的總功率大約是170 拍瓦，相當于800 萬個三峽水電站的發電能力。到達火星表面的太陽能總功率也高達20 拍瓦，對人類生存所需來說，這些能量是綽綽有余的，關鍵是如何利用這些能量。

延緩衰老

隨著醫學的進步和全社會保健水平的提高，人類的壽命在不斷延長。全球人均預期壽命在1990 年還只有64.2 歲；到2019 年，這個數字已經增加到72.6 歲；到2050年，這個數字很可能會繼續增加到77.1 歲。而僅僅在半個世紀之前，世界人均壽命還只有55 歲左右，發達國家也沒有超過70 歲。由此可見，人類平均壽命增長之快，又讓人們對人類未來的壽命有了更高的期許。

今天，很多人一直有這樣一個疑問：如果我們能夠編輯自己的基因，是否能夠長生不老呢？對于這個問題，簡單的回答是：完全沒有可能。人類人均壽命提高之后，另一個大問題就會出現：大量與衰老相關的疾病。在過去的十多年里，導致美國人死亡的前四種疾病中，心血管疾病、癌癥和中風這三類疾病的死亡率都在下降，唯獨和衰老相關的疾病（諸如阿爾茨海默病）在上升。基因泰克公司前首席執行官、Calico 公司（谷歌成立的一家健康科技公司）現任首席執行官李文森博士認為，最有意義的事情，是找到那些導致人類衰老的原因，防止病變甚至修復一部分機能，讓人能夠健康地活到115 歲，最好直到生命結束的前一天還非常健康。