未来科技的13个密码

　　探索宇宙13谜！
探索搞不懂21世纪的未来科学！
也许，我们在不确定性边缘的发现有助于人类成为永生物种。
也许，我们在本书探究的内容将成为人类永恒的关键。
我们探索的不是人们熟知的事件，我们探索21世纪的未来科学，搞不懂的事件。

　　迈克尔•布鲁克斯，英国量子物理学博士，理论物理学家。《新科学家》杂志顾问、《新政治家》杂志作者。他的作品曾在《卫报》《独立报》《文摘》等杂志发表，曾出版作品《自由基》《不确定的边缘》《几率》。

封面
版权信息
文前1
文前2
文前3
文前4
文前5
前言
1　失踪的宇宙　我们仅能找到4%的宇宙
2　先驱者号探测器的异常　两艘飞船违反了物理定律
3　变化的常数　正改变我们对宇宙的看法
4　冷聚变　没有戏剧性的核能源
5　生命　人体仅是一堆化合物？
6　海盗号　火星生命证据改变了科学家的看法
7　哇！信号　外星人已联系上了吗？
8　巨型病毒　一个可以改写生命故事的怪胎
9　死亡　进化的自我毁灭
10　性　更好的繁殖方法
11　自由意志　你的决定不是你自己做出的
12　安慰剂效应　谁被骗了？
13　顺势疗法　它是荒谬的，为何不消失？
结语
致谢

　　前言
我站在布鲁塞尔大都会酒店宏伟的大堂，看着三位诺贝尔奖获得者挤进了电梯。
这个电梯可不好操控，它像一个开放的网状笼子，绞盘系统像伊桑巴德·金德姆·布鲁内尔（Isambard Kingdom Brunel）时代的产物。三天前，我第一次进入电梯时，我感到自己似乎穿越到了过去。幸运的是，至少，我让它运行了起来。
我为科学家们的处境感到尴尬。远远望了一会儿，周围宏伟的建筑分散了我的注意力。大都会酒店建于19世纪末，几乎华丽得荒谬。墙壁上镶嵌着巨大的大理石板，天花板上装饰着精细而美丽的金色和鼠尾草绿色几何图案。闪闪发亮的水晶吊灯散发着温暖的光，让我想蜷缩于灯光下睡觉。事实上，酒店内到处散发着令人舒适的灯光。酒店外，德布鲁凯尔广场，寒风吹拂着从城市穿过。我欣赏着酒店旋转门外12月的萧索景色，感觉自己能永远站在那里。
几位诺贝尔奖获得者仍在电梯里苦苦挣扎，似乎没人注意到他们的困境。我想，是否需要走过大厅并给他们提供帮助。当我花时间关注电梯门时，发现电梯关门违背了逻辑——乘客认为电梯门关闭时会被自动锁住，但它并未被锁住且需要你最后再拉一下。我突然意识到，那些获得诺贝尔奖的学者们应能自行解决这个问题。
我偏向于认为，科学家是最重要的人，因为他们能解释我们生活的世界，掌控宇宙运行的规律。但也许这只是一种令人欣慰的妄想。离开电梯闹剧后，我坐进一辆出租车，身后留下的是我参加过的最引人入胜的会议。引人入胜，不是因为会议上的人们有了新的科学见解。恰恰相反，没有任何新见解，没有任何前进方向，这反而使讨论变得有趣。在科学的发展进程中，完全没有进展并不一定是坏事，这通常意味着革命即将来临。
会议讨论的话题集中在弦理论，即一种将量子理论与爱因斯坦相对论联系起来的理论尝试。量子理论与相对论是不相容的，我们需要重新修订它们才能正确描述宇宙。弦理论可能是我们最好的选择；当然，也可能不是。在过去的3天，我一直在倾听一些当今最伟大的科学家讨论，如何将相对论和量子理论结合起来。会议讨论的结论是，直至弦理论诞生30多年后，我们仍不知道从哪里开始着手。
这就是索尔维物理学会议，一个历史内涵非常丰富的会议。在1911年举行的第一次索尔维会议上（即世界第一次物理学会议），代表们就新发现的放射性现象进行了辩论。就在这个酒店，玛丽·居里（Marie Curie）、亨德里克·洛伦兹（Hendrik Lorentz）和年轻的阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）就放射性物质如何明显地违反能源和动量守恒定律进行了辩论。放射性是一种异常现象，它显得非常不合理。量子理论的诞生最终解决了这个问题。然而，量子理论由于自己的奇特本质也具有自身的问题——在1927年的索尔维会议上，爱因斯坦和尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）、洛伦兹（Lorentz）、埃尔温·薛定谔（Erwin Schrödinger）、欧内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford）、约翰·冯·诺伊曼（John von Neumann）在对放射性现象感到同样困惑的情况下，坐下来讨论了新的物理学定律。
这是科学史上一个不平凡的时刻。量子理论包含了一种新颖的观点，即自然界中的某些事物是完全随机的，没有任何原因。这让爱因斯坦和玻尔感到郁闷，因为他们认为这毫无道理。因此，他们将更多的时间花在了正式讨论之外，争论这一切意味着什么。他们采用了完全不同的哲学方法处理这个谜团。对玻尔而言，这意味着某些事情可能超出了科学的范畴；对爱因斯坦来说，这意味着物理学理论出了问题，正是在这家酒店，爱因斯坦发表了他的名言，“上帝不掷骰子。”玻尔的反应正视了科学家们面临的最大挫折，即他们不能制定规则。“爱因斯坦，”玻尔说，“请停止告诉上帝，他该怎么做。”
他们都未能活着看到一个令人满意的解决方案出现的那天，——事实上，这个问题至今也未能得到解决。如果一定要在第23届索尔维会议上找到代表们达成的共识，那就是他们认为玻尔提出的科学有局限性的看法似乎具有正确性。现存的半数弦理论学家（他们也是世界上最伟大的思想者）认为，我们永远不能完全理解宇宙。“万物理论”的其他探求者认为，我们一定能找到一些合理的解释。但是，这些探求者不知在哪里可以找到。是什么导致了这种非同寻常的情况？这又是一个异常现象。
1997年，一个异常现象被人们发现。通过对来自遥远超新星光线的分析，天文学家得出了一个令人吃惊的结论——宇宙正在膨胀，且这种膨胀正变得越来越快。这一出乎意料的发现震惊了宇宙学家，没人知道这背后的原理。他们只能说，存在一些神秘的“暗能量”正在扩张宇宙。
这种异常，即一个看似简单的观察结果使弦理论陷入了困境。这个现象削弱了弦理论的支持者。简言之，他们无法解释这个现象，——许多该理论的支持者认为，他们应停止尝试。“有一个直截了当的答案摆在我们面前，”他们说，“我们的宇宙只是众多宇宙中的一个，每个宇宙都有自己不同的特征参数。”他们认为，在我们的宇宙中试图找出其他宇宙为何具备自身特征的原因，完全是浪费时间。

　　6　海盗号
火星生命证据改变了科学家的看法
任何关于生命起源、生命本质和生命必然性的讨论，都必须面对1976年由吉尔伯特·列文（Gilbert Levin）收集的一系列实验结果。30年过去了，它们仍然是科学文献中充满争议的话题。
今天，列文的公司Spherix总部位于匿名的郊区商业园内，距离华盛顿特区有40分钟的出租车车程。
列文的职业生涯初期是个环卫工程师。他在约翰霍普金斯大学获得了自己的博士学位，论文题目是《污水生物对磷的吸收代谢》。这看起来似乎不怎么引人注目，然而，这让他走上了一条研究火星的道路。列文在哥伦比亚特区公共卫生部门工作期间，发明了一种检测微生物存在的新方法——通过盖革计数器检测生物体呼吸产生的放射性碳，从而快速分析样本中微生物的存在。当他在美国国家航空航天局工作时，他试图运用这项技术探测地外生命的存在。
当海盗号宇宙飞船第一次传回列文的实验结果时，卡尔·萨根打去了电话，祝贺列文发现了第一个地球之外的生命。卡尔·萨根是探索宇宙的代表人物之一，也是美国每个热爱太空的孩子心中的英雄。几天后，列文非常失望，萨根也收回了他的祝贺——有证据表明，实验结果有误。10年过去后，列文才有勇气站出来继续支持自己的发现。现在，列文已81岁了，他仍然坚持火星能找到生命的观点。
火星是地球的姊妹星球。虽然它只拥有一个稀薄的大气层，但是一想到火星表面可能存在生命，我们就变得兴趣盎然。金星的大气层像深海那样有着巨大的压力；水星和冥王星没有大气层；木星、土星、天王星和海王星甚至没有一个能让我们立足的表面。相比之下，火星似乎最适合。有人甚至提出“改造”火星的想法，我们有办法将它变成一个适合人类居住的星球。虽然这种想法只在科幻小说出现过，但今天的美国国家航空航天局的研究人员正制定可执行的工作时间表。
改造火星是几个世纪以来人类迷恋这个红色星球的高潮。巴比伦人认为，火星是“燃烧的星星”，一个生气的、嗜血的天神。古代的中国人、阿兹特克人、希腊人和罗马人也都有类似看法。当人类发明望远镜后，我们对这个星球的认识变得更加冷静。17世纪，伽利略·伽利雷（Galileo Galilei）和克里斯托弗·惠更斯（Christopher Huygens）将火星从神坛上拉了下来，并绘制出了它的天文特性。然后，到了19世纪末，火星再次变得神秘，因为帕西瓦尔·罗威尔（Percival Lowell）试图确认火星上居住着智慧文明。
一旦技术的进步成为可能，一艘又一艘的探测器就会在近地点被发射到火星。至1964年底，苏联已向火星发射了6艘飞船。然而，它们均未能成功到达火星。一些火箭科学家开玩笑，“这是火星的诅咒。”因为在过去的半个世纪，我们派去的37艘飞船中只有不足一半成功完成了任务。在第一批海盗号飞船的发射中，21艘飞船只有6艘成功到达了火星。1976年6月19日，海盗一号飞船成功进入了火星轨道。试图避开诅咒的下一个挑战是——在火星的表面上着陆。
第一艘海盗登陆器原定于独立日在火星表面着陆，但在拟定的着陆区域未发现安全的着陆点。在波多黎各，直径1 000英尺的阿雷西沃望远镜正在扫描火星的表面，并显示原定的着陆点散落着乱七八糟的岩石。后来，阿雷西沃望远镜成为了好莱坞电影《超时空接触》的背景（根据卡尔·萨根的畅销书改编）。最终，登陆器在7月20日降落在火星的黄金平原上。19分钟后，它发出的信号到达了地球。现在，一切都过去了。
如果海盗号飞船的导航团队已做好了准备，那么，他们一定想到了寻找生命迹象的任务。在任务设计的过程中，寻找生命的研究方案曾被仔细筛选和论证，最后的方案要消除假阳性实验结果的可能性。研究人员都充分认识到了这项任务的重要性，因为这些实验有可能彻底改变我们对自身的认识。在火星上找到生命，我们对生命的看法将会立刻且永远地改变。
海盗号飞船的导航团队与4名美国航天局任命的专家组成了审查委员会，大家一致认为该实验将取得成功。如果实验结果显示为阳性，就将备份的火星土壤样品加热到160摄氏度——该温度可杀死一切微生物，之后再进行测试。如果此后的测试结果呈阴性，研究人员就能肯定地假设他们发现了生命，而不是化学物质。
只有当吉尔·列文的实验达到了公认的标准，研究者们才会改变他们的想法。
从表面上看，列文的成就非同一般。在城市的污水中检测生命是一回事，但在2亿英里外的一颗行星上利用科学机器人检测微生物又是另一回事。事实上，自列文的放射性“标定释放”实验发明16年以来，几乎没有发生过错误。
该实验用放射性碳元素“标记”代谢释放的气体，并由此而得名。为了培养微生物，需要将多种营养物质放入培养皿中的培养基。微生物以此为食并繁殖。列文以一种非常简单的方式调整了这个做法，在营养物质中添加了放射性同位素。微生物不断进行着新陈代谢，这意味着它们释放的气体来自于它们摄入的食物。如果他们一直在摄取放射性碳，那么，放于气体之上的盖革计数器就应该疯狂计数。这个想法很简单：将放射性营养物质添加到含有微生物的土壤样品中，并观察探测器数据图形的上升。如果记录到了放射性的增加，就将土壤样品加热到160摄氏度杀死微生物，此后再重复实验。此时，无论你添加任何的放射性营养物质，都不会产生放射性气体。在地球，该实验用于发现可疑水体中的微生物，并利用加利福尼亚的土壤通过了测试。现在，它被运用于火星。