想象我们的四个未来

□ 吴 军

对于21 世纪的科技发展，我们唯一能够准确预言的就是它的进步速度和成就的数量要远远高于20 世纪。人类通常会高估一至五年的科技进步速度，而低估十至五十年的发展水平。21 世纪会有很多今天尚在萌芽阶段，甚至还没有出现苗头的科技成就，我们无法将它们一一列举出来，毕竟生活在今天的人很难想象未来的世界。不过，从我们今天的需求出发，根据今天已有的技术积累，沿着能量和信息所提示的方向，我们至少可以看到下面一些比较重要的研究领域。

信息技术器材的新材料

在过去的半个多世纪里，人类的发展在很大程度上依赖于半导体技术的进步，或者说是“摩尔定律”在发挥作用。同样的能耗，人类可以让计算机处理和存储更多的信息。但是，随着半导体集成电路越来越复杂，它消耗的能量在逐渐增加。今天，同样体积的半导体芯片消耗的能量已经超过了核反应堆。这些能量并不全消耗在计算上，大多数变成了无用的热量。同时，为了给小型计算机设备降温，又需要耗费额外的能量。今天，能耗已经成为信息技术发展的瓶颈，对此，我们每一个使用手机的人都有体会。

要解决这个问题，沿用今天的技术是办不到的，需要有革命性的新技术。在诸多未来的新技术中，可以分为开源和节流两类。开源技术包括使用能量密度更高的供电设备，比如电极距离非常近的纳米电池；而在节流方面，几乎不用能量的“拓扑绝缘体”可能成为未来信息技术的新载体。这是一种表面呈现超导特征，而内部是绝缘体的新材料。

2016 年的诺贝尔物理学奖就被授予了在拓扑绝缘体领域研究的三位物理学家：戴维·索利斯、邓肯·霍尔丹和迈克尔·科斯特利茨。当然，找到制作这种材料的方向，并且将它们用于产品，还有很长的路要走。

星际旅行

2018 年2 月，美国太空探索技术公司（SpaceX）的重型猎鹰运载火箭成功发射，让很多人又一次燃起了登陆火星的激情，关心科技的中国读者都在热议这一话题。

人类探索太空的意义非常重大，除了满足好奇心，还需要为人类找到备用的家园。但是，星际旅行对人类自身来讲是难以完成的任务，因为在地球上演化了上百万年的人类并不适合长期在太空生活，就算移民到条件和地球很相似，离地球距离不算太远的火星，都不是一件容易的事情。按照阿波罗计划的思路进行载人火星飞行是不现实的，人类必须在能量利用和信息利用上有质的飞跃，才能完成这个任务。

早在完成阿波罗计划之后，冯·布劳恩就考虑过使用核动力火箭进行登陆火星的探索，并提出了名为NERVA（nuelear engine for rocket vehicle application）的火星计划，很多技术都已实验成功，但是由于成本太高而被美国总统尼克松否决了。后来，远程通信、人工智能和机器人技术进一步发展，很多原本需要人完成的任务可以交给机器人了，比如火星的早期探测。如果人类在未来真的会亲自到火星探索，就需要先搭建供人类居住的火星站，这件事也将交给机器人去完成。

人造光合作用

如果人类想在火星或者其他没有生命的星球上长期生存，就需要解决食品问题，而从地球上运输食品并不是个好主意。今天，技术能够实现的一个解决办法就是通过人造光合作用，在纳米催化剂的作用下，利用太阳光直接将水和二氧化碳，合成出淀粉等碳水化合物和氧气。这项技术的可行性已经在几个实验室里得到证实，而且人工光合作用的能量转换率可以达到植物光合作用的十倍左右。这项技术不仅可以为太空旅行的人类提供能源和食物，也能彻底解决因二氧化碳含量上升引起的全球气候变暖问题，还能够提供人类所需的能源。

很多人觉得太阳的能量强度不够，这其实是一个误解。太阳能到达地球大气层的总功率大约是170 拍瓦，相当于800 万个三峡水电站的发电能力。到达火星表面的太阳能总功率也高达20 拍瓦，对人类生存所需来说，这些能量是绰绰有余的，关键是如何利用这些能量。

延缓衰老

随着医学的进步和全社会保健水平的提高，人类的寿命在不断延长。全球人均预期寿命在1990 年还只有64.2 岁；到2019 年，这个数字已经增加到72.6 岁；到2050年，这个数字很可能会继续增加到77.1 岁。而仅仅在半个世纪之前，世界人均寿命还只有55 岁左右，发达国家也没有超过70 岁。由此可见，人类平均寿命增长之快，又让人们对人类未来的寿命有了更高的期许。

今天，很多人一直有这样一个疑问：如果我们能够编辑自己的基因，是否能够长生不老呢？对于这个问题，简单的回答是：完全没有可能。人类人均寿命提高之后，另一个大问题就会出现：大量与衰老相关的疾病。在过去的十多年里，导致美国人死亡的前四种疾病中，心血管疾病、癌症和中风这三类疾病的死亡率都在下降，唯独和衰老相关的疾病（诸如阿尔茨海默病）在上升。基因泰克公司前首席执行官、Calico 公司（谷歌成立的一家健康科技公司）现任首席执行官李文森博士认为，最有意义的事情，是找到那些导致人类衰老的原因，防止病变甚至修复一部分机能，让人能够健康地活到115 岁，最好直到生命结束的前一天还非常健康。