2076年的世界：那场核战争有点令人沮丧

 
　　军刀在莫斯科和华盛顿之间再次霍霍作响，更不用提及印度和巴基斯坦在克什米尔的战斗。中国的核武库正在增长。有些人仍然担心伊朗的核意图。朝鲜也拥有了核力量。冷战可能已经结束，但是武器和地缘政治闪点仍然存在。未来60年里有可能发生核战争吗？
 
　　世界上仍然拥有大约1万枚核弹头，绝大多数在俄罗斯和美国。但让我们假设这两个国家不按下按钮，紧张局势最终在印度和巴基斯坦之间爆发。
 
　　大多数远离南亚的人可能会以为这样的冲突不会对他们造成太大的威胁。恐怕你还需要再好好考虑一下。两国之间只有200多个相对较小的核弹头。假设他们释放了一半，即一百枚15千吨当量的原子弹，这些原子弹的威力与1945年在广岛投下的小男孩相当。
 
　　爆炸、风暴与辐射将造成卡拉奇和德里这样的大城市中数百万人死亡。但是，根据新泽西罗格斯大学的阿兰罗勃克（Alan Robock）和科罗拉多州博尔德国家大气研究中心的麦克米尔斯（Michael Mills）的模拟，这只是一个开始。
 
　　火灾将把大约500万吨热黑烟送上平流层，随后它们将传播到世界各地。这种烟雾会将到达地球表面的太阳辐射减少8％，足以使北美，欧洲和亚洲大部分地区的平均冬季气温下降2.5至6摄氏度，而不只是几天。而这一影响到达峰值需要大约五年的时间，并且在十年后，地球上的人类仍然会强烈地感受到影响。
 
　　除了核冬天之外，气候模型还预测，随着天气系统失去能量，降雨量将减少。 亚洲季风将崩溃：这将影响20亿人，而这些人的用水将减少80％。
 
　　同时，亚马逊盆地和已经十分干旱的美国西南部和西澳大利亚几乎也不会好到哪里去。
 
　　烟雾会将正常寒冷的平流层加热约30°C，释放含氮化学物质，从而破坏大部分臭氧层。但皮肤癌可能还远远不是我们最为忧虑的一点。接近冰河时期的温度将导致霜冻，从而世界中纬度主要产粮区的生长季节将减少长达40天。与减少的降雨量和暴增的紫外线一起，这将导致作物产量直线下降。核冬天将带来全球饥荒。
 
　　而我们需要记住，所有的这一切，仅仅是从一个微小的区域战争开始的。密苏里大学的史蒂文·斯塔尔（Steven Starr）计算，美俄之间的核交换可以向空气中投射1.5亿吨烟雾。 这将阻挡70％的阳光，并使世界大部分地区降温20摄氏度或更多。食物无法生长，大多数人将会饿死。
 
　　过去60年来最伟大的地缘政治成就之一是避免核战争。所以，让我们为我们下一个60年祈祷。

　　2076年的世界：我们还没有发现外星人

　　几十年以来，我们用着越来越精密的仪器，试图在苍茫宇宙中，寻找我们并不孤单的证据。漫游车正在探索火星的表面，而科学家也正在计划访问其他有希望的地点，比如土星的卫星恩克拉多斯和木星的卫星欧罗巴，两者都可能含有液态水。
 
　　预计于2018年发射的詹姆斯·韦伯空间望远镜将使得天文学家们可以对行星大气进行采样，寻找构成生命的化学信号。而射电天文学家长期以来则一直在监听智能外星人的传输信号。
 
　　到目前为止，我们什么都还没有发现。如果一直是这样怎么办？如果到本世纪中叶，我们已经访问了太阳系中的每一个有可能存在生命的地方，监听了上亿颗恒星的无线电信号，并观察了数以百万计的外行星，却仍然没有发现最微小的生命轨迹呢？ 我们什么时候应该放弃，并承认我们是孤独的？
 
　　决不，那些参与搜索工作的人这样回答道。“我甚至不能想象什么时候该放弃”，美国宇航局天体生物学计划主任玛丽·沃特克（Mary Voytek）说。 “考虑到那么多围绕着所有其他行星旋转的其他行星，我们无法想象生命不会在别的地方出现。”
 
　　毕竟，在已知的宇宙中有大约1000亿个星系，而每个星系里大约包含有1000亿颗恒星。这样庞大的数字使得那些看上去非常不可能的事件最终在某个地方发生，而且生命的起源甚至可能还称不上是完全不可能的。
 
　　没有找到外星生命只会使得搜索者们怀疑他们的方法和假设，而不会动摇他们对于目标存在的看法。加拿大维多利亚大学的天文学家约翰威利斯，他刚刚出版了一本有关寻找外星人生命的新书，这样评论道，“你必须认真思考你如何定义生命。”
 
　　现实并不像在星际迷航中那样，你拥有一个三度仪，而当你指向一个生物时，你能听得到很大一声“bong！”。例如，我们可以在外星系的大气中寻找水和氧气。
 
　　但谁也不能保证，外星生物需要那些分子。我们可以监听一个外星文明的无线电信号，但谁能保证他们没有更好的沟通方式，而我们却不知道？
 
　　即使在外行星上存在着生命，我们也不太可能知道它，除非生命数量能丰富到足以改变整个大气层。 如果今天的搜索遇到的是寂静的回应，研究人员将只是回到他们的绘图板前，设计一种更好，更敏感的探测方式，供下次使用。
 
　　当然，他们也有可能是错的，也许我们真的是完全孤独。尽管这其中的唯一性让人难以置信，而且极不可能。 而如果真的是这样，科学家可能不得不重新思考他们关于生命起源所需条件的看法，以及为什么地球如此独一无二。威利斯说，这会带来很大的负担。
 
　　“如果宇宙真的是空的，而我们是第一个智慧生物，那我们有必须肩负起一个巨大的责任，要好好活着，不要作死。”
 
　　2076年的世界：无需能源的人造太阳
 
　　2076年，我们已经生活在一个由核聚变供能的世界里。但不幸的是，反应堆离我们仍然有1.5亿公里的距离，依旧十分遥远，而且我们还没有找到一种可以直接利用它的有效方式。所以，我们依旧在燃烧那些以化石态贮存起来的能源——煤炭、石油和天然气——我们这是在慢慢地煮沸这颗星球，就像温水煮青蛙那样。
 
　　回到当下，在地球上再造一个太阳将大大地有助于推进这个问题的解决，但这是一个巨大的难题。早在60多年前研究就已经开始了，目前最被看好的融合反应堆设计托卡马克，已经面世了半个多世纪了。托卡马克装置将重氢同位素捕获在环形磁场内，通过加热和挤压等离子体使得氘和氚发生聚变以释放能量。
 
　　在测试了一系列尺寸越来越大的托科马克装置之后，核聚变研究人员于10年前一致同意在法国建立一个巨大的托科马克装置，即ITER。
 
　　如果一切都按照计划——当然这几乎肯定不会发生——那么在2035年，ITER将在数百秒内产生500兆瓦的能量，这将让其成为世界上第一个生成的能量高于运行所需能量的核聚变反应堆。
 
　　但通用原子公司副总裁兼美国DIII-D核聚变项目主任米奇·韦德（Mickey Wade）表示，即使到那时，仍然存在两个巨大的障碍——其中之一是开发能够承受长时间暴露于等离子体的材料；另一个是维持约束等离子体运动所需的超强磁场。
 
　　克服所有这两个难题将是一个划时代的突破。核聚变将使我们几乎无需再仰赖化石燃料，并能提供几乎无限量的清洁而且极其便宜的能源。
 
　　不过真的是这样吗？核聚变当然一定比燃烧化石燃料更加清洁，但它并不是碳中性的。反应堆不会直接排放二氧化碳，但其建造、燃料生产和废物管理过程无可避免地具有自己的碳足迹。此外，核聚变还会产生放射性废物，即使它们的半衰期是几十年，而不是几百年或者上千年。
 
　　同时，核聚变能源也不会便宜。反应堆的建造成本是天文数字般昂贵——ITER项目耗资已经膨胀到超过200亿欧元。
 
　　如果无法收回投资，没有人还会再花那么多钱。不过一旦开始运行，其运营成本将在一个适度的范围内。海洋含有够聚变反应堆使用数万年的氘，尽管氚在自然界中极其罕见。
 
　　整个世界是否都能运行在核聚变能源之上？原则上是的，但在实践中，这是不可能的。核聚变工厂的运营商们在运行时，可能仅仅维持在其收回投资的水平，因此核聚变电站输出的电能可能仅满足大部分基本负载功率的需求。
 
　　而在面对峰值需求时，则可能必须通过储能技术来满足，例如超级电容器、由太阳能和风能充电等。但我们还必须考虑为飞机以及其他不能直接通过电网运行的技术提供能源的新途径。
 
　　然而，核聚变在将来的60年间仍然只是一项未来技术，而太阳能和风能也不太可能满足我们所有的需求。
 
　　在这种情况下，我们默认选项仍然可能只有是核裂变，并且继续容忍其所有的弊端——事故、长半衰期放射性废物和武器扩散的担忧。超导材料和地球工程可能是我们的救星。但即使这样，我们在2076年真的需要大量的自制太阳光。

　　2076年的世界：行走在地球上的人造生命
 
　　几乎自地球冷却到可以栖息伊始，地球上就出现了生命，而且就我们所知，这一过程在随后的40亿年岁月里没有再次出现。
 
　　但是，随着研究人员们正日益接近从零开始在实验室制备生物这一目标，这一长期的干涸咒语可能在未来的几年内就将宣告结束。
 
　　遗传学家已经合成了定制的基因组并将其插入细菌中。他们还改变了其他细菌的遗传密码，使得它们能够使用新的、且是非天然的基础材料来制造蛋白质。
 
　　但所有这些努力都是从一个有生命的有机体开始，科学家所做的只是在此基础上加以改良。
 
　　一个更为雄心勃勃的研究方向则从无生物活性的化学成分开始——有时是熟悉的核酸和脂质，但有时则是完全不同的结构，比如自组装金属氧化物。
 
　　研究人员的目的是使得这些化学物质能够超过达尔文阈值，并开始自我复制并发展：而这是将其称为活性系统的关键标准。如果能够实现这一点，其影响将是巨大的。
 
　　最为根本的是，生命合成将补上始自达尔文的哲学上的一处漏缺，即以创造为中心的观点看待生物世界。俄勒冈州波特兰里德学院哲学家马克·贝多（Mark Bedau）说：“这将证明生命只是一个复杂的化学系统。 当然，大多数科学家已经持有这样的观点，但合成生命将使这一点以一种无法被忽视的方式在更广阔的世界呈现出来。 此外，在实验室中创造生命，还将证明生命的起源门槛相对较低，从而增加了我们可能在太阳系中其他地方搜寻到生命的可能性。”
 
　　第二次创世纪也将给生物学家一个独立的比较参考点，用以了解究竟是什么使生命开始起源。而且，因为能够实现合成生命，因此我们还能够修改这一过程，改变成分，以了解究竟哪些功能是真正必须的。
 
　　佛罗里达的应用分子进化基金会的史蒂芬·本纳（Steven Benner）说，我们最终称之为“自然生物”的东西被数十亿年的进化所拖累，让我们无法区分出哪些是对于生命真正至关重要的东西，以及哪些是对于我们的特殊行为至关重要的东西。新创造的生命将为实验者们研究生命的必需品提供一个更清洁的系统。
 
　　而在未来，现实中的回馈可能还会更进一步。一开始，任何的新生命形式都是如此脆弱，离开了实验室的悉心照料，生命根本无法存活，所以想要生产特定的分子或者降解有毒废物的生物技术人员，需要更青睐于改善自然生物以获得更好的成功率。
 
　　然而，从长远来看，人工生命可能会强大到足以自己茁壮成长。如果真的是这样，它将使得生物技术人员摆脱自然生物的限制，并实现新的目标。“我们可以探索各种可能的回报，”英国格拉斯哥大学的李克·罗宁（Lee Cronin）说。
 
　　但是，这些益处还有可能带来风险。根据定义，一种自由生长、独立发展的生命形式将不再完全可预测或可控制。生物技术人员将需要设计有效的“杀伤开关”，以防新生物以某些方式变得致病或有害，而政策制定者和伦理学家们则需要通力合作，研究何时以及应该如何触发它们。
 
　　而公众们则可能一如既往地指责研究人员试图扮演上帝，并或许会试图扼杀整个行业。总之，关于合成生命的影响的讨论需要尽快开始。 “在很短的时间内，这就有可能会成为一个严重的问题，”贝多说。

　　2076 年的世界：转基因人类遍布全球
 
　　2021 年 4 月的一天，山田太郎（Tarou Yamada）出生于东京，并立即成为世界各地的头条新闻。一些报纸这样称呼他为“奇迹男孩”。这是因为太郎的父亲由于Y染色体上存在突变，而不能产生精子，因此，在理论上他是完全不育的。然而，基因测试证实太郎确实是他的儿子。
 
　　为了让太郎的故事成为可能，一个生育临床中心需要从太郎父亲处取得干细胞，并使用CRISPR基因组编辑工具去修复他的Y染色体突变，然后将从修复后的细胞中获取精子细胞。那些经过编辑的精子细胞，随后在太郎母亲的卵子细胞中孕育，将基因改变固化到他所有的核DNA之中。换句话说，山田太郎将是第一位基因组被编辑了的人。
 
　　他将不会是最后一个。尽管一些国家在听到太郎出生的新闻（日本目前没有这样的法律）之后收紧了禁止基因组编辑的规定，其他国家则认为这样做有理可循，例如允许不育的父母拥有生物学上的自己的孩子。
 
　　很快，每年都有几十个基因组编辑过的孩子出生，随后这个数字增加到几百，最后成千上万。你无法将这些孩子从同龄的孩子中区分出来，因为他们的基因组是完全正常的。
 
　　这就是胚系基因组编辑革命一种可能的开始方式。现在有很多关于编辑可遗传DNA的讨论，以防止儿童从他们的父母处获得诸如囊性纤维化等疾病的基因，但是，几乎所有这些疾病已经可以通过在植入前筛选IVF胚胎来预防。
 
　　为什么那些即将为人父母的人们更青睐于基因组编辑手段，即使所谓的植入前基因诊断却是一种更为安全和便宜的手段——PGD（Preimplantation Genetic Diagnosis，移植前基因诊断）一次只能除去一个或两个有害的突变。而基因编辑技术则一次可以进行几十个变化。
 
　　一旦胚系编辑技术开始用于不育治疗，生育门诊可能还同时会提供调整其他基因的选项。遗传工程的反对者将这称为滑坡；但是在支持者眼中，这一手段是明智的，甚至带来了人道主义的进步。
 
　　我们每一个人都带有数百个有害的突变，这些突变会增加我们患癌症、阿尔茨海默病以及精神障碍等疾病的风险，所以你既然已经要接受基因组编辑治疗，为什么不顺便解决这些最坏的疾病？事实上，一旦这些治疗技术可以确保安全地完成，你不去做这些治疗反而可以说是不道德的。
 
　　除此之外，人体中还有不少有益的基因变体，其中的一些可能可以使得人们能免疫艾滋病毒或者不太容易变成肥胖。也许最快在2030年代，部分国家就有可能允许引入这些变体。
 
　　这种干预将是极具争议的。这种争议性变得尤甚，特别是当我们添加的基因变体能够改善我们高度重视的个性、智力或其他特质时。然而，我们还不知道如何做到这一点？我们还没有发现任何单一的基因变异，能使得像智商提高的幅度能够媲美有富裕的父母或接受良好的教育。
 
　　事实上，大脑是如此复杂，我们可能永远无法预测某个特定突变到底将带来什么结果。这意味着，引入一个自然界尚未存在的改变大脑的突变，不亚于是黑暗中一个巨大的飞跃，无论是父母或监管者都不应该允许这种飞跃的存在。
 
　　但是，基因组编辑技术肯定会让个体不太易患上各种疾病。随着基因组编辑的孩子比那些传统方式怀上的孩子更加健康，富有的父母将开始更加青睐基因组编辑技术，即使他们并没有这样做的迫切需要。
 
　　这是否会使得精英人群们能够给他们的孩子平添另一个优势，并扩大富人与穷人之间本义巨大的鸿沟？非常很可能。
 
　　但是，让我们以一个乐观的预测作为结尾：在《新科学家》杂志诞生120周年之际，许多国家将常态化地、而且毫无异议地为任何想要这样做的未来父母们提供基因组编辑技术，因为这项技术的治疗成本将远远低于超过一个人一生之中医疗费用的支出。
 
　　2076年的世界：我们认为，涵盖一切的理论都在这里
 
　　让我们不要自欺欺人：我们现在所认知的一切，都没有逼近事物的真相。
 
　　在探寻自然基本理论的过程中，历史带给我们的教训既令人沮丧，又让人欣喜。拿牛顿的万有引力定律来说，在长达两个多世纪的时间里，它能够十分精确地描述从树上掉下的苹果以及行星的旋转轨迹，但最终它让位于一个“更加正确”的理论，即爱因斯坦的广义相对论。
 
　　这一理论与经典力学的直观轮廓相似：但是挖掘到亚原子粒子的水平，我们发现这一理论在量子不确定性的迷雾中变得模糊不清。
 
　　量子理论解释了物质在微小规模上的机制，而广义相对论则描述了宇宙的大规模演化。每个理论都有其非常合理之处，但两者之间疏漏和不一致的存在使我们相信，他们也只是未来更好的理论的“占位符”。 一个统一的“涵盖一切的理论”将把我们带到量子论和相对论无法解释的地方，比如说，黑洞之后的究竟会发生什么，或者什么是宇宙的第一种物质。
 
　　毫无疑问这些东西让人头疼——许多著名的科学家已经在追求这一终极理论的过程中败下阵来。爱因斯坦的晚年岁月主要用于追寻一个孤立的终极启示，但是最终毫无结果。
 
　　当然，现在的事情并没有发生太多的改变。为了实现理论的大一统，试过通过用微小的扭曲弦来替代基本粒子的弦理论已经被提出，尽管人们仍然对它缺乏可测试的预测能力提出了批评。而一些与之竞争的理论，如环圈量子重力学（loop quantum gravity）等已经开始崭露头角，但尚未带来重大突破。