佛光人文社会学院科技未来第02章科技预测与始料未及（a）.ppt

敬 請 指 教 蘋果落向地面、一道閃電劃過長空、核電站反應堆裏的鈾原子衰變同時放出能量，超級加速器擊碎質子：這幾種現象代表著自然界中四種基本力的作用，也就是引力、電磁力、弱力和強力。 宇宙間所有的物理現象都可以用這四種基本力進行解釋。但是科學家並不滿足。有沒有可能把這四種力統一成為一種？上個世紀60年代，物理學家發現弱力和電磁力是可以統一起來的，它們是一種事物的不同側面，統稱電弱力。但是其餘兩種力是否可以和它統一起來？ 5、物理學定律可以被統一起來嗎？ 量子理論已經誕生了100年有餘，它產生了令人信服的應用成果，但是它也帶來了反直覺：量子力學的不確定原理指出我們無法同時精確地獲得一個物體的動量和位置。而非定域性讓兩個處於量子糾纏態的粒子的糾纏態同時崩潰，而不管它們相距多遠。愛因斯坦就說過，儘管量子力學給他留下了非常深刻的印象，但是“一個內心的聲音告訴我，它還不是真實的東西。 6、在量子不確定性和非定域性之下，還有更深層次的原理嗎？ 在某種意義上，化學家是最喜歡發明的一群人，因為他們總是不斷製造出新型的分子。儘管今天的化學家已經能製造出很複雜的化學結構，他們能讓這項工作變得既簡單又複雜嗎？也就是說，讓“原料”原子自己“裝配”成複雜的結構，就像生命所表現出來的那種自我裝配的特性。已經有一些化學自我裝配的實例，例如製造類似細胞膜的雙層膜結構。但是更高級的自我裝配，例如自下而上地製造積體電路，仍然是一個夢想。 7、我們能把化學自我裝配推進多遠？ 8、傳統計算的極限是什麼？ 有些事看上去很簡單但是解決起來很複雜，例如一個推銷員要走遍相互連接的幾個城市，那麼怎樣走才能實現總路程最近？城市數量的增加會讓最強大的電子電腦也感到畏懼。上個世紀40年代，資訊理論之父香農提出了資訊（以比特方式存在）儲存和傳遞所遵循的物理規律。任何傳統的電腦都不能超越這個規律。那麼，在工程上，最終我們能造出多麼強大的電腦？不過，非傳統的電腦可能並不受到這些限制，例如近年來興起的量子電腦。 17世紀的法國哲學家有一句名言：“我思故我在”。可以看出，意識在很長時間裏都是哲學討論的話題。現代科學認為，意識是從大腦中數以億計的神經元的協作中湧現出來的。但是這仍然太籠統了，具體來說，神經元是如何產生意識的？近年來，科學家已經找到了一些可以對這個最主觀和最個人的事物進行客觀研究的方法和工具，並且借助大腦損傷的病人，科學家得以一窺意識的奧秘。除了要弄清意識的具體運作方式，科學家還想知道一個更深層次問題的答案：它為什麼存在，它是如何起源的？ 9、意識的生物學基礎是什麼？ 有一些生物擁有非凡的修復本領：被切斷的蚯蚓可以重新長出一半身體，而蠑螈可以重建受損的四肢……相比而言，人類的再生本領似乎就差了一點。沒有人可以重新長出手指，骨頭的使用也是從一而終。稍可令人安慰的是肝臟。被部分切除的肝臟可以恢復到原來的狀態。科學家發現，那些可以讓器官再生的動物，在必要的時候重新啟動了胚胎發育時期的遺傳程式，從而長出了新的器官。那麼人類是否可以利用類似的手法，在人工控制下自我更換零部件呢？ 10、什麼控制著器官再生？ 在上個世紀中期，生物學家把青蛙的體細胞核放入青蛙的去核卵細胞裏，結果製造出了克隆蝌蚪。最近幾年，關於人類胚胎幹細胞的研究正在熱火朝天地進行——把人的體細胞核放入卵細胞中，科學家期待著製造出各種各樣的人類體細胞，例如神經細胞、成骨細胞、心肌細胞等等。儘管科學家已經取得了一些成功，他們仍然對於這種體細胞核移植技術能夠成功的原因知之甚少。的確，去核的卵細胞在這個過程中扮演著至關重要的角色——可是具體機制是什麼？ 11、一個皮膚細胞如何能變成神經細胞？ 在某種意義上，植物似乎比動物有更大的靈活性。植物的體細胞不需要繁瑣的體細胞核移植技術，就能重新變成植物胚胎細胞。科學家很早就已經開始利用植物的這種性質。用一小塊植物組織，在實驗室裏就能培養出可以供一片森林使用的幼苗。但是為什麼植物細胞有這樣的靈活性？科學家已經發現了一些線索，例如植物的生長素在這個過程中起到的作用。 12、一個體細胞是如何變成整株植物的？ 科學家已經發現了34億年前的微生物的化石，在更古老的岩石上也能找到生物光合作用的痕跡。那麼蛋白質和DNA——生命的兩大支柱——哪一個先出現在地球上？或者一起出現？科學家認為，更可能的情況是，RNA比前兩者更早出現。另一個問題是，生命在什麼樣的環境下起源？一種假說認為，生命最早起源於海底的熱水中。如今，科學家一方面在實驗室裏探尋從簡單有機物到可以自我複製的有機物的發展過程，另一方面，研究彗星和火星，也將為這個問題帶來重要的啟示。 13、生命是如何以及在哪里起源的？ 這是一個充滿生命的行星，但是並非每一個角落的生命都同樣繁榮。一些地區居住的物種的數量超過其他地區。熱帶比寒帶擁有更高的物種多樣性。