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盡管新冠疫情肆虐世界，但科技發(fā)展的腳步沒有停滯，人類的科學探索步伐邁向了天上、人間和虛擬空間。

繁盛之下，亦有反思。我們似乎驕傲于人類的創(chuàng)新能力，各類技術產品層出不窮，但越來越多的科技創(chuàng)新背后，是創(chuàng)新增量的邊際遞減。計算機和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展帶來了領先的數(shù)字技術和巨大的數(shù)據(jù)資源，但能否以此拉動原始創(chuàng)新，推動基礎科學的突破使人類社會受益，至今待解。

一個民族是否有希望，要看他們能否仰望星空。任何前沿科學研究與創(chuàng)新上的突破，不可能出自“創(chuàng)富”驅動、急功近利的氛圍，而需要好奇心與定力的滋養(yǎng)；也不可能靠單個國家獨自努力，而需要人類共同體一起點亮科技之樹。

希望今天的文章，能帶給你一些新的思考。

來源 | 智先生

1

2008年1月16日，蘋果MacWorld大會，喬布斯從檔案袋里拿出了第一代Macbook Air，說：

Macbook Air薄到了什么程度？

當時市面上最薄的筆記本是索尼TZ Series，而Macbook Air最厚部分，比它的最薄部分還要薄。

諸多細節(jié)方面，Macbook Air都做到了美學極致，延續(xù)至今。唯獨在續(xù)航方面比較差。

如果你拆開Macbook后蓋，會發(fā)現(xiàn)在密閉狹窄的有限空間中，鋰電池幾乎塞滿所有空間，只為了提升那一點續(xù)航時間。

這是藝術與現(xiàn)實的妥協(xié)。

十年匆匆而過，各種型號的筆記本電腦蓬勃發(fā)展，全面屏手機成為標配，攝像頭從800萬提到1億像素，指紋解鎖、面容識別、快充技術也不再新鮮……一切都在變化，順應時代發(fā)展。

一切又仿佛沒有改變，從1990年到現(xiàn)在，鋰電池技術幾乎原地踏步，進展緩慢。

電池這玩意涉及到材料學，而材料學但凡想做出突破，沒有多少捷徑可走，就是不斷換材料進行重復實驗。什么時候出成果？不知道，簡稱“薛定諤的材料”。

我一個在研究所工作的朋友，每天任務就是做理論模擬，盯著元素周期表和晶體數(shù)據(jù)庫，將各種材料反復組合，不管能合成、還是不能合成的，通通計算一遍，只為了碰運氣，找到在電池上的突破口。

但這一碰就是三年，不要說有什么突破性材料，甚至連電池的理論壽命都無法推導，完全找不到數(shù)學模型，只能靠一遍遍實驗數(shù)據(jù)去算，去尋找趨勢，做各種無用功。

太苦了，眼見他的地中海逐漸成型，歲月不饒人。

早些年還會有新聞販賣概念，什么鋰空氣、納米電池、量子電池等等，甚至是加水就能跑的氫能汽車，要不只談容量，回避生產成本；要不談充電速度，不談壽命；或者干脆就是交智商稅的。

如果一味追求續(xù)航時間長的電池，我們早就發(fā)明出來了，現(xiàn)在人造衛(wèi)星上用的核衰變電池就可以用好幾十年，可功率太低，根本帶不動手機。

電池這一塊，我們一次次折戟沉沙，無功而返，只能在現(xiàn)有鋰電池技術上修補，做各種形式上的創(chuàng)新。

近年來也有不少安全性上的突破，比如比亞迪的“刀片電池”，成功征服了針刺測試：

針刺測試已經克服，但如何克服在寒冬環(huán)境下鋰電池的衰減問題，目前進展未知，北方朋友也特別煎熬。

不僅電池，半導體行業(yè)同樣面臨相似困境。

為了證明“科技大爆炸”，有人會拿幾十年前的大哥大來對比智能手機，或者拿占滿一間教室那么大的古董計算機，來對比如今的筆記本電腦。

電腦和手機是改變了我們生活，只是拆開來看，它們的底層結構沒有任何變化，都只是體現(xiàn)在應用上的進步，比如儲存容量、運行速度、屏幕分辨率等。

現(xiàn)代計算機雖然結構更復雜，計算能力更強，仍然是基于上世紀40年代的馮諾依曼機原理上進行改良。

體積縮小，歸功于集成電路的迅猛發(fā)展，也就是“摩爾定律”：集成電路可容納的元器件數(shù)量，每隔18~24個月會增加一倍，性能也將提升一倍。

但摩爾定律不會一直維持下去，想壓縮集成電路面積，又要在里面無限堆砌元器件，最終肯定會達到物理極限，5nm制程必然不是終點，也很快到臨界點了。

量子計算機倒可以期待一下。

2019年，谷歌宣稱“量子霸權”已經實現(xiàn)，在實驗中證明了自家量子計算機的優(yōu)越性：在世界第一超算Summit需要計算1萬年的實驗中，谷歌的量子計算機只用了3分20秒。

嚴格來說，這個實驗只是一個特定任務，實際應用意義不大，而且由于框架性問題，量子計算機是很難取代經典計算機。

然后是去年年底，我國構建了76個光子的量子計算原型機“九章”，在處理高斯玻色取樣的速度上，比谷歌的快了一百億倍。

雖然計算速度很快，可它們不是真正的計算機，既無能編程，也無法實現(xiàn)糾錯容錯，離真正大范圍的普及可商用化，還需要保守幾十年時間。

至于IT界，一直陷入迷茫中，反復鼓吹概念，比如全息互動、人造生命、永生技術、意識控制、記憶共享、腦聯(lián)網(wǎng)等等。

這些概念背后，基本沒有任何理論上的突破，更別談論創(chuàng)新，陷入了虛假繁榮，無法自拔。

2

要論鼓吹最多的概念，人工智能榜上有名。

人工智能起源于計算機技術，本質是解放生產力、提高技術研發(fā)效率，從而取代人的部分工作。

可惜，當下的“人工智能”只是一個幌子，淪為圈錢工具。許多做算法優(yōu)化、做硬件集成、做大數(shù)據(jù)的公司，只需改個名稱，就說自己是人工智能公司。

它們會根據(jù)你的搜索內容，進行精準識別，推送一些定制廣告；或者給手機攝像頭打上AI噱頭，本質還是自動美顏調一下濾鏡；主打換臉的AI軟件，用的是深度學習，勉強達到弱人工智能的最低門檻，甚至連智能都稱不上，僅僅停留在淺層。

想要實現(xiàn)強人工智能，還有很遠的距離，而且遠到令人絕望。

為什么如此難？

因為實現(xiàn)人工智能的前提，是要對人類基因組有突破性進展。

人類大腦是目前已知最復雜的結構，擁有上千億神經細胞，而人類的基因組，由大約30億堿基對組成。

在50年前，大家對科技發(fā)展看得太樂觀，認為到2000年就能充分了解大腦的思維特性，然后半個世紀過去了，我們對大腦、對基因的認知，還處于最原始階段。

我們一籌莫展，為何一個小小的受精卵會變成一個活生生的人？為什么會有膚色差異、單雙眼皮、異色瞳孔等等？為什么人與老鼠這兩個物種的差異如此之大，卻有99%的基因找到同源序列？人類基因組有兩萬多個基因，每一個序列又是什么？

生物學的本質，仍是一門基于實驗和經驗的科學，需要依賴大量數(shù)據(jù)收集和整理工作，而且缺乏完整的理論去指導實踐，缺乏一個生物學的牛頓。

也因此，人類基因的密碼牢不可破，許多疾病很難解決。

幾乎所有的精神疾病，諸如阿爾茲海默癥、抑郁癥、躁狂癥、雙相情感障礙等等，既不能觀察，也難以治療，甚至只能用“有無遺傳病家族史”和人群發(fā)病率，去做一個大概判斷。

幾乎所有疾病都無法根治，要么病因不明，要么發(fā)病機制不明，現(xiàn)代醫(yī)學所達到的“治愈”層次，也只是讓人恢復到健康狀態(tài)。

比如艾滋病、高血壓、糖尿病等病癥，通過定期服用藥物控制；早期的癌癥患者，服用靶向藥物進行長期控制，盡量不讓病毒對生活產生太大影響，就可以了。

我們是處于“科技大爆炸”時代，但真正“爆炸”的領域就只有IT互聯(lián)網(wǎng)，同時掩蓋了科技樹主干進展的貧瘠無力。

有些研究真的無法快馬加鞭，我們只能選擇希望。

3

在人類歷史上，有一個橫亙百年的問題：

地球上的石油什么時候會被我們用完？

答案一直在變，從最初的10年，一直到50年、100年……由于勘探技術進步、頁巖油氣革命、地質理論突破等因素，石油探明儲量越來越多，很可能永遠都采不完。

有一個嚴峻前提是，要想繼續(xù)滿足每年龐大的燃油需求，我們只能加把勁去發(fā)展鉆井技術，以應對表層油田快速枯竭的現(xiàn)實。

正如上面我提到的“摩爾定律”一樣，鉆井技術總有一天會達到瓶頸。

或許等到開采石油的成本越來越高，高到失去了競爭力，一桶油可以賣到天價，自然就被市場棄用，也就等同于枯竭了。

而沒有石油，光靠煤炭，可沒法維持人類的高科技生活。

僅僅石油供應不足，就會導致全球大部分城市無法正常運作，農業(yè)生產也難以為繼，更別說要養(yǎng)活全球70多億人。

而且石油還是重要的工業(yè)原料，無論是塑料、合成橡膠、化纖、清潔用品、添加劑還是瀝青，都離不開石油，新能源也無法替代。

不管核能、水電、太陽能、風能還是潮汐能，目前仍處于最低層次的利用，而且各有弊端：

水電有季節(jié)性，風能太陽能是間歇性獲取，不能隨取隨用，也不能調度，對現(xiàn)有電網(wǎng)的穩(wěn)定造成沖擊，只能作為補充能源……甚至一些新能源行業(yè)還要依靠財政補貼才能撐下去。

馬斯克這個人是挺大嘴巴，資本利益代言人，可為了實現(xiàn)殖民火星的愿景，他可以一邊夸夸其談，一邊用長達十幾年時間研究，甚至掌握了航天器發(fā)射與回收技術，大幅降低火箭發(fā)射成本。

哪怕馬斯克真解決了人類在火星上生存的種種問題，包括空氣、食物、水和人造基地，也無法解決最核心的能源問題。

目前在火箭推進方面，我們很難有技術上創(chuàng)新，發(fā)動機還是使用液氫液氧甲烷來做燃料，運輸成本居高不下。

即使不斷壓縮成本，馬斯克要想送一個人去火星，也要至少50萬美元成本（假設有人愿意），更別說在未來的宏偉計劃中，要運送100萬人口和一億噸物資。

再往后推，僅以現(xiàn)在的火箭速度，我們飛到距離地球最近的比鄰星，就要6萬年……6萬年，比人類的文明史還要漫長。

如果在未來，火箭發(fā)動機沒有出現(xiàn)革命性變化，火箭推進仍然基于化學燃料，人類將永遠困死在太陽系內，毫無希望可言。

所以目前可以一次性解決能源枯竭問題，解放人類生產力的方向只有一條：可控核聚變。

不可控核聚變，在上世紀我們已經研究出來了——氫彈。

可惜氫彈是一錘子買賣，炸完就沒。

因此，如何把一個等同于氫彈的幾億度高溫反應材料，和零下269度的低溫材料，還有上萬個零部件，拘束在一個極小空間內，實現(xiàn)能量的高效率轉化，并令其保持長期穩(wěn)定，是最大難題。

為了讓核聚變“可控”，科學家們已經研究了50年，接下來還要繼續(xù)研究第二個50年，甚至第三個50年……

目前我國的研究進度是，芯部電子溫度1億攝氏度可以維持20秒，并且在今年4月底沖擊100秒，算是邁出了一大步，很不容易。

升級改造中的全超導托卡馬克核聚變實驗裝置

圖片來源：新華社

為什么“可控核聚變”對人類如此重要？

一旦人類掌握了這項科技，等于掌握恒星的能量利用方式，擁有取之不盡、用之不竭的能量，而獲取核聚變的原料來自海水里的氚元素，原料成本忽略不計。

有了“可控核聚變”，就有無限廉價電力，就有無限前景：

內燃機將成為歷史，石油淪為化工原料；

極大降低各種礦物開采、提煉成本；

大規(guī)模海底漁業(yè)養(yǎng)殖、大規(guī)模沙漠農業(yè)成為可能；

糧食問題徹底解決，無需耕地，直接無土栽培，用海水淡化，電費忽略不計；

星際航行成為可能，開發(fā)太陽系不再是夢想；

溫室氣體得以控制，大型綠化得以實現(xiàn)，不計成本改善地球生態(tài)……

這是我們最期盼的未來。

但如果在化石能源耗盡前，人類還沒找到“可控核聚變”的辦法，最終命運一定很慘，不止是文明倒退，而是從此被鎖死在太陽系內。

所有高級物理實驗無法進行，所有科學理論無法進一步驗證，太空作業(yè)將成為歷史，能源危機甚至會爆發(fā)第三次世界大戰(zhàn)……

人類承當不起“科技停滯”的后果。

科技進步的意義，在于不斷將蛋糕做大，讓分蛋糕的人不會爭搶；可蛋糕體積一旦固定，而分蛋糕的人越來越多，矛盾就開始了。

要么坐下和談，要么從別人手里搶來，一切都靠著拳頭說話。

戰(zhàn)爭離我們沒那么遠，核手提箱也不僅僅是戰(zhàn)略威懾，真正的和平，永遠處于大炮的射程范圍內。

至少在短期內，人類社會難以出現(xiàn)大的科技變革，所以地緣紛爭、人口壓力、經濟制裁、能源危機將成為常態(tài)。

也只有末日到來，才能確定人類是否接近極限，是否有孤注一擲的決心。

4

當今科學理論的驗證越來越難，但人的壽命有限。

300年前，人們根據(jù)燃燒的化學現(xiàn)象提出能量守恒理論；200年前，一邊提出電磁理論一邊做實驗驗證；100年前，人們期待100年后能夠有足夠能力去驗證量子力學。

隨著人類積累的知識越來越多，任何一位頂尖數(shù)學家、物理學家或者生物學家，都需要經過大量時間去學習最基礎的理論知識……或者說，目前無法再復制出牛頓和愛因斯坦。

當一位科學家處于人生黃金期時，他仍在埋頭苦學知識，可能40歲時學完自己專攻的一個極小領域，待到花甲、古稀之年才終于攻克完一個物理學的分支，至此留給他繼續(xù)開拓科研的時間和精力，已經所剩無幾。

南大博士方承志在《技術大停滯》里舉了這樣一個生動例子：

有一本書叫《有限單群分類》，由四位高齡數(shù)學家出版。這本書一共350頁，全文內容僅僅是一個摘要，想要完整證明，至少要15000頁，是數(shù)學史上最龐大的證明。

為了保存這長達15000頁的證明，幾位數(shù)學家正與死神賽跑，到2011年，這本著作只是勾勒出了證明的梗概。

全世界能夠理解這些證明的人所剩無幾，他們害怕在年輕一代數(shù)學家接班之前就會離開人世。

不只是數(shù)學，很多領域都有類似現(xiàn)象。

當每個人，甚至是天才，窮盡一生也無法學完某個知識體系中的一支專業(yè)知識，那么科技的發(fā)展也就到了上限，難以再有什么突破。

另一個是人類思維所能到達的極限。

許多領域的研究，是靠人力反復嘗試才能出成果，以前還能這樣玩，但當下的前沿物理領域，已經遠遠超出人類的想象力范圍，很難下手，進展緩慢。

比如我們無法理解弦理論、暗物質、多維空間、宇宙邊緣，搞不清楚雙縫干涉實驗、戴森球，計算不了曲率引擎，也找不到可以承受10%光速旅行的材料。

被困在三維世界中思考的我們，有時候必須承認，人類的基礎前沿科技已經觸摸到天花板了。

科技雖然是沒有盡頭的，可對人類來說，能摸索到的科技是有盡頭的，這個盡頭上限，取決于人類壽命。

相比起整個宇宙，我們太微不足道，也太孤單了，至今沒有找到任何外星文明的足跡，又或者被人為掩蓋了蹤跡。

5

1950年，物理學家費米提出一個著名的“費米悖論”：

理論上講，人類能用100萬年的時間飛往銀河系各個星球。那么，外星人只要比人類早進化100萬年，現(xiàn)在就應該來到地球了。

可為什么我們還沒觀察到有外星人的存在？如果我們技術有限，沒法觀察到，那外星人又為什么發(fā)現(xiàn)不了我們？

不要低估了宇宙存在智慧生命的可能，僅以銀河系為例，類似太陽的恒星就達到上千億，而類似銀河系的星系同樣有上千億個。

從概率上來說，整個宇宙有無數(shù)類似的地球生命存在，但整片浩瀚宇宙，卻充滿死寂，除了人類，放眼望去，一片漆黑。

其中有一個理論，叫“大篩選”。

宇宙肯定存在著大量文明，可有能力離開自己星系、進行太空旅行的文明，幾乎沒有。大部分文明經過一層層篩選，從使用火種、農耕文明、工業(yè)、蒸汽機，到內燃機和電力，最終都倒在了“可控核聚變”這道篩子上。

踏過去了，就能擁有整片黑暗宇宙森林；踏不過去，就被困死在自己星球上，用剩余能量維持文明，茍延殘喘。

顯得殘酷又公平。

從宇宙大寂滅來看，我們突破能源封鎖的成功率，微乎其微，只能寄托在前沿科學家身上了。

我挺擔憂的是，科技發(fā)展至今，從業(yè)人員的疲態(tài)越發(fā)明顯，鋪天蓋地的垃圾信息和大數(shù)據(jù)、摧殘心智的工作制、高速運轉的效率需求，搭配難以專注的大腦和碎片化時間，已經讓人身心俱憊。

全世界范圍內，老齡人口急劇增加，凡是發(fā)達國家和地區(qū)，都面臨著本土人口越來越少的現(xiàn)實，而養(yǎng)老金問題，已成為媒體和政治辯論焦點。

比如美國每年在福利上的投入，是可控核聚變研發(fā)投入的百倍以上，更是關?；鸺七M計劃、超導超級對撞機等項目，節(jié)省財政支出……畢竟過好當下生活，遠比遙不可及的“可控核聚變”有意義得多。

馬斯克幸虧是有錢，背后也有NASA助力，才能支撐起自己的星際殖民夢，更多國家干脆就選擇躺平。

我以前寫過不少有關宇宙的文章，也曾感慨過，一個民族是否有希望，要看他們能否仰望星空。

很慶幸，我們國家還能不遺余力修建許多大型科技工程，有世界最大口徑射電望遠鏡天眼（觀測宇宙生命），有接棒的天宮空間站（將成為世界唯一的在軌空間站）、有環(huán)形正負電子對撞機項目（對上帝粒子進行精確測量）、也有世界首顆量子衛(wèi)星（開展對量子力學的實驗檢驗）……

可在最前沿科學研究上，不是只靠一個國家就能點亮科技樹，是需要全人類一起。目前國際形勢復雜，意識對抗嚴重，我也不知道什么時候才能真正一起抬頭望星空，形成人類命運共同體。

——《星際唱片》

end

參考資料：

資水東流博士：《技術大停滯》

尤瓦爾·赫拉利：《未來簡史》

史蒂芬·霍金：《時間簡史》《宇宙簡史》

新華社：《沖擊！1億攝氏度100秒》

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