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霍金预言——未来一千年中的科学

来源:网络资源 2009-09-02 13:18:16

  霍金预言——未来一千年中的科学

  一种可能性就是,由于某种像核战争这样的灾难,我们将自己彻底消灭。

  把量子理论与爱因斯坦的广义相对论统一起来,并得到一个关于宇宙的基本规律的完备理论。这种理论将在从现在开始的20年内现出。

  在今后100年中,很可能我们将能够彻底地重新设计人类的DNA。

  临近新世纪的到来,对于过去一千年的回顾和对下一个千年的展望,是许多人都会感兴趣、并愿意谈论的话题。但是,关于在下一个一千年中,科学会是什么样子,也许就不是一般人都能驾驭的问题了。从1998年起,美国白宫开始组织被称为千年晚会系列活动。其目的就是要在这些聚会上,把来自许多领域的学者、科学家和有创造性的个人召集在一起,总结过去,并想象我们的未来。

  1998年3月6日,在美国华盛顿白宫东厅举行的千年晚会上,著名的剑桥大学物理学家斯蒂芬·霍金发表了题为“想象与变革:在下一个一千年中的科学”的演讲。此演讲是白宫千年晚会系列的第二次活动,也是该系列中到目前为止唯一的一次关于科学的话题。

  关于霍金,可谓是目前在世的科学家中知名度最高者。他的《时间简史》一书在世界上曾被译成33种语言,销售量高达900万册,是最畅销的科普著作之一。当然,更为重要的,是他在理论物理学和宇宙学等方面的杰出贡献。在这次展望下一个一千年中的科学发展的演讲中,面对普通的听众,霍金再次展示了他深刻的思想、超前的见解,以及将科学问题讲得深入浅出、通俗易懂的特殊才能。他在演讲中着重讨论的,是在下一个一千年中,科学和技术将怎样影响人类的活动,以及人类的活动将怎样塑造科学和技术。

  首先,在总体上,霍金认为,在现在和未来之间,必定会有巨大的变革,并伴随着局势的紧张和混乱,他对于是否我们将达到科学和技术的一种最终的稳态提出疑问。没有什么迹象表明在不远的将来科学和技术的发展将变缓和停止。虽然在过去200年中,在人口的增加和技术的发展上,呈现出一种指数型的增长,但他认为在下一个一千年中,目前的指数增长也不会继续下去。否则,到2600年,世界上的人们将摩肩接踵,电力的消费将使地球烧得通红。如果人们把新出版的书籍一本接一本地排列起来,需要以每小时90英里的速度移动才能跟上队尾。当然,到2600年,新的论文和科学著作将不是以实物的书籍和论文而是以电子的形式出现。然而,如果指数的增长继续下去,在像霍金本人所从事工作的理论物理学领域,每秒钟将有10篇论文问世,而人们则没有时间去读它们。

  显然,目前的指数增长不可能无限地继续下去。那么,将会出现什么样的情形?霍金大胆地提出,一种可能性就是,由于某种像核战争这样的灾难,我们将自己彻底消灭。但另一方面,霍金又是一个乐观主义者,认为我们仍有充分多的机会来避免世界末日的善恶大决战和新的黑暗时期。

  作为一位物理学家,霍金显然对于作为最为基础性的物理学理论的发展给予了优先的关注。他指出,在理论物理学中,在研究基本粒子时,当人们试图把量子理论与爱因斯坦的广义相对论结合起来并对之进行计算的时候,遇到了无限能量的麻烦。为了处理这种无限的能量,需要某种真正有创造性的计算方法。关键的概念是自然界中一种新的平衡或者说对称,它被称为超对称,在1971年由两位俄国人最先提出的。在过去20年中,理论物理学中很大一部分工作,就是寻找一种在其中彻底消除无限的理论。只有这样,我们才能把量子理论与爱因斯坦的广义相对论统一起来,并得到一个关于宇宙的基本规律的完备理论。他认为有希望出现的情况是,在下一个一千年中,我们将发现这种完备的理论,而且这种理论将会是十分出色的。对于大多数将爱因斯坦的广义相对论与量子理论统一起来的努力,超对称是基础。在更大的程度上,我们不得不依赖于数学的美和一致性来发现关于万物的最终理论。无论如何,霍金确信,到21世纪末,也许可能更早些,我们就将发现这种理论。他甚至愿以一半对一半的赔率打赌,认为这种理论将在从现在开始的20年内现出。

  对于未来,有一种观点是,我们将达到一种先进但在本质上静态的水准,霍金认为,就我们关于支配宇宙的基本规律的知识来说,这有可能成为现实。但在我们对这些定律的利用方面,他并不认为我们将达到一种稳态,最终的理论将不会给我们能够制造的复杂系统带来限制,并且明确的提出,在下一个一千年中最重要的发展就在这种复杂性中。

  在霍金的演讲中,除了理论物理学之外,他所关注的另一个重要领域是生命科学。他认为,在今后100年中,很可能我们将能够彻底地重新设计人类的DNA。虽然许多人力主用于人类的遗传工程应该被禁止,但霍金却怀疑他们是否能够阻止这种遗传工程。他设想,出于经济的原因,用于植物和动物的遗传工程会得到允许,一些人必定会尝试将其用于人类。除非我们有一种集权的世界秩序,否则在某些地方一些人就会计划改良人类。显然,就未被改良的人类来说,发展改良了的人类将带来巨大的社会和政治问题。霍金并非在鼓吹人类基因工程是一件好事。他只是说,不论我们愿意与否,人类基因工程很可能在下一个一千年中出现。相应地,人类,以及人类的DNA,将很快地增加其复杂性。

  在霍金看来,从某种程度上讲,如果人类要应付周围日益复杂的世界,并迎接像太空旅行这样的新挑战,就需要改进其精神和肉体的品质。如果生物系统要领先于电子系统,它也需要增加其复杂性。目前,计算机具有速度的优势,但它们没有表现出智能的迹象。这并不令人惊讶,因为我们目前的计算机的复杂性还不如蚯蚓的大脑,而蚯蚓这个物种并不因其智力而知名。但计算机遵循由英特尔公司的戈登·莫尔提出的莫尔定律。这个定律说,计算机的速度和复杂性每18个月翻一番。这是那些显然不会无限继续下去的指数增长中的一种。不过,它可能会继续到计算机具有类似于人脑的复杂性的时候。有些人说,计算机不管可能会是什么样子,都永远不会表现出真正的智能。霍金提出,如果非常复杂的化学分子可以在人类的身上活动并使人类变得有智能,那么,同样复杂的电子线路也可能会使计算机以一种有智能的方式来行事。如果计算机是有智能的,那么它们就有可能设计具有更高的复杂性和智能的计算机。

  总之,霍金在演讲中预期,不论在生物领域还是在电子领域,复杂性都迅速地增加。他所讲的大部分情形在今后100年中都不会出现,而这就是我们可以有把握地预言的全部。但到下一个一千年的终了时,如果我们能到达的话,变革就将是根本性的了。

 

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