18个未来进行时 [英] 吉姆·阿尔-哈里里 汇集18篇基于真实科研的未来畅想

　　编辑推荐
　　★作者quanwei，内容可靠|本书的编者是英国科学协会主席，首届霍金科学传播奖得主，其他作者包括《自然》杂志的编辑、帝国理工学院高级研究员、“极光”航天计划参与者……他们基于自己的科研项目，对未来进行了分析和畅想。内容严谨，有说服力。
; m) y% A# j* D- b1 [9 n( s6 x　　★网罗热点，精彩论述|本书堪称全景式的未来之书，书中提到的热点包括人工智能、时空旅行、基因工程、人体改造、量子计算、星际旅行，等等。读者会在书中看到，许多看似遥远的科技变革其实已经来到我们身边。
1 H, ]6 T  F" e- G) p　　★ 形式轻巧，阅读轻松|同类书多厚重，本书较为轻巧，结构松散，并无特定的阅读顺序。18位作者有的文风平实易懂，有的轻松幽默，整本书就像18位科学家的沙发漫谈。
　　内容简介
　　这是一本关于未来科技的科普图书。科技给我们带来了更美好的生活方式，也带来了种种难题。未来，科技还将怎样改变我们？人口问题、环境问题，还有基金工程的伦理问题能否得到解决？未来，我们如何上网？如何出行？如何与机器人相处？我们能不能离开地球，去寻找外星家园？我们能不能穿越时空，让科幻小说中的传奇成真？这本书将尝试回答这些问题。
　　本书的18位作者来自18个关键领域，包括环境、气候、基因工程、人工智能、网络安全、量子计算、智能材料、航空航天……他们基于自己的研究，对未来进行了分析和畅想。这是18篇有理有据的科普文章，也是18篇充满遐想的未来畅想。我们将看到，有些技术发展之快，已然超出了我们的想象，科幻小说里的技术可能走入普通人的生活。这本书带给我们的是zui接近真实的未来缩影，它让我们惊叹，也让我们深思。
' a5 W* i8 N8 Q; a" K& k　　作者简介
8 x; v& B$ X; k+ ~! e9 }　　吉姆·阿尔-哈里里，英国理论物理学家，萨里大学教授，英国皇家学会成员，英国科学协会主席，科普作家，科学纪录片主讲人，首届霍金科学传播奖得主，迈克尔·法拉第奖得主。哈里里教 授热衷于科学普及事业，从1999年到现在，已出版十余本广受欢迎的科普作品，其中包括已被翻译成六种文字的《原子核：物质核 心之旅》（Nucleus: A Trip into the Heart of Matter），以及被翻译成十三种文字的《黑洞、 虫洞和时间机器》（Black Holes, Wormholes and Time Machines）。与此同时，他还参与了多部 BBC 科学纪录片的制作。
2 b& K3 G6 A' ?* k　　精彩书评
2 F# n7 G. s9 J8 l2 K　　一本出人意料的文集，烧脑必看。
4 y5 x- J* m9 I% C( _  @　　——《传奇》
　　易懂又有趣……一瞥未来的各种可能，全面且令人着迷。
% q- T( Y5 Z5 E: o( l2 e; M　　——《大志》道格·约翰斯通
% [7 v  W5 K  r  F0 ?8 P　　目录
　　引言
　　第一部分 地球的未来
; B9 x) }+ k3 g4 ~$ q" S　　人口问题
　　生物圈保护
　　气候变化
　　第二部分 我们的未来
+ Q6 }6 T! E, p/ k/ e  O. o　　未来医疗
　　基因组和遗传工程
　　合成生物学
& D' O- }4 W1 q/ p3 M; W　　超人类主义
* g5 {+ J7 \& h& s1 n6 P# I: A　　第三部分 网络的未来
' q, b9 n( x' f# ?# j) d　　云计算与物联网
4 A/ V6 W, A0 L: g+ }　　网络安全
　　人工智能
* |( g$ ^4 P6 [4 C1 ?2 M　　量子计算
+ v1 e! B! Z% j4 u9 k　　第四部分 制造的未来
% R- \- j3 q% K' v　　智能材料
" y8 m) _; Z$ b: ?0 u　　能源与未来
. J+ ^6 C" u3 v1 _, q" p　　未来交通
　　机器人
　　第五部分 遥远的未来
5 ^8 ]( o' i4 t3 H/ a! V) U　　星际旅行与太阳系开发
# y7 c8 V* w2 W2 g( S3 {8 L　　末世图景
$ ]$ i9 C- t) _$ t8 o# a　　时间旅行
　　作者介绍
/ t2 r" y& Z+ p1 X# _" v6 a0 P　　延伸阅读
　　精彩书摘
; I  x- N! ~8 A$ K# |( y; B0 ?　　人口问题
　　文 / 菲利普·鲍尔（Philip Ball）
　　世界因我们改变而改变——像大多数经常被忽视的事实一样，这件事一说出来就很明显了。未来将变得和现在不同，这不仅仅因为我们将发明新技术，还因为我们选择发明某些技术并加以应用——因此，我们允许这些技术改变我们自己。有些技术无疑会解决长期存在的问题，并造成一些新问题；有些几乎不会触及未来的重要挑战。无论如何，仅仅将如今的我们置于推测出来的自然环境和人工环境中并不能真的让我们看到未来。那么，在未来，我们将如何拥有不同的生活？我们的生活将有多大的不同？
　　人口增长与资源短缺
! p. w' I9 t- i　　如今，变革的最大驱动力是人口增长，而人口又可能因技术变革而增长。如果没有 19 世纪以来的农业和粮食生产业革新，特别是 20 世纪中期几十年间将高产作物品种培育与人工肥料的效用结合在 一起的绿色革命（Green Revolution），我们可能无法供养这个星球上的 75 亿人口。如果没有科技进步，可能有数十亿人被饿死。
　　但是，如果没有进一步实质性的创新（特别是在粮食增收、食品生产和水资源利用方面），那么到了 2050 年，我们无法保证自己 能够供养地球上超过 90 亿的人口。人口增长的主要地区将是非洲和亚洲，尤其是经济和基础设施方面都不占优势，难以应对这一情况的国家。
　　没人能保证农业生产率随人口增多而提高。气候变化可能加剧土壤侵蚀、荒漠化和生物多样性的丧失，这很可能让世界大部分地区生产率降低，包括因人口增长而需要更多食物的地区。现在，这种变化通过全球化与市场变迁相连：改变一个地方的需求或优先等级（例如种植生物燃料作物）会对其他地方的粮食生产或供应产生重大影响。这意味着，粮食安全仍将是世界未来可持续发展的重要议题。2008 年，食品价格飙升已然引起了大范围的社会动荡，并造 成了海地政府的垮台；2011 年食品价格上涨也和北非“阿拉伯之春” （Arab Spring）事件紧密相关。
& [' |7 j! D3 \" q5 H　　水资源同样前景堪忧。目前，有7.5亿人口目前面临水资源短缺。 这个数字到 2025 年可能增加到 30 亿，而从美国中西部到中国华北平原的干旱地区，淡水水库已经面临过度使用。
　　所有这一切可以看作一个悲伤的故事，它关乎灾难、文明崩溃和世界末日的预测。但我们也可以从中总结出未来政治和技术挑战的任务清单。也许，最重要的是，这提醒了人们，在未来什么是最重要的。是的，个性化医疗、智能机器人、小行星采矿和器官再生听起来都非常惊心动魄（或足以令人恐惧，这取决于你的观点），也许这些都会实现。但是，人类由来已久的问题——我们吃什么？喝什么？——无论何时都不会消失。事实上，可能正是这些问题，而不是信息、运输或医学领域的技术创新，最终决定人和人之间、国家和国家之间互动的模式。
, y$ X- I) U: K  }* N$ L　　因此，我们需要的是可持续发展的架构。可持续这个词用得够频繁的了，但我们的思路并不是总能跟上。一些经济学家对难以控制的人口增长不够关心，他们认为相关警告是危言耸听，并且认定人类的创新和才智会像过去一样继续支撑大局。还有一些人指出，不顾污染等严重问题，听凭市场力量驱动经济无限增长并不具有必要性，而且这种增长并不能长远持续下去。争论的双方都可以整理数据，或至少列举故事，以支持他们的观点，但他们往往忽视了一个已经存在的科学框架——热力学已经对各种选择施加了很大的限制。没有能源消耗和随之产生的损耗，食品的生产、新思想的出现、社会的推陈出新都将不复存在。简而言之，没有免费的午餐。社会是复杂的生态系统，但它与其他任何生态系统一样，都是相互作用的网络，需要能量，对抗熵衰减，具有适应性，但也有一定的脆弱性，易受影响。创建一门真正的可持续发展科学可以说是我们在 22 世纪最重要的目标；没有它，一切都不值一提。毕竟，我们在宇宙中的存在并非必然。
% A: r6 y* m5 _9 u　　未来的我们
　　既然如此，未来的“我们”会是怎样的一群人？
　　寿命的延长和出生率的下降意味着全球人口的平均年龄正变得越来越大。英国超过75 岁的人口数量将从2012 年的510 万增加到 2022年的约660万。到 2050年，发展中国家将有1/3的人口超过60岁，其他的暂且不说，单是医疗卫生行业就会面临更大压力，这也将改变就业人口的比例。
4 b$ K$ _/ H, k# `1 q　　我们还有一个必须提出的问题：我们将在哪里栖身？ 2007 年，联合国的一份报告宣布，全球一半以上的人口生活在城市，世界人口在 21 世纪初期越过了一个重要节点。对于大多数人而言，未来是城市的未来。
　　现在，人口超过1000 万的大城市有许多，其中大多数在亚洲、非洲和南美洲的发展中国家，包括孟买、拉各斯、圣保罗和马尼拉。未来 20 年，几乎所有的人口增长预测都将以这些地区为基础，特别 是发展中国家，到2035年，世界人口的60%左右将生活在城市地区。
　　在古老的传说中，人们走进广阔的世界寻求财富，而今天，我们在城市里淘金。许多人从周围的乡村来到城市，希望过上更好的生活，但他们并不一定能找到更好的生活。许多城市无法应对这些涌入的人口。例如，现在有1.5 亿城市居民缺水。此外，正如气候变化模型预测的那样，随着海平面上升和极端气候变得更加常见，沿海低洼地区许多快速增长的城市将面临越来越高的洪水风险。
　　不用水晶球，我们也知道美国的全球影响力会逐渐减弱，欧洲统一事业的上空仍然悬着阴云。但是，如果心怀疑问，那么我们瞥一眼世界各大城市的变化就会知道未来几年哪里可能出现巨变。在1950 年，全球最大的五座城市从大到小分别是：纽约、东京、伦敦、 大阪和巴黎。2010 年，前五名变成了：东京、德里、墨西哥市、上海和圣保罗。2030 年，预计该名单将会是：东京、德里、上海、孟买和北京。要找到未来的人口中心，请向东走。
　　当然，对于一座城市来说，发展是一回事，繁荣则是另一回事，在里约热内卢和圣保罗的贫民窟中，这一点实在是太明显不过了。尽管如此，中国和印度仍将毫无疑问继续向全球超级大国发展。在接下来的 20 年里，中国可能建造两三百座全新的城市，其中许多城 市的人口超过100 万。事实上，这个星球每周都会新增一座约150万人口的城市。
　　一些研究者认为，除非我们开创真正的“城市科学”，而不是依赖于城市规划者和建筑师任意、俗套和政治化的想法，否则我们几乎没有希望回答这些问题。当我们认识到有些原理几乎适用于规模和特色各不相同的所有城市时，我们便看到了这种新兴学科的微光。城市依赖于规模经济：城市规模越大，对基础设施和能源消费方面的人均需求越少，人均收入增长就越多，城市就越有利于创新。但随着规模增长，一切都会变得更快，无论好坏：大城市犯罪、盗窃和传染病的发生率更高，通常生活节奏更快，企业兴衰的速度更快，人们走路的速度也更快。看来，没有城市的缺点就没有城市的优点。所以，如果有幸可以选择，那么我们可以随便选。
" V" E* U4 a7 }# r/ x3 F) _& f6 Z　　向城市移民的趋势是全球范围内更广泛的移民潮的一部分。联合国估计，目前有2亿多人从自己的国家迁移到另一个国家，大约7.4亿人在自己的国家内迁移。在过去的几十年里，大量人口迁移活动涉及从农村和山区迁移到城市。
　　为什么会有这种迁移活动呢？在低收入国家，大多数人出于经济原因而搬迁，这是为了寻求更好的就业机会、更高的工资或生活多样化，当农业作为一种生活方式变得不可持续时尤其如此。有些人搬迁是为了接受教育，或者与家人团聚。有些人希望摆脱政治或文化迫害、战争和冲突，比如叙利亚移民。有一些人出于社会原因被迫搬迁，比如中国的三峡移民。还有一些人被迫逃离恶劣的环境，包括被洪水淹没的地区、贫瘠的农田，还有缺乏水资源的地区。
　　气候变化将在未来几年甚至几十年不可避免地使移民增多，但这并不意味着“气候移民”值得一提。环境变化会以复杂的方式与其他促使迁移的因素相互作用。津巴布韦有经济和政治危机，再加上农村干旱，自 2000 年以来已经导致 150 万～ 200 万人逃到不愿接受他们的南非。更重要的是，环境变化引发的迁移可能会模糊政策和法律规定中“移民”和“迁徙”之间的区别，前者被认为是一种选择，后者则是被迫的。有时，我们很难判断一个地方的环境是否已经恶化到了使人被迫搬迁的程度。无论如何，欧洲近些年的经验表明，移民和入境将毫无疑问是未来几年内的重要政治议题。
　　身份识别技术
& \' K; a% ~) h7 `) E/ p5 U% n　　这些迅速发生的大部分变化似乎与非洲农村或蒙古游牧民族的生活相距甚远——除了一点。多亏了电话网络，他们和我们连在了一起。
　　现在，世界上每三个人中就有两个人拥有一部手机（或者至少有一次认购），即使在撒哈拉以南非洲的欠发达国家也是如此。这些设备是我们今天主要的（远程）通信方式。互联网访问尚未显示出相同的扩展态势：在发达国家，4/5 的家庭能上网，但在不发达的 国家，这一比例远低于 1/10。对技术或数字鸿沟的担忧是有道理的，这不是一个能用简单的式子求解的问题。毫不奇怪，这种差异在特定年龄的统计数据中也很明显：在英国，2016 年，16 ～ 24 岁的受 访者中，有超过99％的人表示他们在过去3 个月中使用过互联网， 但 75 岁以上的受访者中只有 39％的人使用过互联网。
8 Z4 u: L" w  l　　访问情况只是一个侧面。移动网络还让用户的使用模式向着永远在线的心态转变。所谓的Z 世代（Generation Z）出生于20 世纪 90 年代，从未经历过缺乏这些设施的时代，他们现在都已成年。就 在 2011 年，一项针对 16 ～ 24 岁英国人的调查发现，45％的人在上网时最快乐。现在，许多企业希望员工能够通过手机和电子邮件保持联系，家庭事务和个人事务也可以在办公桌上处理，工作和家庭之间的界限可以被打破。
" C* Z9 R( Q; S4 D) [( ?　　类似的统计数据有很多，但这些数据的结论并不明显。依照当前趋势直接推测，到下一个十年结束时，世界各国 3/4 的人口都将拥有移动电话。但肯尼亚农民或蒙古游牧民族使用电话的结果，自然不同于伦敦金融城中的交易员。
　　信息技术和社交媒体的传播证明了它们确实应该被称为“变革性”和“颠覆性”的技术，但它们将改造和颠覆什么呢？ 2011 年的“阿拉伯之春”本身就是一场“推特革命”——这样的观点令人兴奋，但相关证据已基本化为泡影，无论如何，这一观点并没有告诉我们接下来会发生什么。
0 Y* ?) I4 u$ k0 e, w　　世界日益“信息互联”，这只是人们日益相互依存的趋势的一个方面，这种趋势影响着贸易、旅行、疾病、审查制度、隐私等许多其他方面，并受到这些方面的影响。换句话说，这是令人头晕，没有人能够提前体验与之相关的未来。以下是迄今为止的一些经验让我们产生的想法：
　　· 互联互通并不意味着包容。相反，这里可能会产生观点的分 裂，使政治论述变得粗俗，并滋生或强化极端主义观点。几乎没有 迹象表明互联网或社交媒体鼓励宽容和辩论，在某种程度上，它们 的创立是为了使我们与异议或挑战隔绝，个性化新闻推送就是一个 例子。在过去，寻找否认大屠杀的伪历史常常需要下点功夫，现在 只需要点击一下鼠标即可。
　　· 信息技术可能会放大现有的偏见和误解，它们也可能放大不 平等。在商业、贸易、艺术、娱乐和流量方面，市场越来越倾向于“赢 家通吃”。心理学研究表明，这正是我们对评级系统的期望，在评级 系统中，我们很容易看到其他人的选择。
( k# I) C) z! v9 c! P2 |( p　　· 如果一项工作可以由机器人完成，那它很可能就会由机器人完成。金融业有一个重要部分已经让自动交易算法主导业务了。它 比我们快，在我们对一些规律一无所知的时候就能做到心中有数。 这种自动化的技术将扩展到更复杂的工作领域，包括医疗卫生和教 育领域。当然，这可能是有益的。机器人医生从不睡觉，病人不需 要提前数周预约，机器人医生可能比人类医生更了解病人的健康状 况，因为它们可以使用植入式监测设备和基因组数据。但是，先进 的技术也将改变劳动力市场。一个已然明确的历史教训是，那些对 社会生产力而言无足轻重的人将被剥夺经济权利，而不是享受更多 闲暇。
5 s6 C7 N4 Q) F) k/ |　　· 我们最重要的资产可能不是技能、知识甚至财富，而是声誉， 比如，在网络平台收到的评价。这意味着我们需要好好管理自己的 声誉，或者请别人帮我们管理，就像企业那样。
' S+ Y5 T7 E5 S6 r% s　　这些趋势并没有明确地指向单一的方向，实际上这里存在内部矛盾：谎言更容易暴露，但也更容易传播。最重要的是，社会政治环境会对这些变化产生巨大影响。
　　尽管如此，我们仍然可以为未来的自己寻找可能的结果。在未来，我们的身份远不如过去那么确定，而且更加多元化，或者至少比我们想象的要复杂得多。我们会拥有对应不同情境的多重身份，它们会互相重叠，趋于模糊，但它们却以不同的方式定义了我们的观点和选择。特别值得一提的是，定义身份的传统社会范畴（例如年龄、阶级和国籍）正变得不那么重要，就像公开的身份和私人身份之间的区别一样。基于阶级、种族和政治派别的旧身份定义可能会让位于新的身份定义，例如以城市 / 农村或教育程度高 / 低等为依据的身份划分。
　　如果个人身份的传统属性在未来十年变得更加零散，那么社区关系可能会变得不那么紧密。这也许可以减少社会流动性，导致边缘化，催生种族隔离和极端主义。另一方面，具有超越性的互联也可以积极地产生或加强群体身份认同，为社区建设提供新的机遇。日益紧密联系的人生和身份认同是有益的还是有害的？嗯，兼而有之吧——而且始终如此。
　　……
　　前言/序言
　　按照爱因斯坦相对论的说法，未来就在那里等着我们——所有的时代，过去、现在和未来，在静态的四维时空中早已存在并永恒不变。我们的意识沉浸于变化莫测的现在，沿着时间轴爬行，迎接未来，将它一口吞下，让它成为过去，留在我们前行的足迹中。然而，我们永远无法看清前方。尽管心理学家和预言家提出过很多说法，但我们无法预测未来却是一个无可争辩的事实。
9 O, I$ \/ z6 ]6 L2 @　　在形而上学的层面，我们的未来是注定的还是开放的，我们的命运是被封存在一个确定性的宇宙中，还是可以被我们自由塑造，这些仍然是科学家和哲学家正在争论的问题。当然，有时候，我们可以按理确信会发生什么——事实上，将来的某些事是必然的：太阳将继续照耀（至少几十亿年），地球将继续绕着地轴旋转，我们都会变老，而我喜欢的利兹联队总会在足球赛季结束时让我失望。
0 L9 a9 ]" v7 K/ p. [4 [$ \　　但在其他方面，未来能以完全意想不到的方式呈现。人类文化是如此丰富多彩，以至于事物经常以人们无法预测的方式发展。因此，虽然会一些人能够预言唐纳德·特朗普（Donald Trump）在 2016 年当选美国总统，但是（到目前为止）没有人能够准确预测下一次自然灾害（地震或洪水）会在何时何地发生。
　　关于科技进步如何改变未来生活的预言四处流传，有的毫无悬念，有的不可思议。最可靠却也最富有想象力的未来预言往往来自科幻作家，但 1990 年之前，又有多少科幻作家描绘出了今天互联网连接一切的世界？仔细想想，万维网听起来仍然很梦幻。
　　那么，在 21 世纪的第二个十年，我们该如何编写一本关于未来科学发展的书呢？这些技术是即将到来，会在五年或十年之后与我们见面，还是出现在远超我们有生之年的遥远未来？
4 G4 Z9 U) V: ~% o; \　　本书中的一些文章发出了严肃的警告，无论是本来如此还是缘于人类的活动，如果我们现在不采取行动，一些问题可能会让我们的环境变得非常恶劣。解决全球问题的关键涉及金融、地缘政治和文化，以及科学和工程。显然，用好我们对自然世界的认识，以及新科学在技术中的创新性和创造力，这在未来的几十年里将变得比以往任何时候都更加重要。这些文章也是希望的明灯，因为它们向我们展示了科学如何应对最糟糕的情况，例如气候变化带来的破坏性影响，以及人口过剩或微生物抗性招致的疾病流行。
　　无可否认，新技术的实际应用都必须经过仔细的思考和论证，仅以几个令人振奋的飞速进展的领域为例，无论是人工智能、机器人技术、遗传学、地球工程，还是纳米技术，都是如此。我们不能不仔细研究新发现及其应用带来的伦理影响和实际影响，而轻率地任由自己被推向不明的未来。我想到很多例子：机器人正开始在工作场所取代人类，人们要防范网络恐怖主义，还有，随着世界人口规模和人类野心的增长，自然栖息地遭到摧毁，生态系统遭到威胁，自然资源即将耗尽。当然，我描绘的是一幅凄凉黯淡的画面，而我们的未来不必如此。
　　记住一点非常重要，那就是，科学知识本身既不善良也不邪恶，重要的是我们使用它的方式。可以肯定的是，在十年或二十年内，我们将拥有人工智能控制的智能城市、无人驾驶汽车、增强现实、转基因食品、更有效的新能源、智能材料，以及全部联网并交换信息的无数小工具和电器。这将是一个今天的人几乎无法辨认的世界，正如今天的世界在 20 世纪 70 年代和 80 年代的人眼中一样。毫无疑问，我们对世界的了解和这部分知识的运用将继续大幅改造我们的生活。
　　本书中的一些文章描绘了比较可靠的未来图景。这是因为其中描述的科学技术已经以雏形进入我们的生活，我们可以清楚地看到这部分科学技术在未来几年如何趋于成熟。其他的文章提出了某些技术在未来的多种可能，这不是因为我们不了解这些科学内容，也不是因为科学的应用可能带来意外，而是因为我们选择的道路取决于科学知识的使用方式。这些关乎一个社会必须共同做出的决定，需要可靠的政治家和有科学素养的民众。
0 r$ Q; k0 w. O& x$ O　　某些主题，包括无人驾驶汽车、遗传工程和所谓的物联网，被多位作者提到。我在选择稿件时有意为之，因为这可以为读者提供未来几十年人们生活变化的多个视角。这样还能凸显许多新技术之间如何相互关联，彼此促进。
　　还有一些文章，特别是那些被安排在本书末尾的文章，不可避免地更具推测性。例如，在本书最后，我自己的作品中，我展望了现代人无法到达的极远的未来。但这又如何？有关科学未来的好书怎么能对瞬间移动和时间旅行只字不提呢？
( G6 d$ N& k' g1 I　　公平地说，安排在前面的文章在描绘未来时采用了相当忧郁的笔调，如果得不到重视，现在的警告会成为未来的灾难。其他文章则为必将在不远的将来丰富我们生活的奇妙技术而欢呼。然而，从一开始就需要说明的重点是，这一系列文章既不是盲目乐观也不是危言耸听。这本书旨在尽可能坦率和客观地描绘出一幅未来的画面，这也是全世界相关领域前沿专家所看到的未来。所有文章的共同点是：它们都基于我们目前对自然规律（科学事实，而不是科幻）的认识。它们要预言的不是充满想象的、牵强附会的未来，本书无关魔法和幻想。在我看来，这些对未来做出理智预估的文章，这些有着可靠知识根基的文章，可以为读者带来更加真实而动人的未来之旅。
0 X& o* y& n+ t0 U: F

游客,本下载内容需要支付1共享币，购买后显示下载链接立即支付