21世纪4大科技困境
[作者:青阳]
医学困境:人类可以彻底消灭疾病吗?
19世纪初,医生仍用放血等原始方法为病人治病,他们对麻醉剂、消毒、细菌等还一无所知。目前,人类对付疾病的能力,几乎是毋庸置疑的。不少科学家相信在20年内,癌症、艾滋病、疟疾、精神错乱等将被人类陆续征服。然而,人类可以彻底消灭疾病吗?科学研究表明,今天地球上的1千多万种生物,是同一个单细胞生物的后裔。这些生物(包括人类)之所以能产生如此巨大的变化,全因为它们不断被“线粒体”所“感染”。“线粒体”原本是侵袭远古单细胞生物的“细胞”,使细胞能借氧气制造能源而使生物不断演变,以便更能适应新环境和气候,对它们抵抗疾病也有帮助,生物中的基因异常,有时对它们适应环境也有莫大帮助。然而,在我们身体日趋健康的同时,却由于地球环境的日益恶化,反而使人类自身付出了更高的健康代价,许多我们的祖先闻所未闻的疾病现在又开始肆虐人类了。人类能否彻底消灭疾病?这是医学面临的困境。
气象困境:人类能否控制天气?
20世纪50年代,当电子计算机和火箭技术共同开始应用于气象研究时,控制天气的前景似乎十分光明。当时,美国、前苏联等发达国家都制定了改造天气的计划。许多科学家相信,用碘化银晶体凝聚水汽,就可以在大面积地区耕云播雨。然而,不久,人们发现实验室里小规模试验是一回事,自然界真实的风云变幻又是一回事。目前,气象学家们认为,由于建立了超级计算机系统、卫星遥感系统和多普勒雷达系统,进行准确的10天以内较大范围的天气预报是可能的,对台风、旋风、雷暴等自然灾害进行预测也是可能的。可是,由于模拟模型的误差随着时间延长呈指数增长,10天以上更长时间的预报还存在相当大的困难。那么,人类能不能改造天气呢?美国麻省理工学院的爱德华?洛伦兹教授是第一张大气系统模拟图的制作者。他认为,从理论上讲改造天气似乎能做得到,但实际上几乎没有可行性。他举例说:“大自然极微小的变化就可以使局部地区的气温升降0.5℃,而人类要使得一小块地区的气温升降0.5℃,就得动用相当于好几个氢弹的能量,这显然是不现实的。”从这一意义上说,人类随心所欲地控制天气,仍是一个相当遥远的梦。
能源困境:“梦想的能源”能否变为现实?
把海洋中的无穷尽的氢氦作为燃料的核聚变,早就有人说它是把人类从能源桎梏中解放出来的“梦想的能源”。日本、美国、前苏联、欧共体都进行过这方面的开发,并且确实在稳步地接近目标,但现在还没有最后突破。
对核聚变的研究面临三个难题:
一是超高温问题。它需要1亿摄氏度到2亿摄氏度的超高温。怎么才能研制出能耐与太阳表面温度相同的超高温材料呢?目前正用精陶瓷等新材料进行研究,但即使在研究室能耐超高温的材料,要使之实用化也很困难。
二是磁力封闭问题。要想使加热到1亿摄氏度到2亿摄氏度的等离子体不致飞散,必须用磁场封闭,否则核聚变不会开始,这就需要使用超导磁石的强大磁场。如此强大的磁场必须找出不磁化的材料,而这样的新材料能否找到呢?这是需要解决的问题。
三是材料因中子的作用而劣化问题。以氢氦为燃料的核聚变,有大量高速中子被释放。这种中子线一接触材料,材料的原子成分就会完全改变。那么,能否找到一种不会劣化的优质材料呢?全世界之所以都在大力研究核聚变,正是因为它作为新能源具有无穷魅力及种种波及效果。例如:对核聚变的研究会推动超导实用化,会波及中子工程技术、高真空技术、超导磁石技术、极低温技术等种种领域。其中任何一项技术都有变革产业基础的可能性。据估计,核聚变也许要到21世纪中叶才能实现。
人工智能困境:电脑能否代替人脑?
科学家就制造有意识的机器这一问题,有不同的见解。有的电脑科学家认为,意识是由内心发生,不能从外界引进。因此,要用人手制作一种具有意识的机器,似乎天方夜谭。当我们伸动手臂,这不仅是一个动作,这动作有其内在意思,它跟机器伸动机械臂意义不同。科学家一直努力研制具有人类思考能力的电脑。虽然目前人类已能大量制造各种类型的电脑,但相信人工智能电脑面世之前,科学家还要面对一大堆棘手的问题。
《科技潮》2005年4期
信息来源:中国科学技术信息研究所 (2005-04-19)