描述
开 本: 16开纸 张: 轻型纸包 装: 软精装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787229145545
走近边界、探索未来科学
基础物理学解读宇宙与生命
也许，我们在不确定性边缘的发现有助于人类成为*种永生物种。也许，我们在本书中探究的内容会成为人类保持永恒的关键。当然，我们不会去探索人类已透彻了解的那些东西。
◎制造人工大脑，认识意识的本质，证明任何事物都存在意识。
◎论证人类与动物同质，人类并非特殊物种，动物也有性格。
◎物种嵌合，动物能产生另一种动物的细胞、组织和器官。人与动物的细胞可嵌合吗？
◎论证表观遗传，环境因素、非基因决定的遗传特性，动物在存活期间习得的某些特性能传递给子代。
◎性别药物，为何同一药物对不同性别的药效存在巨大差异？
◎生存欲望的本质，探寻大脑与心理神经免疫学的关系。
◎量子世界，生物学中的量子怪异行为如何解释？
◎量子计算机，基于量子叠加和量子纠缠的计算机如何构造？论证宇宙量子计算机的存在性，量子论、相对性、时间和引力都是信息的物理性质的表现结果。
◎宇宙大爆炸理论存在严重瑕疵，宇宙起源于哪？
◎神经网络超级计算机的研制能成功吗？宇宙与大脑的嵌合，解决终极计算！
◎论证时间的主观性、存在性，时间只是一种幻觉！
“原子”、“宇宙大爆炸”、“DNA”、“自然选择”，都产生了革命性的科学思想。这些思想在*初出现时，并未引起当时人们的关注。今天，这种令人惊奇的现象依然存在。在《不确定的边缘》一书中，畅销科普书作家迈克尔•布鲁克斯对未来科学作了全新展望。
通过11个新发现，布鲁克斯带领我们领略了世界前沿科学。从宇宙起源的观点可能被改写开始，到隐藏于生存意愿背后的新奇生命现象的探索，直至揭示意识的生理学根源。在这一过程中，他分析了为什么我们应矫正临床试验中的性别失衡问题，探索了人类与其他物种怎样融合才能解决器官供体不足的论题，提出了宇宙是否真的像计算机一样或者时间的流逝只是一种幻觉的新观点。
全书11章。第1章，消灭僵尸；第2章，人兽同质；第3章，物种嵌合；第4章，基因精灵；第5章，男女有别；第6章，生存之欲；第7章，量子世界；第8章，现实机器；第9章，复杂宇宙；第10章，超级计算；第11章，时钟滴答。
《不确定的边缘》将今天科学界尚未解决、正待探索的几大难题呈现给了普通读者，涉及生物学、物理学、天文学等多领域，学术价值和科普价值较高。
大胆的思想就像前进的棋子。可能失败，也可能开启胜利。
——约翰·沃尔夫冈·冯·歌德（Johann Wolfgang von Goethe）
你也许会认为，科学很难出乎意料。毕竟，科学家不都是一些聪慧的且无所不知的人吗？他们不是被尊称为知道所有问题答案的人吗？
确实，科学开启了人们了解世界及其内在运行规律的特别通道。在历史上，科学对事物本质的解释大多数是成功的。但是，在解释世界的过程中，人们发现了未知世界的广阔地平线。
这并不是问题，相反，这是巨大的收获。在科学中，对未知世界没必要感到羞愧，没必要刻意隐藏，应该承认它，探索它。正如潮汐的消长创造了理想的条件，使生命能诞生于海洋的边缘。确定性向不确定性过渡的地方——未知世界的海岸线——是肥沃的土地。
在许多科学领域，我们了解的已经很多，能够获得的已经很少。在这边，也就是海滩靠上的地方，我们能确定一个常数到很小的小数位；在那边，我们正试图更精确地测量信号在脑子的神经元之间传递所用的时间。我们知道，催化剂能促使化学反应更快且更有效地发生；我们发现，另一个遥远的星球进入了我们的研究目录……在海滩上翻捡砾石总能有所收获。这些进展只会增加科学的内容，不会改变任何事情（不会有真正的改变），这就是为什么它们不能制造出重大新闻的原因。牛顿临去世前，在文章中谦卑地讲到了他的毕生工作，他写道，“我就像在海岸边玩耍的孩子，寻找并不时捡起光滑的卵石或者漂亮的贝壳，而真理的海洋依然躺在我的面前等待发现。”但事实并非如此，他所做的很多工作已深入到了黝暗的水域，捞起了令人惊奇的新的真相。
很多人跟随着牛顿的脚步，已走出了安全区，探索我们认知知识极限之外的东西，探寻幽暗的水域，尝试勾画隐藏事物的模糊形状。然后，拿起所有可用的工具，投身水中，抱定决心要将那些模糊的东西打捞上岸。
这是一件危险的事情。在不确定性边缘，我们发现了令人震惊的事情——这些事情使一些科学家仓促地退却了。例如，恩里·普安卡雷（Henri Poincare）发现，解决电磁理论存在的一些异态问题，需要重新思考时间的本质。这一发现使普安卡雷深感不安，他没有再做进一步的研究；后来，阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）冒险进入黑暗水域，提出了狭义相对论。天文学家亚瑟·埃丁顿（Arthur Eddington）曾进行过一些研究，这些研究提出了黑洞的存在，但他不喜欢这样的推断：宇宙结构存在裂缝。所以，当苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡（Subrahmanyan Chandrasekhar）利用数学方法证实了上述推断后，埃丁顿极力反对这样的推断，这使钱德拉塞卡的生命变得悲惨。神经学家本杰明·李贝特（Benjamin Libet）是另一位回避不受欢迎的真理的人——他通过实验表明人不存在自由意志，之后，他将剩余生命用以证明自己的发现个错误。好的科学，重要的科学，不仅能给我们带来启发，也会让我们失去勇气。
有时，在不确定性边缘进行探索，不能获得确定的成果：它只能揭示人类的无知。例如，我们有时会发现，我们早前的科学理解的基础并不牢靠，我们急需更多的证据来支撑它，甚至是放弃它。这看起来似乎是一种灾难，其实并不，因为科学是可变的：它有改变自身内涵的权利。有些科学家可能会做出确定的说明，但另一些人会去尝试推翻他的结论。这些人往往都能取得成功：新实验、新思想和新发现会改变我们对科学前沿的思考，使科学趋势发生逆转，暴露之前实验的不足或曾受人赞颂的科学家的思想存在缺陷。最初的结果通常是，引起恐慌、被拒绝承认、引起嘲笑，或者三者兼有。最后，经过1个月、1年、10年、100年，新的科学思想终于得到认可。也就是说，直到有人敢于站在不确定性的新前沿去接受它。新的观点不可避免地会引起科学的修正和革命。理查德·费曼（Richard Feynman）曾说，“我们了解的任何事情，只是某种程度的近似。”“因此，我们了解一件事的目的是为了再次忘掉它，更多的时候是为了修正它。”这就是伽利略、牛顿、达尔文和爱因斯坦工作的核心目的。所有的变革者都曾经被挑战、被接受，然后再次被挑战。正如萧伯纳所说，“所有伟大的真理都是以亵渎神明而开始的。”
科学存在问题的地方是，我们的集体记忆非常短暂。当我们最终接受新发现的时候，我们会忘记曾经的混乱。传统上，我们的做法似乎说明：真理始终伴随我们，它总能自我证明。为了使我们接受“誓死捍卫”的观点，我们会选择忘记一些人所承受的长年迫害。因此，我们变得适意，以至于我们会肆意迫害那些干扰我们安静状态的人，不论男女。以原子为例——今天，没人否认它的存在，也没人认为它是无意义的虚构，原子是我们世界观的组成部分，语言的组成部分，集体历史的组成部分。但是，它并非始终如此，如同奥地利物理学家路德维希·波耳兹曼的悲剧故事所显示的那样。
如果是在今天，波耳兹曼一定会被诊断为躁郁症患者。他的情绪在欢欣鼓舞与深度抑郁之间不停转换。情绪高涨时，他是快乐的——他的学生喜欢这个状态的他，他在维也纳大学的演讲有时会听众爆棚，听众站满讲堂的走廊与楼梯。情绪低落时，他会显得非常灰暗，同事的拒绝常常会激发他的这种状态——例如，1900年，与本部门的成员发生争论后，波耳兹曼曾试图自杀。
关于原子的存在，始终存在一些积怨。波耳兹曼确信原子以某种形式存在；他的大部分同事，甚至当时一些很有影响力的人，都不相信原子的存在。尽管原子的概念在今天看来，是如此的显而易见，但与波尔斯曼同时代的许多人却死守着模糊的能量概念。在他们的心中，工业革命提高了能量的位置，能量成为了当时的现实世界的基本分量。他们相信，作为新科学的热力学，提供了现实世界的规律——建立热力学是为了增加从轰鸣的热机获得工业革命的新成果。
波耳兹曼将后来的工作时间用于推翻自己的观点。他构建了复杂的论据，这些论据证明了：原子的机械运动是气体受热膨胀和冷却收缩的基本驱动力。这一理论是根据统计得出的：尽管单个原子遵循简单的规则，但它们合在一起将产生各种不同的可观察结果。有些结果比其他的结果更为合理，这些结果提供了对所观察到的现象的解释。这种观念是标新立异的，受到当时一些有名的物理学家的反对。反对这一观点的代表人物是恩斯特·马赫（Ernst Mach）。他认为原子是思考现实世界的有用依托，仅此而已。恩斯特·马赫说，“原子只是表示现象的工具”。
波耳兹曼积极地为自己的观点进行辩护，但是，观点的对抗以及他的反对者的漠不关心慢慢使他失去了激情。据他回忆，在一次辩论中，“马赫在人群中大声且斩钉截铁地说：‘我不相信原子的存在。’这句话一直在我的脑海里回荡。”
波耳兹曼的思想从未稳定过，在关于原子争论的那段时间，他的思想一直处于紧张状态。最终，波耳兹曼决定永久结束这种苦恼。1906年，当他的妻子和女儿去的里雅斯特附近的迪纳海湾游泳时，波耳兹曼自缢身亡。他的女儿回来看他时，发现他的遗体用一根短绳悬挂在窗棂上。在此后的生活中，他的女儿再也不愿谈及那天看到的情景。
雷蒙·斯尼奇（Lemony Snicket）用特殊的文学语言描述了波耳兹曼所处的困境。他在《爬虫屋》中写道，“被证明是错误的会使人感到沮丧，特别是，当你是正确的而别人是错误的，别人却要错误地坚持自己的正确性。”
这是科学中永恒的难题：人们很难准确地知道谁是正确的。有时，真相出现得太晚，以至于支持者没有机会享受胜利的喜悦。我们不知道，是否是被反对而引发的耻辱感导致了波耳兹曼的自杀；但我们知道，在捍卫对现实世界的新的、更透彻的理解过程中，波耳兹曼发挥了关键作用，即便是悲剧性的。在波耳兹曼去世后的几年，通过对不可见的实体随机碰撞的花粉和尘粒的观测，人们终于接受了波耳兹曼的原子观。
科学史学家深谙此道，但历史例证的作用有限。地质学家埃尔德里奇·莫瑞斯（Eldridge Moores）曾说过，“认为过去是动荡的而现在是稳定的，是人们的一种心理需求。”虽然他谈论的是对我们脚下的地面的稳定性的主观原望，但他也许谈到了科学的本身。人们似乎更容易惊叹于化石的奇妙——欣赏科学进化的故事——而不太容易接受世界依然在进化的现实。也就是说，依然存在一些不确定性边缘，等待我们去探索。
这就是本书的目的：概览目前的不确定性边缘。让我们感到高兴的是，这样的不确定性边缘真实存在。总的来说，我们不会永远纠结于科学的细枝末节。据生物学家约翰·劳顿（John Lawton）和罗伯特·马伊（Robert May）讲，化石告诉我们哺乳动物已存在了大约100万年，人类已存在了大约20万年，只是最近我们才开始利用我们认为的科学方法来研究我们周围的世界。也许，我们在不确定性边缘的发现有助于人类成为第一种永久生存的物种。也许，我们在本书中所研究的内容会成为人类保持永恒的关键。当然，我们不会去探索人类已透彻了解的那些东西。
我们必须走下海滩，观察黑暗的水域，有异常的东西等待我们去发现。可以肯定的是，一些东西特别异乎寻常，我们目前还没办法处理。但是，我们要经常进行这种朦胧的观察，有一些迹象和线索正在我们的眼前显现。本书中，我们要探索的正是这些迹象和线索。本书的各章分别描述了当今科学的一些危险的前沿。这些东西，我们尽管看得不那么清楚，但我们能感觉到，它们会很快来临：因为它们可能会改变我们观察自己的方式以及我们的生存方式。
我们开始承认人类最大的科学弱点：人类大脑。这数磅重的无规则形状的柔软的物体是我们理解世界的唯一工具，但我们甚至不知道它是如何“理解”世界的。因此，我们认为，我们是什么样的就是什么样的，我们具有自我意识（自己告诉自己）。推而广之，我们看到了我们自己在广袤宇宙中所发挥的作用。
从多方面来看，这是一种非同寻常的、自我夸大的世界观。因为我们将会看到，许多其他动物与我们非常相似。关于非人动物能力的发现并未使我们从创造的塔尖跌落下来，而是将许多与我们共存的生物提升到了人类的高度。这里，我们强调相似性而不是差异性。由此导致的一个结果会提出这样的建议：在医学方面，可以将人和非人动物合并。我们正在创造的嵌合体就是这样的东西，尽管这样的东西还处于不确定性边缘，但它们正从科学的（和伦理的）黑暗中慢慢地浮现出来。
我们还发现，我们已经越过了另外两条伦理界线。遗传学家雅各布·布罗诺夫斯基（Jacob Bronowski）曾经说过，“知识是个人的和有责任的”。如果他还活着，他会毫不犹豫地指出，我们目前对表观遗传学的认识必然会导致我们轻率地进入未知世界。表观遗传学描述，人类在受到与生活贫困、权力剥夺和环境污染有关的因素打击和损害后，基因会在我们体内以不同的方式工作。这种影响是未定的和持久的，有时会产生成多代遗传。我们才刚开始认识，作为个人的生物体是如何生活的。
关于性别在医学方面的作用的新发现也是这样的情况：我们对人的医疗方法在某种程度上是非常原始的。我们真地认为，性别除了明显的目的之外，再没其他作用了吗？答案并不清楚。考虑到我们对大脑的了解非常有限，我们忽视了心理对身体的作用。这也许可以得到谅解，然而，我们在这里将慢慢反驳那些乐于将无知当作知识和认识的讽刺者。
真希望我们也能同样对待那些把量子理论当作健康的关键而极力推销的人。人们确实需要利用“量子治疗战胜疾病和衰老”，正如神秘的迪帕克·乔普拉（Deepak Chopra）对我们所做的那样。然而，它只是沙漠中的海市蜃楼。事实是，我们刚学会了最初步的研究，研究量子物理学在生物学中的作用。似乎存在一些领域，在这些领域中，自然界形成了特殊的规律，这些规律支配着原子和分子形成了新的机遇，使生命能在艰难的环境中兴旺繁荣。但是，在生命与宇宙的交界处，我们真地跳入了科学的深水中。
我们把数学与医学、实验与理论方面的经验综合起来，就能得出初步的建议：宇宙是一台计算机，我们的思想与行动是计算机程序，程序的指令形成了我们的大脑对现实的解释（记住，我们对大脑的了解非常有限）。这与牛顿的“上发条的上帝”（clockwork heavens）是一样的虚幻吗（根据当时的技术对宇宙的解释）？也许是的。毕竟，计算机才出现了不长的时间，它的发明者阿兰·图灵（Alan Turing）确实看到了另一种计算机，超越了我们所熟悉的计算机。超级计算机也许会成为现实的更好指南。
我们对已知现实的了解并没有结束。一些人愿意停止探究宇宙演变的故事，而另一些人愿意继续探索。“宇宙大爆炸”的故事还有很多漏洞，有很多地方等待我们去填补——或者，我们至少要知道如何修改它，使它变得更完善。也许，当我们拼凑宇宙历史时，会出现更多的碎片，我们需要从新开始。我们开始重新认识宇宙的基本组成：时间的流失似乎是虚幻的。物理学家认为，过去的瞬间全部存在于我们的大脑中。
在许多方面，人们更容易选择忽略，返回到海滩，事实上那里有未完成的细节等待人们去完成。毕竟，我们是简单的生物，易受自我感觉的欺骗，我们内心的推理和我们的愿望使我们与世界的相互作用简单朴素。这些难题暴露了我们的弱点，使我们容易失败。搞清楚这些问题是困难的。人类的优点在于威猛和坚持不懈，人类坚持不懈地探索宇宙，直到掌握它的秘密。这就是我们为什么要去探索不确定性边缘：去调查，去询问，与自己和其他人战斗，直至找到答案。意识到自己碰到了其他的问题和意外，我们需要安全地将新发现藏好，重新返回黑暗水域，努力将更多的东西带回光明。我们以前一直这么做着，我们希望以后也能一直这样。毕竟，这是人类曾经做过的最美好的事情。
这就是神秘的、强大的大脑如何让我们行动的：它赋予我们好奇心、勇敢和韧性，使我们尽己所能找出世界的真相。生活的道路并不平坦。在探索人类确定性的边界及其之外的旅程结束时，你的头脑将会感到震撼和冲击。但是，它还会要求你继续探索。探索未知会令人上瘾，这是我对你的提醒。
在这本引人入胜的科普著作中，布鲁克斯用生动的语言详述了前沿科学进行的研究工作。
——《柯克斯书评》
在这本能引起人类疑惑、令人烧脑的作品中，布鲁克斯描述了一些让许多科学家停滞不前，也令普通读者感到困惑的科研领域。这种困惑并非来自布鲁克斯的写作技巧，而来自他所描述的主题令人难以面对——称为“嵌合体”的人/动物的组织结合产生的哲学困惑；我们正经历的时间也许是一种幻觉。布鲁克斯用通俗的语言向大众读者描述了这些令人棘手的问题，介绍了今天世界在这方面进行研究的研究员与研究项目。
——《出版人周刊》
物理学家、科普作家迈克尔·布鲁克斯希望读者以一种新方式观察我们自认为已充分了解了的知识。他谈到了先进的计算、男人与女人的根本差异、生存意愿的作用、宇宙的秘密……这本书会让你感到大脑受到了“冲击”。布鲁克斯希望读者能像他所称赞的那些不断坚持的科学家那样，对探索充满渴望。
——《华盛顿邮报》
在科学家表现不佳的世界里，做了一次生气勃勃的旅行。
——《纽约时报》
引人入胜的《自由基》作者提醒读者：科学进展需要创造力和想象力。
——《费城询问报》
迈克尔•布鲁克斯使我们重新意识到了关于人类生存的惊人事实，我们周围的世界的奇特之处，以及科学还没有发现的许多令人惊奇的现象。
——《星期日泰晤士报》
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