科学家可能预言宇宙的演变,也可能描绘出一幅预言你未来的健康情况的遗传型板。一些惊人的突破会意外地临近。
在科学中,人们并不指望能看到奇迹的出现。真正的新发现,是那些使研究人员也会感到惊奇的东西。谁会料到1964年两三个不知名的天文学家,在试图抑制来自一种射电望远镜的干扰时,竟会发现宇宙的回声呢?这种爆炸声原来是冲刷着宇宙的微波辐射,它是认为宇宙系由大爆炸开始的理论的一个有力的证据。而且谁又会知道,化学家们在1985年使某些碳汽化以后,竟会在其样品中的分子曲线上发现了一种可能是“布基球”的奇异的尖峰呢?这些以前不知道的由60个碳原子构成的足球状分子以及它们的“布基管”同类物,给材料科学革命带来了希望——得到一种强度为钢的100倍,而其重量却只有钢的1/6的结构材料。这一点,谁又会料到呢?
但这并不是说新的观念会无中生有地突然冒出来,而只是说追溯要比预言更容易些。换言之,一旦科学上有了突破,通常你就可以找到它的智力之根源。甚至达尔文的进化论也可以追溯到拉马克(Jean-Baptiste Lamarck)和布芬(Ceorges Buffon)的工作。他们早就提出了物种随时间而变化的观点,只不过是当时他们还不知道物种是如何变化而已。
生物工程
尽管在预测科学的未来方面还存在困难,但是科学家们所预言的某些事情却真的会发生。例如,21世纪将会出现“基因医学师”(“genepharmers”)。生物工程公司将有可能把人的基因拼接进母兔的DNA中,产生一种缺了它就会引起人体严重失调的蛋白质。于是,生下来就缺乏这种重要的基因的人就可以通过服用一点兔奶来获得这种必需的蛋白质。本世纪也将会发现与某些特别的语言细节有关的基因。研究人员已经发现了一种遗传突变,它表现为缺乏一种将词尾置于一个单词上的能力:带有这种基因的人不能够将“-s”或“-er”",或“-ed”加在单词后面。纽迈耶相信:新世纪,我们还将探索与语言有关的基因的其他方面。一种与虚拟语态有关的基因是否太落后了?下一次,当你不知道应该说“if she was"或是“if she were”时,你就可以责怪你的DNA。
新世纪会出现毫微装配器吗?这些微型机器人可以打碎价钱便宜的组分(例如青草和水)的化学键,然后将碳、氮、氢和其他分子重新“装配”成比如说一块牛排。你会嘲笑说这是痴人说梦吗?其实,这并不比牛能做到这一点更加不可思议。扫描隧道电子显微镜已能够处理单个的原子,这正是装配器要做的事情。新世纪能找到一种可以将人的大脑的内容下载(downloading)到计算机中去的方法吗?我们的记忆、个性和思想只不过是一些信息的位和字节。所有这些都能够想象到的被转送进一台高容量只读存储器,并复制下来,或者输进一台计算机中去。
我们将会知道在分子水平上我们是谁。人类基因组工程将在原定目标2010年以前6年或7年完成。30亿美元的事业将产生出人的分子型板——构成我们的80000种基因中的每一种基因的4个化学字母的准确顺序和这些基因中的每一种基因在23对染色体上的准确位置。今后又会怎么样呢?“正如在19世纪末发现元素周期表为20世纪科技发展中的每件事情(从化学工业到量子力学理论)作好准备那样,”怀特黑德生物医学研究所的遗传学家兰德(Eric Lander)说:“基因组工程将为21世纪的科技发展开辟道路。”
虽然一些事情还不能马上实现,但基因组工程——30亿个化学字母的字符串——将首先像一种断续的闪光那样起到一种启发性的作用。“我们需要的是一种能告诉我们关于每种基因的作用的黄页电话号簿(指南)”,怀特黑德生物医学研究所所长芬克(Gerald Fink)说。确定一种基因的作用的方法,是将它的化学字母顺序同更简单的生物如像酵母的基因相比较,用强有力的检索工具来扫描计算机控制的DNA数据库。举例而言,比较结果如相符就表明这种基因构成影响神经系统的化学物质的受主。“揭示某种基因起什么作用的另一种方法,是搞清楚它产生的是什么蛋白质,及蛋白质的形状如何,”怀特黑德研究所的彼得 · 金(Peter Kim)说。这就是所谓的“蛋白质折叠问题"。一俟科学家了解了每种基因的作用,他们便能够找出许多致病的原因。“比方说你可以利用患心脏病的人的这种庞大的数据库,”兰德说:“确定与心脏病相关的基因采取的是什么样的形式。这样就会告诉你毛病出在哪里,于是你便可以据此为病人作治疗。”
基因组工程将得到一种“标准人”(事实上它分析了从10个人身上得到的DNA)的型板。然而,那些使每个人都一样的基因的情况又如何呢?“一旦人类基因组工程完成,我们就能够发现个别的DNA与参考基因组之间的区别何在,"美国人类基因研究所所长柯林斯(Francis Collins)说:“你就会知道你对香烟的烟雾而不是对鸡蛋和火腿过敏;对染发而不是对杀虫剂过敏。”“如果我们测定其他生物的化学结构顺序,”柯林斯说:“我们就会发现是什么东西使我们变成了人类。我们的DNA同黑猩猩的DNA之间的差别只有1%。但是这1%的差别是什么?为什么这1%的差异会引起两者之间如此大的不同?”
宇宙论
根据将在2005年发射的卫星取得的数据,“我认为我们就能够知道宇宙是否还会永远膨胀下去,或者有一天会自己撞毁,”华盛顿大学宇宙学家霍根(Craig Hogn)说。自哈勃(Edwin Hubble)在20年代发现宇宙在不断膨胀以来,宇宙的命运就一直困扰着科学家。“如果我们走运的话,”霍金说:“我们将会知道大部分宇宙是由什么构成的。”宇宙中的大部分(达90%)物质是黑暗的,不发光,因此无法被任何望远镜观测到。天文学家一点儿也不了解它们是些什么东西。实际上,它们还是有许多蛛丝马迹可寻;当缺乏数据时,理论就会赶紧来填补数据的真空。到底是黑洞?是木星般大小的行星?或是被称为WIMPs的假想粒子?
粒子物理学
“在欧洲原子核组织设在日内瓦郊外的欧洲物理实验室里,2000年以前可望实现将质子撞进质子中去,”费米国家加速器实验室物理学家奎格(Chris Quigg)说。物理学家希望能在大型强子对撞机上由这些碰撞产生的碎片中发现一种从未检测到过的名叫黑格斯玻色子的粒子。大约在120亿年以前宇宙大爆炸后不久,那时宇宙中所有的力都是一种统一的、对称的场,这种黑格斯玻色子粒子大概起一种像敲打在一面镜子上的锤子那样的作用,打破了宇宙完美的对称,并将一种被打碎的物质微粒赋予了一种基本粒子,如像电子;而将另一种微粒赋予了其他的基本粒子,如像夸克。至少物理学家认为事情就是这样发生的。如果他们发现不了它,他们的标准力和物质模型就会遇到麻烦。
地心引力
物理学家预测,当黑洞发生碰撞时,灾难将以引力辐射形式淹没整个宇宙。这种波会在时空本身的结构中引起波动——可能使宇宙本身缩小或膨胀到还没有任何人探测到这种波,但是目前新世纪初物理学家可能会在名叫LIGO的两个精心设计的镜式系统中捕捉到这种波,其中的一个镜面系统建立在路易斯安那州,另一个建立在华盛顿。如果引力波使宇宙稍为缩小时,LIGO就应能探测到这种波。
神经科学
新的大脑扫描技术将拍摄到几乎是瞬时的大脑活动图像。“当一个精神分裂症患者有一种精神错乱的现象出现时,或者当你在想某件事情或引起一种清晰的回忆时,它将逐步地告诉你发生了什么事情,”神经学家麦克文(Bruce McEwen)说:“一种比理发店用的电吹风机稍为大一点的MRIs新仪器,可以解决最富有挑战性的问题——大脑是如何发育的?”华盛顿大学大脑图像技术的先驱者拉奇尔(Marcus Raichle)说:“MRIs可以安全地拍摄儿童大脑图像,并一步步地显示世界上最复杂的信息处理装置是如何变得能够处理和沟通信息的。”不久,将可以利用神经科学的发现来革新教育。是否音乐训练可以启动学习数学的突能(synapses)?某些大脑怎么能比其他的大脑多记几千个词汇?这些问题的答案可以为新的教学方法指明方向。
化 学
哈佛大学的诺贝尔奖获得者赫希巴赫(Dudley Herschbach)预言:大约在今后35年内的某个时候,将会制造出一种能自行集合和自行复制的分子。生物化学家们正在接近去做这件事,而且他们对如何做好这件事已经有了一个好主意:制造一种能将青草转变成牛排的毫微“装配器”。新世纪似乎是充满科学幻想的一年,而遗传方面的发现看来会取得不少成就。但是,在科学上有时候黑马可能会跑在看来会稳操胜券的快马前头。