未来50年，最大的科学突破会出现在哪里?作为世界科学界享有盛名的英国《新科学家》杂志创刊50年庆祝活动的一部分，他们在2006年11月18日出版的杂志上发表了当今世界最具才华的科学家各自对未来50年科学发展的预测——
在未来的几十年里，人类渴望揭开的谜很多，包括:我们是否宇宙中唯一的智慧生物?能否从生理学上揭开意识之谜?生物的进化是否已有新方向?物理学家能否发现宇宙的万物之理???事实上，如果刚刚过去的50年在科学上的革命性变化可以互联网和人类基因组为代表的话，那么，未来50年科学上的激动人心的进展，我们现在甚至无法想象??
新一轮进化有利于身材矮小的人类
我想最主要的突破将是对于人类这个物种的生物学理解，从而使我们进一步了解进化和人为构造的复杂系统之间的区别。也许在处理我们与自然、技术和他人相处的关系上，我们将需要更多地使用大脑皮层(控制思维——译者注)，而不是下丘脑(控制激素分泌等——译者注)。前提是，人类还存在于世界上。当然，即使遇到了重大灾难，人类也不一定会灭绝。那时，自然界又会占据主导位置，生物学进化又将重新开始。我个人相信:新一轮的进化将会有利于身材矮小的人类，他们的骨架刚好足以支撑大脑容量。肥胖问题将会得到解决。但是如果一切还像现在这样发展的话，那么我预言到2020年，道德将不会再是一个科学问题，就像过去很热闹的胚胎决定论已经消失了一样。我们的继任者可能会惊异于今天还被热烈讨论的这些“科学垃圾”，当然前提是他们有兴致翻看这些电子版的过时期刊。
——悉尼·布雷内(Sydney Brenner，2002年诺贝尔医学奖得主，美国索尔克研究院高级研究员)
畸形发育有望纠正
尽管当前在胚胎发育研究方面已有不少成果，但目前的状况依旧差强人意。很多论文只是给出了个别基因在某些特定发育阶段的作用。在未来50年内，随着系统生物学和计算模型的兴起，胚胎将能够被完全定量计算。也就是说，给定一个受精卵以及它的基因组和细胞质含量的信息，人们将有可能预测出这个胚胎的完整发育过程，由此将会产生出新的普适定律。同时，我们也将更好地掌握畸形发育的机制，以及纠正畸形的方法——但大脑中神经细胞的联系机制仍将是个谜团。
——路易斯·沃尔佩特(Lewis Wolpert，伦敦大学生物系教授)
能无限量制造可移植器官
在生物医学领域，我所期待的一项突破是能够无限量制造可移植器官，从而不再需要器官捐献者。这可以通过在动物体内培养人体器官做到。就让我们假设那种动物是猪吧。
当病人需要器官移植时——让我们假设是肾脏——外科医生会和器官制造商取得联系，并提供该病人的一系列免疫数据。此时制造商已经在好几头猪体内培养着相应类型的肾脏了。当然，这些待移植的器官必须完全由人类的细胞构成，而不是“人类化”的动物细胞。通过在动物体内引入合适的人类细胞，并使其逐渐生长，最终代替动物自身的器官。我只是拿猪打个比方，究竟该用哪种动物培养器官还是一个未知数。很可能不同的器官需要在不同动物的体内生长。
不过有一种器官可能不能这么做，那就是大脑。极少有人会愿意移植别人的大脑，而且我们可不愿意让一种动物长着人类的大脑。
——布鲁斯·拉恩(Bruce Lahn，芝加哥大学人类遗传学教授)
从“能活多久?”到“想活多久”?
50年以后，如果我不因车祸而去世的话，我就106岁了。如果在这段时间内，我所预期的基因组革命获得成功的话，我们出生于“婴儿潮”的这一代就将有幸成为健康的百岁老人。
那么怎样才能达到这个目标呢?首先，我们必须开发廉价的基因测序技术，直至测定每一套完整人类基因组的成本降低至1000美元以下。这样，医疗服务供应商将能够根据我们的DNA预先判断出人们的先天性缺陷。另外，我们还应该弄清遗传与环境危险因素之间的复杂关系，从而更好地降低这些风险。掌握这些信息将帮助人类开发出新的疗法，使我们目前的“一揽子”医疗服务体制被更有效、也更个性化的预测及治疗疾病的体制所取代。最终，我们将能够预防疾病。
但是挑战并不止于此，我们已经把目标瞄准到了防止衰老。基因组研究将会是重新编写细胞程序的关键所在，而这种程序直接控制着导致癌症的细胞生长与导致衰老的细胞凋零之间的平衡。50年之后的今天，我们最紧迫的问题可能不再是“人类能活多久?”而变成了“我们想活多久?”
——弗朗西斯·柯林斯(Francis Collins，美国国家人类基因组研究实验室负责人)
从火星的永冻土里找到生命痕迹
生命的“第二次诞生”!未来50年里，我们将有可能在火星的永冻土里找到生命的痕迹。这些生命可能是死的，也可能通过生物化学的方法被保存着。生命也可能存在于木卫二或是从土卫二的间歇泉里喷出。可能性最小的就是土卫六了，因为其甲烷湖的面积还在不断扩大。当然，在地球上发现地外生命的可能性也不可忽略。地外生命究竟和我们有多大区别呢?可能就像英语和汉语的不同吧。
——克里斯·麦凯(Chris McKay，美国航空航天局艾米斯研究中心行星科学家)
在火星上建立一个自给自足的生物群落
在火星上建立一个自给自足的生物群落将彻底改变世界历史——当然，那就不仅仅是“世界”历史了。建立火星群落将是应对任何地球灾难的一个保险方案;而我们的地球上已经有足够多的灭绝动物尸骨在默默提醒着我们这种灾难发生的可能性。真正的太空竞赛在于我们能否在太空项目的资金用完之前开发出一片“太空殖民地”。
历史告诉我们，像埃及金字塔和中国的郑和下西洋之类费用昂贵的项目，通常在短暂的热闹过后就被搁置一边。载人航天计划并不算十分古老，它意味着如果我们抓住机会的话，不久之后将“殖民”成功。殖民地是一种便宜的资源，并且能创造出新的殖民地。要知道人类在月球上说的第一句话用的是英语，但这并不是因为英国人首先登上了月球，而是因为他们当初在北美建立了殖民地。在未来的50年里，只要我们继续向太空发射和过去50年内一样多的东西，将足够在火星建立自给自足的“殖民地”。这不是预测而是一种希望。
——理查德·哥特(J.Richard Gott，普林斯顿大学天体物理系教授)
我们可能都变成素食主义者
在这个给定的时间范围内(50年——译者注)，我想对于海洋学最重要的进展将是开发出一种能探测到动物情感和瞬间的自发“思维”，并将其放大后传递给人类，使我们的大脑也产生相似的情感或思维的仪器。这项工作可以先在灵长类动物上试验，然后推广到一般的哺乳动物，最后是其他脊椎动物，包括鱼类。这可能将在全球范围内掀起排斥肉食的热潮，于是我们可能都变成素食主义者了。
——丹尼尔·波利(Daniel Pauly，加拿大不列颠哥伦比亚大学渔业中心负责人)
人类社会心理研究将成热门
未来的50年内，人类的社会心理将会受到关注，因为人类毕竟是社会性的动物，大部分时间我们都在思考人际关系的问题。人类这个物种究竟有没有一种统一的道德标准呢?人与人之间相处融洽是不是因为人们喜欢对同种事物有着和自己有相似反应的人?我们能否最终理解我们是怎样理解他人的，包括他们的目的、欲望和信仰?寻找对这些问题的解释将成为研究的重点目标。
——迈克尔·盖茨尼迦(Michael Gazzaniga，加州大学Sage研究室主任)
质数的奥秘得以解开
未来50年里，我们将可能最终解开质数的奥秘。质数就像构成数学的原子，任何其他的数都可由质数相乘得到。为了寻找质数的规律，数学界已经奋斗了2000年。因为随着数的不断增大，预测下一个质数几乎是一件不可能的事，这就好像彩票的号数一样，对探寻规律者来说有一种巨大的挫败感。然而在过去的150年间，数学界却在这方面取得了一定进展。科学家们发现质数的分布与某些重原子核(比如铀)的能级分布有一定的相似性。这些新发现可能将给未来的数学家提供一个寻找质数的模版。
——马库斯·杜·索托(Marcusdu Sautoy，牛津大学数学系教授)
“搜索”将成为人类生活的一部分
我们正处于信息爆炸的时代，每天面对着因特网所提供的不计其数的网页。而这其中大多数来自于搜索引擎。唯一可与此媲美的信息爆炸还得追溯到1456年，也就是印刷术出现的那一年。在那之后50年，世界上多了1500万本书，神学家塞巴斯蒂安·布兰特(Sebastian Brant)当时写道:“现在已经没有我们的孩子们不知道的事了。”
在搜索引擎出现了12年的今天，我们似乎离布兰特的夸大之词还十分遥远。搜索引擎给我们带来相关信息，但知识的获得则需要人类的工作。
50年后这个情形将会改变。人们将通过“数字中转站”来表达他们的需求，中转站将会提供建议或是改善人们的需求。搜索的结果也将不再是一系列的网页地址，而是一份综合了所有要点的带有注释的报告(或是一个简短的对话)，并能给出原始材料的出处。人们不再把“搜索”看作一项独立的工作，而将把它当作生活的一部分。
——彼得·诺威格(Peter Norvig，Google网站搜索部负责人)
沉积岩里的大部分化石被发现
在我们生活的地球，大量的历史被篆刻在沉积岩上。古生物学家的任务就是发现并解释历史的生物学部分，但很久以来，我们似乎一直没能把其他学科的知识融入其中。我所预期的突破并不在于化石本身，而是一种广泛的解释框架的建立。这种框架的完成将依赖于人们达成共识的生命族谱，以及详细描绘基因如何指引发育和进化的蓝图或是更完整的关于地球史的描述。直到建立了这样一个框架后，化石的发现才会有助于解释最深刻的奥秘，也就是这数十亿年以来在地球的演化过程中生物学和物理学过程是怎样相互作用的。
到2056年，沉积岩里的大部分化石将被人们发现。这很遗憾，因为发现化石的过程很有趣，但我认为新的技术以及我们对生理学越来越多的关注将补偿这个过程的趣味性。总之，我们将发现更多的化石，并且也将更深入地了解已经发现了的这一部分。
——安德鲁·诺尔(Andrew Knoll，哈佛大学美国历史教授)
绘制出完整的全球生物多样性地图
在我研究的系统科学、生物地理学和保护生物学交叉领域，最重要的进展将是在物种水平上建立完整的或接近完整的全球生物多样性地图。鉴于地球上大部分物种，尤其是小型非脊椎动物和微生物还未被人类发现，这项工作将对生态和资源管理至关重要。同时，这也将给整个生物学带来巨大的惊喜。
——爱德华·威尔逊(Edward O.Wilson，哈佛大学教授)
超人工智能机器将变得非常普遍
我无法选出最重要的科学突破，因为不同领域的突破都会有各自的重要意义。以下分别是我对三个领域的期望和预测。
首先，由于大型强子对撞机(LHC)的出现，基础物理学对新定律的探索将迎来黄金时代。我们最终将解释为什么弱相互作用力如此微弱，并找到关于宇宙中“不同”作用力以及物质基本构成的统一描述。
第二，目前的信息处理主要还是基于在二维空间对电子的操控。未来我们将在三维的自组装结构中加入光子和电子的自旋作为信息载体。这样一来，超人工智能的机器将变得非常普遍。
第三，众所周知，太阳照射到地球的能量是我们目前使用水平的10000倍。只要获取其中千分之一的能量，世界就会变得富有多了。
——弗兰克·威尔科齐克(Frank Wilczek，麻省理工学院物理学教授，2004年诺贝尔物理学奖得主)
机器人有望实现分类识别
即便没见过完全一样的东西，一个两岁小孩也能准确判断钥匙、鞋、杯子或是书分别属于哪一种类的物品(分类识别);而目前的计算机和机器人还做不到这一点。我们已经在这方面做了一定的工作。40年前，麻省理工学院人工智能实验室让一名本科生利用暑假去解决这个问题。他没能解决，而直到我1981年作博士研究时还是没能攻克这个难关。
在今后的50年里，我们应该能解决这个分类识别的问题。限制我们的不再是计算机的能力，而是对于几十年来无人攻克的难关的天生畏惧。如果有足够多的人在这上面投入足够多的精力，并且从心理物理学以及大脑成像学中开拓更多的思路，那么我对于这个问题最终至少得到部分解决很有信心。到了那一天，机器人的用途就大多了。
——罗德尼·布鲁克斯(Rodney Brooks，麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室主任、机器人学教授)
人类将掌握存储虚假记忆技术
我花了30年时间研究怎样改变人的记忆。我甚至还在普通人的大脑中存入了虚假记忆，比如在商场迷路，被碎玻璃割破手，甚至是童年时期见过鬼怪等等——这些“记忆”都是通过暗示的方法存入的。
心理学家们已经对记忆存储非常熟悉，有人甚至认为已经基本有了存储的固定程序，但我们的认识并不完全。在未来50年内，我们将进一步掌握存储虚假记忆的技术，还将找出哪些人最容易以何种方式被存入虚假记忆。最有力的工具当然是药物，目前我们正处在研究阶段。
到了2048年，乔治·奥韦尔(George Orwell)的后代将会撰写一本叫做《2048年》的书，讲的是一个极权主义社会的故事。当我们掌握虚假记忆存储技术后，就会担心由谁来控制的问题了。或者说究竟要给警察、律师和广告商们以怎样的限制呢?最重要的是，我们必须经常提醒自己记忆和自由一样，很脆弱。
——伊丽莎白·洛夫特斯(Elizabeth Loftus，加州大学欧文分校教授)
生命体的合成成为可能
在过去50年里，3种工具改变了物理化学，它们是激光、衍射仪和计算机，计算机将继续为化学家提供极大的便利。未来的化学家将有可能在原秒级(10-18秒)的时间尺度上观察酶或DNA这样的大分子的反应细节，使其在计算机上表达并成像。那时的挑战将是如何利用对于生命机制细节的掌握，以及我们不断进步的技术来进行生命体的合成。
——彼得·阿特金斯(Peter Atkins，牛津大学化学系教授)
物理终极理论问世
我能预想到的物理学在未来50年内最重大的突破，应该是发现一种能解释一切粒子和场的特性的理论(可能这有点不切实际，比较可能的工作是发现超对称性所要求的费米子以及超夸克子)。虽然我们不知道这些粒子的确切质量，但他们很可能无法被任何加速器所捕获。
另一方面，我们可以大胆地预测未来宇宙学的突破。我们将会知道暗物质的密度究竟是按照宇宙扩张的速率随时间变化还是相对恒定不变，这是有关暗物质的最根本问题。如果未来的科学家不是像我设想的那样——通过宇宙重力波的发现——来证实扩张假说，就是将发现宇宙重力波的衰弱，从而排除宇宙扩张假说。我们可能将在太空中使用激光干涉仪来检测宇宙重力波，从而在一个任何粒子加速器都无法达到的能量级别上获得宇宙物质的信息。尽管如此，宇宙的起源仍将是一个谜团，直到我们能够建立一个终极理论。
——史蒂文·温伯格(Steven Weinberg，1979年诺贝尔物理学奖得主，德州大学奥斯汀分校教授)
就我的研究领域而言，一个可能的重大突破是建立一个不但能统一量子力学和引力学说，并且能够准确预测宇宙进化中每一个细节的理论。
这个理论或者模型必定是符合“决定论”的，它应该能够描述确定性而不是概率。我把“决定论”3个字放在引号里是因为一切生活在这个宇宙中的智慧生物都不可能预测未来，因为生活在宇宙中的任何个体都不可能以比宇宙更快的速度进行计算。
给定了这样的模型，接下来需要确定的就是局部法则、边界条件以及初始状态了。剩下的就是纯数学的东西。我的大多数同行都有理由怀疑这样一个模型存在的合理性，这就是为什么它无疑将是一个突破。我个人觉得这个理论是有可能建立的，虽然目前还没有人知道怎样处理其中的数学问题。
——杰拉德·胡夫特(Gerard Hoft，荷兰乌德勒支大学理论物理学教授，1999年诺贝尔物理学奖得主)
2056年，你将能买到一件T恤，上面印着描述整个宇宙统一物理规律的公式。我们目前所知的所有定律都将是那些终极公式的推演。
我们将最终通过观测确定所谓的“大爆炸”并不是万物的开端，而只是宇宙的一部分停止了一种叫做“膨胀”的剧烈伸展运动。我们将认识到膨胀总是在宇宙某些遥远的角落无限地进行;而在另一些停止了膨胀的地方才可能有生命繁衍。那些印在T恤上的公式也将各不相同。
“平行宇宙”的存在将和100年前提出的所谓“孤岛宇宙”的概念一样充满争议。直到1925年埃德温·哈勃(Edwin Hubble)才解决了那场“孤岛宇宙”的争论。
——马克斯·塔戈马科(Max Tegmark，麻省理工学院物理学教授)
发现暗物质
我猜想最重要的成就将是暗物质的发现。据目前估计，神秘的暗物质占宇宙总质量的25%。
地下探测器已经在寻找由暗物质粒子相撞造成的核反冲信号了。同时，新的粒子加速器还可能直接制造出暗物质粒子。对于这些粒子的严格鉴定将在很大程度上帮助我们认识宇宙。
——阿瑟·麦克唐德(Arthur McDonald，加拿大皇后大学天体物理学教授)