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——
心脑并用保护地球
人造卫星和全球定位技术已经可以使人们无论在家里、办公室还是学校，都能很方便地探索地球的其他角落。比如，我们现在就可以随时上网看到坦桑尼亚冈贝国家公园里茂密的树林，及其周围严重的森林砍伐现象。
我想摆在我们面前的挑战就是如何应对我们所得到的这些信息。人类的短见所造成的严重后果只是初露端倪，物种还将不断消失，地球的资源——森林、土地、水和石油——也将不断枯竭。卫星图片将是在地理上连接人类和自然世界的一种途径。我希望在未来50年里，我们将学会如何把大脑和心联系在一起，并且把这些知识趁早应用于保护我们的地球。
——珍妮·古道尔(Jane Goodall，珍妮·古道尔学院创始人，联合国和平信使)
更好地理解人类的社会关系
物理以及生命科学的应用已经在某种程度上使今天成了历史上最好的时代——我们的寿命延长了，生活质量提高了。在过去的35年里，食品产量增加了一倍。人们成功地利用了能源来代替劳动力，消除了奴隶社会的等级制度。但是这一系列的成就却带来了不可预知的严重后果——比如气候变化、生物多样性的丧失、水资源的匮乏等等——使得地球很可能将面临黑暗的明天。
我们现在真正需要的是更好地理解人类的社会关系，特别是那些阻碍集体合作行为的关系——集体合作行为能在每个成员付出较小成本的前提下得到较大的收益。达尔文也承认集体行为的进化是他那个时代悬而未决的最重要的问题。然而时至今日，我们依然对此所知甚少。我希望2056年的科学家能把“硬科学”(这只是简单的部分)与人文科学有效地结合起来，从而解决这个问题。
——罗伯特·梅(Robert May，牛津大学和伦敦帝国学院联合教授)
无法解释的天文现象将带来物理学革命
我希望到2056年，那些目前无法解释的天文现象将带来物理学的革命。我还预期那时候的人们将能够改变基因组，那一定非常有趣。在我自己的领域，我希望现在这种沉闷的、一本正经的方法将被富有冒险精神和创造力的人们所改变。
——格里高利·查汀(Gregory Chaitin，IBM公司托马斯·沃生研究中心数学家)
直接观测到重力波
目前的天文观测和理论都支持宇宙产生于大爆炸的学说;而重力波则是唯一能穿透大爆炸产生的高温、高密度物质的射线。在未来50年里，人们将会探测到大爆炸的产生。刚开始时可能只是在宇宙微波辐射中间接地发现它们的痕迹，以后人们会通过设立在太空中的重力波射线观测站直接观测到它们的存在。
这些观测将为我们描绘一幅宇宙早期的景象，同时帮助理论学家巩固他们对量子引力定律的理解。这些定律将是弦理论的推论，加之重力波的观测和一些其他数据，我们将更好地理解宇宙的诞生——如果有可能的话，甚至包括大爆炸之前发生的一切。
——吉普·索恩(Kip Thorne，加州理工学院理论物理学教授)
阐明损伤防御机制和揭示衰老之谜
阐明长寿动物(如鲸、人类、蝙蝠、海豚等)的细胞抵御外界伤害的机制，将是衰老研究领域未来的关键性突破。对于线虫的研究已经揭示，延长寿命的突变往往使细胞能同时抵抗多种伤害，而非仅仅一种(如DNA损伤或者氧化损伤)。生物学家正在逐步证明类似的防御机制对于果蝇和老鼠也有延年益寿的作用，并且这些循环的细胞机制远比人类和酵母的进化分离更加历史久远。
理解长寿动物的进化、超低热量的饮食以及鼠、犬、马，甚至可能是人类的侏儒突变如何激发损伤防御机制将是开发真正抗衰老药物的关键。目前在实验室中，哺乳动物的寿命被人为延长40%已经不足为奇。到2056年，科学家应该能够通过应用相同的原理激发损伤防御机制，从而创造出第一批百岁老人，他们的精力就像通常60多岁的人那样旺盛。
——理查德·米勒(Richard Miller，密歇根大学病理学教授)
洞悉胚胎的完整发育过程
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机模型的兴起，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，伦敦大学学院生物系教授)
找到使毒瘾、焦虑症痊愈的办法
在接下来的几个月里，我将对一些垂死的癌症病人采用一种心理治疗——给他们服用亚甲二氧基甲基苯丙胺(即“迷魂药”)，以观察焦虑和疼痛感的缓解情况。我还想试验LSD(已知药力最强的迷幻剂)和裸盖菇素(一种能引起神经致幻的蘑菇毒素)是否能减轻丛集性头痛症状。在未来的10年内，将会有足够的试验结果表明所谓的“致幻药”是有特殊功效的。这也将把我们带到一个新的医学领域——被激发起的精神将使人们更坦然地面对死亡，而那些具有毒瘾、焦虑症或者丛集性头痛的人们也将找到真正痊愈的办法。致幻药将有可能被证明能带来当人们痛苦不堪的时候最需要的同情感和希望。
——约翰·海尔普恩(John Halpern，哈佛大学医学院精神病学助理教授)
思维成为促进健康的关键
在一个以非传染性疾病为主要疾病负担的世界里，理解和促进健康的关键是人的思维。思维是社会环境和与健康相关的行为之间的媒介，光靠说教来让人们采取健康的生活方式是无济于事的。
只有更确切地了解儿童时代的周围环境对成人处世方式的影响，才能使我们在这方面取得进步。对于成年人来说，思维也是促进健康的关键，并且它还是把环境威胁转译成身体反应的“中央处理器”。理解思维的工作机制，从而找到促进健康的突破口将是未来几十年的重要突破。
——迈克·马姆特(MichaelMarmot，伦敦大学学院卫生和社会国际中心主任兼流行病学和公共卫生教授)
认知基因组学初露端倪
想要预测未来50年内认知神经科学领域最重要的成就，最好的办法是把过去5年内的成就去乘以10。
随着与阅读障碍、语言失常、精神异常和抑郁症等疾病相关的基因突变的发现，认知基因组学已经初露端倪。我相信在未来50年内，更多的相关发现将有助于解释其他的神经发育学现象——比如自闭症，或者饥饿和性欲等心理学冲动，以及性格的个体差异等。即便基因只起了一半的作用，理解基因如何控制大脑的结构和功能仍将是一项激动人心的工作。
——西蒙·拜伦-可汗(Simon Baron-Cohen，剑桥大学自闭症研究中心主任)
希望揭示地外生命是否存在之谜
我希望到2056年，人类能够知道地外生命是否存在。
很多理论都预言:火星和木卫二是太阳系中除地球之外最有可能存在生命的星球。火星生命探测任务已经越来越复杂，木卫二的探索项目也正在筹备中，但是这些项目一旦宣告失败，那就意味着发现地外生命的希望更加渺茫了。
如果我们真的发现了地外生命，那将多么令人大开眼界啊——我们将认识到全新的能适应恶劣环境的生物学和生物化学，同时这也将使我们更好地了解人类自己的起源。当然，有关太空探索和资源利用的伦理问题也将带来新的挑战!
——莫妮卡·格雷迪(Monica Grady，英国开放大学行星及太空科学教授)
地外生命的发现不仅将是宇宙物理学上的重大突破，更将对生物学、哲学以及文化产生重大影响。火星、木卫二以及土卫二等都可能存在着——或者曾经存在过——生命。在太阳系以外，我们也可能通过对行星化学成分的研究间接地发现生命的痕迹。最有趣的是，人类还有可能发现地外文明。但是对于以上三种情况的任何一种，目前都无法预知其在未来50年内成功的可能性。
——派特·哈特(Piet Hut，普林斯顿高等研究所交叉学科研究教授)
宇宙中总有未知的角落
在我工作的领域，没有什么突破能比找到地外生命更重大了。不论结果怎样，找到一个确切的答案本身就意义非凡。假如存在地外生命，并且考虑到存在生命的其他星球不止一个，我们就有理由想象生命在宇宙中是普遍存在的。
但是这种想象也必须谨慎。假设在火星上存在生命，那么人们就立即会问:火星生命是独立产生的吗?我们知道，火星和地球之间几十亿年以来一直在交换陨石，因此产生生命物质交换的可能性很大。如果地外生命是独立形成的话，那么问题则会变得更有趣。
当然，如果的确不存在地外生命的话，那么我们生活的这个星球就显得尤为奇特和孤独。但是我相信，人类还不可能在短期内得到这样完全否定的答案。因为不论我们对地外生命的探索有多么失败，宇宙中总有未知的角落。
——史蒂夫·斯奎利斯(Steve Squyres，康乃尔大学天文学教授、NASA火星漫游车首席专家)
社会心理将会成为研究热点
在未来50年中，“人是社会的动物”以及“大多数时候我们都在思考社会关系”，这两个事实将使社会心理成为研究热点。
我们人类这个物种究竟有没有道德尺码?我们和他人相处融洽是否因为我们欣赏和自己对相同问题持有相似态度的人?我们是否真正了解了我们怎样理解别人的目的、欲望和信仰?以上这些问题的解答都将有着非凡的意义。
——迈克尔·加兹尼迦(Michael Gazzaniga，加州大学学习研究中心主任)
计算机科学实现“内外”统一
未来50年中，计算机科学需要找到计算机内部和外部之间新的统一。其中，计算机内部仍由1990年代中期的方式进行操作。也就是说，想要执行任何一个程序都必须给出其输入和输出的定义。
而计算机外部则时刻与真实的世界发生接触，并且必须按照统计学规律分析数据。比如，机器人必须先对一个地形进行评估后才能实现导航功能;而语言翻译程序则必须具备猜测能力。由于计算机与外界的接触必须涉及近似，计算机本身也能进行自身调整以提高这种近似的能力;然而计算机内部则必须按照规则执行任务，因而无法自行演进。
统一的计算机科学将使计算机内部结构通过近似，而非一成不变的规则相互连接。我们有理由猜测这种统一将会是仿生的——甚至有可能是共生的，如果为了进一步了解人脑的话。
——杰仑·拉尼尔(Jaron Lanier，计算机科学家、作曲家、艺术家和作家)
材料科学将迎来“文艺复兴”
应用物理学将在未来50年发生我们预想不到的革命。超常介质材料——也就是具有复杂合成结构的材料——的研究进展，将使它们突破很多天然材料的局限。
从石器时代到现代，技术总是依托于物质，而物质的属性又取决于其天然元素组成。近年来，研究人员通过纳米技术以及量子力学的手段创造了一系列新材料，它们的内部结构较原来的材料大为丰富。
有些超常介质材料的行为若在几十年前看来绝对称得上神奇——比如，居然出现了具有负折射率的光学镜片，即它们和普通玻璃的折射方向完全相反。我们现在甚至可以期待突破衍射限制的太空望远镜和显微镜。有了它们，人们可以清晰地看到大小在可见光的半波长数量级的物体。2006年10月，杜克大学和伦敦大学帝国理工学院的科学家们展示了一种“隐性斗篷”——它由可调整的超常介质材料制成，无论裹在什么东西外面，都能使外界的微波改变方向从而无法穿过。
以上这些只不过是材料科学“文艺复兴”的最初预兆。超常介质材料将彻底改变我们对光学仪器以及电子设备的使用。就像固态设备取代了真空管一样，超常介质材料光学镜片将使玻璃镜片成为过时的古董。其他能够更精确有效地指引电子的超常介质材料，将会解决长期困扰微电子领域的受热形变问题。
但是这些新材料最重要的影响，将很有可能来自于我们意料之外的发明。
——内森·迈尔福德(Nathan Myhrvold，微软公司前技术总监)
建立一个真正连接全球的宽带光缆网络
我认为，我们这个领域最大的突破也将对人类一切活动产生影响——那就是建立一个真正连接全球的宽带光缆网络。
随着这个网络和因特网挂钩，并且其功能逐渐增强，越来越多的人将以电子旅游取代真实的旅游。远程呈现技术已经给海洋探测带来了深远的影响，人们不再需要乘坐狭小的潜水艇花5个小时潜入海底作业了。现在的探索者只需通过遥控装有高清晰度照相机的船只，就能获得更为清晰的海底图像，并和船上或者陆地上的同事分享。
如今，越来越多的科学家和公众得以通过电子手段“到达”那些海底最深处的角落。未来的人们将能通过同样的方法畅游全球!
——罗伯特·巴拉德(Robert Ballard，美国地理协会常任探险家、美国海洋政策委员会委员、“泰坦尼克号”寻获者)
“计算宇宙”将是未来的主题
理解如何创造具有特殊功能的计算机程序是过去50年的一个重要主题。未来50年里，人们将系统性地探索一切程序的“计算宇宙”。
近年来，我们发现即便是很小的程序也能创造出极其丰富和复杂的表现。在我们对计算宇宙的探索中，这个事实将会对科学、艺术、技术，甚至我们整个的思维模式产生举足轻重的影响。如果说今天人类还是完全依靠自己的劳动创造事物，那么50年后，我们将更习惯于采用自动挖掘计算宇宙的模式。我们甚至将可能利用这种方法发现宇宙的终极模型。毫无疑问，计算宇宙中蕴含的新技术将创造很多新产业——不论是纳米结构的编程、利用算法筛选药物，还是艺术品的大众化或者微观经济学的推广应用。
就像“动量”和“自然选择”这样的科学名词在今天已经妇孺皆知一样，50年后，像“计算不可化归性”和“计算等价性”这样的概念也将变得家喻户晓。我期望50年后的孩子们在学习算术之前就明白什么是元胞自动机。
——史蒂芬·沃夫兰姆(Stephen Wolfram，著名数学软件Mathematica发明者，沃夫兰姆研究公司总裁)
关注发育心理学
我反对预测未来50年的最大突破。这个主意本身就很愚蠢，就像50年前有人预测将出现盖着圆顶的城市或者核能吸尘器那样。
然而我愿意对未来的5～10年作一下预测。我想我们将会通过新技术找到对发育心理学最基本假设的印证——这个基本假设就是认为人类认知和情感的许多方面来自于进化演变。通过证实这一假设，我们才能评价相同和不同物种的个体之间遗传变异的选择机制。最近对于造成小头畸形、语言障碍以及听觉系统发育过程中的遗传变异现象的发现，很可能预示着更多类似发现的到来。
——史蒂芬·平科(Steven Pinker，哈佛大学心理学教授)
人们将更好地了解大脑产生意识的过程
大脑成像技术已对认知神经科学和诊断学的发展产生了革命性的作用，然而其贡献大多在时间分辨率上———也就是实时成像技术。假如我们能在空间分辨率上也有类似突破，我们将会在突触水平上精确定位大脑的学习过程。
我预计在今后的50年内，我们的大脑成像技术将会有极强的空间分辨率，而不再仅仅是时间分辨率。
从更广泛的角度来看，在未来50年中，人们将会更好地了解大脑产生意识的过程，虽然现在我们对此还完全没有概念。它会是一个数学公式?一张大脑的成像图?还是一个动物模型?我想50年后我们至少应该能够排除几个答案吧。
——苏珊·格林菲尔德(Susan Greenfield，牛津大学生理学教授)
