蟲洞、克隆猴、暗物質、額外維度,四千字讀懂八位科學家在騰訊WE大會的燒腦知識

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馬化騰在知乎提出關於科技發展的靈魂拷問兩周後,騰訊又邀請8位科學家參加WE大會來探討前沿技術和未來世界。

人類從歷史中走來,在智慧和好奇心的催化下,都期望可以更了解這個未知世界。所以第六屆WE大會主題也以此為基礎,借古羅馬雙面神雅努斯的寓言取名「雅努斯之門」。在大會現場,通過這8位科學家的演講,36氪聽到了黑洞、蟲洞、引力波、詹姆士韋伯望遠鏡、暗物質、額外維度、人工合成生命、克隆猴等接近未來的知識點。

電磁波觀測和引力波觀測結合,會在往後400年有更多更大發現

開場嘉賓基普·索恩,被譽為當代天體物理學主管者之一,因對引力波探測做出的貢獻獲得2017年諾貝爾物理學獎。

他首先講到蟲洞,可以用幾分鐘的時間,讓土星的光線穿越、彎曲,走到仙女座然後回去。但蟲洞往往會自毀、會自己崩塌,必須用特殊的材料填充才能避免——產生反引力的效應,能夠修復蟲洞的側壁。這樣可以說,蟲洞並不會在宇宙中自然產生和存在,需要有高級文明有意識的去創造和維持。相比而言,黑洞在宇宙中切實存在。而3年前,LIGO觀測到了黑洞碰撞形成的引力波。

理論物理學家基普·索恩

談及引力波對天文學的意義,他認為可以對比電磁波來看,過去觀測宇宙的手段都是電磁波,而現在可以用引力波觀測宇宙。進一步說,引力波是由彎曲空間形成,它是一種探索彎曲宇宙的理想工具。同時,它也有可能影響我們的宇宙觀,以及形成對宇宙理解的革命性變化。「往前追溯,我們可以看到電磁波給我們帶來多少變化,往後400年,我們將電磁波觀測和引力波觀測結合起來,我們還會有更多更大的發現。」

他還認為,物理學告訴我們時間滾滾向前,無法回到過去。比如,你和一位朋友在一起,時間會讓你們向一個方向走,而不可能說你向前,而你的朋友往後走。另一方面,廣義相對論告訴我們,在太空旅行的時候,雖然時間是一直向前的,但你也有可能在沒開始的時候便已返回。此外,量子物理學也表示,旅行會啟動一個時間機,一會兒向前一會兒向後,也有可能遇到爆炸而毀滅。

在宇宙所檢範圍之外,有可隱藏的額外維度和導致恐龍滅絕的暗物質

因為視力的限制,我們只能看到可見波長的東西。然而有些東西,可能也有光,但它並不是可見的。這時可以借助工具、方法、技術,能夠看到我們無法目視的波長。

但在浩瀚的宇宙中,有很多東西是超乎我們所見範圍的。有些人甚至覺得,只要是看不見的東西就是不存在的,也因此就錯失很多東西。這些東西可能正是因為不發光,也有的東西是因為太小而看不到。這就涉及到理論物理學權威麗莎·蘭道爾所分享的暗物質和額外維度領域。

我們所熟悉的是左右、上下、前後的三維世界,但她告訴我們在這之外還有我們不確定的更多維度的世界。她介紹,我們可以通過投射、切片、降維來思考這個事情。在非物理學當中的額外維度是怎麼樣的呢?卡魯紮1999年的時候提出了額外維度,也就是說在愛因斯坦提出《廣義相對論》之後,很快他就提出了額外維度的思想。她認為,額外維度沒有理由不存在,愛因斯坦的方程在任意數量的維度當中都適用。但到底有還是沒有以及有多少,她沒有給出肯定的答案,只說留給以後的試驗區檢驗。

理論物理學權威麗莎·蘭道爾

另外,她和她的研究團隊還發現了隱藏維度的方法,叫做膜理論。她說:「在高維度空間當中存在類似膜的物體,它對於物理學的重要意義有幾個方面,其中之一就是我們可以生活在一個膜世界當中,在高維度的世界當中,我們所知道所有的事情,其實都被聚集在了一張膜上。」這樣解釋了,為什麼我們只能夠看到空間中的低維度膜。

暗物質則是另外一個我們看不到的世界。所謂暗的東西,這里包括暗物質,它們就是物質,像其它的物質一樣,它們也可以有相互作用,但是它們不能夠跟光相互作用,涉及到宇宙的膨脹,這部分就是暗能量。她也澄清,我們把它叫暗物質,但它其實並不暗。而且她也覺得其實它並沒有那麼的隱藏,因為我們偵測到了引力波的影響。暗物質還告訴我們,只有5%的宇宙才是由我們所知的原子所組成的。

她還介紹了可以看到暗物質的方法,包括用星系自轉曲線、星系團、引力透鏡、子彈星團等。它是可以偵測的,也會影響到我們的太陽系甚至可能導致彗星撞擊,其中的某一次可能導致了恐龍滅絕。

天文研究最好的辦法是在太空中觀測,詹姆士韋伯望遠鏡最雄心勃勃的科學項目

歐洲太空局(ESA)科學與探索高級顧問馬克·麥考林,曾參與哈勃望遠鏡、羅塞塔彗星探測計劃等天文項目, 並希望目前研究的詹姆士韋伯望遠鏡項目可以在2021年順利升空。

歐洲太空局(ESA)科學與探索高級顧問馬克·麥考林

詹姆士韋伯望遠鏡項目是美國太空署、歐洲太空局以及加拿大太空局的合作項目。在他看來, 這個已經有20多年開發歷史的項目,是最雄心勃勃、最複雜的科學項目。據介紹,這個望遠鏡的主鏡由18個鏡片組成,主鏡的直徑有6.5米,重量差不多是哈勃望遠鏡的一半——6噸左右。另外,它能在低於室溫的情況下運行,並且可以看到紅外區域的星星。

談及做這個項目的初衷,他表示「天文研究最好的辦法還是在太空中觀測」。這個望遠鏡可以用來研究太陽系中的恒星和行星以及它們的形成,太陽系本身的形成和太陽系在這40多億年的過程當中的演進。

靠想像打開未來一扇扇大門,靠理性選擇其中正確的一扇

自然界的生物,主要可以劃分為原核生物和真核生物。對比這兩類生物可以發現,前者一般只有一條染色體,後者則有多條染色體。在構型上,前者是環形的,後者是線形的。

在中科院上海植物生理生態研究所的覃重軍看來,這都是微生物自己的界限,而他想通過人造生命來打破這種界限。「能不能造一個真核生物,只有一條染色體,但是所有的生長、繁殖、遺傳信息全都在這一條染色體上。這個生命也是活的,而且活得很好。」

中科院上海植物生理生態研究所合成生物學重點實驗室主任覃重軍

2013年5月8日,他開始構想通過釀酒酵母來做到自己的計劃,把它的16對染色體變成1條染色體,變成一條線形的然後再變成環形的,徹底打破它的界限。經過幾年的研究後,他的團隊創造了全球首例人造單染色體真核細胞案例,並把相關研究發到了8月份的《自然》雜誌上的。這一發現的意義在於,可以成為探索解決衰老和癌症疾病的新路。

在現場,覃重軍還分享了他做科研的整個心路。其中一條是向偉人學習、大膽猜測,為此他曾在5年時間里,每天就是散步、思考、寫作。練了5年功後,他發現現在比5年前的十個自己加起來都厲害。他還希望,科學家不只是做報告發論文,而是做出歷史偉人的成績。他甚至還嘗試寫了一條名言,「靠想像打開未來一扇扇大門,靠理性選擇其中正確的一扇」。

此外,數字醫療專家喬爾·杜德利則分享了人工智能、大數據在醫療領域的應用。杜德利團隊今年6月發現了阿爾茨海默病的新可能成因,他期待通過數據的積累,未來做出突破。他說:「我的夢想就是所有的診所、病人都能夠連結在一起,我們可以進行信息的分享。」

克隆猴可以研究神經生物學問題和疾病問題,也可以用於臨床前的治療效果檢測

大腦到底是怎麼回事?我們為什麼有能力理解外面的世界?人的認知功能是怎麼來的?這是大家都好奇的問題。為此,全球掀起了人工智能浪潮和腦科學浪潮。

在大會現場,中科院神經科學研究所所長蒲慕明介紹了中國的腦科學計劃,可以簡單描述為「一體兩翼」結構,「一體」就是主體是基礎研究,「兩翼」分別指腦疾病的診斷和治療以及人工智能在腦科學上的應用。他認為,未來人工智能要進一步發展的話,需從腦科學得到啟發,包括機器學習的過程,怎麼從腦啟發來設計新的計算模式,新的類人腦的神經元結構的器件、晶片,甚至是機器人。這個領域也被稱為「腦機智能技術」。

人的認知包括對外界的認知、非我的認知和語言的認知。而語言和語義的理解,是人工智能發展面臨的最大問題。蒲慕明覺得,對語言的認知理解,才可以稱得上是真正具有人類智能的機器人。

中科院神經科學研究所所長蒲慕明

為此,他們選擇用最靠近人類的實驗動物獼猴來做實驗。因為它跟人類最靠近,理解它的結構就可以更容易理解人的結構。所以做獼猴的全腦圖譜,成為了中國腦計劃的目標。同時,腦疾病出了問題,獼猴也是一個很好的模型。比如,代孕培養一個帶有自閉症基因的猴子,它也會出現做重復動作的狀況,它有很高的焦慮症。這時可以清除猴子胚胎中的焦慮基因,那麼這種焦慮症就在它的身上消失了。

據蒲慕明透露,他們已經在做這個猴子的克隆,可以克隆出來一批,這個結果可能今年年底公布。他還通俗的解釋了什麼叫克隆,類似於孫悟空拔身上一根毛,一吹出來很多猴子。他表示,這些猴子出來後,可以研究神經生物學的問題,也可以研究疾病問題,也可以做臨床前的藥效或者治療效果的檢測用。

騰訊要打造「救命的AI」,推動人工智能醫療的發展

上述幾位科學家,都說到了技術在人類健康上的應用。騰訊首席探索官網大為也介紹了騰訊在「人工智能+醫療」領域的進展——打造「救命的AI」。他說:「我們在很多領域開發人工智能,但是我們的激情在於,能夠用人工智能推進醫療的發展。我們非常關心人的健康,我們有很大的激情希望能夠優化大家的生活方式。」

網大為還展望了AI在星球管理方面的應用前景。他以人類面臨的糧食挑戰為例,全球仍有8億人處於饑餓狀態,將人工智能應用在農業領域,可以對各個環節進行精準管理,大幅提升生產效率,並降低農藥和化肥消耗。目前,在荷蘭瓦格寧根大學(WUR)發起的一項國際人工智能溫室種植大賽中,由騰訊和中國農業科學院聯合組建的團隊iGrow已進入決賽,目前該團隊的種植效率已超過傳統農業專家,正在用最新的人工智能技術為最傳統的行業帶來改變。

此外,騰訊還與自然科研(Nature Research)聯合創立了「自然科研全球影響力大獎」。該獎項每年關注一個不同的科學領域。2019年,該獎將重點關注「腦科學」,特別是顛覆性地改變人們對大腦的認識、並將此轉化為現實影響力的科研成果,包括大腦與行為的關係、技術突破、預防和治療大腦疾病的新穎技術等。

施普林格·自然集團總編輯菲利普·坎貝爾在發布獎項時說:「我們不要忘記,不僅僅要談技術、學術研究,同時我們也要改變社會狀況,讓上百萬甚至上億人能夠過得更好。」

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