虫洞、克隆猴、暗物质、额外维度,四千字读懂八位科学家在腾讯WE大会的烧脑知识

高小倩 · 2018-11-05
人类渺小,但他们的智慧可以打开未来世界的一扇扇大门

马化腾在知乎提出关于科技发展的灵魂拷问两周后,腾讯又邀请8位科学家参加WE大会来探讨前沿技术和未来世界。

人类从历史中走来,在智慧和好奇心的催化下,都期望可以更了解这个未知世界。所以第六届WE大会主题也以此为基础,借古罗马双面神雅努斯的寓言取名“雅努斯之门”。在大会现场,通过这8位科学家的演讲,36氪听到了黑洞、虫洞、引力波、詹姆士韦伯望远镜、暗物质、额外维度、人工合成生命、克隆猴等接近未来的知识点。

电磁波观测和引力波观测结合,会在往后400年有更多更大发现

开场嘉宾基普·索恩,被誉为当代天体物理学领导者之一,因对引力波探测做出的贡献获得2017年诺贝尔物理学奖。

他首先讲到虫洞,可以用几分钟的时间,让土星的光线穿越、弯曲,走到仙女座然后回去。但虫洞往往会自毁、会自己崩塌,必须用特殊的材料填充才能避免——产生反引力的效应,能够修复虫洞的侧壁。这样可以说,虫洞并不会在宇宙中自然产生和存在,需要有高级文明有意识的去创造和维持。相比而言,黑洞在宇宙中切实存在。而3年前,LIGO观测到了黑洞碰撞形成的引力波。

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理论物理学家基普·索恩

谈及引力波对天文学的意义,他认为可以对比电磁波来看,过去观测宇宙的手段都是电磁波,而现在可以用引力波观测宇宙。进一步说,引力波是由弯曲空间形成,它是一种探索弯曲宇宙的理想工具。同时,它也有可能影响我们的宇宙观,以及形成对宇宙理解的革命性变化。“往前追溯,我们可以看到电磁波给我们带来多少变化,往后400年,我们将电磁波观测和引力波观测结合起来,我们还会有更多更大的发现。” 

他还认为,物理学告诉我们时间滚滚向前,无法回到过去。比如,你和一位朋友在一起,时间会让你们向一个方向走,而不可能说你向前,而你的朋友往后走。另一方面,广义相对论告诉我们,在太空旅行的时候,虽然时间是一直向前的,但你也有可能在没开始的时候便已返回。此外,量子物理学也表示,旅行会启动一个时间机,一会儿向前一会儿向后,也有可能遇到爆炸而毁灭。

在宇宙所检范围之外,有可隐藏的额外维度和导致恐龙灭绝的暗物质

因为视力的限制,我们只能看到可见波长的东西。然而有些东西,可能也有光,但它并不是可见的。这时可以借助工具、方法、技术,能够看到我们无法目视的波长。

但在浩瀚的宇宙中,有很多东西是超乎我们所见范围的。有些人甚至觉得,只要是看不见的东西就是不存在的,也因此就错失很多东西。这些东西可能正是因为不发光,也有的东西是因为太小而看不到。这就涉及到理论物理学权威丽莎·兰道尔所分享的暗物质和额外维度领域。

我们所熟悉的是左右、上下、前后的三维世界,但她告诉我们在这之外还有我们不确定的更多维度的世界。她介绍,我们可以通过投射、切片、降维来思考这个事情。在非物理学当中的额外维度是怎么样的呢?卡鲁扎1999年的时候提出了额外维度,也就是说在爱因斯坦提出《广义相对论》之后,很快他就提出了额外维度的思想。她认为,额外维度没有理由不存在,爱因斯坦的方程在任意数量的维度当中都适用。但到底有还是没有以及有多少,她没有给出肯定的答案,只说留给以后的试验区检验。

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理论物理学权威丽莎·兰道尔

另外,她和她的研究团队还发现了隐藏维度的方法,叫做膜理论。她说:“在高维度空间当中存在类似膜的物体,它对于物理学的重要意义有几个方面,其中之一就是我们可以生活在一个膜世界当中,在高维度的世界当中,我们所知道所有的事情,其实都被聚集在了一张膜上。”这样解释了,为什么我们只能够看到空间中的低维度膜。

暗物质则是另外一个我们看不到的世界。所谓暗的东西,这里包括暗物质,它们就是物质,像其它的物质一样,它们也可以有相互作用,但是它们不能够跟光相互作用,涉及到宇宙的膨胀,这部分就是暗能量。她也澄清,我们把它叫暗物质,但它其实并不暗。而且她也觉得其实它并没有那么的隐藏,因为我们侦测到了引力波的影响。暗物质还告诉我们,只有5%的宇宙才是由我们所知的原子所组成的。

她还介绍了可以看到暗物质的方法,包括用星系自转曲线、星系团、引力透镜、子弹星团等。它是可以侦测的,也会影响到我们的太阳系甚至可能导致彗星撞击,其中的某一次可能导致了恐龙灭绝。

天文研究最好的办法是在太空中观测,詹姆士韦伯望远镜最雄心勃勃的科学项目

欧洲航天局(ESA)科学与探索高级顾问马克·麦考林,曾参与哈勃望远镜、罗塞塔彗星探测计划等天文项目, 并希望目前研究的詹姆士韦伯望远镜项目可以在2021年顺利升空。

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欧洲航天局(ESA)科学与探索高级顾问马克·麦考林

詹姆士韦伯望远镜项目是美国太空署、欧洲航天局以及加拿大航天局的合作项目。在他看来, 这个已经有20多年开发历史的项目,是最雄心勃勃、最复杂的科学项目。据介绍,这个望远镜的主镜由18个镜片组成,主镜的直径有6.5米,重量差不多是哈勃望远镜的一半——6吨左右。另外,它能在低于室温的情况下运行,并且可以看到红外区域的星星。

谈及做这个项目的初衷,他表示“天文研究最好的办法还是在太空中观测”。这个望远镜可以用来研究太阳系中的恒星和行星以及它们的形成,太阳系本身的形成和太阳系在这40多亿年的过程当中的演进。

靠想象打开未来一扇扇大门,靠理性选择其中正确的一扇

自然界的生物,主要可以划分为原核生物和真核生物。对比这两类生物可以发现,前者一般只有一条染色体,后者则有多条染色体。在构型上,前者是环形的,后者是线形的。

在中科院上海植物生理生态研究所的覃重军看来,这都是微生物自己的界限,而他想通过人造生命来打破这种界限。“能不能造一个真核生物,只有一条染色体,但是所有的生长、繁殖、遗传信息全都在这一条染色体上。这个生命也是活的,而且活得很好。”

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中科院上海植物生理生态研究所合成生物学重点实验室主任覃重军

2013年5月8日,他开始构想通过酿酒酵母来实现自己的计划,把它的16对染色体变成1条染色体,变成一条线形的然后再变成环形的,彻底打破它的界限。经过几年的研究后,他的团队创造了全球首例人造单染色体真核细胞案例,并把相关研究发到了8月份的《自然》杂志上的。这一发现的意义在于,可以成为探索解决衰老和癌症疾病的新路。

在现场,覃重军还分享了他做科研的整个心路。其中一条是向伟人学习、大胆猜测,为此他曾在5年时间里,每天就是散步、思考、写作。练了5年功后,他发现现在比5年前的十个自己加起来都厉害。他还希望,科学家不只是做报告发论文,而是做出历史伟人的成绩。他甚至还尝试写了一条名言,“靠想象打开未来一扇扇大门,靠理性选择其中正确的一扇”。

此外,数字医疗专家乔尔·杜德利则分享了人工智能、大数据在医疗领域的应用。杜德利团队今年6月发现了阿尔茨海默病的新可能成因,他期待通过数据的积累,未来做出突破。他说:“我的梦想就是所有的诊所、病人都能够连结在一起,我们可以进行信息的分享。”

克隆猴可以研究神经生物学问题和疾病问题,也可以用于临床前的治疗效果检测

大脑到底是怎么回事?我们为什么有能力理解外面的世界?人的认知功能是怎么来的?这是大家都好奇的问题。为此,全球掀起了人工智能浪潮和脑科学浪潮。

在大会现场,中科院神经科学研究所所长蒲慕明介绍了中国的脑科学计划,可以简单描述为“一体两翼”结构,“一体”就是主体是基础研究,“两翼”分别指脑疾病的诊断和治疗以及人工智能在脑科学上的应用。他认为,未来人工智能要进一步发展的话,需从脑科学得到启发,包括机器学习的过程,怎么从脑启发来设计新的计算模式,新的类人脑的神经元结构的器件、芯片,甚至是机器人。这个领域也被称为“脑机智能技术”。

人的认知包括对外界的认知、非我的认知和语言的认知。而语言和语义的理解,是人工智能发展面临的最大问题。蒲慕明觉得,对语言的认知理解,才可以称得上是真正具有人类智能的机器人。

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中科院神经科学研究所所长蒲慕明

为此,他们选择用最靠近人类的实验动物猕猴来做实验。因为它跟人类最靠近,理解它的结构就可以更容易理解人的结构。所以做猕猴的全脑图谱,成为了中国脑计划的目标。同时,脑疾病出了问题,猕猴也是一个很好的模型。比如,代孕培养一个带有自闭症基因的猴子,它也会出现做重复动作的状况,它有很高的焦虑症。这时可以清除猴子胚胎中的焦虑基因,那么这种焦虑症就在它的身上消失了。

据蒲慕明透露,他们已经在做这个猴子的克隆,可以克隆出来一批,这个结果可能今年年底公布。他还通俗的解释了什么叫克隆,类似于孙悟空拔身上一根毛,一吹出来很多猴子。他表示,这些猴子出来后,可以研究神经生物学的问题,也可以研究疾病问题,也可以做临床前的药效或者治疗效果的检测用。

腾讯要打造“救命的AI”,推动人工智能医疗的发展

上述几位科学家,都说到了技术在人类健康上的应用。腾讯首席探索官网大为也介绍了腾讯在“人工智能+医疗”领域的进展——打造“救命的AI”。他说:“我们在很多领域开发人工智能,但是我们的激情在于,能够用人工智能推进医疗的发展。我们非常关心人的健康,我们有很大的激情希望能够优化大家的生活方式。”

虫洞、克隆猴、暗物质、额外维度,四千字读懂八位科学家在腾讯WE大会的烧脑知识

网大为还展望了AI在星球管理方面的应用前景。他以人类面临的粮食挑战为例,全球仍有8亿人处于饥饿状态,将人工智能应用在农业领域,可以对各个环节进行精准管理,大幅提升生产效率,并降低农药和化肥消耗。目前,在荷兰瓦格宁根大学(WUR)发起的一项国际人工智能温室种植大赛中,由腾讯和中国农业科学院联合组建的团队iGrow已进入决赛,目前该团队的种植效率已超过传统农业专家,正在用最新的人工智能技术为最传统的行业带来改变。

此外,腾讯还与自然科研(Nature Research)联合创立了“自然科研全球影响力大奖”。该奖项每年关注一个不同的科学领域。2019年,该奖将重点关注“脑科学”,特别是颠覆性地改变人们对大脑的认识、并将此转化为现实影响力的科研成果,包括大脑与行为的关系、技术突破、预防和治疗大脑疾病的新颖技术等。

施普林格·自然集团总编辑菲利普·坎贝尔在发布奖项时说:“我们不要忘记,不仅仅要谈技术、学术研究,同时我们也要改变社会状况,让上百万甚至上亿人能够过得更好。”

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