第一章 可再生 人类解放事业的联勤保障部队
为啥愿抛头颅洒热血
音乐人何勇在他的作品《垃圾场》中这样控诉着现实世界:“我们生活的世界,就像一个垃圾场。人们就像虫子一样,在这里你争我抢。吃的都是良心,拉的都是思想。”瞧瞧“真人秀”上各种PK的吸睛与吸金,看看奥运会上的激烈大比拼,想想职场上的明争与暗斗,会不会觉得人是一个特好斗的物种呐?
英国哲学家霍布斯认为,所有动物都生活在一种自然的战争状态中。动物们为什么要选择这样一种生活状态呢?它们是乐意如此还是不得不如此?
查·埃利奥特是这样回答的:战争满足了或曾经满足过人的好斗本能,但它同时还满足了人对掠夺、破坏以及残酷的纪律和专制力的欲望。伯恩哈迪则认为:战争是人类生活中一种具有头等重要意义的生物法则,它是人类社会中不可缺少的起调节作用的东西。
“牵衣顿足拦道哭,哭声直上干云霄……君不见,青海头,古来白骨无人收。新鬼烦冤旧鬼哭,天阴雨湿声啾啾。”这是诗人杜甫对战争暴行的血泪控诉。聪明的人为何甘冒死亡的风险去打仗?是本能、是欲望、还是宿命?为理想、为来生、还是为荣誉?这些都应该有可以有可能有,可当再追根溯源,就会发现其实战争的目的就是想活得比人强。如果不从想活得比人强这个角度去理解战争,就无法解释人们为什么经常挑起纷争又十分害怕丢了小命。事实上,所有动物如果没有生存的威胁,也都是热爱和平的。过度热情与极端残酷基本来自同一个原因,那就是短缺。老虎若不是饿了,它才懒得理你呐!
科学论证需要假设一个或几个前提条件,万物的生存法则亦是因为它们默认了或者说在实践中确认了一些生存的前提条件。其中最重要的一个前提就是生存资源是非常有限的。
要活着,就得有物质保障;要活得滋润,就得有充足的物质保障。大家都想活着而且都想过好日子,可好日子是没有“技术标准”的,它是攀比而生的一种感觉。大家都想过上比别人好的日子,可是资源何其少而自己创造财富的能力又是何等有限,于是,“抢”就成了一个最有诱惑力的选项。
在没有武器以及武器的杀伤力较低的时代,也就是人类创造财富的能力十分低下的时期,有力气或人数多的一方,抢夺的风险低而收益大,小规模的抢夺与较大规模的战争是经常发生的。古代社会,游牧民族大都有抢夺的嗜好,特别好斗,一是因为他们缺粮食,二是因为他们有实力。公元五世纪,颠覆了罗马帝国的日耳曼人,就是一个以战斗为最佳选项的民族。你要说服他们安心种田,等待田野里收获的喜悦,远比动员他们付出鲜血与生命去抢夺财富,要难上百倍。
在人类的战争史上,抢夺的重点是不同的。其中有土地、金钱、资源、女人、奴隶等等,女人与奴隶其实也是资源。现代战争则主要是为了能源。如果把这些东西再进一步向上一个层次归类,其实都是能量。万物生长靠太阳,换一句话说,就是万物生存靠能量。
当人类还没有技术能力进行能量转换的时候,人类战争抢夺的是食物与可以购买食物或生产食物的东西。在人类进入可以利用技术进行能量转换的时候,抢夺富含能源的资源就成了战争的主要目的。古今打仗,都是为了“吃穿”。有句老话叫“无利不起早五更”,无利可图,人们少睡觉都不情愿,何况是参与极有可能丢了性命的战争呢!所以,随着科学技术的发展,生产的成本不断下降,而战争的收益越来越低,战争就慢慢变得不再是最优的选项。
现代战争渐渐变为一个损人不利己的选项。但军备竞赛仍然在热火朝天地进行中。不过,这玩意一旦弄过度了,是会疲劳死的。
当战争不是最优的选项
战争已经不再是较优的获取财富的选项,今后会渐渐变得不再是一个选项,这其中的主要功劳属于由科学技术孵化出来的“可再生”。
最近几年,能源革命成了一个热闹话题。清洁能源成为这个话题中的“风流人物”,“小鲜肉”似的令人着迷。这是一个挺大的误会,是配角抢了主角的戏。事实上,人类到目前为止,还没有找到没有弊端的能源大规模开发利用的方式。世上的事,兴一利必有一弊,能源的生产与消费也是如此。
这一次能源革命的本质,并不是“出淤泥而不染”的清洁,而是可再生。“清洁”之所以抢了“可再生”的风头,是因为雾霾与气温双升,构成了人类的“心肺之患”,人人都深切地感受到了生存危机,解除“心肺之患”就自然地成为人们的共同心愿,于是,一说到清洁人们便心生爱恋。
能源是否清洁当然重要,但与“可再生”比起来,其重要程度则差了几个数量级。人类需要可持续的能源供应,这就特别需要“可再生”。能源、能源,能量之源,生命之源,不仅是物质文明的能量之源,亦是精神文明的能量之源。它不仅与“吃穿”密切相关,亦与心灵相连。能源生产与消费方式的每一次革命,都必然催生宗教、政治、经济、社会、文化等领域的革命性变革与人类生态环境的深刻变化。
“可再生”能源的出场,将改变人类的命运,也将改写人类的历史。这“可再生”是何方神圣?又有什么独门秘籍?
宇宙间可再生的东西很多,从“春风吹又生”的小草,到落下又升起的太阳,可以说是不胜枚举。对今天与未来的人类来说,有一种东西的可再生将是具有划时代意义的。想想看,它是什么呢?大家一定会想到不同的东西,给出不同的答案与理由。下面,就让我们穿越历史,去寻找证据与答案,看看我们能否达成一些共识。
让我们一起“穿越”到茹毛饮血的时代。在这里,你看到了什么?哦,有人在采摘,有人在狩猎,还有人在光天化日之下做爱。这样的景象是不是挺新鲜挺刺激挺有趣呢?再待上些时日,你会发现,他们会不停地迁移,向可能有更多食物的地方迁移。这种迁移凭借的不是嗅觉或听觉,更不是借助卫星探测,而是经验。那些有采集、狩猎经验的人,享有更高的地位。但是,真正的英雄却是有力气能打仗的人。因为,他们经常要为捍卫一块“富含食物”的区域而战斗,与人斗、与各种动物斗。斗不过就跑,跑是他们最主要的防御手段。他们并没有领地意识,只有“食物”意识。当某一区域的“食物”被采集殆尽,便无丝毫留恋地弃之而去,就像中国人在几十年前还没有海洋主权意识一样。你慢慢还会发现,他们的价值观就是食物至上、力量为王。
时间有限,我们只能走马观花,加紧返程式观察。我们会发现一个特别耀眼的事件,那就是火的出现。
火是从哪里来的?西方神话说,普罗米修斯趁宙斯不注意,偷取了天火,送给人类,从此人间的生活就焕然一新了。在中国神话中,有说是“炎帝作钻燧生火”的,也有奉祝融为火神的,反正是神化了的人给人间送来了火种,让人间变了模样。世界各地都有火神的各种传说。总之,是火,熔化了荒蛮风月;是火,斩断了茹毛饮血的原始;是火,引导人类走向光明与文明。如果没有火的发现与利用,人类不会成为“万物之灵”。自从有了火,人类才红火,人间才热乎。
由于火的发现与利用,过去很多不能食用的东西,变成了可口的营养丰富的食物,更重要的是它催生了制造技术,为农业的发展提供了前提与能源支撑。这是人类能源史上的第一次革命性变革,从此,人类由“食物能源”时代进入“动植物能源”时代。这个时期的燃料,主要是柴草,还有少量动物脂肪,所以也可称为薪柴能源时期。
由此,引发了有文字记载的人类历史上第一次天翻地覆的革命。
生产与生活方式变了。生产方式由采集狩猎为主转变为耕种与饲养为主,生活方式由游牧为主转变为定居为主。人类社会的“从业”人口开始大规模地向农牧业转移。这是人类社会从业人口的第一次大规模转移。
人创造了农业,农业也开始改造人与人类社会。人类社会的宗教、政治、经济、文化随之发生革命性变革。宗教由泛神多神逐渐向少神、一神演变,政权由神权逐渐向王权、皇权让渡,经济由天然形态向人工形态转变,文化由自然状态向人文形态转变,社会形态由松散平铺的单元向紧凑垂直的层级演进,人由自然的玩偶变成土地的奴仆。
人们争夺的焦点由食物转变为土地,领地的观念诞生了。掌握农业技术的人享有更高的地位,而英雄则是能打仗变成会打仗的人。打仗不再是单纯的力气活,而是一项技术活。技巧变得越来越重要。人们的价值观转变为土地至上、技巧为王。
光阴如梭,接下来,我们会看到两个具有里程碑意义的大事件:一件是煤炭的发现与利用,一件是石油的发现与利用。源于这两大事件的出现,催生了以蒸汽机与电力为代表的工业技术的诞生与发展。由此,人类能源生产与消费方式爆发第二次革命性变革,进入化石能源时代,人类的文明史再次掀开新的一页。
人类创造了新的产业——工业,工业也开始快速地改造着人与人类社会。从宗教到政治、经济、文化都发生了爆炸式的革命。宗教不仅由多神向一神演变,而且由关注过去与未来向过去、当下与未来兼顾演变;政权由王权、皇权向民权转移;经济由自给自足为主向商业经济、市场经济转变;社会组织由纵向的层级发展出横向的结构,形成经纬,人由土地的奴仆变为机器的奴隶。
人类的生产与生活方式再次发生革命性变革。从业人口发生第二次大规模转移,由农业人口转为工业人口,社会中心由村镇转身为城市。人们争夺的焦点由土地扩大为资源。国家主权的概念诞生了。能创造会经营的人享有更多的尊重。军人开始退出历史舞台的中心,人们的价值观转变为资源资本至上、技术谋略为王。
我们“穿越”回来,也许大家可以达成一项共识:能源生产与消费方式的革命是最具划时代意义的。当然,还有两个重要角色是不能不说的,一个是信息传播技术,一个交通设施。这哥仨是推动人类文明进步的“三剑客”。技术的进步,带动能源生产与消费方式的革命,能源革命又推动整个社会的系统变革,社会变革带动科技的发展,科技发展又催生新的能源革命。如此良性循环互动,并有加速循环的趋势。而且还会发现,在世间庞大的“可再生”家族中,真正拥有一呼百应的老大地位的是可再生能源这个家庭。
中山大学天文与空间科学研究院院长李淼认为,自农业革命以来,人类知识与技术的指数级增长,已经把科技革命之间的间隔时间缩短到了一二十年范围内,但未必每一次科技革命的重点都在能源领域。因此,估计到五十年或百年之后,人类才能将地球上现有的自然能源(不包括可控核聚变)完全地有效地利用起来,从而达到俄罗斯天体物理学家尼古拉·卡尔达肖夫所说“I类文明”的层次:控制行星规模的资源。在“I类文明”之上还有“Ⅱ类文明”和“Ⅲ类文明”,其所控制的资源量分别达到一颗恒星和若干邻近恒星的规模。当然,这是更长远的事情了。
好!现在再想一想,如果能源可再生,人类将会怎样?世界将会怎样?战争以及市场竞争还是必然的选项吗?福兮?祸兮?
热烈地拥抱红太阳
东方红、太阳升,能源有了可再生。可再生能源,意味着取之不竭用之不尽。如此一来,可就有大麻烦啦!
很久很久以前,亚当、夏娃偷吃了智慧果,变成一对“小傻瓜”,并且受到了上帝的严厉处分:驱出伊甸园,必须终生劳作才能有衣食,夏娃还必须承受生育的痛苦。从此,人类的生存便始终处于资源有限性的威胁、危险、危机之中。人类的所有思想、情感、道德、伦理、组织形式与游戏规则,无一不是“资源有限性”与人反复“摩擦碰撞”的结果。或者也可以这样说:资源、主要是能源的有限性与人类欲求的无限性之间的冲突与合作,创造了人类的宗教、政治、经济、社会与伦理道德、思想文化。
为了保护或占有资源,人们不得不联合起来,不断创造更有活力的社会组织与政治组织。
为了高效利用资源和发现新的资源,人们持续地发展科技,不断创造更有效率的经济组织、经济体制。
为了资源的更合理分配,人们创造并持续变革着社会伦理道德与思想价值观念。
为了缓解人们因资源有限性而起的焦虑、痛苦与冲突,基督教引入救赎与“末日”来平衡当下的矛盾冲突;佛教则试图调整人内在的欲求让有限变得有余;基督、真主与佛祖的一个共通之处,就是努力扩大人的时空观念,把人的欲求向未来转移,向不同的空间转移,以此舒缓现世的矛盾。中国的儒家则致力于通过伦理秩序,让人人“有限”,以实现与资源有限的平衡;而道家则企望以精神的无限来“对冲”资源的有限。
突然之间,可再生能源出山了,这个家伙有着周而复始、无穷无尽的能量。如此一来,人类现有的游戏规则绝大多数将失灵失效。因为,“有限”换“无限”了,平台变了,这个新平台与旧软件无法兼容,游戏玩不下去了。你说说,这个麻烦大不大?人类可怎么办呐!
有人这时要问了:可再生能源到底是个啥?它们果真能够、什么时候能够取代化石能源?
可再生能源,其实是人类的老相识、老朋友、旧情人,像风能、水能、太阳能、潮汐、地热等这几位可再生家庭的主要成员,大家都认识。它们有着共同的特点,就是周而复始,没完没了;再就是不太听话、十分任性,并且身价奇高。所以,过去人们虽也希望与它们相亲相近,却因伺候不了、养活不了,只好敬而远之。近些年,由于化石能源大搞“精神污染”,而且年老色衰,眼看没几天活头了,弄得大家身心肺都很受伤很焦虑,才不得不再次与可再生能源谈恋爱。世界上怕就怕“用心”二字,人们用心多了,慢慢就掌握了可再生能源的脾气,也感动得它们不断地下调身价。正在由谈情说爱阶段向“结婚过日子”的阶段大踏步迈进。
如今,世界各地到处都有风电场、太阳能电站。由于它们的“生活费”较高,一般都需要有一定的政府政策支持才能“生活”下去。这有点像北京、上海等地刚刚结婚的一些年轻人,需要父母给点补贴,才能有房有车养孩子,才能过上都市生活。不过,这种情况正在发生着积极的变化。风电已经初步具备了在市场中自立自强的能力,太阳能发电成本下降的速度也是十分喜人。
2016年8月,山西阳泉采煤深陷区光伏发电示范基地项目招商,协鑫新能源控股报出了0.61元/千瓦时的价格。2016年初,美国就出现了3.87美分/千瓦时的太阳能电价。4月的墨西哥、6月的阿联酋和8月的智利,太阳能电价分别降至3.6美分/千瓦时、2.99美分/千瓦时、2.91美分/千瓦时。到了11月,特斯拉联合太阳城发布了一款太阳能屋顶的产品。这款被称为“特斯拉玻璃”的产品引起了业内人士的高度关注,有激动也有焦虑。焦虑的原因是它可能干死目前所有的太阳能产品。激动的原因是可再生能源替代化石能源的日子将会马上到来。它相较目前市场上的太阳能产品至少有三大优势:一是其能源转换效率增加了30%到40%,二是它有很好的柔韧性,三是美观。
在美国第二大州德克萨斯首府奥斯汀以北约40公里处,就有一个被誉为“绿色能源城”的小镇乔治敦。步入其中,就会看到一排排19世纪的维多利亚建筑,茂盛的大树与成片的草坪,令人心醉神迷。在这里,90%的用电来自风能发电。到2017年,将形成60%风电与40%太阳能发电的结构,100%使用绿色可再生能源。
当然,可再生能源要替代化石能源,关键问题并不是价格,而是“脾气”。相较于化石能源,可再生能源(主要太阳能、风能)的“脾气”太差,用专业一点的话说,就是具有波动性、间歇性、随机性的特征。这对电网来说,是个严峻的挑战。一头是随意开停的用户,另一头是随意开停的电源,电网该如何安全?就像一个家庭,妈妈任性,媳妇也任性,这儿子就没好日子过了。
全球能源互联网
好在,可再生能源的“坏脾气”并非没有解药。目前,治疗这个毛病的处方药有两种。
一种处方药的名字叫“全球能源互联网”。可以说它是中药,因为它除了是中国创造、中国智慧、中国方案以外,还是系统的友好的互动的可持续的发展思路与解决方案。它用中国国家电网公司具有完全自主知识产权、目前世界上最先进的特高压交直流输电技术,将全球电网连接起来,构成超级大超级强的“身体”;再融合互联网技术、智能技术等使之具有了 “最强大脑”与灵敏灵活的“神经网络”。也就是说,它力大无穷又绝顶聪明,胸怀宽广且灵活包容。那么,它到底有什么本事呢?
先说说它的力气有多大。一条1000千伏交流特高压线路,输送距离可以达到2000~3000公里,输送容量最高可达500 万千瓦。一条±800千伏直流特高压线路,输送距离可达1100~2400公里,输送容量1000万千瓦。一条±1100千伏直流特高压线路,输送距离可达5000公里以上,输送容量可达1200万千瓦。一旦形成强交强直的互联电网,其能力自然就更加强大。
再说说它智商有多高。它除了运用最先进的信息技术,构建“最强大脑”以外,还利用系统保护、虚拟同步、传感设备等等组成了完备的神经网络与“肢体组织”,智慧、灵敏、温柔,还善于“沟通互动”。
互联网对媒体生态的重大改变,就是由单向传播变成了多向传播,让每个人都有了双重身份:信息发布者与信息接受者。全球能源互联网,既利用智能系统让风能、太阳能等与电网友好互动,又利用超级电网的超级调配能力增强整个系统的安全稳定性,同时还用抽水蓄能电站、储能电池等等进行削峰填谷,聪明地解决了能源生产与消费的时间差、季节差、地域差等问题,实现整体平衡效率最优。同时,也可以实现能源生产者与能源消费者之间的互动。人人都是能源消费者,人人也可以是能源供应商。形象地说,能源互联网相当于电力“高铁”加电力“水库”加智慧电力网。
世界那么大,不太好溜达,交通便利就好啦。全球能源互联网,让能源可以满世界随便溜达,还可以找个地方住下稍微休息一下。如此一来,任性的可再生能源就变得温柔可爱啦!
另一种处方药的名字叫“储能电池”,它是西医专项治理的思路。就是在风力大、艳阳照的时候,把电能储存到电池里,当风儿歇息或太阳打盹的时候,就由储能电池来顶替它们的工作,以此来保障电力的持续可靠供应。这项技术对微电网的发展起着至关重要的作用。
应该说,“全球能源互联网”将是体能(输送能力)、智商(调控能力)、情商(互动能力)与逆境商(抗风险能力)统统超级棒的超级系统。这个系统是“蜘蛛侠”、“钢铁侠”与“超人”的集合体。
这两种“解药”研制到什么程度了呢?
国家电网公司多年潜心研究能源互联网,12年前开始组织特高压电网理论研究与工程实践,目前正在落实中国国家主席习近平在联合国发展峰会上提出的推动构建全球能源互联网的倡议,不仅绘制出了美好蓝图,而且拿出了行动方案、路线图、时间表,创造了丰富的理论成果与实践成果。
在中国首都北京以北的张北地区,国家电网公司建设的风光储输示范工程引起了世界能源行业的广泛关注。在这里,通过风电与太阳能电力“性格”的互补,以及储能技术的居中“调解”,使可再生能源由“野蛮女友”变成“温柔保姆”。国家电网公司希望这项工程为构建中国能源互联网与全球能源提供工程实践的丰富经验。
2016年3月,全球能源、金融、科技界近600名精英齐聚北京,参加全球能源互联网国际大会,共同展望构建全球能源互联网的宏伟愿景,对可再生能源替代化石能源达成了广泛共识并提出了行动方案。
可再生能源的发展状况
国家电网公司发布的研究报告显示,以目前的技术水平,全球太阳能资源超过100万亿千瓦,风能资源超过1万亿千瓦。而目前预计到2050年,全球电力需求在73万亿千瓦时左右。也就是说,将来只利用全球清洁能源的万分之五,就可以满足全球能源需求。如果清洁能源每年增长12%,到2050年,清洁能源占能源消费比例可达到80%。
2015年,英国最后一家深层煤矿正式关闭,无数英国媒体感叹,这标志着“一个时代的终结”。英国开启了煤炭能源时代的大门,又率先敲响了关闭这个时代的钟声。自20世纪50年代末,英国政府开始制定实施煤矿关闭计划。英国政府最新宣布的计划是,到2025年将关闭所有的燃煤电厂,彻底与煤炭时代告别。
彭博新能源财经发布的最新研究成果显示,未来汽车电池的价格将大幅下降。到2020年以后,与传统汽油、柴油车相比,新能源汽车在绝大多数国家都将成为一项更加经济的选择。2015年的新能源汽车销量同比增长60%,到2040年,可达到4100万辆,将占全球乘用车存量的四分之一,届时,全球将减少日均1300万桶的原油需求。
2016年9月,由初创公司普罗特拉公司生产的“催化剂”E2系列电动汽车在洛杉矶举行的美国公共交通协会年会上首次亮相。这款汽车的电池可储存600千瓦时的电量,充电一次可行驶563公里,可以毫不逊色地取代任何一款化石燃料的公交车。
在2016年9月,由马里兰大学科研团队研发的“阳光卡美拉”号大型直升机成功升空,成为世界“绿色航空”和旋翼航空史上的历史性时刻。在这一年的早些时候,“阳光动力”2号太阳能飞机完成了长达16个月的无燃料环球飞行。
在美国,有一位现实版的“钢铁侠”,名字叫埃隆·马斯克。特斯拉电动车是他的代表作。2016年3月,这位“钢铁侠”召开发布会,展示了最新成果:一块挂在墙上的太阳能电池,便可解决一个家庭的用电需求。
美国阿贡国家实验室主任彼得·利特伍德认为,储能技术的发展至关重要。电网就像银行,电就像资金,将资金有效存储并发挥好作用,是电网发展的方向。他还宣布,未来五年,阿贡实验室将在储能技术上取得重大突破。世界上许多国家,比如中国、德国、日本、法国等等都像百米大赛的运动员一样,铆足了劲,奋力抢占储能技术的领先位置。
储能领域有诸多研究方向,其中有一种“黑科技”前景最为光明,被认为将引发世界汽车工业的革命性转变,并给中东产油大国带来经济灾难。
为什么?原因是:
采用这种电池的手机,只需充电五秒钟,即可使用半个月。出行者基本不必再携带充电器,更不需要充电宝。采用这种电池的电动汽车,只需充电10分钟,就能行驶1000公里。
这种新材料的发现者是英国曼彻斯特大学诺·沃肖洛夫教授,他凭着这项成果收获了2010年诺贝尔物理学奖。这种新材料的名字叫作石墨烯。全球大约有200多个机构、1000多名研究人员从事石墨烯的研发工作。中国、美国、韩国、日本等国家走在前列。2016年7月,中国的一家上市公司在北京举办发布会,推出世界上首款石墨烯基锂离子电池产品——“烯王”。这种电池可在负30度至80度的环境下工作,循环寿命高达3500次,充电效率是普通电池的24倍。
石墨烯电池只是石墨烯的神奇应用之一。它还可以取代硅,能让计算机处理器的运行速度增长数百倍,并有望引发触摸屏和显示器的革命,制造出可用眼神操控、可折叠、自由伸缩的显示器件。
储能技术一旦具备了成本优势,还将为更广泛领域的能量转换创造条件。比如走路、跑步、健身、骑车等诸多动能都可以转化为电能。美国威斯康星大学的研究人员发明了一种依靠鞋子发电并存储能源的逆电润湿技术,可以把人们步行、跑步产生的能量转化为电能。
总之,全球能源互联网的构建、储能技术的重大突破,必然带来能源生产与消费方式的巨大革命。可再生能源由配角成长为主角的条件很快就会成熟,化石能源退出舞台中心位置的日子即将到来。快则20年,慢则50年。挪威德国船级社发布《2025技术展望》中称:到2025年,能源格局将由大规模可再生能源发电厂、远距离输电的超级电网、微电网以及可生产能源的建筑物共同组成。那时,太阳能发电将是最便宜的电源,预计投资成本会下降到约300欧元/千瓦。
在可再生能源的家庭中,将来前景最为广阔的是太阳能。以目前的技术水平,大约四十分钟照射在地球上的太阳能,足以满足全球人一年的能源需求。当太阳能成为主角的时候,人类将第一次彻底摆脱资源有限性的限制,冲破资源有限与欲求无限的矛盾。
事实上,人类一直以来利用的都是太阳能。“食物能源”来自太阳能,它是太阳与植物光合作用的成果。“薪柴能源”亦是如此,化石能源也不例外。这些能源,要么热值太低,要么形成时间太长,除了不能满足人类需求之外,还带来了气候、环境等等影响人类生存质量的一系列问题。今天,人类终于可以不再借助自然物的转化,具备了直接利用太阳的光辉的能力,而且,这种能力在日益提高。
如果说,以动植物燃料取代“食物能源”,是人类能源生产与消费的第一次革命;化石能源取代动植物能源,是第二次革命;那么,以太阳能为主的可再生能源取代化石能源,将是第三次革命。而第三次能源革命,才是最彻底最具颠覆性意义的革命。因为只有这次革命,才真正推翻了压在人类头上的能源有限性的大山。
如果说,火的发现开启了人类走向光明文明的新时代,铸就了辉煌灿烂的人类历史,那么,以太阳能为主的可再生能源的高效开发与广泛应用,会开创一个怎样的人类历史呢?你怎么想像都不为过!
可以肯定的是,能源已经如同空气,不再是稀缺的,并且将是越来越便宜的,并不排除有一天是免费的。
可以肯定的是,火电消失了,水电、风电也只是当个配角、一种风景,像地热发电、潮汐发电等等,也就是“路人甲”之类的角色。核能是万分重要的,太阳能也是核能,但是,民用核电将不再是人类的选项,核能开发将会有更高的形态,核能的应用也许会有新的领域新的方向。
可以肯定的是,不管那时天蓝不蓝、地绿不绿、水清不清、气顺不顺,你都赖不到能源系统身上了。我不敢肯定天蓝地绿水清气顺,是因为不知道人还会整出什么新的幺蛾子。
可以肯定的是,人的发展将有更多的可能性,人类生活的诸多领域都面临颠覆性的变革,人类需要新的游戏规则。
电像空气那样的存在
列宁曾经说,共产主义就是苏维埃政权加全国电气化。也就是我们常说的楼上楼下,电灯电话。如今电力与人类的生产生活已经密不可分,离开了电,也就意味着远离了现代生活。电已经像空气一样,有它人们感觉不到,没有它就活不下去!可是,有朝一日人们使用电力能够像享受空气一样不收费吗?或者说,能源互联网会不会成为下一个信息互联网?这是一个令人关注让人兴奋的话题。信息互联网已经接近免费使用的状态,能源互联网终将会步其后尘。
同建设信息互联网一样,能源互联网前期的研发费用与建设成本都是相当巨大的。但是,科学界相信,能源行业也和信息行业一样遵循“摩尔定律”,其生产设备的成本将呈指数级下降,而生产效率则将以指数级上升,太阳能与风能的单位边际成本将无限接近于零。目前,太阳能、风能与储能技术正在经历指数增长曲线,预计太阳能发电的价格,到2020年可以达到电力资源的平均价格,到2030年可降至化石能源发电价格的一半;在过去的20年中,太阳能发电一直保持着每2年翻一番的增长速度。在过去的20多年里,风力涡轮机的生产效率提高了100倍,而每台强风力涡轮机的平均产能增长率则超过了1000%。
随着太阳能发电、风能发电与储能技术的发展,人类生产与使用电能的效率正快速提升,而成本则急速下降,这必然催生电力生产与消费的革命。分布式能源与集中式大规模发电将并驾齐驱,越来越多的电能消费者将变成电能产销者。能源领域也会与媒体行业一样,传媒行业有“新媒体”、“自媒体”,能源行业有“新能源”、“自能源”。传统能源行业与传统媒体一样面临重大机遇与巨大挑战,有些企业将在痛苦中新生,有些企业在麻木中死亡,新型的电能生产与营销方式将如雨后春笋。回顾传媒行业的过去,看看传媒行业的今天,能源行业的未来也就一清二楚了。
仅得到太阳赋予地球能量的1%中的十分之一,就能拥有6倍于目前全球所需要的能源;仅需获取世界上20%的风能,即可获得7倍于目前全球用电量的电力。电力成为空气一样的存在是可能的。随着能源互联网的建设与完善,人类共享可再生绿色电力的时代即将到来,而且太阳能将成为万能之源。之后,人类将开启探索利用海洋能源、太空能源的时代。另外,核能亦是人类利用能源的重要方向,但核能的利用主要不是服务于人们日常的生产生活,它是为人类更远的未来与更大的梦想准备的。核能必将是人类重要的储备能源。
所有的物质都是能量
可能有人会提出疑问:能源的可再生,解决的仅仅是能源问题,人类需要的物质资源多了去了,怎么能说有了能源的可再生,人类就突破了资源有限性的限制呢?下面就简单地探讨一下这个问题。
先从遥远的过去说起。人与万物是从哪里来的呢?佛说,从尘埃中来,到尘埃中去。现在绝大多数科学家都公认,宇宙是“大爆炸”的产物。大约138亿年前,宇宙刚刚出现时,比“小蝌蚪”样的精子还小得多,但内部蕴含的能量巨大,温度极高。之后,在巨大能量的作用下,宇宙急速膨胀,速度快到没有一个象声词可以形容。这个过程和今天人类的“造娃运动”极其相似,所以我们也会说,每个人都是一个小宇宙。从宇宙诞生的第一秒开始,不同的力量就出现了,包括引力与电磁力。引力是一种将万物拉拢聚合的力量。电磁力是一种使同性电荷相斥、异性电荷相吸的力量。组成物质的基本粒子夸克出现了。但由于初始的宇宙变化剧烈,大部分粒子一出现就消失了,转化成为宇宙中的纯能量。下一秒,宇宙膨胀的速度慢了下来,构成原子的基本成分:质子和电子出现了。
注意!在这个时期,温度是不同物质转化形成的重要因素。
宇宙的温度慢慢下降,使得带正电的质子能够捕捉带负电的电子,形成最早的原子。在这个阶段,物质的存在形式非常简单。大多数物质都由自由移动的氢原子和氦原子组成。氢原子由一个质子和一个电子组成,氦由两个氢原子和两个氦原子构成。早期宇宙就是由这种氢原子和氦原子构成的星云。
再往后,恒星出现了。我们都知道牛顿的“万有引力”定律:任意两个质点通过连心线方向上的力相互吸引。该引力的大小与它们的质量乘积成正比,与它们距离的平方成反比,与两物体的化学本质或物理状态以及中介物质无关。正是引力将逐渐将飘浮的“星云”拉拢聚合,形成数以亿计的“星云”,在重力的作用下继续收缩。收缩带来温升,温度的升高让星云内部的原子运动,相互碰撞越来越激烈。当星云中心的温度达到10℃左右,氢原子开始聚合,原子的一部分转化为纯能量。结果,由这些“超级氢弹”爆炸释放的能量冲破引力,向寒冷空寂的空间倾泻而出。又经过了上亿年,第一批恒星诞生了。在引力的作用下,恒星开始聚合为“星系”,每个星系都由数亿计的恒星组成。
恒星产生新的物质。最大的恒星产生最大的压力,也产生最高的温度。在恒星中心,聚合反应迅速发生,直到数百万年后,逐渐耗尽自身的氢元素。此时,恒星的中心坍缩,产生更高的温度,直至氦原子开始聚合,产生更复杂的元素。经过一系列类似的坍缩,新的元素不断诞生。当一颗巨大的恒星坍缩时,它会在爆炸中消亡,化为一颗“超新星”。超新星使化学反应成为可能。
超新星一直将更复杂的元素抛撒到星际空间。这些元素可以通过各种方式合成化合物,进而形成更复杂的物质。
行星是第一批由这些更复杂物质组成的天体。太阳就是在50亿年前由这些物质组成的星云构成的。这片星云在重力的作用下坍缩,直至氢原子开始在中心发生聚合,形成了人们称之为“太阳”的行星。
大部分的太阳星云都合并“同类项”了,只有极微量的物质在年轻太阳的外部空间沿轨道运行。在每一条绕日轨道上,原子相互碰撞、挤压,慢慢形成大一点的物质。这些大一点的物质继续相互碰撞、挤压,逐渐形成较大的天体。地球就是其中之一。
太阳的热量将气态物质从星系中心驱散,所以,内圈行星:水星、金星、地球和火星呈固态,外圈行星:木星、土星、天王星、和海王星呈气态。
最初的地球是一个炎热危险的地方。陨石和小行星不断地“投靠”,让它的体积持续增大,巨大的压力使它的中心温度上升,直至熔化。较重的物质沉积到地球中心,形成地核。金属构成的地核能够产生磁场,保护地球上的物质免受太阳的一些有害辐射。稍轻的物质组成熔融态,进入中层,形成地幔。更轻地物质只好留在表层,形成地壳。最轻的物质是气体,构成早期的大气层。
随后,地球慢慢冷却,最终,水蒸气组成的巨大云团在地球上空循环,逐渐形成降雨,造就了早期的海洋。
有了这些早期的海洋,新的复合体开始出现:这就是生命。水,为化学反应提供了适宜的环境。在海洋深处,既有来自深海火山活动的能量,又有充足的化学物质,越来越多更加复杂的化合物开始形成。大约35亿年前,形成了地球上第一批生物,今天的生物学家称其为“原核生物”。它们能够通过“新陈代谢”的化学反应,从周围环境中汲取能量;也可以利用复杂的分子(DNA,中文叫脱氧核糖核酸,是遗传信息载体)的特性进行自我复制,或者叫自我繁殖。在繁殖的过程中,总会出现微小的差异。由于有了差别,一些个体在获取能量方面优于其他个体,而且更易存活,并能有效繁殖,并聪明地将积累的优点通过DNA遗传给自己的后代。通过这种方式,生物开始逐步进化,演化出千百万个不同的物种。
在进化过程中,它们中的一部分学会了进行光合作用,从太阳中吸取能量。光合作用产生了氧气这种副产品,越来越多的氧气被释放到大气层中。部分生物因享受不了“氧”福而灭亡,一些生物成功地适应了含氧量日益提高的环境。其中一部分还开始利用氧原子的高能量来驱动自身的新陈代谢。通过这种方式,在大约20亿年前,真核生物出现了。其中一些物种的后代具有父本、母本的双重特点。这种新型繁殖方式,我们称之为“有性繁殖”。有性繁殖带来更丰富的多样性。
大约6亿年前,出现了第一批多细胞生物。每一种多细胞生物都含有数十亿的真核细胞。这标志着生物的复杂性提高到一个崭新的水平。
起初,所有的多细胞生物都生活在海洋里。大约5 亿年前,部分生物开始探索陆地生活。又经过了漫长复杂曲折的发展,大量哺乳动物出现在地球上,其中有一种为灵长类动物,可能是为了安全,它们大多生活在树上。为了适应树上的生活,它们进化出了有抓握能力的手,可以观察立体图像的眼睛和能够处理视觉信息的大脑。大约2000万年前,估计是为生活所迫,一部分灵长类动物开始尝试地面生活。到了约700万年前,一些猿类能够用双脚站立行走。这第一批“类人猿”,就是人类的直接祖先。现代智人,大约出现在25万年前。
由能量变动到物质运动到化学反应,再到生物活动,然后有了遗传基因,直到演化出高等生命。宇宙演绎了由能量到智慧生命的神奇故事。
爱因斯坦早已论证了能量与质量是等价的。也就是说,任何能量都可能转化为物质,任何物质都可能转化为能量。从深层意义上说,不同物质或不同能量不过是同一事物的不同名称而已,人当然也不能例外。
从宇宙“大历史”中观察,人不仅与猴子是同宗,而且与所有生物同祖;不仅与生物同祖,而且和所有的物质同源。如此反推回去,如果能够在更原始的或者说是在更小“层面”进行物质形态的重组、转换与转移,那么人类与世界的样貌就会大为不同。这个思路与方法,被预言家、科学家们称为“逆向工程制造”。如何理解?打一个不太恰当的比喻:我们治疗疾病,特别是西医,现在主要是在人的肉体与肢体上做文章,当我们破解了基因密码之后,就可以在一个更高的层次上,实现对身体的更超前更有效的管理与运营。同理,当我们破解了物质的“基因密码”,就可以自如地“制造”各种物质。如今,世界各地的大批“创客”正在试图从原子层面来重建物质,纳米技术就是在原子维度上寻求操纵物理世界的重大突破。2016年诺贝尔化学奖授予了费加林、弗雷泽·斯托达特和让-皮埃尔·绍瓦热,获奖原因是他们开发了直径只有人类头发丝千分之一的分子机器。目前,日产汽车运用类似技术实现了汽车划痕的自我修复,能够如人类皮肤“愈合”一样看不出痕迹。
未来,在物联网全面成熟,智能制造、分子制造、3D打印等技术普遍化、成熟化之后,我们获取物质财富,就可以如今天我们在互联网上获得信息一样,方便快捷,而且几乎不需要付出费用。任何人都可以在物联网上创造,也可以在物联网上“复制”、“下载”自己需要的东西。物质紧缺的时代将成为一段宝贵的历史记忆。
在更遥远的未来,人人都可以如孙悟空一般“七十二变”,万物都可以变换自如,还可以如孙悟空那样翻个“跟头”就是十万八千里。在科幻电影《黑客帝国》中,人是生活在电脑母体中的程序;而《星际迷航》中,人可以实现粒子形态的无线传输;这些科幻能不能变现?只要你相信万物不过是不同的元素以不同的方式组合而成,智慧不过是劳动与学习长期积累的成果,答案就是肯定的,只是实现形式可能是如此但并不仅限于此。
今天,我们利用能源,主要是进行物质形态的转换与空间转移,随着科学技术水平的飞速发展,这些“转换”与“转移”方式将越来越多样,越来越便捷,越来越有效率。
我们知道,能量是守恒的,物质是不灭的。未来,一切物质,自然包括信息,都是可复制、可循环的。那时候,资源的有限性就被彻底打破。人类会在一个更高形态上回归到“原始社会”,过上一段快乐的时光。
人的可再生、可永生
通常人们会认同这样的说法,人类社会唯一不变的东西只有两样:死亡和税收。对于宇宙学家来说,唯一确定的是:宇宙有朝一日会死亡。
人真的无法逃脱的死亡的命运吗?当宇宙以大坍塌的形式灭亡的时候,一切生命都将难逃此劫吗?
宇宙灭亡的那一刻,人类能否借助虫洞逃往另一个宇宙,科学家们正在努力工作,目前尚无定论。但人的可再生甚至是可永生则即将成为现实。这里说的“可再生”,不是指男女配合,愉快出新的生命,而是说你是可再造或称可复制的,又或者说是可以永生的。
英国《卫报》网站于2016年7月20日报道:一个多世纪前,德国神经科学家科比尼安·布罗德曼给出了第一张人类大脑的绘图。他将人类大脑划分为50个不同的区域。现在,研究人员做出了一项科学壮举,他们升级了这张有着百年历史的人类大脑绘图。新的绘图显示,人类大脑至少拥有180个不同的区域,分别掌管着语言、感知、意识、思维、注意力和知觉等等。这是人类向完成了解脑组织迈出的具有里程碑意义的重要一步。这项成果是由圣路易斯华盛顿大学的科学家们完成的,他们正在进行“人类连接项目”的研究,旨在搞清楚人脑神经元是如何连接和运作的。
许多生物学家、脑神经科学家整日沉浸在破解生命密码、大脑神经奥秘的研究中。他们当下的目标是能够修复被疾病困扰或被外力损伤的身体与大脑,中期目标是增强身体与大脑的功能,终极目标是实现人类不死之梦想。
人类终将破解大脑的全部奥秘,并成为自己大脑与整个身体的主宰。或许就在下一世纪,现在的人将被“超人”替代。二十二世纪末极有可能进入“超人”主导的时代。“超人”既不是现在的人,也不是外星人,更不是“智能机器人”,而是现代人与“智能机器人”的集成。“超人”是生物进化与技术进化叠加的成果,是人类由生物进化到技术进化的一次飞跃,是宇宙中的一个全新物种。
现在,科学家们正在不同的路径上披荆斩棘,艰难却极富成效地前进着。
一条路径是仿真之路。全脑仿真就是用非生物基质仿照某个大脑制造一个能运行的副本,一旦那个大脑出了问题,这个副本就可以替代它继续运行。大致上相当于信息系统的灾备中心。
这条路径是建立在神经科学等研究成果的基础之上的。人类已知,脊椎动物的大脑与它的身体上的其他器官一样,由无数的细胞组成。大脑细胞中包含着大量的神经元。神经元是一种精妙的电结构,每个神经元都能够传递复杂的信号。神经元又包含一个胞体、一个轴突和多个树突。在神经元中,树突接收信号、轴突输出信号、胞体进行信号处理。大量神经元广泛地相互连接,形成复杂的网络,可以处理复杂的问题。简单地说,大脑的活动是由电子活动构成的。人类行为是由大脑中的物理与化学过程决定的,是由接收到的感觉信号和发出去的运动信号决定的。既然它是一种物理过程,那么,全脑仿真就是可行的。
既然是仿真,就要搞清楚大脑的真实状况。所以全脑仿真的第一项工作是测绘,也就是工程建设中的勘察设计与绘图。现在,科学家们正在利用“冷冻大脑”对其进行一层层的扫描,以掌握大脑储存、运算、思维、意识与情感的运作模式,并探索电脑的实现方式。当然仅有对死亡大脑的认知是不够的,毕竟我们谁也不希望被植入的大脑属于“死亡模式”。好消息是,已经有志愿者捐献大脑供科学家们进行损伤式的扫描。随着轻微创伤与无创伤扫描技术的发展,科学家们破解大脑奥秘的进程将大大加快。还有一种方法是利用纳米技术。科学家们设想制造纳米机器人进入大脑血管,潜入到神经元的薄膜、突触附近,去“侦察”它们的秘密,把每一个脉冲信号实时传送出去,供科学家们用来绘制大脑的动态图画。如此,我们不仅可以掌握大脑的构造,也可以洞察它的运行状态。
全脑仿真的第二项工作是模拟。破解了大脑的秘密之后,接下来的问题就是有没有能力复制这个复杂的网络。就像搞建筑一样,图纸有了,还得看材料与工艺水平是否达到设计要求。我们已经知道,人类的大脑当中大约有1000亿个神经元,每个神经元与周围细胞之间约有1000个连接,总共约有100万亿个连接,所有连接都能进行同步计算。但人脑有一个致命弱点,那就是神经网络的运算速度非常缓慢,每秒只能完成200次计算。100万亿个连接,每个连接每秒计算200次,总计每秒可以计算2×1016次。科学家们预计到2020年,计算机的计算能力将与人脑相当。
人脑的储存量大约相当于100万亿个突触强度,大约有10000万亿比特。据人工智能领域的科学家预测,最迟到2023年,我们就可以用1000美元的成本得到容量相当于人脑的电脑内存。美国预言大师、科技大师库兹韦尔预计,到2048年,电脑的能力将相当于全美人口的脑力之和;到2060年,电脑的能力相当于一万亿人的脑力之和;到2099年,预计地球人口是100亿,那么一台价值1美分的计算机大约要比地球上所有人的计算能力之和强大10亿倍。
怎样让计算机具有上述能力呢?到2020年,集成电路的摩尔定律将会失效,但摩尔定律将在新的技术基础上发挥作用。一条技术路线是在芯片的二维空间开发耗尽之后,推出三维空间的芯片,这种芯片将具有几十层甚至上千层电路。未来的芯片将由今天的“薄饼式”变成“千层饼式”。存储1比特的数据仅需要100万个原子,因此每立方厘米可以拥有1 万亿比特的存储量。另一条路线是“分子计算”。分子计算领域的科学家发现了一套酶反应,该反应符合解决各种计算问题所需的逻辑与算术操作规程,可以用来解决一系列难以解决的组合问题。这是一种用DNA分子自身作为实际的计算设备,也称为生命机制计算。还有一种更加强大的计算,那就是量子计算。
随着中国“墨子号”量子科学实验卫星的成功发射,量子成了人们关注的话题。量子是个什么鬼?量子是目前已知的能量的最小单位,分子、原子、光子、电子都是量子的表现形态。形象地说,所有的物质当然也包括人都是庞大量子的集合。人的每一次呼吸,都有上万亿量子进进出出。
电影《蚁人》里,主角斯科特为了拯救世界,把自己无限缩小,最后进入的就是“量子世界”;电影《心灵传输者》中的戴维能够使用“心灵传输术”,瞬间穿越时空;《封神演义》中的土行孙,一眨眼没了,一转眼又从别的地方冒了出来等等,这些想象在量子世界里都是稀松平常的事。量子计算的意义有多大呢?这么说吧,如果数字计算是爆竹,那量子计算就是氢弹。什么是量子计算呢?数码计算的基础是信息的“比特”,或开或关,要么是0,要么是1,交替循环。量子计算是量子比特,量子比特的基础是量子力学中固有的模棱两可性,是退相干原理,它是0和1同时出现的。理论上,一台量子计算机可以同时尝试每一种因素潜在的组合形式并在不到10亿分之一秒的时间内解开密码。
从理论上讲,仿真全脑是可行的,我们能够绘制出大脑的全息影像,也能够用非生物基质达到大脑的运算能力。从实践来看,我们也已经进入了神经移植的时代。一些耳聋的患者,可以借助电子设备与大脑的听觉神经连接,重新听到美妙的声音。一些盲人,也可以借助眼镜式摄像机、视觉芯片与大脑神学神经的连接,看到多彩的世界。一些癫痫病人,也可以通过切除部分脑组织或利用电子设备的“管理”,过上正常人的生活。一些帕金森患者,可以通过植入电极来控制症状。现在,美国加州理工学院的教授们已经制造出了一种数字——类比集成电路,可以同成千上万个神经元组成的哺乳动物的神经电路相媲美。韩国浦项工科大学材料学家李大佑及研究团队表示,他们研制的人造突触可以令计算机模仿人脑,将在未来赶上甚至超过生物大脑的水平。这说明,我们对大脑的理解,可以并应该由“豆腐脑”式的化学运动向电子运动转变。更证明,用科学技术可以通过对人脑的升级改造,实现“软件化”。未来的“人脑”可以兼具人脑与电脑的双重优势,也可以说未来的“电脑”兼具人脑与电脑的双重优势。虽然目前还有一大堆的超级难题需要破解,但人类已经看到了东方破晓的曙光。
除了全脑仿真之外,还有一条路是抛开人脑另行创造。这条路是沿着怎样的思路前进的呢?下面我们来了解其中的一种方法。这种方法是利用规范性创造“类人”与“超人”的人工智能:第一,设计正确的回报函数,为人工智能确立目标;第二,使用有效的机器学习,在电脑中建立一个世界的模型;第三,根据这个模型,建立强大的最优算法,并使用这个最优算法取得最大的预期回报。没有目标,最优就无从谈起;没有学习,计算就失去了依据。一旦目标、学习、计算三者有机融合,就有了无限可能性。
这个规范实质上是对自然世界创造力的一种模仿。在自然界中,生物的目标是生存延续,完全开放的自然世界提供了多种多样的生存发展方式,生物经过简单却漫长的操作来寻找最优的生存繁衍方式,创造出了手、脚、翅膀、眼睛、耳朵、大脑等神奇的事物,许多生物还具有了储存太阳能和重于空气飞行的能力。可见,在自然进化中,只要时间足够长,简单、原始的“算法”也能产生先进的“技术”。因此,只要我们能正确地设计出这种简单的算法,并辅之以开放式的回报函数,放在有足够大潜力的环境中,就能产生创造力。
回报函数的设计是相当重要的。回报函数的条件越容易满足,其创造能力也就越低。一般动物的需求少,其创造力也很低。人要求的回报既多又高,其创造力也就遥遥领先。
在这里,与自然进化不同的是,人工智能具有超强的计算能力与学习能力,这就让我们有理由相信它的进步将是神速的。最初,可能有的人工智能在这个领域接近或超过人脑,有的人工智能在另一个领域具备了接近或超过人脑的能力,那么,不同领域的人工智能一旦联合协作,就将迅速全面地超越人类。我们知道,有的人在艺术领域有卓越才华,有的人在物理领域卓尔不群,但他们之间并不能相互复制才华。但是,人工智能是可以做到的。智能机器人,并不是个人的“人”,而是一个系统,是一种无处不在的存在。
计算机科学家艾兹格·迪科斯彻说:“机器是否能思考,与潜水艇是否能游泳的问题很像。”目前,人工智能是否像人一样有意识、有情感仍然是个存疑的问题。但是,只要你相信人与万物都是物质的不同存在形式,相信情绪、情感也是基于物质运动与化学反应,这就不是一个根本性的问题。根本的问题是,他们会有怎样的意识与情感,我们是否希望或者有能力让他们有人类一样的意识与情感。总之,人类“复制”自己,并实现不死的梦想是可能的。
还有一条路径是提高生物基质的人体的寿命与能力。其中包括:延长大脑的寿命,提高其记忆与学习、运算、思考等方面的能力;延缓人体的衰老,提高人体的功能;对人类的肌体与器官进行再造与置换等等。这条路径的优势是可以避免人工智能超越并控制人类的风险,劣势是在能力上很难与人工智能相提并论。尽管这条路径的前途有些暗淡,但仍有一些科学家在努力探索之中。许多科学家相信,生物学从根本上来说也是可以计算的,人们所理解的一切,如情感、意志、思维、情操、理想等等,最终都会被还原到化学。甚至连爱与爱情之类,最终也是化学的。
库兹韦尔曾发明盲人阅读机、音乐合成器和语音识别系统,曾获9项名誉博士学位、2次总统荣誉奖,被称为爱迪生的正统接班人。他最著名的成就之一是“库兹韦尔定律”:技术的力量正以指数级的速度迅速扩张。人类正处在加速变化的浪尖上,这超过了历史上任何时刻。更多的、更加超乎人们想象的极端事物都将会出现。
信息技术的能力每年都在成倍增长,与此同时,同等功能产品的价格每年都在减半。这就是“加速回报法则”。在未来几十年内,人类将与那些聪明的智能设备整合起来,让自己变得更加聪明更加强大。人类正在与非生物科技融合起来,并在这条路上越走越远。到21世纪30年代,纳米机器人将可以透过毛细血管无创伤地进入人的大脑,与新皮质连接起来,并通过它与云端实现连接。如此一来,人类就拥有了一层额外的“新皮质”,就像人类在200万年前进化出额外新皮质一样。人类将获得更强大的记忆、运算能力,获得更丰富的艺术创造能力,获得更快捷的交流沟通能力,因此也可以更自如完美地表达情感。
2016年11月20日,英国《每日电讯报》报道:通过基因编辑打造更好细胞,“剪贴”人类的新时代来临。为抗击肺癌,一名中国男子被注射了改良型免疫细胞,这意味着通过重新编写DNA来治愈致命性疾病有了重大突破。这项被称为CRISPR的技术还可以治疗关节炎等免疫力方面的疾病。这只是生物科技领域革命性进步的一个写照,在未来的二十年内,这场革命的成果就将惠及大众。那时,人类将有能力对不能满足人类需求的“生命软件”进行重新“编程”。我们可以通过对这些基因程序重新调校,可以删除基因,更改干细胞,让它远离疾病、远离衰老,让它更强大更具活力。
生物科技也与其他领域的技术进步一样遵循加速进步与回报法则。很快,人类将能重塑体内一切组织和器官的活性,并能开发出药物,直接锁定某一种疾病的代谢流程。
乐观地说,未来每个人最重要的事,就是“保存”我们每个人每时每刻的生活,就像你在写文件,万一忘了保存,就得重新来写。如果你忘记“保存”你生活的某一时刻,你的生命就有可能因此少了一段。
因为那个时候,我们大脑的运行,将由目前化学方式的“神经电路”升级为量子计算、量子思维与量子意志、量子情感。所以,它可以储存、粘贴,随时复制到你的个人电脑里,或者是保存到“公共云”中,以备不时之需。也就是说,一旦你不幸“身亡”,你还可以换一个“硬件”,重新复活。
佛的生命流转说,或许并不是迷信或神话。终将有一天,万物的形态都可以方便地转换,死亡将不再成为人的恐惧。
不死是人类最大的梦想。历史上许多痴迷于这个梦想的人都受到了世人的冷嘲热讽。今天,科学将证明他们的努力是值得讴歌的,他们的梦想就要变成现实。
我们已经看到电脑、智能机器人对人类全面超越的曙光。但人类不会止步于此,必定谋求如智能机器人一样,追求合成一个非生物基质的完整身体。卡赞察基斯感叹:“人类这种机器太神奇了!喂他面包、酒、鱼、小萝卜,他居然能生出喜怒哀乐和理想抱负。”智能机器人能否具有人体的柔软灵活?能否具有触觉?即使它具备柔软、灵活与触觉,它能否具有人体的温度、温暖与亲切?能否具有人体接触中那种直达心灵的美妙与震撼?如果人脑可以被电脑替代,下一个要解决的问题就是电脑如何有人的身体。
科学家们正在扫描神经系统与肌肉骨骼系统,试图弄清大脑感觉、指令等与身体感官、执行等之间的关系,最终创造出超现代的全能的“超人”。
我们现在已经可以用人工材料代替人的身体与器官,义肢、牙齿、人工心脏、乳房与可以勃起的阴茎等等。但这些人工材料并非我们中意的选择。当前,世界上许多科学家都在可再生生物合成器官领域里奋勇争先。加拿大Ocumetics科技公司的CEO加思•韦伯发明了一种仿生晶体,只要把它放到人的眼睛里,10秒钟后就会扩散到整个眼球,8分钟后,不仅可以治愈近视,还会拥有3倍于常人的视力。而且整个过程无须动刀,无须麻醉。更为神奇的是,眼睛里的晶体还可以直接通过蓝牙与手机相连,眼睛看到的一切都可以被手机记录下来。这项技术已经通过动物实验,有望转入临床应用。中国四川蓝光英诺生物科技有限公司公司已经成功将3D打印出来的2厘米长的血管植入30只猴子的胸部。打印机使用的“墨”是干细胞,而干细胞是可变成体内任何一种细胞的基础材料。俄罗斯的3D生物打印解决方案公司已经成功将3D打印的甲状腺植入老鼠体内。科学家们估计,再有20年,3D打印的心脏、肾脏等器官就可以植入人体。
未来,人脑与人体会继续同步完成技术性进化,并一起进化为新的物质与形态。人类正在向基因工程发起总攻。下一步,人类将重造细胞,其中最重要的技术之一是纳米技术。1纳米等于10亿分之一米。
纳米技术是建立在原子层面的技术,是一项用原子制造器物的技术,实质上也是一种“逆向制造”技术。今后,人类也可以用“逆向制造”的思路,抛弃基于蛋白质的DNA生存模式,重塑自己的细胞与“肉体”,人体可以“生长”出更结实更强大的肢体与器官。现在,最重要的是我们要改变对“人”的认知,或者说,我们需要重新定义“人”。
当然,如果你拒绝非生物基质的“超人”,也并非无路可走。诺贝尔奖获得者、美国科学院院士、细胞生物学家兰迪·谢克曼一直致力于探索这样的一个问题:作为生命的基本单元,细胞是如何运作的,遵循什么样的逻辑与规则?他相信人类的进化的产物,美妙的进化始于物理与化学原则。他说,就方法论而言,我是一个还原论者,我喜欢把事物拆开,一直到分子层面,研究分子如何运作。人们可以看到比光的波长还小得多的分子,监测单个生物分子在体外或活细胞内的瞬时行为。关于细胞生长与分裂,细胞的“物流”运送系统,我们已经了解得越来越准确了,但是还没有到可以把一个细胞的部分组装成一个整体。最终,我们会理解这一切,我们能知道怎样才能从无到有地组装出一个细胞。这些研究将被计算生物学所用,对整个复杂的过程进行建模。如果数学家可以根据细胞的运作机制开发出一个模型、一个算法或者一套逻辑,可以数学地解释和预测一个细胞的行为,人类就会有新的作为。
那时,食物、衣物、植物、动物、建筑物等等都可以按分子组装改造。人类可以随时随地地创造出任何东西。任何存在物都可以变成另外一种存在形式。爱尔兰诗人、剧作家叶慈认为肉体“不过是一件毫无价值的东西,一根木棍上的破烂外套罢了。”
到21世纪末,人类将不存在目前意义上的死亡,人的不朽将取决于是否经常小心地“备份”自己。当然,所有的物质都不存在我们今天所忧虑的灭亡,环境也不存在我们今天所担心的恶化,它们都将是可控在控能控的。
可以肯定地说,当太阳能发电坐稳了能源领域的头把交椅,当人类可以自如地转换物质形态,当人能够可再生,人类可真的是摊上事了,真正是摊上大事了!后事将会怎样?咱后面再说。