21世纪头十年科学的遗憾与希望

作者:王艳红

　　气候：冷暖年来只自知

　　2010年12月上旬，在联合国坎昆气候大会紧张讨论如何应对全球变暖之时，严寒袭击了北半球，许多地区的气温打破10年来同期最低纪录，欧洲多国遭遇暴雪。气候到底是在变暖还是变冷又成热门话题。

　　地球确实在变暖，对这个有着大量证据支持的结论，即使是对气候问题态度最消极的国家，也很少公开反对。《蒙特利尔议定书》曾成功地协调各国抑制了氯氟烃的排放，使臭氧层停止变薄。但这样的成功并未能在遏制温室气体排放时得到复制，原因很简单——化石燃料支撑着整个现代文明，牵扯的利益过于巨大。因此，经济发展与减少碳排放之间的矛盾，始终在主导过去十年的气候谈判。

　　不过，这场延续了十多年的“气候马拉松”并非徒劳。1997年12月，联合国气候变化框架公约第3次缔约方大会在争吵中艰难地通过《京都议定书》，明确了在2012年之前应该达成的排放目标。从那时起，“低碳”开始成为公认的环保口号。每年的联合国气候变化大会成为“定期提升环境意识的一个机会”。谈判进展缓慢但仍在轨道上，争论没有脱离遏制全球变暖的共识框架，实现发展与低碳的双赢已成为各国政府和产业界的努力方向。

　　新能源：东风吹水绿参差

　　十年来，各经济大国扶持可再生能源的政策和资金都有不少，那些形象亮闪闪的新产业——太阳能、风能、生物燃料等，少则10％、多则60％的年增长率，确实值得夸耀，但这毕竟是“幼年”阶段的高增长。尽管可再生能源占全球消耗能源的比例在2008年已达约19％，可剔除像烧劈柴取暖这样“对生物质能的传统应用方式”和水电，只有2.7％来自真正意义上的新型可再生能源。

　　以石油和煤为代表的化石燃料仍然是能源结构无可置疑的主体，油价涨落牵动着世界经济的神经，新能源产业也在这涨落中摇晃。新能源相对较为昂贵，油价疯涨时，这个缺点会缩小甚至消失；油价一旦回落，要资本自发流向新能源，就必须另有外力来使它显得有利可图，譬如政策贴补。但是，这样的外力只能做到“扶上马送一程”。使新能源成本下降到与化石燃料相当，才是实现全球能源结构转型的关键。这只能寄希望于基础建设完成后规模化生产导致成本下降，以及技术的进步。

　　在新能源技术方面，过去十年来并没有出现突破性进展。太阳能光伏发电的硅材料成本仍然高昂。从粮食中提取生物乙醇的做法，被质疑可能推高粮食价格，而且将种植粮食所需的耕地、水源、农药等成本全部计入的“环保总账”是否一定比石油更划算，也存在争议。有人在研究直接降解农业废料中的纤维素，或用藻类在阳光作用下直接合成生物燃料，但这些技术还停留在实验室里。聚变能研究也是如此，国际热核聚变实验堆的建设进程拖拖拉拉，计划提出20年后才确定建设地点，之后项目日程表和预算批准又耗时5年。能否按计划建成，像有些科学家预言的那样在30年内进入商业化服务，令人存疑。新能源产业能否独立于政策扶持、以有竞争力的姿态向化石燃料发起全面挑战，有待下一个十年来验证。

　　基因组与医学：此时相望不相闻

　　同样停留在实验室里的，还有生物学和医学曾经许下的一些美好愿景。2000年6月，集世界多国之力、耗资数十亿美元、运行已十年的“人类基因组计划”公布了第一份人类基因组草图。媒体和公众欢欣鼓舞，科学界也夸耀这一项目的重要性堪比阿波罗登月。当时的美国国家人类基因组研究所主任弗朗西斯·柯林斯曾说，理论上讲，图谱绘制完成之后，所有关于人类生长、发育、衰老、遗传病变等的秘密将随之揭开。

　　但是，参与计划的英国科学家在他们的新闻发布会上引用的诗句，可能是更加准确的预言：“我们叫做开始的往往就是结束，而宣告结束也就是着手开始。”此后十年间，人类基因组图谱逐渐完善，但展现给科学家的，却是更加庞大的“未知”。

　　随着技术进步，基因组测序效率飞速增长。2008年，DNA结构发现者詹姆斯·沃森的基因组图谱测序完成，耗资150万美元，费时4个月，比起人类基因组计划已经大大节省。“国际千人基因组计划”于2008年启动，预计到2011年底完成时，绘制了个人基因组图谱的人将达到2500人。科学家的最终目标是使基因组测序成为普通人负担得起的体检项目。

　　然而拥有遗传信息并不表示懂得如何解释它，基因与疾病间的关系错综复杂，远远超出人类原先的猜想。基因疗法于1990年首次成功治疗疾病，此后，伴随着基因组研究的进步，人们对癌症、免疫力缺损等疾病的基因根源取得许多新发现，并不时有治疗成功的案例。然而这些治疗仍停留在实验阶段，其有效性和安全性还存在许多问题，直到现在还没有成熟可靠的基因疗法可供选择。对公众而言，基因疗法始终是新闻里的事物，离现实似乎只有一步之遥，却就是迈不过去。弗朗西斯·柯林斯于2010年3月在《自然》杂志上承认，基因组研究给临床医学带来的影响一直不甚明显，人类基因组计划还没有对个人保健计划产生直接作用。

　　干细胞和转基因：将登太行雪满山

　　干细胞疗法似乎也是这样，不过它面临的困难有些特别，除了难以理解的生命过程，还有人类难以理解的头脑。干细胞是尚未分化的细胞，能发育成不同类型的细胞，就像是未出校门的学生，经过专业训练后可以担任不同的工作。理论上，用一个人自身的细胞培养干细胞，修补受损的组织和器官，不会引起自身免疫系统的排斥，是最理想的疗法，但这个美好前景也还没能成为现实。从早期胚胎中提取的干细胞是分化潜力最强的干细胞，20世纪末至本世纪初，正是胚胎干细胞培育技术迅速发展的时候。但保守思潮的影响使美国政府从2001年起通过限制经费的方法对相关研究严厉管制，导致美国的胚胎干细胞研究受到打击，拖累了这一领域在全球范围的发展，一些研究不得不转向技术上更困难的方向——用体细胞培育干细胞。

　　干扰胚胎干细胞研究最醒目的口号，是“不要扮演上帝”，这个口号也干扰着另一项已经相当成熟的技术——转基因。转基因农作物的安全性得到诸多国际机构的肯定，一些已上市或准备上市的转基因作物，还能通过减少农药使用、减少污染来对环境产生有利影响。过去十年来，全球转基因作物种植面积持续扩大，2009年达到1.34亿公顷，美国、加拿大、巴西、阿根廷、印度、中国等都是种植大国。尽管其间也一直存在反对和质疑之声，但转基因技术作为“人类历史上应用最为迅速的重大技术之一”，正日益成为世界各国增强农业核心竞争力的焦点。

　　数字时代：上林繁花照眼新

　　对那些曾对新世纪和新千年抱有科幻般美好期望的人们来说，刚刚过去的十年，不尽如人意的事情数不胜数——流感大流行成为人们头脑中挥之不去的阴影，而世界对流感的准备仍然不够充分。作为宇宙探索事业象征之一的航天飞机遭遇折翼之痛，并且很快将全部退役，后继者还没有正式登场。

　　但是鼓舞人心的事情也不少见。大型强子对撞机这样的超级科研工具终于建成，也许会在不远的将来为人类提供亚原子世界的崭新见解。对抗“世纪瘟疫”艾滋病的战斗出现胜利的希望，艾滋病疫苗研究在过去几年里取得了转折性的进展。在地球之外的世界——月球和火星上，探测器发现了对于生命具有极其重要的意义的水的存在，为研究这些星球的过去和展望未来都带来了新的希望。不过最重要的，也许是我们已经习惯到快要熟视无睹的一场伟大变革：数字化。

　　在这十年里，计算机、互联网和手机给人们的生活方式带来了惊人的变化。信息的流动、知识的共享从未如此便捷，沟通之门打开了就不可能再关上。这样的事情，在人类历史上还从未发生过。计算机正在逐渐成为人们生活的必备工具。互联网带来了“地球村”的2.0版本——人们也许会想到，之前由“传统的”信息通讯技术构建起来的地球村是多么的原始。而无线通讯技术正在让许多不可能成为现实。例如，即便在基础设施匮乏的非洲，也已经有了数亿手机用户，让相对落后地区也能在一定程度上跟上信息时代。

　　两千多年前，大约在孔孟游历列国宣扬仁政与王道、诸多学术流派的思想于乱世中碰撞出炫目光辉时，在世界的另一极，古埃及托勒密王国的首都亚历山大城建起了一座图书馆。它在印刷术尚未出现的年代里试图收集全世界的书籍、成为东西方的知识总汇。有人认为，亚历山大图书馆的出现，使知识第一次脱离区域限制，走向国际化。这座伟大的图书馆存在了约700年，后来被完全摧毁，我们只能从零星记载中想象着它的模样，这对文明来说是一次悲惨又难以理解的自我摧残。信息技术的崛起使网络成为新千年的知识总汇。这个史无前例的全球知识网络，可能是新千年伊始人类给自己最好的礼物。