11月 222012
 

概述

我们的自然辩证法概论课为读书笔记开出了一个长长的书单列表作为参考。这其中生活·读书·新知三联书店出版的名为“太阳、基因组和互联网”的一书引起了我的浓厚兴趣。第一眼看到这个书名甚至觉得有些奇怪:三个名词,一个属于天文学范畴,一个是生命科学中基因工程的术语,另一个则是现代信息技术的典型代表,它们之间有何瓜葛,为何将它们三者相提并论?当我从图书馆中将它借出,发现它不过一百五十余页时,我更心生疑虑,怀疑这本书是否有足够深度和广度。

不过,待我细细读完全书时,我可以说这是一本不可多得的讲述科学技术与社会发展的好书。作者用不多的笔墨介绍了诸多科学技术的发展特别是工具的发展,还介绍了社会变迁的过程,论述了它们之间的关系。这其中既有讲述故事、引述观点,又有作者的论证和批驳,既有回顾历史,又有饶有兴致的展望未来。这本书最大的特点是它不试图介绍高深的理论与繁琐的细节,而是去探索和把握发展的本质,并娓娓道来,发人深思。

这本书的全名是《太阳、基因组与互联网:科学革命的工具》,作者是弗里曼·J·戴森(Freeman J. Dyson)。他不仅是出色的理论物理学家,在量子电力学领域作出了显著的贡献,而且更是一个睿智的哲人。他对天文学、生命科学、信息技术等都有深入的观察和思考,对新工具于科学技术的推动作用有独到的见解。本书就很好地反映了戴森对科学技术的认识和思考。这本书的内容是基于作者在1997年春在纽约公共图书馆举办的系列讲座《科学的三幅面孔》,讲座的对象是非科学研究人员的普通公众。这也使得本书的内容更加通俗易懂,而且有比较多的有关政治、经济、社会的思考。

这本书的正文分为三个部分,标题依次为科学革命、技术与社会公正、以及坦途。不过在我看来,这三部分的内容并不是相互独立的,其中的讨论是有交叠的。另外书中的导言和跋中也有睿智的观点。下面我将抛开书中篇章布局,将核心内容分为三个方面来展开介绍作者的观点和我的体会。

科学技术的演进

作者在书中从历史的角度讲述了科学与技术的关系的演变。在二十世纪之前,科学与技术的发展相对独立,似乎并不瓜葛。例如19世纪的铁匠一般有精湛的技术,但他们对科学往往并不关心。然而到了二十世纪,科学进步促进了技术的进步,同时科学进步也更多地需要技术进步来提供动力。二十世纪前期无线电技术的发展,是以麦克斯韦(Maxwell)的电磁场理论为理论依据的。微波技术又应用于分子生物学,促进了DNA双螺旋结构的发现,而且应用到了天文学领域,射电天文学带给天文学家以清晰的射电源图像。信息科学催生了软件行业的快速发展,而如今软件已是科学研究中的重要工具。谈及科学与技术的关系,作者论述道:“科学将继续产生不可预测的新观念和新机遇。而人类将继续对新观念和新机遇回报以新技术和新发明。”

有关科学进步的驱动力这个问题,有两种截然不同的观点。历史学家库恩在1962 年出版了《科学革命的结构》一书,持有科学进步是由新概念驱动的观点。 35 年后,另一位历史学家盖里森在《图像与逻辑》一书中,借助上百张科学装置的图片,表述了科学进步由新工具驱动的观点。作者并没有站在两种观点的任何一方,而是更加客观地看到“科学进步既需要新概念,也需要工具”。不过,作者指出,“大多数新近的科学革命都是工具驱动的。”例如,天文学的进展极大地受益于新的时钟(脉冲星的脉冲周期)和新的软件程序(用于微弱信号的检测和处理)。另外,科学发现不总是在有新的概念的指引下发现的。事先没有概念,从实验或观察中发现新的现象,从而得出新的科学发现,也是科学进步的典型过程。沃尔斯赞发现毫秒脉冲星也有行星、桑格发现病毒有重叠基因,都是在事先没有概念的情况下意外得到的。

虽然科学与技术如今已有相互促进的紧密联系,但我们还是需要认识到科学与技术的不同点。科学有其显著的严谨性。在科学中,我们需要区分模型和理论,它们以不同的方式帮助人们认识自然。理论是一种建构,它由逻辑和数学建成。模型也是一种建构,是对真实世界的简化,保留一些(关心的)特征,忽略其他特征。模型是理解自然的更基本的工具,尤其是在超越了观察限度时。随着人们认识的深入,模型往往被理论取代。此外,科学发现往往需要试图证明自己是错的。有许多科学发现是在观察到反常的实验现象时,排除各种可能错误干扰后,才确定是真正的新发现。而在谈论技术时,我们则主要关心它是否用于生产实际,是否比过去的工具更加高效。我们还关心技术的经济效益,如是否能够降低成本等。

科学计划的可持续性

如今,科学研究进入“大科学”时代,科学工作者的群体规模扩大,同时也出现了越来越多的有大型的科学计划。在书中作者对于大型科学计划的可持续性做了深入的分析。作者认为,可持续性的计划可以开启一个新的纪元,而不可持续计划则意味着旧时代的终结。计划的可持续性对未来的科学研究有重大影响。

作者认为NASA的航天飞机项目就是一个不可持续的典型例子。作者推理人类探索征服太空的梦想可以分为两个阶段,短期来讲是可靠地发射卫星用于科学军事或商业用途,而载人航天、星际旅行则应作为长远目标。事实上,将人类送上太空,不是一个单纯的航天问题,它还涉及到生命科学等诸多领域,例如训练宇航员适应太空环境、使几个人可以在与外界隔绝的环境中正常生活都是载人航天需要面对和解决的问题。不幸的是,航天飞机计划混淆了太空探险的长短期目标,它既要满足短期需求,又要用于长期需求。这导致的结果是它对于前者来说太贵,对于后者又作用有限。另外,航天飞机计划很大程度上受政治意志影响,它是美苏称霸竞赛的产物。当美国阿波罗登月成功后,政治上的竞赛欲望逐渐消失,阿波罗计划被放弃,但航天飞机计划包含了支持太空探险功能的妥协。这一妥协的产物既花费昂贵,又作用有限,难以长期维持下去。现在我们已经看到, 2011年美国的航天飞机全部退役,不再执行飞行任务,为这一浩大项目划上了句号。

作者还深入讨论了著名的人类基因组计划。它于1990年正式启动,预计到2005年完成。投入的资金有30亿美元之巨。书中介绍,到1999年时只完成了不到十分之一的基因组测序。在作者看来,人类基因组计划的进展缓慢,资金投入巨大。作为对比,斯隆数字太空观测计划(目标在于制作北半球太空的精确电子图)只需要大约五年时间,耗资约八百万美元。它的花费要小得多,这意味着它具有持续性。作者得出结论,大型计划的可持续性受制于费用,而费用和工具的优劣有很大关系。这一区别又与不同学科人员对工具的态度和风格有关。天文学家习惯于自己发明、制造、改进自己用的工具。借助互联网,他们可以以较低的花费开展世界范围内的合作研究。而生物科学和医学的研究人员没有发明工具的传统,而人类基因组计划中恰恰缺少好的工具,进行基因组测序和蛋白质结构分析等。此外,如期完成人类基因组计划还是一项政治任务,这使得开发更好测序工具的想法不被支持和采纳,成为政治妨碍正确的科学决策的一例典型。

在作者看来,科技进步需要更多的可持续性的计划。而可持续性需要有廉价的工具,容易大量部署和使用。制定科学计划需要区分长期与短期目标,避免将二者混淆。

科学技术与社会

《太阳、基因组与互联网》一书是从著名数学家戈德弗雷·哈代(Godfrey Hardy) 的故事讲起的。哈代曾出版了一本名为《一个数学家的辩护》的小书,阐述了他最为一个纯粹的数学家将纯数学视为艺术美的追求的观点。哈代视应用数学为二流数学,而且痛恨应用数学被以任何方式应用于战争。哈代在他的书中做了如下的著名论断:“如果一门科学的发展有助于加剧在财富分配上也已存在的不平等,或者更直接地促成人类生命的毁灭,据说它就是有用的。”作者虽然并不赞同应用科学与纯粹的理论科学有高下之分,但他认为哈代的警告“经常是千真万确的”,值得每一个应用科学家铭记。技术是推动人类历史的最重要的力量。特别是当今世界,科学技术被认为是第一生产力,对人类认识自然、改造自然有极大的推动作用。对于科技工作者来说,警惕技术对社会可能造成的损害是应有的社会责任感。

作者对技术对社会的作用是持积极乐观的态度的。作者论述新技术可以推动社会公正。现代电器的出现,已经大大地取代了过去需要仆人做的工作。昔日仆人人家的孩子如今也有机会接受高等教育,进行科学研究。技术对社会公正的推动作用由此可见一斑。当然,如今的时代社会不公现象还大量存在。穷人和富人的差距、乡村和城市的差距还普遍可见。然而作者论述到技术可以消弥这些差距。太阳、基因组与互联网等新技术,有可能带领乡村复兴。太阳能是可再生能源,有望成为未来的主要能源供应之一。而太阳能的分布是比较均匀的,乡村可以利用太阳能提供互联网运行所需的电能。另外,太阳能可以通过种植能源作物被加以利用,这方面基因工程有望培育出高效多产的能源作物。再有,互联网本身就带有全球化、平等性的特点,如果乡村都能够被互联网覆盖,它与世界的联系就更加紧密,它的发展就可以加速,也吸引更多城市里的人回到乡村。这几种新技术可以合力促进乡村的复兴,减少贫困,推动社会公正。作者也看到,社会进步既需要技术的动力,也需要伦理的推力。我们有能力去理解并且影响网络的功能,并且有责任让网络服务于社会公正。

作者对人类的未来做了自己的预测。作者认为生物学会有很大的进步,伴随着新工具新技术的发展,人们对基因组的功能会有清晰的认识,在此基础上基因改造将广泛使用,用于农业生产、能源产业、医疗、优生等诸多领域。基因改造的大范围应用会加速生物进化的进程,但对于进化的方向不同的人可能会有不同的想法。所以未来的人类很可能会产生物种分裂。当物种分裂后,又该如何调整他们之间的矛盾冲突呢?作者认为一个地球会是太过狭小而拥挤了,不过天文学的发展将会使星际旅行以及外太空殖民成为现实。会有多个地方成为(不同的)人类的新的生活场所,可能是某个行星或大卫星,也有可能是海王星外的奎帕彗星带(Kuiper Belt)。人们会适应空间的生活,而星际的通信则会由新的通信技术网络技术实现。所以在未来,太阳、基因组与互联网背后的科学技术会强有力地推动社会的进步、文明的发展。

在作者看来,虽然我们不能准确地预测未来,但这并不妨碍我们为未来勾画蓝图。未来按照某一中设想发展变化的可能性很小,但作者想表明“一条通向更美好世界的道路是存在的”。我们有机会通过发展新的科学和技术特别是新的工具,收获一个美好的未来世界。走向它的具体道路是未知的,而作者正是要通过自己乐观的预测激励人们去探寻这一道路。