施一公先生的演講: 宇宙與我們同在

世界不客觀,時間不存在

施一公,結構生物學家,中國科學院院士、歐洲分子生物學學會外籍會士、美國國家科學院外籍院士、美國藝術與科學院外籍院士,清華大學教授,曾任清華大學副校長。現任中國科學技術協會第十屆全國委員會副主席,西湖大學校長,清華大學生命科學與醫學研究院院長、歐美同學會副會長。
 



施一公先生在未來大會上的演講內容:
 

宇宙的年齡到現在已經138億年,但是你可能想象不到,我們宇宙的半徑是465億光年,也就是説宇宙的形成,空間擴展的速度遠遠大於光在138億年中可以旅行的距離的兩倍,這是不可思議。到現在爲止只有愛因斯坦廣義相對論可以解釋。

這138億年宇宙長河中,太陽系只存在46億年,大概三分之一的時間,其中地球上的生命大約是35億年,如果我們從最簡單的生命開始算起。但是這裡35億年裡,恐龍居然統治地球長達將近2億年,很了不起。我們人類,如果看着像人,長的像人,直立行走只有40、50萬年。

如果你把宇宙史同比縮短為一個月,那麼太陽系只存在了十天,恐龍統治地球長達8小時,人類看着像人長着像人只有一分鐘,人類文明一秒鐘,這一秒鐘人類給這個世界造成了不可思議的變化。我們不用舉600多年前鄭和下西洋的故事,這個當時很了不起。這個例子不用再這兒仔細討論,那就是1977年美國發射了Voyager1和voyager2兩顆宇宙深空探測飛船,經歷了36年,飛行了將近130個天文單位200億公里已經到了太陽系的邊緣。 你能想像嗎,現在Voyager1每次給地球發來電磁信號以光速傳播到地球需要18.5個小時,也就是說,它又旅行了很久很久。我們再有十年,不會再接受到Voyager1的信號,因為Voyager1會死掉,它的電池會死掉。它帶給人類的文明以各種形式文字記載的文明會在2萬年之後到達地球遠處的第一顆行星。我們的Voyager1正在實現星際穿越,可惜它沒有找到蟲洞(wormhole)。

大家不要以爲我在忽悠你,這是2010年歐洲空間局公佈的,宇宙的第一張全景圖,這張全景圖中間有一條白線,左邊起三分之一處有一個白點,那就是我們所在的,所謂的銀河系,你知道宇宙有多浩渺?宇宙中有2000億銀河系中星系,每一個銀河系有2000個像太陽系的星系,在太陽系中地球是微不足道,我們佔的質量不到0.05%。就是在這樣一個星球上我們試圖理解這個宇宙這個世界,我們試圖談論未來,我們試圖理解我們週圍看到的是什麼,講我們的IT和生命科學。
 



這是太陽,用一種特殊照相機拍攝下來的太陽,你看到的藍綠色高達1000萬攝氏度,想一想為什麼可以有幾千萬度的高溫卻又絕對零度-273.15度,你給我解釋一下,我覺得這都是未來需要解決的。
 



慧星,在去年人類第一次登上慧星,很了不起,當然不是人類親自上去,是機器人上去,是慧星探測器上去。
 



這是從宇宙深空給北冰洋上空照相。如果你地理學的好,你能找到美國和俄羅斯。
 


這幅圖象很美好,我覺得是最美妙的一幅圖案。是阿波羅八號飛船,略過遠地點,從月亮另一側給地球照相,你看到地球在冉冉昇起,在一片白色的月球表面,這個照片有一個名字叫”地出”(Earthrise)。
 



其實來自細胞和蛋白的微觀的美也非常美好。大家看到夏威夷海灘,完全用各種顏色的綠色熒光蛋白傳染大腸桿菌用細菌畫出的圖象,我們可以標記細胞,寫出錢永健先生實驗室”TSIEN LAB”。這裡我們標記果蠅,研究藥物代謝,像我這樣的結構生物學家還可以解出結構來,這是綠色熒光蛋白空間三維結構。它發光基團來自於三個氨基酸縮冩,是我喜歡的,因為正好是施一公(SYG),在高度舒適的情況下,三個氨基酸化學反應産生的人類已知第一個非外源性有機發光基團。
 



我預測在地球上存在不少於100萬種有機發光基團,我們只知道其中的不到十個。我們人類創業能力是非常非常有限的,很難發掘出來。為啥發掘不出來,你不需要去聽饒毅的腦科學,也不用去聽IT,永遠趕不上。因為我們在已知的世界用已知的手段探索未知,我們所謂的未知都是已知世界裡還沒有看到的東西。在我們已知世界之外,你可以想像我們有很多東西不知道。

你可以用綠色熒光蛋白畫出人類進化樹,可以做一些圖像,可以給愛因斯坦照相不是畫像,我就不解釋細節了。你也可以再往前走一步,我演講之前的幻燈片很精彩,原子、電子之外是什麼,你可以想一想。
 


一個基本單元叫核小體,在座的每一位你的基本遺傳單元都是146個鹼基率,包括8個組蛋白所形成的這樣一個核小體。這是我自己的實驗室,再回到清華以後第一次看到一個所謂凋亡小體,一個細胞在凋亡之前在死亡之前形成的結構。這裡就不做科普了,也不講我們人類如何改變世界,通過一些藥物的發現,讓人類的壽命得到延長,也沒有時間講幹細胞,我想我的時間已經到了。
 



最後兩張幻燈片我給你們發揮一下,我多用兩分鐘的時間講一講,我們人類爲什麼很難,甚至不可能了解已知世界之外的一些東西,因爲就是我們現在用的手段的問題。

我也告訴大家,我覺得我們現在了解的世界不是客觀的,大家一定覺得説施一公怎麼在台上胡説八道。那麼我來說服你,為什麼是這樣。我首先説幾個大家已經知道的事實,第一條,你用眼睛能看到的東西,能感受到的能量存在形式加在一起,只不過是我們這個宇宙空間4%的存在形式,也就是説96%你既看不到也感覺不到,但都是是客觀存在。這96%裡,絶大部分是能量存在形式,但是有23%是叫暗物質(Dark Matter)。你知道嗎?我給你一個不是預測,是事實,當我在這兒演講的時候你坐在下面聽,大量的成噸重的暗物質穿過你的身體,穿身而過,你沒有聽錯,你覺得我在瞎説嗎,我告訴你這是事實。但你想這和我們物理原理是違背的,因為物理説兩個物質不可能在同一個空間存在,暗物質怎麼可能一堆暗物質穿過你的腦袋身體穿身而過,原因非常簡單,暗物質和我們身體沒有強相互作用,沒有電磁力,它只有弱相互作用,還是預測的,它只有萬有引力。如果說沒有電磁力的時候,我們就失去了對世界所有的感知,我們對世界所有的感知從現在到未來都離不開電磁力,包括你看到我是電磁相互作用。你沒有聽錯。

我們所謂五種感官,你想想我們靠什麼感知世界?我們靠嗅覺、觸覺、味覺、聽覺和視覺。我告訴你從生物角度是什麼東西,嗅覺憑的是嗅觉受器(Olfactory Receptor),不過區區400種嗅覺受器,很簡單,400種蛋白。觸覺,是100多種離子通道 (Ion Channel)和G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor)。味覺更是如此,離子通道蛋白和受體,不過是幾十種。這三種感官加在一起,區區600種蛋白就都照顧過來了。聽覺需要聲波,也就是需要空氣,而宇宙的平均質量平均密度是什麼嗎?是每4立方米一個氫原子,宇宙中的存在形式你是聽不到的。我們只是在地球上,可以有聲波,靠中耳的一個小的結構,你可以聽到聲音,其實是微不足道對感知世界,我們感知世界靠的是什麼呢?最主要靠的是視覺,叫眼見為實。什麼叫視覺呢?是視網膜細胞對電磁波的感受,而且很窄的一個波段,多窄?390納米到700納米,窄的不能再窄了。你意識到了嗎?X射線也是電磁波,只不過波段太短,人類看不到。你們知道嗎?蜜蜂很了不起,可以看到近紫外和遠紫外,你以爲蜜蜂採密看到是鮮花,它看不到鮮花,而是看到的紫外,看到花蕊的紫外。你別小看金魚,金魚可以看到遠紅外還有近紫外。其實這些生物,它們的感知世界和我們的是完全不一樣的。你敢保證兩個人對紅色的感覺是一樣的嗎?我認為是不一樣的,你怎麼證明給我看,你證明不了。其實,我們看到的是完全是主觀世界,沒有所謂的客觀世界,它不存在。你可以想象一下,我們憑藉這麼簡單的,加在一起不超過1000種蛋白的生物體去感知世界,哪來的客觀世界?你告訴我。我覺得我們的未來挑戰是如何感知到我們用很有限的已知手段之內的一些方法,能感受到探索已知世界之外的東西,我們如何去做?我覺得這是我們的挑戰。

我們人類對五種感官的限制,我最後一分鐘説一説包括時空定義的形式的限制和信息的限制,我告訴你,我今天在這兒演講,你認爲我演講完了信息消失了嗎?沒有,因爲很簡單,如果光天化日我在大街上走道,超光速追踪,十年之前你一定可以看到我的演講。加了屋頂這個形式存在,信息一定不會消失。怎麼存在形式,這種存在形式是什麼?我不知道。我覺得我們需要探討,這是未來。我認爲很可怕的,包括時空,我們有時間嗎?你説有,對不起,我覺得一定是沒有的。其實沒有時間概念,宇宙中從來不存在時間,時間就是運動。你想想,從大爆炸(Big Bang)開始,我們在地球上定義,地球圍繞太陽公轉一圈叫一年,它叫運動,它不是時間。一天是地球自轉一圈24小時我們管它叫時間,地球上本來沒有時間,我們現在想象一個虛無飄渺的維度,不是這樣的,時間也是一個運動的維度,時間就是空間。愛因斯坦在一百年前之前已經理解的很精深,可惜現在我還在試圖理解愛因斯坦怎麼想的,我認爲很精彩。
 



我最後一句話是:未來令人興奮和激動,需要我們所有的振奮和熱情去探索未來,我希望探索未來能取得偉大的成功。


謝謝!