大科技停滞时代

01

2008年1月16日，苹果MacWorld大会，乔布斯从档案袋里拿出了第一代Macbook Air，说：

「这是世界上最薄的笔记本电脑。」

Macbook Air薄到什么程度？

此前市面上最薄的笔记本是索尼TZ Series，而Macbook Air的最厚部分，比它的最薄部分还要薄。

诸多细节方面，Macbook Air都做到了极致，唯独在续航方面差强人意。

如果你拆开Macbook后盖，就会发现在密闭狭窄的有限空间中，锂电池几乎塞满了所有空间，只为了提升那一点续航时间。

这是艺术与现实的妥协。

十年匆匆而过，各种型号的笔记本电脑蓬勃发展，全面屏手机成为标配，摄像头从800万提到1亿像素，指纹解锁、面容识别、快充技术也不再新鲜……

一切都在变化，顺应时代发展；

一切又没有改变，从1990年到现在，锂电池技术几乎原地踏步，没有丝毫进展。

我一个在研究所工作的朋友，每天任务就是做理论模拟，盯着元素周期表和晶体数据库，将各种材料反复组合，不管能合成、还是不能合成的，通通计算一遍，只为了碰运气，找到在电池上的突破口。

但这一碰就是三年，不要说有什么突破性材料，甚至连电池的理论寿命都无法推导，完全找不到数学模型，只能靠一遍遍实验数据去算，去寻找趋势，结果就是做了各种无用功。

太苦了，眼见他的地中海逐渐成型，岁月不饶人。

早些年还会有新闻贩卖概念，什么锂空气、纳米电池、量子电池等等，甚至是加水就能跑的氢能汽车，要不只谈容量，回避生产成本；要不谈充电速度，不谈寿命；或者干脆就是交智商税的。

如果一味追求续航时间长的电池，我们早就发明出来了，现在人造卫星上用的核衰变电池就可以用好几十年，可功率太低，根本带不动手机。

电池这一块，我们一次次折戟沉沙，无功而返，只能在现有锂电池技术上修修补补，做各种形式上的创新。

也只能如此。

不仅是电池，半导体行业同样面临相似困境。

为了证明「科技大爆炸」，有人会拿几十年前的大哥大来对比智能手机，或者拿占满一间教室那么大的古董计算机，来对比如今的笔记本电脑。

电脑和手机虽然改变了我们生活，但底层结构没有任何变化，只是应用上的进步，比如储存容量、运行速度、屏幕分辨率等，

现代计算机虽然结构更复杂，计算能力更强大，仍然是基于上世纪40年代的冯诺依曼机原理上进行改良。

体积缩小，归功于集成电路的迅猛发展，也就是「摩尔定律」：集成电路可容纳的元器件数量，每隔18-24个月会增加一倍，性能也将提升一倍。

但摩尔定律不会一直维持下去，又想压缩集成电路的面积，又想在里面无限堆砌元器件，最终肯定会达到物理极限，7nm制程必然不是终点，也很快到临界点了。

前不久，谷歌宣称「量子霸权」已经实现，在实验中证明了量子计算机对于传统计算机的优越性：

在世界第一超算 Summit 需要计算 1 万年的实验中，谷歌的量子计算机只用了3分20秒。

看上去挺令人振奋，但这个实验严格来说只是一个特定任务，并不具备普遍适用性，而且由于框架性问题，量子计算机很难取代经典计算机。

只是，有些真相，恐怕都已埋在了媒体的沸腾声里。

整个IT界也陷入迷茫，不断鼓吹概念，比如全息互动、人造生命、永生技术，意识控制，记忆共享，脑联网等等。

这些概念背后，基本没有基础理论上的突破，更别谈论创新，陷入虚假繁荣中，无法自拔。

02

要论鼓吹最多的概念，人工智能首当其冲。

人工智能起源于计算机技术，本质是解放生产力、提高技术研发效率，从而取代人的部分工作。

它又可以分为广义人工智能（强人工智能）和狭义人工智能（弱人工智能），广义人工智能指的是像真人一样的人工智能。

可惜的是，目前的人工智能技术都还停留在弱人工智能层面，即通过机器学习的方式解决某些特定问题（如阿尔法狗下围棋、无人驾驶、AI换脸、算法优化等等）。

想要机器能够像真人一样具有推理和认知的能力，目前科学界的共识是，这种人工智能在我们可预见的未来都不会存在。

为什么如此难？

因为实现强人工智能的前提，是要对人类基因组有突破性的进展，即取得基础理论上的突破。

人类大脑是目前已知最复杂的结构，拥有上千亿神经细胞，而人类的基因组，由大约30亿碱基对组成。

50年前的人，对科技发展看得太乐观，认为到2000年就能充分了解大脑的思维特性，然而半个世纪过去了，我们对大脑、对基因的认知，还处于原始阶段。

我们一筹莫展，为何一个小小的受精卵会变成一个活生生的人？为什么会有肤色差异、单双眼皮、异色瞳孔......为什么人与老鼠这两个物种的差异如此之大，却有99%的基因找到同源序列？人类基因组有两万多个基因，每一个序列又是什么？

生物学的本质，仍是一门基于实验和经验的科学，需要依赖大量数据收集和整理工作，而且缺乏完整的理论去指导实践，人类缺乏一个生物学领域的“牛顿”。

也因此，人类基因的密码仍无法攻破，许多疾病很难解决。

几乎所有的精神疾病，诸如阿尔兹海默症、抑郁症、躁狂症、双相情感障碍等等，既不能弄清准确的成因，也难以根治，甚至只能用「有无遗传病家族史」和人群发病率，去做一个概率上的判断。

还有大量的疾病我们都无法根治，要么病因不明，要么发病机制不明，现代医学达到「治愈」的层次，也只能说让人恢复到健康状态。

比如艾滋病、高血压、糖尿病等病症，通过定期服用药物；早期的癌症患者，服用靶向药物来进行长期控制，尽量不让疾病对生活产生太大影响，就可以了。

我们的确处于「科技大爆炸」的时代，但真正「爆炸」的领域就只有IT互联网，并掩盖了科技树主干进展的贫瘠无力。

是一种悲哀。

03

在人类历史上，有一个横亘百年的问题：

地球上的石油什么时候会被我们用完？

答案一直在变，从最初的10年，一直到50年，100年……由于勘探技术进步、页岩油气革命、地质理论突破等因素，石油探明储量越来越多，很可能永远都采不完。

但有一个严峻的事实，要想继续满足每年庞大的燃油需求，我们只能加把劲去发展钻井技术，以应对表层油田快速枯竭的现实。

正如上面我提到的「摩尔定律」一样，钻井技术总有一天会达到瓶颈。

或许等到开采石油的成本越来越高，高到失去了竞争力，自然会被市场弃用，也就等同于枯竭了。

而没有了石油，光靠煤炭，可没法维持人类的高科技生活。

仅仅石油供应不足，就会导致全球大部分城市无法正常运作，农业生产也难以为继，更别说要养活全球70多亿人。

而且石油还是重要的工业原料，塑料，合成橡胶，化纤，清洁用品，添加剂还是沥青，都离不开石油。

至于新能源，它们并不能替代石油。

不管核能、水电、太阳能、风能还是潮汐能，目前仍处于低层次的利用状态，而且各有弊端：

水电有季节性，风能太阳能也是间歇性获取，不能随取随用，也不能调度，对现有电网的稳定造成冲击，只能作为补充能源……甚至一些新能源行业还要依靠财政补贴才能撑下去。

所以我挺佩服马斯克，为了实现殖民火星的梦想，他可以一边夸夸其谈，一边用长达十几年时间研究，甚至掌握了航天器发射与回收技术，大幅降低火箭发射成本。

然而，哪怕马斯克真的解决了人类在火星上生存的种种问题，包括空气、食物、水和人造基地，也无法解决最核心的能源问题。

目前在火箭推进方面，我们很难有技术上的创新，发动机还是使用液氢液氧甲烷来做燃料，运输成本居高不下。

即使不断压缩成本，马斯克要想送一个人去火星，也要至少50万美元成本（假设有人愿意），更别说在未来的宏伟计划中，是要运送100万人口和一亿吨物资。

再往后推，仅以现在的火箭速度，我们飞到距离地球最近的比邻星，就要6万年。

6万年，比人类的文明史还要漫长。

倘若在未来，火箭发动机没有革命性变化，火箭推进还是基于化学燃料，人类将永远困死在太阳系内。

毫无希望可言。

目前来看，可以一次性解决能源枯竭问题，解放人类生产力的方向只有一条：可控核聚变。

不可控核聚变，在上世纪我们已经研究出来了——氢弹。

可惜氢弹是一锤子买卖，炸完就没。

因此，如何把一个等同于氢弹的几亿度高温反应材料、拘束在一个极小的空间内，实现能量的高效率转化，并令其保持长期稳定，才是最大难题。

为了让核聚变「可控」，科学家们已经研究了50年，至今仍没有什么进展，接下来还要继续研究第二个50年，甚至第三个50年……让人绝望。

为什么「可控核聚变」对人类如此重要。

一旦人类掌握了这项科技，等于掌握恒星的能量利用方式，然后就能拥有取之不尽、用之不竭的能量。而获取核聚变的原料来自海水里的氚元素，其原料成本几乎可以忽略不计。

有了「可控核聚变」，就相当于有了无限的廉价电力，就能有无限前景：

内燃机将成为历史，石油将沦为化工原料；

极大降低各种矿物开采、提炼成本；

大规模海底渔业养殖、大规模沙漠农业都将成为可能；

粮食问题或将彻底解决，无需耕地，直接无土栽培，用海水淡化，电费忽略不计；

星际航行成为可能，开发太阳系不再是梦想；

温室气体得以控制，大型绿化得以实现，不计成本地改善地球生态……

这是我们最期盼的未来。

但如果在化石能源耗尽前，人类还没找到「可控核聚变」的办法，最终命运一定很惨，不止是文明倒退，而是从此永远被锁死在太阳系内。

所有高级物理实验无法进行，所有科学理论无法进一步验证，太空作业将成为历史，能源危机甚至会爆发第三次世界大战……

人类承当不起「科技停滞」的后果。

科技进步的意义，在于不断将蛋糕做大，让分蛋糕的人不至于争抢；可蛋糕体积一旦固定，而分蛋糕的人越来越多，矛盾就开始了。

要么坐下和谈，要么从别人手里抢过来，后者将面临一个靠拳头说话的世界。

战争离我们没那么远，核手提箱也不仅仅是战略威慑，真正的和平，永远处于大炮的射程范围内。

就目前来看，短期内，人类社会难以出现大的科技变革，所以地缘纷争、人口压力、经济制裁、能源危机将成为常态。

也许只有末日到来，有了明确的deadline ，才能确定人类是否接近极限，是否有孤注一掷的决心。

04

当今科学理论的突破已越来越难，而人类却还要面对另一个难题——寿命的极限。

300年前，人们根据燃烧的化学现象提出能量守恒理论；200年前，一边提出电磁理论一边做实验验证；100年前，人们期待100年后能够有足够能力去验证量子力学。

随着人类积累的知识越多，任何一位顶尖的数学家、物理学家或者生物学家，都需要经过大量时间去学习那些基础的理论知识。

当一位科学家处于人生黄金期时，仍在埋头苦学知识，可能40岁时才学完自己专攻的一个极小领域，待到花甲、古稀之年才终于攻克完一个物理学的分支，至此留给他继续开拓科研的时间和精力，已所剩无几。

比如有一本书叫《有限单群分类》，由四位高龄数学家出版。

这本书一共350页，但这350页的内容其实仅仅是一个梗概，想要完整地证明，至少要15000页，这是数学史上最庞大的证明。

为了保存这长达15000页的证明，几位数学家正与死神赛跑，到2011年，这本著作只是勾勒出了证明的梗概。

全世界能够理解这些证明的人已所剩无几，他们害怕在年轻一代数学家接班之前就会离开人世。

这就是人类寿命的极限带来的制约。

而且不只是数学，很多领域都有类似的现象。

当每个人，甚至是天才，穷尽一生也无法学完某个知识体系中的一支专业知识，那么科技的发展也就到了上限，难以再有什么突破。

另一个是人类思维所能到达的极限。

许多领域的研究，完全是靠人力反复尝试才能出成果，以前还能这样玩，但当下的许多前沿物理领域，已经远远超出人类的想象力范围，根本无从下手。

比如我们无法理解的弦理论、暗物质、多维空间、宇宙边缘，搞不清楚戴森球，计算不了曲率引擎，也找不到可以承受10%光速旅行的材料。

被困在三维世界中思考的我们，有时候必须承认，人类的基础前沿科技已经触摸到天花板了。

科技虽然是没有尽头的，但对人类来说，能摸索到的科技是有尽头的，而这个尽头上限，取决于人类寿命。

相比起整个宇宙，我们太微不足道，也太孤单了，至今没有找到任何外星文明的足迹。

05

1950年，物理学家费米提出一个著名的「费米悖论」：

理论上讲，人类能用100万年的时间飞往银河系各个星球。那么，外星人只要比人类早进化100万年，现在就应该来到地球了。

可为什么我们还没观察到有外星人的存在？如果我们技术有限，没法观察到，那外星人又为什么发现不了我们？

不要低估了宇宙存在智慧生命的可能，仅以银河系为例，类似太阳的恒星就达到上千亿，而类似银河系的星系同样有上千亿个。

从概率上来说，整个宇宙有无数类似的地球生命存在，但整片浩瀚宇宙，却充满死寂，除了人类，放眼望去，一片漆黑。

其中有一个理论，叫「大筛选」。

宇宙肯定存在着大量文明，可有能力离开自己星系、进行太空旅行的文明，几乎没有。大部分文明经过一层层筛子、从使用火种、农耕文明、工业、蒸汽机，到内燃机和电力，最终都倒在了「可控核聚变」这道筛子上。

踏过去了，就能拥有整片黑暗宇宙森林；踏不过去，就会困死在自己星球上，用剩余能量维持文明，苟延残喘。

残酷又公平。

从宇宙大寂灭来看，我们突破能源封锁的成功率，微乎其微。

科技发展至今，从业人员的疲态越发明显，铺天盖地的垃圾信息和大数据、摧残人心的996工作制、高速运转的效率需求，搭配难以专注的大脑和碎片化时间，让人身心俱惫，心理扭曲。

全世界范围内，老龄人口急剧增加，凡是发达国家和地区，都面临着本土人口越来越少的现实，而养老金问题，已经成为媒体和政治辩论的焦点。

比如美国每年在福利上的投入，是可控核聚变研发投入的百倍以上，更是关停了火箭推进计划、超导超级对撞机等项目，节省财政支出……过好当下生活，远比遥不可及的「可控核聚变」有意义的多。

我以前写过不少有关宇宙的文章，也曾感慨过，一个民族是否有希望，要看他们能否仰望星空。

很庆幸，我们国家还能不遗余力地修建大型科技工程，有世界最大口径射电望远镜天眼（观测宇宙生命），有接棒的天宫空间站（将成为世界唯一的在轨空间站）、有环形正负电子对撞机项目（对上帝粒子进行精确测量）、也有世界首颗量子卫星（开展对量子力学的实验检验）……

只要有那么一丝希望，我们就不应该放弃。

在一个有限的世界里

无限的宇宙视野并不是奢侈品

而是生存的必需品

——《星际唱片》

本文转载自公众号智先生（ID：zhixs10），作者智sir。

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