21世纪100个科学难题以下科学攻坚难题实际上几乎全部集中于哲学的基本(编辑修改稿)

21世纪100个科学难题以下科学攻坚难题实际上几乎全部集中于哲学的基本(编辑修改稿)内容摘要：

上最聪明的东西的日子已经为时不多了。 计算机的速度和复杂程度将继续保持每 18 个月增加一倍的速度直到 2020 年。 中国科学院研究员陈霖和清华大学人工智能专家赵南元说：到那时，计算机电路的密度将是现在的1000 倍，一台鞋盒大小的计算机将 拥有人脑的处理能力。 对此，爱因斯坦之后最伟大的物理学家斯蒂芬 霍金曾说： “ 目前，计算机尚未显示出任何拥有智能的迹象。 这并不令人感到惊奇，因为我们目前的计算机的复杂程度还比不上蚯蚓的大脑。 但是在我看来，如果非常复杂的化学分子可以在人体内活动并使人类产生智慧的话，那么同样复杂的电子电路也可以使计算机以智能化的方式采取行动。 ” 2020 年之后，利用量子力学原理制造的芯片在复杂程度方面将有望取得比目前大得多的飞跃。 因为这样的芯片将不需要目前占据了硅片上大部分空间的导线，完全复制人脑 ——— 不仅包括人脑的 1000 亿 个神经元而且还包括人脑数以万亿计的突触或神经元之间的连接物 ——— 并不需要很长的时间。 人们认为这个由密集的连接物组成的迷宫是产生智慧所必需的。 有科学家相信，到 2050 年，机器的能力将超过人类。 日本高级通信技术国际研究所硅脑项目负责人德加里斯承认，他创造的东西可能会把他 “ 像苍蝇一样拍死 ” 的想法一直搅得他心绪不宁。 而另一些人则认为，到 2099 年将只有很少一部分人仍然保留着生物机体，大多数人将把自己的思想转换成电子电路，因而获得永生。 人类将进入十维空间 物理学方面，超弦理论的新突破正逼近物理学终极理论。 这项理论称，如果把成百上千的亚原子粒子想象成为十维空间中极其纤细的琴弦上所发出的音符，那么，最终将会得到有关自然的最根本的解释。 不要在意宇宙看起来只是四维空间（包括时间）的表象。 据说其余的 6 个空间的存在，为人类的思维所不及。 中国科学院理论物理学家、院士冼鼎昌、朱传界等认为：如果这种认识是正确的话，那么，物理学可能会比任何时候更接近于把难以表述的量子引力理论付诸笔端，这一成就将能把量子力学与广义相对论这两个现代物理学中迄今无法调和的支柱统一起来，并且以同样的说法来解释自然界所有的作用力。 对一般人来 说，这种超弦理论叫做“超玄”也许更合适些。 因为它实在太难理解了。 实际上，这些晦涩的知识往往会在出人意料的地方与我们的生活息息相关。 50 年代发明的托卡马克技术对于大多数人来说至今还是一个谜团，它要解决的是受控核聚变的世纪难题。 如果这项技术开发成功，人们将为下个世纪开发一种安全而又取之不尽的能源 ——— 聚变能。 当那一天到来时，所有对煤和石油枯竭的担心以及由温室气体排放引起的气候恶化都将成为过去。 预计演示型的聚变堆和商用聚变堆将分别于 2025 年和 2040 年建成。 用中国科学院政策局局长曹效业的话来讲，技术已经不 再是可控核聚变最大的瓶颈，主要的问题是资金和时间。 谨慎一些的科学家则指出，无论反应堆是否能在几十年内与其他能源相提并论，这项研究都会得到极有价值的“副产品”，诸如把等离子体用于制造更先进的计算机芯片、以及目前惟一有希望进行外星系载人航行的等离子飞船等。 几乎会拿到单个分子什么物质都能做出来 物理学对物质的认识深入到核子乃至更深的层面并不意味着化学的重要性让位，中科院化学所的前任领导人胡亚东认为，化学正处于高速发展的最活跃时期。 伴随着探测手段的进步，化学变化最快的电子转移、能量转移过程都已清晰 可见。 原子和分子的图象可以在电视屏幕上实时观察， DNA 的双螺旋、三螺旋结构已经可以直接看到。 分离手段方面，激光诱导荧光毛细管电泳具有检测到数十个分子的灵敏度，人们已经能够拿到几乎是单个的分子了。 中国科技大学的朱清时校长正在从事的选键化学研究，就是要在下个世纪的某个时候实现分子合成的单原子操作。 这意味着你需要什么样的新物质，科学家们都可以为你创造出来。 人类有关能源、材料、资源和环境问题都可以通过物质合成的方式得到解决。 作为这方面的一个突出代表，叶绿素光合作用的机理有望在下个世纪内得到较为圆满的解决。 水和二氧化碳怎样形成碳水化合物的反应已经基本上搞清楚了，现在的难点在于弄明白太阳能是如何促进电子转移、从而把光能转化为生物能的。 这是一个非常快的能量转移过程，完成在一飞秒即 10 的负 15 次方秒（千万亿分之一秒）之间。 借助飞秒级的分辨光谱，人们至少已经找到了一种合用的工具。 很多年来，无数科学家曾在这个问题上倾注了大量的心血，现在终于是快要解开那关键一环的时候了。 数学仍是科学之首 一方面，数学以完备而严密的逻辑性，成为了统领其他自然科学的帅才，另一方面，数学常常在极其抽象的外表下与自然科学其他领域发生直接 的联系。 因而，杨乐院士等人认为，数学似乎成了科学发展的决定因素。 在即将到来的21 世纪，这种趋势不会改变。 股市大概是世界上最为变幻莫测的系统，甚至比大气的扰动还要复杂多变。 在数值天气预报已经成为现实的今天，还没有谁敢说自己拥有了一套准确预报股市行情的数学模型。 经济学的情形也与此类似。 那些获得诺贝尔经济学奖的，大多具备一个相对准确的数学模型。 正因如此，像“知识经济”这样热门的理论短时期内还将与诺贝尔奖无缘，用《创新报告》起草人何传启的话来说，有关它的数学模型的建立简直无从下手。 建不起数学模型，也就很 难让计算机帮忙。 尽管在 20 世纪，四色定理、费根鲍姆猜测等都在机器的帮助下得到了解决，但很多问题的解决从形式上看并不完美。 当数学家们捧着几百页纸的论证结果时，他们心里想要的，其实是费马在他的书页边写下短短几行证明文字。 在他们看来，只有那样的数学才是最优美的。 正是在这种意义上讲，下个世纪的数学发展，计算机仍将作为辅助手段，更多的时候，他们将继续把数学当作 “ 人类思维的体操 ”。 100 年或者 1000 年都是一个极其短暂的时间段，但就生命和科学而言，在这段时间中是什么事。