青衿小见 2022-02-14 16:02
以上视频是中国科学院院士、结构生物学家、西湖大学校长施一公，多年前在【未来论坛】上作的题为《宇宙与我们的存在》的演讲，讲述了科学家眼中的世界和我们对客观世界的理解，需要一定的知识积累，但又通俗易懂，娓娓道来。字幕有很多错误的地方，以下是文字实录，B站@梦想教练行子根据视频整理，部分地方有进一步校对。演讲实录
非常感谢组织者给我这个机会，我打头炮，下面(演讲过后)，由我的朋友饶毅和晓东分别讲述生命科学，也是最精彩的科学。我接到(演讲)邀请之后，毫不犹豫接受了邀请，未来论坛，“未来”这两个字对我来说，是非常的 passionate (热情)，非常的 exciting (令人兴奋)，小时候读这个所有的、关于未来预测的文章、科普文章，觉得都是很激动人心，所以我想在我的10分钟里面，我所能做的，就是以我的眼光告诉大家：
我对未来如何思考？
我自己觉得这样一个未来论坛，应该是集中在对未来的思考上，人类未来会面临什么，我们会遇到什么麻烦、什么困难、什么 trouble (麻烦)、我们怎么样对付？
这里面呢，我作为一个科学家，其实，从事了 20 年的科学研究以后呢，也有一些，可能是更深层次一点的思考，今天也和大家一起分享。在告诉大家我的想法之前，我还是准备了一个幻灯片，刚才我告诉组织者，可能不用我的幻灯片了，但我还是想让大家看一看。先简单看几张幻灯片，大家看几个数字，这都是我的原创，在网上找来的。
宇宙的年龄呢，到现在为止已经 138 亿年，但你可能想象不到，我们的宇宙的半径是 465 亿光年，也就是说——宇宙的形成，如果真是来自一次 Big Bang (大爆炸) 产生的话，那么，与空间 expansion (扩张) 的速度，远远大于光在 138 亿年中，可以 travel (旅行) 的距离的两倍，这一点是不可思议的这一点。到现在为止，我们只有爱因斯坦的广义相对论，可以来解释。
在这 138 亿年的宇宙长河中，太阳系只存在了 46 亿年，大概是 1/3 的时间，其中呢，地球上的生命大约是 35 亿年，如果我们从最简单的生命开始算起，但是这里边的话 35 亿年里边，恐龙，居然统治地球长达将近 2 亿年，很了不起！我们人类，如果看着像人、长得像人，直立行走，不过区区 4、50 万年，而这里边有文字记载的历史，只有 5000 年。如果你把这个宇宙史缩略为一个月的话，那么太阳系存在了 10 天，恐龙居然统治地球长达 8 个小时，人类看着像人、长得像人，只有 1 分钟，人类文明 1 秒钟，这 1 秒钟，人类已经给这个世界造成了不可思议的变化。其实呢，你看一下，我们不用举 600 多年之前“郑和下西洋”的例子，这当时很了不起！
这个例子其实也不需要在这仔细讨论，那就是 1977 年，美国发射了 voyager one 和 voyager two (旅行者1号和2号)，两颗宇宙深空探测飞船。在经历了 36 年飞行之后 (2013年)， travel (旅行) 了将近 130 个天文单位，将近 200 亿公里，已经到达了太阳系的边缘，你能想象吗，大家发挥一下想象力，现在 voyager one (旅行者1号)，每次给地球发来电磁信号，以光速传播到地球，需要 18.5 个小时，也就是说，它已经又 travel (旅行) 了很久很久了。我们再有十年，不会再接触到 voyager one (旅行者1号) 的信号，因为 voyager one (旅行者1号) 会死掉，它的电池会死掉，但带着人类的文明，以各种形式、文字记载的人类文明会在 2 万年之后，到达远处的第一颗行星。
你们看没看电影《 interstellar 》 星际穿越，我们的 voyager one (旅行者1号) 正在实现星际穿越，可惜它没有找到虫洞 wormhole。大家不要以为我在忽悠你，这是 2010 年欧洲空间组织公布的，宇宙的第一张全景图，这张全景图的中间有一条白线，从左到右，从左边起 1/3 处有一个白点，你仔细盯着看，那就是我们所在的所谓的银河系。
你知道宇宙有多浩渺吗？
宇宙中有 2000 亿个银河系这样的星系，每一个银河系中大约有 2000 亿个像我们太阳系一样大的星系。在太阳系里面，地球其实是微不足道的，我们占的质量不到 0.05%，你没有听错！在这样一个星球上，我们试图理解这个宇宙、这个世界，我们试图谈论未来，我们试图理解我们周围看到的是什么，讲我们的 IT 和生命科学。
这是太阳，用一种特殊的外照相机拍下来的太阳，你看到的蓝绿色高达 100 万摄氏度，你想一想，为什么可以有几千万度的高温，却又绝对零度，负273.15℃！你给我解释一下，我觉得这都是未来需要解决的。
彗星，我们在去年第一次登上彗星，人类很了不起！当然我们不是人类亲自上去，是我们的机器人上去，是我们的——彗星探测器上去。这是从宇宙深空给北冰洋上空照相，如果你地理学的好，你能找到美国和俄罗斯。这幅图像很美好，我觉得是最美妙的一幅艺术图案，是阿波罗 8 号飞船，在飞过、略过远地点的时候，从月亮的另一侧给地球照相，说你看到的地球在冉冉升起，在一片白色的月球表面，这幅照片有一个很著名的英文名字叫 earth rise (地初)，叫地初，不叫月初，也不叫日出。
其实来自细胞和蛋白的美，也非常美好。大家看到的这个夏威夷海滩，你能想象吗，完全是用各种颜色的绿色荧光蛋白，传染了大肠杆菌之后，用细菌画出来的一幅图像，我们可以标记细胞，写出钱永健 钱实验室，当然了我们的钱永健先生很开心，在几年之前，也为此，为了这个 (以绿色荧光蛋白的研究) 应用获得诺贝尔奖。这里边呢，我们可以来标记果蝇，研究药物代谢，像我这样的结构生物学家，还可以解出结构来，这是绿色荧光蛋白的空间三维结构，我对绿色荧光蛋白情有独钟，可能你们在座的不知道，因为它的发光的这个基团，来自于三个字，氨基酸的缩写正好是施一公 syg。
在高度舒适的情况下，三个氨基酸化学反应产生了人类已知的第一个非外源性的有机发光基团，我可以告诉你，我来预测一下，我觉得在地球上存在不少于 100 万种，这样的有机发光基团，我们只知道其中的不到十个，我们人类创意能力是非常非常有限的，发掘不出来，我跟你讲为啥发掘不出来、很难发掘出来，你不需要去听饶毅的脑科学，也不用去听 it，永远赶不上。
我告诉你，因为我们在已知世界里，用已知的手段探索未知，我们所谓的未知，都是已知世界里的还没有看到的东西，在我们的已知世界之外，你可以想一下有很多东西我们不知道，我在下一个幻灯片会告诉大家。你可以用绿色荧光蛋白，来画出人类进化树，可以做一些 random art (随机艺术)、一些图像，你可以给爱因斯坦来照相，不是画像，我不解释细节了，你也可以再往前走一步。
刚这个我演讲之前，这个小幻灯短片很精彩，原子、电子之外是什么，你自己想一想，我一会还会讲到时间的尺度，其实很美妙，这样一个漫漫黄沙的照片，你可能觉得是撒哈拉大沙漠，实际上从左到右不过区区 1 毫米，这是高度纯化的蛋白质，遇到沉淀剂以后，沉淀出来你看到的黄沙，当然我们需要在显微镜下看这样一个照片，因为技术原因，我的一些 animation (动画片) 无法播放出来，所以我很快的往前走，居然出来了。这是溶菌酶在 40 毫克每毫升，在 PH4.6 条件下，快速结晶的情况，我们每两分钟照一幅像每秒钟放出来，你能看到一些晶体快速长大，这样的晶体具有强大的演示 X 射线的功能，我会回过来谈 X 射线，他只不过是一种光而已，只不过，一种可见光一样的电磁波而已，和我们的眼睛能感受到的东西，是一类东西，你想一想，不理解的话，stay tuned (敬请关注)。
我们可以有各种各样的蛋白的晶体形式存在，没有一张照片是我在 PPT 、在 Photoshop 里创造出来的，全是自然的照片，你不觉得中间这幅照片特别像纽约的 empire state building (帝国大厦) 吗？而且生长于废墟之上，我的学生管这幅像叫《凤凰涅槃》，像吗？这张照片叫《玉兔呈祥》，我们把六棱柱的晶体放在 X 射线的中央，不断的改变晶体的位置，会演示出一幅漂亮的演示图案，我们通过计算机的分析，可以得到大家前面看到的，电子云密度图，也就是我们看到空间每一个原子周围，它的电子云如何分布，它的电子如何分布，以此我们可以各搭建模型，一个漂亮的分子模型就是这样产生的，当然这个过程就是我们所说的结构生物学。
我可能讲的太具体了，我来收一收吧，这是我们人类第一次看到，我们所有遗传物质的根本的一个基本单元，叫 nucleolus 叫核小体，在座的每一位，你的基本遗传单元，都是146个碱基对，包裹 8 个组蛋白，所形成的这样一个核小体。这是我自己的实验室，在回到清华以后，第一次看到，一个所谓叫凋亡小体，一个细胞在凋亡之前、在死亡之前，需要形成的一个结构，当然了我想这里边就不做科普了、也不讲我们人类如何改变世界，通过一些药物的发现，让人的寿命得到延长，也没有时间去讲干细胞，因为我想我的时间已经到了，所以呢，我想最后两张幻灯片，我给你发挥(分享)一下。
我多用两分钟时间讲一讲，就是我们人类为什么很难、甚至是不可能了解已知世界之外的一些东西，就是因为我们现在用的手段的问题，我觉得我们的，我也告诉大家，我觉得我们现在了解的世界不是客观的，大家一定觉得说，施一公怎么在台上胡说八道，那么我来肯定 dis 你，我来告诉你为什么是这样。
我首先跟你说几个，大家已经知道的现在事实，就是第一条，你们看到的、用眼睛能看到的东西，能感受到的能量，能量存在形式加在一起，只不过是我们这个宇宙空间 4% 的存在形式，也就是说 96% 你既看不到也感觉不到，但就是客观存在。在96% 里边，绝大部分是能量存在形式，但是有23%，是叫暗物质 dark matter。你知道吗？我给你一个不是预测，是事实，当我在这演讲的时候，你坐在下面听，大量的、成吨重的暗物质穿过你的身体穿身而过，你没有听错，你觉得我在瞎说吗？我告诉你是事实。
但你想这和我们的物理原理是违背的，因为物理说，两个物质不能在同一个空间存在，暗物质怎么可以一堆一堆的、暗物质穿过你的脑袋、身体穿身而过？原因非常简单。暗物质和我们人体没有强相互作用，它没有强相互作用、没有电磁力，它只有弱相互作用，还是预测的 (超微观下)，它只有万有引力。如果说没有电磁力的时候，我们就失去了这世界的所有的感知，你没听错！我们对世界所有的感知，从现在到未来，都离不开电磁力，包括你看到我是电磁相互作用，你没有听错！我们的所谓的五种感官，你想想，我们靠什么感知世界，我们(主要)靠三种(途径)，跟这个嗅觉、触觉、味觉、听觉和视觉，我告诉你从生物角度是什么东西。
嗅觉凭的是 ofactory receptor (嗅觉受体)，不过区区 400 种方式的 ofactory receptor (嗅觉受体)，ok 很简单，400 种蛋白；触觉很简单，100 多种 rm channel 和 gpcr (聚合酶链反应)；味觉更是如此，离子通道蛋白和受体不过是几十种，这三种感官加在一起区区 600 种蛋白就 take care 了，就把它给都照顾过来了；听觉需要声波，也就是需要空气，需要有气体的地方，而宇宙的平均质量，你知道是什么吗？平均密度，是每 4 立方米一个氢原子，宇宙中的存在形式，你是听不到的，我们只是在地球上可以有声波，靠中耳的一个小型的、小的结构 (耳蜗)，你可以听到声音，其实是微不足道，对我们感知世界(来说)；我们感知世界靠的是什么呢？最主要的，靠的是视觉，叫眼见为实。什么叫视觉呢？视觉很简单，是视网膜细胞对电磁波的感受，而且很窄的一个波段，多窄？390 纳米 ~ 700 纳米，窄得不能再窄了！
你意识到了吗？X 射线也是电磁波，只不过波段太短，人类看不到。我试想了下，有没有这样的病，叫biological病，可以看到电磁波？当然有，我们无法理解，我相信一定有！是我的预测也是我的预言，你无法看到，因为我们太渺小，我们在这个biological病之间，也能找到一些远高于人类的东西，比如说蜂蜜，比如说不叫蜂蜜，比如说蜜蜂，说的激动起来，把这个词都说错了，比如说蜜蜂，它可以看到，蜜蜂，你知道吗？很了不起，可以看到近紫外，可以看到远紫外，看到紫外(线)，你以为蜜蜂采蜜是看到鲜花？它看不到鲜花，它看到的是紫外，看到花蕊的紫外。你别小看金鱼，金鱼可以看到远红外，还看到近紫外，其实这些生物它的感知世界和我们是完全不一样的，你敢保证两个人之间对红色的感知是一样吗？我认为是不一样的。你怎么给证明给我看？我说你证明不了，其实我们看到的完全是主观世界，没有所谓的客观世界，It doesn't exist 。ok 你可以想象一下，我们凭借这么简单的加在一起，不超过 1000 种蛋白的一个生物体，去感知世界，哪来的客观世界？你告诉我。
我觉得我们的未来，是如何感知到，我们用很有限的已知手段之内的一些方法，能感受到，这个探索已知世界里边之外的东西，我们如何去做？我觉得是我们的 challenge (挑战)。其实我在讲，我们对我们人类五种感官的限制。
我最后一分钟我也说一说，包括时空定义的这个形式的限制和信息的限制。我告诉你，我今天在这演讲，你认为我演讲完了以后，信息消失了吗？没有。因为很简单，如果在光天化日之下，在大街上我走路的话，如果你超光速追踪，如果你看过《 Interstellar (星际穿越 ) 》的话，你一定可以看到，我十年之前的演讲，一定可以看到加了个“屋顶”这个存在形式，这个新存在形式一定不会消失，You are guaranteed to be this is true (你可以保证这是真的)。
但怎么存在形式，这种存在形式是什么？
我不知道。我觉得我们需要去探讨，这是未来！That is the future of physics (这就是物理学的未来)，我认为很“可怕”的，我认为包括时空，我们有时间吗？你说有。对不起，我觉得一定是没有的。当然我的最后一个幻灯片，你看，是一个 wormhole (虫洞) 的一幅照相，其实没有时间概念，宇宙中从来不存在“时间”，时间就是运动。你想想从 big bang (宇宙“大爆炸”) 开始，我们现在地球上，我们定义一年，就是地球围绕太阳公转一圈，叫一年，它是运动，它不是时间，一天是地球自转一天 (为) 24 小时，我们管它叫时间，地球上本来没有时间，这根本就不是一个，我们现在想象的一个虚无缥缈的一个维度，不是这样的。时间也是一个 one dimension (一维) ，是一个运动的 dimension (维度)，是一个空间的 dimension (维度)，时间其实就是空间。
我觉得爱因斯坦在 100 年之前，就已经理解的很精深了，可惜现在我还是在试图理解爱因斯坦怎么想的，我认为很精彩！
所以，My final words is the future, is very exciting (我的最后一句话是：未来是非常令人兴奋的)，It takes all the excitement, and all the passion to explore the future (探索未来，需要满满的兴奋和热情)！I wish the future forum, great success. Thank you！(祝未来论坛取得圆满成功，谢谢) ！
