摘要:让科学的光辉照亮每个角落



拿到这本书我马上想到冠以“万物”之名的书和影视作品,其中最有名的当数美国科学史家比尔·布莱森撰写的《万物简史》一书,这部解读现代科学发展史上一些重大科学发现(成果)来龙去脉的大书受到了全世界读者的追捧。

相比布莱森的洋洋大作,《万物生辉:未来时空的科技前沿》(以下简称《万物生辉》)则是一本着眼当下,试图把一批顶尖实验室里正在取得的科学进展,把科学家们领略、窥见的科学魅影传递给公众的科普读本。本书作者多为工作在前沿科学技术领域的领军科学家,所以期待本书的读者也能成为科学发现的同行者或见证人。

走近科学家的世界

作为读者,我在意的是《万物生辉》的可读性。尽管本书作者中不乏院士大咖,但如果翻开一看没什么与众不同之处,那读者阅读的兴趣就会大打折扣。很多科学家都会认为做科普报告比做学术报告要难多了。我理解所谓“难多了”就难在你既要讲最新的科学研究成果,又要把科学术语、概念转化成大众能理解的话,这对不少科学家是有难度的,所以这样的报告要“放低身段”、反复打磨。对于《万物生辉》的作者们来说,这样的经历和感慨似乎是比较普遍的。也因为作者们都做了这样的付出,呈现在读者面前的《万物生辉》在拉近前沿科学和非专业公众的无障碍阅读距离方面才成了标杆。

在本书中《从克隆到半克隆:揭开生殖与发育中的生命奥秘》(作者黄超、李劲松)一文中,为了表述蛋白质的行为与其功能间的关联,作者使用了“点睛之笔”:人类基因组计划完成后,生命科学的研究进入了后基因组时代……我们需要知道蛋白质的具体“行为”,也就是蛋白质在哪些细胞类型中表达、定位在细胞的什么位置、干了什么事情、与哪些其他蛋白质发生了交流和作用,从而产生了这种功能效应。蛋白质的“行为”跟人的行为非常类似:比如某个人出生在哪个国家,具体在这个国家的什么地区都做了什么事情,与哪些人产生了交流,最终产生了什么影响。

以上的表述是不是有助于读者走近科学家的工作?类似的表述、描写在本书中不是偶然,而在全书不同文章中都有所体现。

传达的是干货与硬货

除了这种让读者与前沿科技产生交集的易入感,一本前沿科技科普读物的“身价”还体现在它是否实实在在地传达给读者科学前沿的新知、新说,或者说有无干货、硬货,而这一点也恰恰是本书的特色。

从量子计算到人工智能,从新型材料到生物科技,近年来,各领域科研成果不断涌现,全球科技竞争日益加剧。

面对复杂多变的国际形势,中国在科技创新领域始终坚持自主研发、开放合作,推动着科技实力的不断攀升,已然成为全球科技创新的重要力量。中国的科研人员也始终在科技前沿领域不断探索,推动技术转化与应用,为中国经济的高质量发展注入了新的活力。

本书主编、中国科学院院士樊春海表示:“当今世界,我们不仅需要顶尖的科研成果,也需要将这些成果广泛传播给大众,让更多的人了解科学、热爱科学。”

首先,本书呈现给读者的都是各相关领域领军科学家在各自实验室中探索的成果,更有对这些成果的科普化解读。

《书写DNA:信息技术与生物技术交融迸发的无限潜力》(作者:樊春海)一文对21世纪的科技发展大势有这样的洞见:21世纪既是信息技术也是生物技术的时代,更是两者交叉融合的时代。作者以信息技术的领头企业谷歌于2024年5月更新至第3版的AlphaFold为例:目前AlphaFold可预测的范围从蛋白质结构扩展到大部分生命分子,准确率也提高了一倍。这种技术对生命科学领域产生了非常深远的影响,因为蛋白质等生命分子的结构可以说是整个生物技术领域的基石之一。因此这些分子的精准结构可以为新的结构改造或药物分子设计提供指引,加速药物的研发,寻找新的靶点和治疗方法。

反过来生物技术也能为信息技术赋能。作者以DNA存储为例做了解说:简单来说,DNA存储就是用DNA来存储计算机的信息。这个想法是不是听起来很疯狂?基于硅的计算机信息为什么能存储到我们碳基生物中去?但是一旦深入到两者的本质层面上,这一切都能得到非常合理的解释,因为计算机世界本质上是由0和1组成的二进制世界,而DNA则是由A、G、T、C组成的四进制世界。这两个进制完全可以进行相互转换。相信在可预见的未来,医疗、航空航天等领域的各种大数据都有可能变成由DNA来存储。

再如《穿上显示屏:效法自然超越自然》(作者:梁偲、彭慧胜)一文对新型纤维有可能掀起一场纤维产业革命的场景有这样的引人入胜的叙述:如果把每一根纤维都做成传感器,那么我们就可以随时随地享受体检服务。例如,通过设计活性材料,让每一根纤维对一个生理指标进行检测,当你运动出汗时,穿在身上的衣服就可以分析汗液的化学成分,从而实时监测身体的健康状态。当纤维传感器做得足够柔软时,还可以像毛发一样植入身体,甚至是脑部,能够检测很多生理指标。其实这已经不是一种科幻遐想,以上这些描述在多个国内外研究团队的实验室里都已实现。下一步要做的就是科技、金融、产业界共同发力,使研究成果真正成为大宗商品推向市场。

长知识又能长智慧

作为一本科普书,《万物生辉》除了具备扎实的科学内容、表达上更贴近读者等要件外,对相关的科学发现、科研成果的解读,从科学层面到社会、文化层面也都能有所涉及和提炼,让读者在长知识的同时又能长智慧、见精神、得真传。然而,这对作者、编者来说都是更大的挑战。让人欣喜的是,本书在这方面也没有让人失望。

比如《脑机接口:消弭个体的边界》(作者:陶虎、邹家俊)一文对脑机接口带动科研的社会意义做了表述:脑机接口技术的飞速发展,让我们看到了一个充满无限可能的新时代。脑机接口不仅拓展了我们的身体能力,更深化了我们对精神世界的理解。面对这一历史性的机遇,我们应保持谦逊与敬畏之心,谨慎前行,也希望我们能共同见证脑机接口为人类世界开启的美好未来。

而《仰望星空:从诺贝尔奖到人类终极命运》(作者:张双南)一文则从人类终极命运的视角解读了天文学研究对人类文明的意义:仰望星空到底有什么用?从科学史的角度来讲,从亚里士多德开始,人类就关心天上的天体:这些行星为什么这么运动?为什么不掉下来?托勒密、哥白尼、开普勒、伽利略、牛顿一直都在刨根问底追问同样的问题。我们今天也还在问这样的问题:为什么有黑洞?为什么有中子星?为什么有伽马射线暴?为什么有太阳系外行星?为什么宇宙这么演化?正是这样的仰望天空和刨根问底给我们带来了现代科学以及科学方法。毕竟科学对人类的贡献除了使技术进步之外,拓宽对自然和宇宙的认识也很重要,而这也是人类文明的重要组成部分。

同样,《蚯蚓:隐秘而伟大的地下精灵》(作者:李雪萌、赵琦)一文把人们对隐秘的蚯蚓生境、现状的关注引向土壤健康与保护我们的家园这一层面。作者如是表述:土壤动物是土壤健康的基石、土壤功能的引擎。在它们之中,蚯蚓尤为重要,占土壤动物群生物量的60%。然而,随着工业化、城市化的发展,包括蚯蚓在内的所有生物的生存区域不断被压缩,生存环境不断恶化。任何一种现存生物与自然环境之间都是经过大自然亿万年的演化而形成的平衡,最和谐,也最脆弱。蚯蚓是个隐秘而伟大的地下精灵,保护蚯蚓就是保护我们赖以生存的土地,保护我们的家园。

科学的光辉照亮每个角落

如果要让我选出书中最让人过目难忘的一句话,我愿意推荐“科学就是不断地把科幻变成现实的历程”。

20世纪60年代,曾有科学家预言,50年后世界科技将会给人类带来高科技产品,包括硅光伏电池、智能手机、信息技术、器官移植、人工智能与自动驾驶、隐形眼镜和隐藏式助听器、触摸屏手写输入、语音输入、网络在线课程等,而这些预言,在50年后都已成为现实。

60多年后,“海上科普讲坛”的一批科学家也畅想了未来的科技盛景,包括本书中提到的智能分子机器人、一克DNA能存储相当于千亿张DVD光盘数据量的DNA存储、专门降解特定化合物的功能微生物、通过采集脑电波把聋哑人想说的话显示在衣物上的可穿戴显示器等。相信这些现在还是科学家头脑里或正准备创造条件推动的“科学预言”在10年之内就会陆续成为现实。

“技术一定是有意义的,但是科学本质上并不一定是有意义的,两者之间存在着非常微妙的关系。”樊春海曾说道:“所谓‘无用之用’方为大,科学的‘无用之用’可能在某一瞬间,极大推动技术的发展,引起生产力的极大变革。”

科技创新和科学普及是实现创新发展的两翼。如果没有全民科学素质的普遍提高,就难以建立起宏大的高素质创新大军,高水平科技创新和成果转化研究也就成了无源之水。中国工程院院士钱锋也曾高度评价《万物生辉》在科普领域的贡献和价值,他表示希望该书的出版推动前沿技术的科普广度:“让科学的光辉照亮每个角落。”

也因此,我会收藏这套丛书,到时再来回看预言成真的时刻会不会提前到来。我之所以比较乐观是因为本书带给我的信念:科学一直在引领发展,从来没让我们失望过,而且一直在加速。不信,我们打个赌?


《万物生辉:未来时空的科技前沿》

樊春海 主编

上海交通大学出版社

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