挑戰與極限——每周科那個幻

四年一屆的奧運會，每一位運動員都在努力刷新著人類的各個方面的極限。在科技昌明的今天，我們在各個方面突破著極限。例如，現在幾乎人手一部的手機都需要電池，電池的續航極限在哪裡？超級細菌威脅著人類，但如果把超級細菌發射到天空中，會發生什麼事情？計算機技術幾乎已經碰到了天花板，怎麼再次突破呢？本期我們就來聊聊人類在各方面的極限以及相關科幻作品。

1、 電池的極限在哪裡

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據外媒報道，充電電池的能源儲存容量退化是許多用戶在日常使用中所需要忍受的一個嚴重問題。現在，來自哈佛大學的科研人員研發出了一種新型電池技術，它利用一個化學「魔術」打造出能用上十多年且不怎麼需要維護的充電電池。新型電池技術用到的技術叫做「流體電池」，通過兩種液體的離子交換獲得電流。雖然這種電池能使系統變得更靈活、更耐用，但它極易出現退化的情況，這也意味著其需要定期維護才行。

觀點：

電池反覆充電次數雖然很重要，但電容量和充電速度更重要。現在市面上已經有不少電池可以做到快充，例如充電五分鐘，通話兩小時。雖然這是一句廣告詞，但是相信各位朋友對此技術期待已久。但是為傳統的鋰電池，這幾乎已經是極限了，除非有重大突破，否則很難實現一次充電，可以用數月之久的使用體驗。最近石墨烯電池很火，雖然有非常好的導電性，可以製作超級電容，但還停留在實驗室階段，是否能研製成功也是個問號。所以電池的極限，我們還遠遠沒有突破呢。

筆者推薦的是科幻小說《路邊野餐》，難道只有靠外星人的技術，電池技術菜會有所突破嗎？

2、 超級細菌在太空

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矽谷「鋼鐵俠」馬斯克計劃，用自家的商用太空探索技術公司SpaceX，向太空軌道發射致命的超級病菌。這樣做並不是想用這種超級病菌來毀滅太空，而是希望將病菌送到微重力環境下的國際空間站進行實驗。這種超級病菌學名為耐甲氧西林金黃色葡萄球菌，也稱為MRSA。它會引起病人非常頻繁且難以治療的感染。關鍵的一點是，這種病菌正在迅速變得對大多數的抗生素具有耐藥性。SpaceX這次想做的就是希望太空旅行能改變這樣的情況。發射成功過後，MRSA將在近零重力的情況下進行實驗，看失重的情況是否會對這種病菌的基因和突變率產生影響。

觀點：

耐甲氧西林金黃色葡萄球菌對人類來說並不是一個友善的傢伙，但凡事都有兩面性，超級細菌在天空會面對更惡劣的環境，發生突變和變異也就會更多。這也加快了MRSA的突變率，對其以後的變化有著重要的意義，可以提前讓人類獲得對付這傢伙的特效藥。

讓我們腦洞再大一些，也許這是科學家們在製造更加超級的細菌，來做生化武器。這樣的武器，更難獲得特效藥，這對於某些戰爭販子來說意義非凡。

筆者推薦的是日本科幻動漫《寄生獸》，來自外天空的寄生生物是如何入侵地球的？來大飽眼福吧！

3、 人類壽命無極限？

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生物科技公司Gero的科學團隊最近在《理論生物學雜誌》（Journal of Theoretical Biology）上發表了一項新研究，該研究揭示了對於貢培茲死亡率定律（Gompertz Mortality Law）兩個參數的長期誤解。貢培茲死亡率定律的描述如下：嬰兒的死亡率較高，之後每年都在降低，死亡率在10-15歲的青春期時達到最低點，而在青春期之後，死亡率急劇升高，大約每十年翻一番，這個趨勢一直持續到80歲。

這個規律不只適用於人類，也同樣適用於其他動物。Gero團隊的領導者Peter Fedichev博士表示：「消除衰老理論中的SM相關是一個好消息，因為SM相關禁止優化抗衰老乾預，並限制人類壽命延長的可能性。」換言之，人類生命的延長或許沒有明確的上限。

觀點：

影響人類壽命的因素太多了，上述新聞中提到的僅僅是一個方向。筆者以為，人類獲得較長的壽命有兩種方法。方法一，篩選人類所有的DNA，找到其中可能治病、引起衰老的基因，人為干預，以獲得較長的壽命。方法二，人機集合。放棄人類生物體身體，利用鋼鐵、矽片製造出來無機物的身體，所有的零部件都可以簡單的替換，如此便可獲得較長的生命。不過以現在的科技和醫療水平來看，這兩種方法遠遠還沒改變人類壽命的極限，還不夠呢。

筆者推薦的是羅伯特索耶的《星叢》，當人類壽命可以億年記的時候，記憶就是一個問題了。

4、 宇宙的極限？

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日本物理學家們提供了「令人信服的」證據表明我們所知的宇宙只是低維度宇宙的投影，類似於信用卡上的全息圖。今年早期，英國南安普頓大學的數學物理學教授科斯塔斯·史坎德瑞斯(Kostas Skenderis)解釋了該概念。他表示：「這個理論類似於普通的全息圖，也即編碼在二維表面的三維圖片，例如信用卡表面的全息圖。現在整個宇宙都是以這種方式編碼的。」

理論物理學家朱利安·馬達西納(Juan Maldacena)早在1997年曾首次提出全息圖理論或可用於傳統物理學。馬達西納提出宇宙是由極小、極其薄的振動弦組成，這些弦產生了重力。但他表示弦世界可能僅僅是從低維度宇宙投射出的全息圖。真實的低維宇宙本身可能更簡單、更平坦，而且沒有重力。

觀點：

其實這則新聞中提到的觀點，在上世紀90年代就已經出現了。宇宙是一種全息投影嗎？更或者是一種圖像，我們看得到摸不到。這也解釋的通，例如我們看到的最遙遠的宇宙距離我們130多億年，現在觀測到的光芒就是130億年前的宇宙，至於130億年後是什麼樣子，我們是不可能知道的。另一種解釋與新聞中提到的理論正好相反，超弦理論認為宇宙所有物質的根本是一種弦狀的能量，不同的震動方式形成了不同基本粒子。如果超弦理論是正確的，說宇宙是全息圖也不為過。但這些理論僅僅是假設，沒有任何確鑿的證據。

筆者推薦的是《宇宙過河卒》，當一艘宇宙飛船一直加速，看到的宇宙將是什麼樣子呢？

5、 極限較量

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據《科學》雜誌官網21日報道，美國馬里蘭大學物理學家克瑞斯·門羅開展了一場別開生面的研究：讓兩種完全不同技術類型的量子計算機進行比賽，看它們在運行同一種邏輯運算中誰會戰勝對手。結果顯示它們各具優勢，一種更加可靠準確，另一種速度更快。這一研究意義重大，不僅首次實現不同量子計算機的正面「較量」，還標誌著這一技術已經走向成熟。相關研究論文發表在預印本網站arXiv上。

觀點：

在本期的開篇，提到了現代計算機技術的極限，現在看來也許這個極限點還有一段時間，但倘若基礎構架不變，以硅為半導體的現代計算機系統遲早會碰到天花板。另一種可以突破傳統計算機技術的是量子計算機。由於幾乎可以無限疊加計算點，量子計算機的計算能力也是無限的。這方面的研究，2012年諾貝爾物理學獎獲得者法國物理學家塞爾日·阿羅什和美國物理學家戴維·瓦恩蘭，發明了測量與操作單個粒子的方法，並可以讓粒子保持量子的物理性質，這對量子計算機是突破性的進步，也許在不遠的將來，量子計算機就會登場。

筆者推薦的是羅伯特索耶的《原始人類》三部曲，量子計算機的正式啟動，打通了兩個平行宇宙，將會發生什麼樣的故事呢？

本期就到這裡，我們下期再見。

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