拯救或毀滅世界的十種新創科技
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目錄

前言:預見十大酷炫科技,重點是「預」見喔!

第一篇 預見未來的宇宙

1. 太空旅行可以更便宜嗎?:征服最後疆界的代價,實在貴死了

2. 小行星採礦:盡情搜刮太陽系的廢物堆

第二篇 預見未來的事物

3. 核融合能源:太陽的能源就是這麼來的,但它能用來烤麵包嗎?

4. 可程式物質:如果你的所有東西都可以變成你的任何東西,那會怎樣?

5. 用機器人蓋房子:金屬僕人,給我蓋一間房子!

6. 擴增實境:操縱現實的另一種選擇

7. 合成生物學:有點類似《科學怪人》,不過怪物從頭到尾都在盡心盡力的煉藥和工業投入

第三篇 預見未來的你

8. 精準醫學:你的種種毛病都可以用統計學方法對症下藥了

9. 生物列印:要是可以列印新的肝臟,為什麼才喝七杯瑪格麗塔酒就不喝了?

10. 腦機介面:你需要它,因為即使經過四十億年的演化,你還是不記得把鑰匙放在哪!

結語:這些科技恐怕還要再等等――失落章節之墓

試閱內容

9. 生物列印

新肝臟列印就有,讓我們乾杯吧!

想像有一天你一覺醒來,感覺疲憊不堪而且很想吐。等終於吐完了,你照照鏡子,發現眼睛和皮膚有點黃黃的。你把兒子叫來,他趕緊開車送你去醫院。幾個小時後,你的醫生進來,臉色凝重。你需要新的肝臟。

「嗯,」你心想,「找個肝臟會有多難?我認識的一大堆人都有肝臟。」你瞧瞧護理師。不行⋯⋯太小了。你瞧瞧醫生。不行⋯⋯太老了。你瞧瞧你兒子,眼神一亮。他搖搖頭。

「老爸,我小時候打少棒時,你如果多來看幾場⋯⋯」

所以你走投無路了,只好加入等候器官移植名單,名單上目前有十二萬兩千多人。不過,你運氣很好,排隊等候肝臟的只有區區一萬五千人。

根據你的所在位置、健康情形、年齡等因素,可以預期的是,你等候的時間少則數月、多則三年。通常肝臟會先給病情最危急的人,這代表你可能要等到病情從「很糟」變成「糟透了」,才能獲得優先權。而且不行!不准為了早一點得到肝臟而拚命喝酒。

名列器官移植名單,不一定代表你會及時得到肝臟。美國每年有八千位等候器官的人死亡。不過,假設你是家境富裕的美國人好了。你肯定有更好的選擇。你可以成為醫療觀光客去其他國家,付錢叫陌生人把部分的肝臟「捐贈」給你。

你可能要考慮一下肝臟是哪裡來的。或許你根本不用考慮。比方說,如果你去中國,你的肝臟可能是來自被處決的死刑犯。

即使你能接受器官買賣的觀念,而且知道器官是人家自願捐贈的,那你可能要想一下,如何定義「自願」。有證據顯示,在這樣的體系裡,最常見的器官捐贈者都是指望還清債務的窮人。通常這些人得到的報酬會比當初講好的還少,而且到最後反而會更窮,因為他們的工作時數變少了,或是因為拙劣的手術影響了健康。

所以你又回過頭來找自己的家人和朋友,乞求他們施捨一點肝臟。肝臟具有相當神奇的再生能力,所以你不需要整個肝臟。「拜託啦,」你說:「只是一小塊肝臟而已嘛!」

在你對自己二十年前錯過一場重要的少棒賽表示由衷的悔意之後,你好不容易說服你兒子捐贈。結果,你發現他和你不相容。哈!所以你沒去看那些少棒賽是對的。道歉收回。

假如你很能撐,總算等到死者捐出的器官,恐怕還是得一輩子服用昂貴的免疫抑制劑。由於器官不是你的,你的身體一開始可能會視它為異體,因此你的免疫系統會攻擊它。免疫抑制劑容許肝臟留下來,但是因為抑制了免疫反應,這些藥也會讓你增加感染的風險。

科學來效力

於是你突發奇想 —多年來你一直在繳稅金給科學界。那些穿白袍的書呆子為什麼不乾脆利用科學給你全新的肝臟?你聽說最近 3D 列印機很厲害。它們能不能為你複製幾個健康的肝臟?於是你上 Amazon 網站,買了一本關於生物列印的書,翻到前言:

唯有時間知道,細胞列印機是否能真正成為器官列印機……達到組織工程學界過去二十多年來致力的目標 —創造比「肉味果凍」更像樣的東西!

林蓋森(Bradley Ringeisen)編輯

《細胞與器官列印》(Cell and Organ Printing)

噁心!

嗯,好吧,比噁心好一點啦。事實上,研究人員已經能夠印出可用的器官組織,而且許多人正努力使該領域朝向列印整個器官邁進。

早期利用真正的細胞來製作人造器官的嘗試,基本上就像這樣 —利用某種相對較硬的材料製成支架,然後在支架上噴塗適當的細胞。給那些細胞一些東西吃,然後看著器官長出來。這簡直是史上最恐怖的番茄園。

結果並不是很成功。細胞不夠密集,生長用掉太多時間,而且至少在初期,支架的材料竟然具有毒性。事實證明,器官真的非常複雜。不是把一堆肝臟細胞噴在培養皿上就沒事了,就像不能把一堆牛排細胞噴在盤子上,就變出美味的牛排一樣。器官有些部分是軟的,有些部分是硬的,有些具伸展性,有些則是剛體。

想瞭解為何在實驗室裡製造器官這麼困難,我們有必要先來談一下「你」。你可能有這樣的概念:你的身體是由一堆細胞和液體構成的。這麼說倒是沒錯,卻忽略了一大堆東西。考慮剛形成的單一細胞。那個細胞需要能量方可移動。它需要化學訊號告訴它該去哪裡。一旦它知道自己要去哪裡,可能需要環境的提示才知道要做什麼。而且細胞需要某些結構將它們固定在適當的地方,否則「肉果凍」就會變得水水的。

你的肝臟不是只坐等處理店家在「歡樂時光」招待的飲料。它一直都在工作,例如收發化學訊息、移除死細胞、製造新細胞等等。為了製造新的肝臟,你要有正確的細胞,並在正確的環境、正確的時間對它們進行正確的處理。這有點像是一下子就生出一家工廠,而不是先蓋工廠架構,然後裝機器,然後雇用員工。

我們和萊斯大學的米勒(Jordan Miller)博士談到複製出這種複雜性,他告訴我們:「雖然科學家可以在培養皿中培養細胞,但身體的奇妙結構使我們擁有相當緊密的形狀。比方說,肺臟表面與血液進行氣體交換的面積,等於把整個網球場摺起來塞進你的胸腔。因此,如果我們無法複製奇妙結構的至少某些部分,根本沒辦法製造具有功能的替代器官。」

(摘自本書第9章,〈生物列印〉)

商品簡介

《紐約時報》暢銷科普書

《華爾街日報》年度最佳科學書

《科技時代》年度最佳科學書

趨勢科技版的《如果這樣,會怎樣?》

意想不到的未來,就在眼前!

未來,這世界到底會變成怎樣?

為什麼距離首次登月已經這麼久了,我們還沒有在月球上建立殖民地?

為什麼許多我們期盼已久的科技,還沒有成真?

《拯救或毀滅世界的十種新創科技》帶你預見未來,

細數十種眾所矚目的發展中新興科技,

例如上太空要如何變便宜、我們要如何利用太空資源、

醫學會不會走到為個人量身訂製的境界、

3D列印有沒有可能解決器官移植的問題,

我們能不能為大腦編寫程式,讓自己更聰明?

作者用逗趣的漫畫與幽默的解析,

說明這些科技目前進行到哪裡,

它們繞了哪些冤枉路、走了哪些死胡同,

怎樣會把這世界搞得一塌糊塗,

怎樣才可能讓我們的明天會更好!

這本書是傑作,是我希望自己能寫出來的那種作品。──電腦科學家艾隆森(Scott Aaronson)

太空電梯、小行星淘金以及用核融合來烤麵包,沒想到科學可以這麼有去,更沒想到,有趣的事情可以這麼科學。──提姆.哈福特(Tim Harford)《不整理的人生魔法》《親愛的臥底經濟學家》作者

這本書會讓你看得哈哈大笑,在你毫不知情的情況下,送給你當代最有企圖的科技故事。你一定要讀這本書。──奧漢尼安(Alexis Ohanian),Reddit的共同創辦人

延伸閱讀:

《七堂簡單物理課》

《完美的理論》

《愛因斯坦最大的錯誤》

《觀念地球科學IV》

《時間之冪》

《宇宙必修課》

《觀念物理I~V》

作者簡介

凱莉‧韋納史密斯Kelly Weinersmith

美國萊斯大學生物科學系兼任副教授,她研究的是操弄宿主行為的寄生蟲。她除了是一流的研究者,還主持了一個全美排行前二十名的熱門科學播客「科學有點是」(Science……Sort Of)。她的研究也在《科學》、《自然》等期刊。

查克•韋納史密斯Zach Weinersmith

知名網路漫畫家。他的第一個學士學位讀的是文學,但在開始畫漫畫之後,對科學產生了興趣,於是回到大學取得物理學士學位。他有一個頗受歡迎的冷笑話漫畫網站「周六早晨的麥片粥」(Saturday Morning Breakfast Cereal),作品散見於《經濟學人》、《華爾街日報》等媒體。

譯者簡介

黃靜雅

臺南市人,臺灣大學大氣科學碩士,著有《臺灣天氣變變變》(合著),譯有《看雲趣》、《觀念地球科學》(合譯)、《地震與文明的糾纏》、《大口一吞,然後呢?》、《第六次大滅絕》(榮獲第八屆吳大猷科普翻譯類佳作)、《如果這樣,會怎樣?》、《勇往直前》。

除了大氣科學專長,也曾出版音樂專輯「看月娘」、「生活是一條歌」;創作兒童音樂專輯「春天佇陀位」及「幸福的孩子愛唱歌」等。

2002年之後定居加拿大溫哥華,卻心繫臺灣的一舉一動,自稱是「用母親的眼睛與關懷萬物的心,跨界地球大氣與原創音樂」的家庭主婦。

作者自序

【前言】

預測未來的書很多,這本書是其中之一。

幸好,預測未來挺容易的。人們一天到晚都在做預測。做出準確的預測倒是比較難一點,但是坦白說,真的有人在乎嗎?2011年有一項研究叫做「名嘴是不是在唬爛」,評估二十六位專家的預言能力。預言能力的等級從「料事如神」到「老是摃龜」。

對大多數人來說,閱讀這項研究的樂趣,在於發現某某人不但是蠢到不行的蠢蛋,而且是「統計學算出來的」大蠢蛋。以我們這些科普作家的角度來看,這項研究還有一項令人格外激動的結論:不管這些名嘴的預言造詣如何,他們到現在都還有工作。事實上,最差勁的預言家中竟然有很多是最知名的公眾人物。

如果預言能力與功成名就,兩者確實扯不上關係,我們的立場已經穩如泰山了。畢竟,那些專家只是想揣測「爭吵不休的一小群政治人物,短期內會惹出什麼麻煩」而已。他們並不想決定:五十年內會不會出現上太空的「天梯」;我們會不會把腦子裡的東西上傳到雲端空間;機器會不會幫我們印出新的肝臟、腎臟、心臟;醫院會不會利用游來游去的微型機器人來治病。

坦白講,本書提到的科技,到底會不會在特定的時間點實現它們最完整的面貌,實在難以奉告。新科技並不只是「慢慢累積愈來愈厲害的事物」而已。雷射和電腦等科技大幅度的飛躍突破,往往有賴於不同領域中彼此不相干的研究發展。就算有了這些重大發現,特定的科技會不會找到市場也沒人說得準。沒錯,來自1920年的時光旅人,我們有飛天車。錯了,沒有人想要這種車。它們是「西洋棋拳擊」式的載具 —偶爾看看還挺好玩的,不過多半的時間,你寧可不要一心二用。

考慮到我們為大家做的預測很可能不但不準,而且還很蠢,我

們決定要採取一些策略,那是我們在拜讀其他作者的預測未來書籍

時學來的。

第一步,先做幾個初步的預測:

我們預測電腦會變得更快。我們預測螢幕解析度會變得更高。我們預測基因定序會變得更便宜。我們預測天空還是藍的,小狗還是很可愛的,餡餅還是很美味的,乳牛還是不停的哞哞叫,裝飾用的擦手巾還是只有你媽媽會在意。

請大家過幾年再回頭檢驗,看我們的預測準不準。注意喔,我們並沒有預測具體的時間點,所以選項只有「準」或「沒有不準」兩種。

我們已經做完第一階段的預測了,現在準備再接再厲。我們預測未來二十年內,可重複使用的火箭可望降低火箭發射成本達30% ∼ 50% 。我們預測未來三十年內,驗一次血可望診斷出大多數的癌症。我們預測未來五十年內,奈米生物機器可望治好大多數的遺傳性疾病。

好,這樣總共是十一項預測。我們認為,如果十一項有八項料中,我們就應該被封為天才。喔對了,假如第一組當中有任何一項成真,你們就可以洋洋灑灑寫篇新聞稿,標題像是「預言基因定序之未來的夫妻檔說,太空旅行在不久的將來會很便宜」之類的。

準確預測未來很難。真的很難。

新科技從來不是孤僻天才異想天開想出來的。時間久了,這句話更是愈來愈有道理。特定的未來科技不知有多少中間技術需要事先開發出來,而且很多中間技術在一開始發現時,似乎無關緊要。

有一項最新開發的設備,稱為超導量子干涉儀(SQUID),我們會在本書中加以討論。這種設備非常靈敏,可偵測腦部的細微磁場,這麼一來,分析人們的思考模式就不用在腦袋瓜上鑽洞了。

這東西是怎麼來的?

嗯,超導體是任何「可在不耗電的情況下導電」的材料,跟以往的普通導體(例如銅線)不一樣,普通導體的導電效果相當好,但是中間會耗掉一些電。

會發明超導體,是因為兩百年前左右,法拉第正在製造某種玻璃器皿時,意外的把某種氣體包入玻璃管中,而管裡的壓力竟使氣體變成液體。那時候連電視都沒有,所以維多利亞時代有一群人對氣體液化的概念非常興奮。

結果發現,要液化氣體,冷卻比加壓更有效。科學家領悟了這層道理,著手開發先進的冷卻技術,因為這樣他們才有辦法液化頑強的氣體元素,比如氫氣和氦氣。而且一旦有了液態氫或液態氦,你高興冷卻什麼東西,幾乎都可以利用它們來冷卻。

舉例來說,氦氣在液態時約為攝氏 –232.2 度,如果你把液態氦倒在任何東西上面,氦就會變成氣體並帶走熱量,直到你正在冷卻的東西也達到攝氏 –232.2 度左右為止。

後來科學家很想知道,把導體的溫度降到很低時會發生什麼事。導體冷卻時往往變得更容易導電。簡單的說,這是因為導體有點像是電子的管路,但它們並不是完美的管路。以銅線為例,銅原子是會阻礙電子運動的。

我們所謂的「熱」,其實只是原子層的急速晃動。加熱(也就是晃動)銅線中的原子時,原子較會阻礙電子往下游移動,這道理就像是:開車時,如果前面的傢伙一直變換車道,你要一路開到底就比較難。在原子層面,晃動(也就是加熱)意味著電子較容易撞到銅原子,於是原子晃動得更厲害。這就是為什麼筆電充電器用了一段時間後,會變得很熱的緣故。

把液態氦放在導體上,銅原子的晃動能量就會轉移給氦原子,然後氦原子就飛走了。現在銅原子比較不晃動,電子受到的阻礙少了很多。溫度愈低,電子愈容易流動。

當時有個爭議:如果銅原子趨近於不晃動會怎麼樣?有人認為電導會停止,因為在那樣的溫度下,連電子也動不了。有人認為電導會變得非常好,但不會有什麼特別的事情發生。

所以研究人員開始把超低溫液態氣體倒在金屬元素上。這下可好,有些金屬達到一定的超低溫時,竟然變成完美導體(也就是超導體)。如果讓金屬保持冷得足以超導的溫度,就可形成循環不已的電流迴路。這或許聽起來像是有趣的科學新知,但這會導致各種不可思議的怪事!那樣的循環電流會產生磁場,這表示你可以把這些冷金屬變成永久磁鐵,磁力強度則取決於你加了多少電流。

後來到了 1960 年代,有個叫約瑟夫森(Brian Josephson,曾獲諾貝爾獎,但目前他在劍橋大學一天到晚捍衛冷融合和「水記憶」之類的旁門左道)的傢伙,發現超導體的某種配置方式,可偵測磁場中的細微變化。這個裝置稱為約瑟夫森接面,因為有了這個接面,最後才能開發出超導量子干涉儀。

就這樣,說完了。想想看:假如兩百年前有人問你,怎樣才能打造設備來掃描人的腦部型態,你難道會馬上回答:「好,首先要在玻璃管子裡裝一些氣體」?八成不會。事實上,連最後一道重要技術步驟(約瑟夫森接面,重申一下,發現這道步驟的人認為「水記得你丟入的東西」是有可能的)首度提出時,也被認為理論上是不可能的。它的性能所利用的理論架構,是法拉第死後很久才發展出來的,稍後我們會加以解釋。

科技發展的偶然性,正是我們為什麼沒有月球基地的原因,儘管我們認為早該有了,但我們有袖珍型超級電腦,這倒是很少有人料到。

本書提到的所有科技都面臨同樣的難題:我們能不能打造天梯上太空,可能取決於化學家把碳原子排列成小細管的能耐有多強。我們能不能隨心所欲製造任何形狀的物質,可能取決於我們對白蟻的行為有多瞭解。我們能不能打造醫療用的奈米機器人,可能取決於我們對於摺紙的理解程度有多好。說不定,到頭來這些東西沒有一個派得上用場。歷史未必會一再重演。

我們現在知道,古希臘人會製造複雜的齒輪系統,卻從未建構先進的時鐘。古亞歷山大人擁有初步的蒸汽機,卻從未設計火車。古埃及人四千年前發明了折疊凳,卻從未創立IKEA。

總歸一句話:我們不知道這些事情什麼時候才會發生。

那幹嘛寫這本書?因為每天隨時隨地都有不可思議的事情發生,而大多數的人都不知道。還有人變得憤世嫉俗,因為他們認為我們早就該有核融合能源,或是可以在週末來趟金星之旅。這種失望,可不能老是怪在對未來「畫大餅」的科學家頭上;與本書類似的書籍,往往忽略了我們與小說描述的未來之間,存在的經濟與技術挑戰。

我們不知道那些書為什麼總是漏掉這些挑戰。假如上月球輕而易舉,阿波羅 11 號的故事會更精采嗎?在我們看來,腦機介面的概念之所以如此令人心動,部分是因為,我們目前對於如何解讀人心思維幾乎毫無線索。有無窮無盡的問題等著問,許多事物等著發現,無上榮耀等著爭奪,無數英雄等著錦上添花。

我們選出十大新興領域炫科技來和大家一同探索,大致上從大排到小,從外太空、到龐大的實驗性發電廠、到打造事物及體驗世界的全新方式、到人體,最後一路到你的大腦。無意冒犯,請勿見怪。

我們對於每個章節的指導原則是,如果你去泡酒吧,有人問你:「喂,核融合能源是怎麼回事?」你能提供的最佳答案是什麼?有人說,我們根本不知道酒吧長什麼樣子,但重點是每一章都會告訴你,某某科技是什麼,目前進行到哪裡了,實現這項科技的挑戰是什麼,怎麼樣可能會一塌糊塗,怎麼樣可能明天會更好。

對我們來說,科學進步令人興奮,並不是因為科學「幫我們做新的事情」。而是瞭解「去小行星挖礦」或「用一大群機器雄兵蓋房子」有多困難,才使科學變得更有趣。意思就是說,當這些事情終於真的發生,你就會明白到底科學進步會多令人興奮了。

對於科學技術繞了哪些冤枉路、走了哪些死胡同,你也會略知一二。我們在大部分章節的結尾,會把挖掘出的一些怪誕(或噁爛或很讚)的小點子「報乎你知」。這些部分有時與本身的章節直接相關,有時只是一些很扯的東西,是我們在研究過程中碰到的。真的是很扯,比方像是「玉米麵包製成的章魚」那麼扯。

為了這所有的章節,我們必須拜讀一大堆科技書籍和論文,還得跟一大堆有點瘋狂的人打交道。有些人的瘋狂程度比較嚴重一點,他們通常是我們的最愛。進行這些研究的過程中,我們有一個共通的經驗,那就是我們對於每個主題的先入為主觀念,全都給毀了。我們在研究每個案例時,才發現我們不單是不瞭解技術本身,而且也不瞭解它受到什麼樣的阻礙。看似複雜的東西往往很簡單,看似簡單的東西卻往往很複雜。

新科技是很美妙的東西,正如米開朗基羅的《聖母憐子》或羅丹的《沉思者》雕像,往往歷盡千辛萬苦才能創造出來。我們希望大家不但瞭解科技是什麼,而且瞭解未來為何如此頑強的抗拒我們的苦心。

凱莉與查克

寫於韋納史密斯莊園, 2016 年 9 月

P.S. 對了,我們也希望大家知道這個實驗:大學生被迫用一邊鼻孔

呼吸,然後進行測驗。這有點扯得上關係。我們保證。

(摘自本書前言)

拯救或毀滅世界的十種新創科技
Soonish: Ten Emerging Technologies That’ll Improve and/or Ruin Everything
作者:凱莉‧韋納史密斯、查克•韋納史密斯(Kelly Weinersmith、Zach Weinersmith)
譯者:黃靜雅
出版社:遠見天下文化出版股份有限公司
出版日期:2018-01-31
ISBN:9789864793815
定價:480元
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其他版本:二手書 57 折, 274 元起