生命科學(xué)對(duì)生命的認(rèn)知到底到了什么程度？

本文是清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院院長，中國科學(xué)院院士施一公教授曾發(fā)表的，名為《生命科學(xué)認(rèn)知的極限》的演講。

在科學(xué)家眼里：

生命科學(xué)對(duì)生命的認(rèn)知到底到了什么程度？

科學(xué)的極限又走到了哪兒？

未來，關(guān)于生命的科學(xué)研究又何去何從？

通過本文，讓我們聽這位清華大學(xué)的科學(xué)家一一道來……

01今天，我想跟大家探討一下生命的本質(zhì)和生命的極限。

我們先看看人從哪而來？人的整個(gè)出生過程是這樣的：

一個(gè)精子在卵子表面不停地游逛，尋找一個(gè)入口，找到合適位點(diǎn)以后，會(huì)分泌一些酶，然后鉆進(jìn)去。卵子很聰明，一般不會(huì)讓第二個(gè)精子再有機(jī)會(huì)，所以一有精子進(jìn)來，馬上把入口封死。

你們可能知道也可能不知道，短短四個(gè)禮拜，胎兒開始有心跳。慢慢地，神經(jīng)管形成了，脊椎形成了，四肢開始發(fā)育，通過細(xì)胞凋亡，開始形成手指頭。到四五個(gè)月的時(shí)候，胎兒開始在母親肚子里踢騰。

出生之前，胎兒的大腦發(fā)育非常快，各種神經(jīng)突觸迅速形成。然而不要忘了，這樣一個(gè)鮮活的生命來自于一個(gè)受精卵。

生命開始之后，生命的歷程很漫長，這里面有很多苦惱。我記得我看過一首打油詩是這樣說的：

0歲閃亮登場(chǎng)，10歲茁壯成長，20歲為情彷徨，30歲拼命打闖，40歲基本定向，50歲回頭望望，60歲告老還鄉(xiāng)，70歲搓搓麻將，80歲曬曬太陽，90歲躺在床上，100歲掛在墻上。

02科學(xué)如何應(yīng)對(duì)生命挑戰(zhàn)

我們生命的歷程飽受挑戰(zhàn)，有很多來自于疾病，其中三類疾病和人類有很大關(guān)系。

其中心血管疾病是最重要的殺手，僅在中國每年就有303萬人死于心血管疾病，占32%。

第二種疾病也很可怕，就是癌癥，我們身邊的人常常被癌癥奪去生命，中國每年有265萬人死于癌癥，占28%。

第三類疾病死亡率不高，但是對(duì)人的困擾很大，嚴(yán)重影響生活質(zhì)量，就是神經(jīng)退行性疾病，有多位世界名人都曾受這類疾病的折磨。

此外還有34%的人死于其他原因，其中大部分是傳染病，一小部分是交通事故和意外傷害。

我今天想告訴大家的是，我們?nèi)绾芜\(yùn)用科學(xué)去接受生命的挑戰(zhàn)。

在古代，我們?cè)诤诎抵忻?，比如說當(dāng)代的屠呦呦為找到治療瘧疾的方法，就是看了古典藥學(xué)得到靈感，導(dǎo)致了青蒿素的發(fā)現(xiàn)。

后來弗萊明發(fā)現(xiàn)青霉素，已經(jīng)是用科學(xué)的方法論來探索。

1985年以后，由于戈?duì)柎奶购筒祭拾l(fā)現(xiàn)了低密度脂肪顆粒的受體，開啟了真正的征服心血管疾病的歷程。

人類始終用科學(xué)在應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，從簡單的摸索和經(jīng)驗(yàn)積累，到最后通過基礎(chǔ)研究驅(qū)使藥物的發(fā)現(xiàn)。我有三個(gè)例子在此分享。

第一個(gè)例子就是心血管疾病。

研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致心血管形成斑塊的低密度脂蛋白和受體結(jié)合以后會(huì)被細(xì)胞內(nèi)吞，內(nèi)吞以后低密度脂肪的顆粒會(huì)被降解，而受體會(huì)回到細(xì)胞表面，可以重生，再去把新的低密度脂蛋白拉到細(xì)胞內(nèi)去，從而減少對(duì)人體有害的低密度脂蛋白。

1985年，戈?duì)柎奶购筒祭蕛晌豢茖W(xué)家，就是因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了低密度脂蛋白的受體而獲得諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

在戈?duì)柎奶?、布朗和日本科學(xué)家Endo Akira等一大批人的努力下，很多降膽固醇的他汀類藥物問世了，包括1987年問世的第一個(gè)心血管疾病的藥物。

我們一直在用基礎(chǔ)研究去探索最前沿的和疾病做斗爭(zhēng)的方式，我們雖然有很多他汀類藥物，但是很多高血脂的人僅僅靠吃他汀類藥物，并不能阻止心血管軟斑塊和硬斑塊的形成。

第二個(gè)例子我們講講治療癌癥的新的曙光，也就是大家聽過很多次的「免疫療法」。

這個(gè)免疫療法最有名的一個(gè)例子，是2015年8月20日，美國前總統(tǒng)卡特向所有世界上關(guān)心他的人宣布，自己得了晚期黑色素瘤，而且當(dāng)時(shí)已經(jīng)有4個(gè)2毫米大的腫瘤在腦子里，已經(jīng)擴(kuò)散了，他認(rèn)為自己的時(shí)間不多了。

然而短短3個(gè)月以后，2015年12月6日，他再次出現(xiàn)在大家面前，告訴人們，通過分子療法，他腦子里的4個(gè)腫瘤已經(jīng)完全找不到了。

第三個(gè)例子是神經(jīng)退行性疾病。

現(xiàn)在世界上有4700萬人飽受這種疾病的困擾，預(yù)計(jì)2050年時(shí)，每3秒鐘就有一個(gè)新的病人出現(xiàn)，我們會(huì)有超過一億三千萬人受它的困擾。

神經(jīng)退行性疾病中最有名的就是老年癡呆癥癥，也叫阿爾茨海默綜合癥。得這個(gè)病的病人很痛苦，因?yàn)樯畈荒茏岳?。老年癡呆晚期的患者大腦里面有一個(gè)個(gè)很可怕的洞，大腦被吞噬掉了。

雖然不知道到底是什么原因?qū)е铝死夏臧V呆癥，但是大家公認(rèn)，如果從分子水平上認(rèn)識(shí)老年癡呆癥，也許會(huì)為治療帶來曙光。

03認(rèn)知生命有極限

我舉了心血管疾病、癌癥、老年癡呆癥的例子，最后過渡到大腦。不要說我們對(duì)老年癡呆癥的病因不清楚，對(duì)大腦這樣一個(gè)神秘的器官我們也知之甚少，我們基本上可以說什么都不知道。

我們?cè)谟梦覀兊奈骞伲褪且曈X、嗅覺、聽覺、味覺、觸覺理解這個(gè)世界。這個(gè)過程是不是客觀的呢，肯定不是客觀的。

我們的五官感受世界以后，把信息全部集中到大腦，但是我們不知道大腦是如何工作的，所以在這方面也不能叫客觀。

我們?nèi)司烤故鞘裁茨兀孔屑?xì)想一想，人是怎么樣處理信息的呢？我們先來對(duì)信息也就是物質(zhì)做一個(gè)定義。

我們有三個(gè)層面的物質(zhì)：

第一個(gè)物質(zhì)是宏觀的，就是我們可以感知到的，直覺可以看到的東西，比如人是一個(gè)物質(zhì)，房子也是一個(gè)物質(zhì)，天安門、故宮都是物質(zhì)。

第二個(gè)層面是微觀的，包括眼睛看不到的東西也叫微觀，我們可以借助儀器感知到、測(cè)量到，從直覺上認(rèn)為它存在，比如說原子、分子、蛋白，比如說很遠(yuǎn)的一百億光年以外的星球。

第三個(gè)層面就是超微觀的物質(zhì)。對(duì)這一類，我們只能理論推測(cè)，用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，但是從來不知道它是什么，包括量子，包括光子。盡管知道粒子可以有自旋和能級(jí)、能量，但是我們真的很難通過直覺理解，這就是超微觀世界。

但盡管如此，我們還是要想一想，這個(gè)世界是超微觀世界決定微觀世界，微觀世界決定宏觀世界。

我們?nèi)耸鞘裁?？人就是宏觀世界里的一個(gè)個(gè)體，所以我們的本質(zhì)一定是由微觀世界決定，再由超微觀世界決定。

我們每個(gè)人不僅是一堆原子，而是一堆粒子構(gòu)成的。原子通過共價(jià)鍵形成分子，分子聚在一起形成分子聚集體，然后形成小的細(xì)胞器、細(xì)胞、組織、器官，最后形成一個(gè)整體。

04量子糾纏是可以進(jìn)化的現(xiàn)象嗎?

所以，我想班門弄斧講一講量子糾纏。

量子糾纏的意思是說，兩個(gè)糾纏的量子不管相距多遠(yuǎn)，它們都不是獨(dú)立事件。當(dāng)你對(duì)一個(gè)量子進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，另外一個(gè)相距很遠(yuǎn)的量子居然也可以被人知道它的狀態(tài)，可以被關(guān)聯(lián)地測(cè)量，很不可思議。

但這樣一個(gè)簡單的現(xiàn)象既然存在于客觀世界，我相信它會(huì)無處不在，包括存在于我們的人體里。是不是這樣呢？當(dāng)然是這樣。量子糾纏怎么樣影響我們的生命，其實(shí)我們不知道，為什么？因?yàn)檫@不是我們可以用直覺去感受的。

我要問你們四個(gè)問題。

第一個(gè)問題，你們相信有第六感官嗎？很多人會(huì)說不相信。

第二個(gè)問題，有沒有可能，兩個(gè)人會(huì)以未知的方式進(jìn)行交流？你會(huì)說也許，不會(huì)像第一個(gè)問題那樣肯定地說不信。

第三個(gè)問題，量子糾纏是否存在于人類的認(rèn)知世界里面？存在于大腦里？

第四個(gè)問題，量子糾纏是不是適用于地球上的物質(zhì)呢？你一定會(huì)說一定適用，因?yàn)槲覀円呀?jīng)證明了。

但其實(shí)簡單講，這四個(gè)問題是完全一樣的問題，倒推回去就說明一定有第六感官，只是我們無法感受，所以叫「第六感官」。

那么我們?nèi)司烤故鞘裁?？我們只不過是由一個(gè)細(xì)胞走過來的，就是受精卵，所有受精卵在35億年以前，都來自于同一個(gè)細(xì)胞，同一團(tuán)物質(zhì)，一個(gè)處于復(fù)雜的量子糾纏的體系，就這么簡單。

科學(xué)發(fā)展到今天，我們看世界完全像盲人摸象一樣，我們看到的世界是有形的，我們自己認(rèn)為它是客觀的世界。其實(shí)我們已知的物質(zhì)的質(zhì)量在宇宙中只占4%，其余96%的物質(zhì)的存在形式是我們根本不知道的，我們叫它暗物質(zhì)和暗能量。

我認(rèn)為人類的認(rèn)知極限就在于，我們是一堆原子，我們處在宏觀世界，但我們希望隔著兩個(gè)世界去看超微觀世界。那是一個(gè)最美好的、極其美妙的世界。

05世界還有多少我們不知道的東西？

隨著量子衛(wèi)星上天，有關(guān)量子的事科普一下：當(dāng)代科技最前沿發(fā)現(xiàn)了什么？竟然顛覆人類世界觀！

我們的世界，因?yàn)閹讉€(gè)最新的科學(xué)，全亂了！

一、攪亂了世界的3項(xiàng)科學(xué)成果

（一）暗物質(zhì)

1、怎么發(fā)現(xiàn)有暗物質(zhì)？我們?cè)瓉碚J(rèn)識(shí)的宇宙的形態(tài)，是星球與星球之間通過萬有引力相互吸引，你繞我轉(zhuǎn)，我繞他轉(zhuǎn)，星球們忙亂而有序。

但后來，科學(xué)家通過計(jì)算星球與星球之間的引力發(fā)現(xiàn)，星球自身的這點(diǎn)引力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠維持一個(gè)個(gè)完整的星系。如果星系、星球間僅僅只有現(xiàn)有質(zhì)量的萬有引力支持的話，宇宙應(yīng)是一盤散沙。宇宙之所以能維持現(xiàn)有秩序，只能是因?yàn)檫€有其他物質(zhì)。而這種物質(zhì)，目前為止，我們都沒有看到并找到，所以，稱之暗物質(zhì)。

2、暗物質(zhì)有多少？科學(xué)家通過計(jì)算，要保持現(xiàn)在宇宙的運(yùn)行秩序，暗物質(zhì)的質(zhì)量，必須5倍于我們現(xiàn)在看到的物質(zhì)。

3、有沒有觀測(cè)到暗物質(zhì)？現(xiàn)在沒有真正的測(cè)到暗物質(zhì)。只是能發(fā)現(xiàn)光線在經(jīng)過某處時(shí)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而該區(qū)域沒有我們能看到的物質(zhì)，也沒有黑洞。

4、黑洞是不是暗物質(zhì)？不是。黑洞只是光出不來，它發(fā)出其他射線，它仍然是常規(guī)物質(zhì)。

（二）暗能量

1、怎么發(fā)現(xiàn)有暗能量？科學(xué)家觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，我們現(xiàn)在的宇宙，不僅在不斷膨脹，而且在加速膨脹。如果勻速膨脹，還可以理解。但加速膨脹，就需要有新的能量的加入。這能量是啥？科學(xué)家也搞不清，取名叫暗能量。

2、暗能量有多少？科學(xué)家通過計(jì)算，通過質(zhì)能轉(zhuǎn)換方程Ｅ＝MC2計(jì)算，要維持當(dāng)前宇宙的這種膨脹速度，暗能量應(yīng)該是現(xiàn)有物質(zhì)和暗物質(zhì)總和的一倍還要多。

3、有沒有找到暗能量？目前為止，還沒有。

（三）量子糾纏

現(xiàn)代科學(xué)發(fā)現(xiàn)，對(duì)物質(zhì)的研究，在進(jìn)入分子、原子、量子等微觀級(jí)別后，意外非常大。出現(xiàn)了超導(dǎo)體、納米級(jí)、石墨烯等革命性的材料，出現(xiàn)從分子水平治愈癌癥的奇跡。而最神奇的是——量子糾纏。

1、什么是量子糾纏？科學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，二個(gè)沒有任何關(guān)系的量子，會(huì)在不同位置出現(xiàn)完全相關(guān)的相同表現(xiàn)。如相隔很遠(yuǎn)（不是量子級(jí)的遠(yuǎn)，是公里、光年甚至更遠(yuǎn)）的二個(gè)量子，之間并沒有任何常規(guī)聯(lián)系，一個(gè)出現(xiàn)狀態(tài)變化，另一個(gè)幾乎在相同的時(shí)間出現(xiàn)相同的狀態(tài)變化，而且不是巧合。

2、有沒有觀測(cè)到量子糾纏？量子糾纏是經(jīng)理論提出，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了的?？茖W(xué)家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了6-8個(gè)離子的糾纏態(tài)。我國科學(xué)家實(shí)現(xiàn)了13公里級(jí)的量子糾纏態(tài)的拆分、發(fā)送。

06攪亂了的世界

（一）攪亂了的哲學(xué)世界

我們?cè)瓉碚J(rèn)為世界是物質(zhì)的，沒有神，沒有特異功能，意識(shí)是和物質(zhì)相對(duì)立的另一種存在?，F(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)，我們認(rèn)知的物質(zhì)，僅僅是這個(gè)宇宙的5%。沒有任何聯(lián)系的二個(gè)量子，可以如神一般的發(fā)生糾纏。把意識(shí)放到分子，量子態(tài)去分析，意識(shí)其實(shí)也是一種物質(zhì)。

既然宇宙中還有95%的我們不知道的物質(zhì)，那靈魂、鬼都可以存在。既然量子能糾纏，那第六感、特異功能也可以存在。同時(shí)，誰能保證在這些未知的物質(zhì)中，有一些物質(zhì)或生靈，它能通過量子糾纏，完全徹底地影響我們的各個(gè)狀態(tài)？于是，神也可以存在。

（二）坍塌了的物理世界

我們現(xiàn)在所有的物理學(xué)理論，都以光速不可超越為基礎(chǔ)。而據(jù)測(cè)定，量子糾纏的傳導(dǎo)速度，至少4倍于光速。

（三）崩潰的內(nèi)心世界

科技發(fā)展到今天，我們看到的世界，僅僅是整個(gè)世界的5%。這和1000年前人類不知道有空氣，不知道有電場(chǎng)、磁場(chǎng)，不認(rèn)識(shí)元素，以為天圓地方相比，我們的未知世界還要多得多，多到難以想像。

世界如此未知，人類如此愚昧，我們還有什么物事必須難以釋懷？

編輯：jq