清華大學(xué)副校長、清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院院長琅关，中國科學(xué)院院士施一公教授在“未來論壇”年會(huì)上發(fā)表了題為《生命科學(xué)認(rèn)知的極限》的演講革骨。

他講述了人類如何通過科學(xué)來接受生命挑戰(zhàn)，但最終屉符，人對(duì)生命認(rèn)知的極限問題將他的科學(xué)思索剧浸，由生物醫(yī)學(xué)帶向量子力學(xué)，向我們展現(xiàn)了一個(gè)生物學(xué)家面對(duì)生命之謎的不懈追問矗钟。

施一公在演講現(xiàn)場(chǎng)

1唆香、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)入口吨艇，找到合適位點(diǎn)以后躬它，會(huì)分泌一些酶，然后鉆進(jìn)去东涡。

卵子很聰明冯吓，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)來软啼，馬上把入口封死桑谍。

精子進(jìn)來后就被降解，然后精子的細(xì)胞核和卵子的細(xì)胞核結(jié)合祸挪，形成雙倍體锣披，受精卵開始發(fā)育，逐漸分裂為2個(gè)細(xì)胞、再分裂為4個(gè)細(xì)胞雹仿、8個(gè)細(xì)胞增热、16個(gè)細(xì)胞，此時(shí)受精卵還在子宮外面游逛胧辽，還沒有著床峻仇。繼續(xù)分裂下去，形成64個(gè)細(xì)胞邑商、128個(gè)細(xì)胞摄咆，這時(shí)它快要找到著床地點(diǎn)了。著床之后人断，繼續(xù)發(fā)育吭从。

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

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

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

0歲閃亮登場(chǎng)，

10歲茁壯成長议蟆，

20歲為情彷徨闷沥，

30歲拼命打闖，

40歲基本定向咐容，

50歲回頭望望舆逃，

60歲告老還鄉(xiāng)，

70歲搓搓麻將，

80歲曬曬太陽路狮，

90歲躺在床上虫啥，

100歲掛在墻上。

我們?cè)谟梦覀兊奈骞傺俜粒褪且曈X涂籽、嗅覺、聽覺砸抛、味覺评雌、觸覺理解這個(gè)世界。這個(gè)過程是不是客觀的呢直焙，肯定不是客觀的景东。我們的五官感受世界以后，把信息全部集中到大腦箕般，但是我們不知道大腦是如何工作的耐薯，所以在這方面也不能叫客觀。

我們?nèi)司烤故鞘裁茨厮坷铮孔屑?xì)想一想曲初，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)定義杯聚。

我們有三個(gè)層面的物質(zhì)：

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

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

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

盡管如此吝羞，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内颗，微觀世界決定宏觀世界钧排。

我們?nèi)耸鞘裁矗咳司褪呛暧^世界里的一個(gè)個(gè)體均澳，所以我們的本質(zhì)一定是由微觀世界決定恨溜，再由超微觀世界決定。我毫不懷疑我就是一個(gè)薛定諤方程找前、一個(gè)生命形式糟袁、一個(gè)能量形式，但不知道怎么解這個(gè)方程躺盛，不知道思維是怎么產(chǎn)生的项戴，僅此而已。我相信槽惫，你也應(yīng)該相信周叮，我們每個(gè)人不僅是一堆原子，而是一堆粒子構(gòu)成的界斜。

所以仿耽，我們真的就是一堆由粒子構(gòu)成的原子，如此之簡單各薇。

我們有多少原子氓仲？大約有6×10^27個(gè)原子，形成大約60種不同的元素得糜，但真正的比較多的元素，不過區(qū)區(qū)11種晰洒。原子通過共價(jià)鍵形成分子朝抖，分子聚在一起形成分子聚集體，然后形成小的細(xì)胞器谍珊、細(xì)胞治宣、組織、器官，最后形成一個(gè)整體侮邀。

但是你會(huì)覺得坏怪，不管你怎么做研究，都無法解釋人的意識(shí)绊茧，這超越了我們能說出和能感知的層面铝宵。我認(rèn)為要解釋意識(shí)，一定得超出前兩個(gè)層次华畏，到量子力學(xué)層面去考察鹏秋。

量子糾纏是可以進(jìn)化的現(xiàn)象嗎？

我想班門弄斧講一講量子糾纏亡笑。1935年侣夷，當(dāng)愛因斯坦(Einstein)和波多爾斯基(Podolsky)以及羅森(Rosen)一起，寫出了著名的EPR佯謬之后仑乌，提出了量子糾纏百拓。實(shí)際上“量子糾纏”這個(gè)詞并不是愛因斯坦提出來的，而是薛定諤提出來的晰甚，當(dāng)時(shí)看來是很不可思議的衙传。

量子糾纏的意思是說，兩個(gè)糾纏的量子不管相距多遠(yuǎn)压汪，它們都不是獨(dú)立事件粪牲。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)止剖，可以被關(guān)聯(lián)地測(cè)量腺阳，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穿香，我相信它會(huì)無處不在亭引，包括存在于我們的人體里。

加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校(UCSB)著名的理論和實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家Matthew Fisher就篤信皮获，人的意識(shí)焙蚓、記憶和思維是量子糾纏的，要用量子理論來解釋洒宝。那怎么證明呢?

他說我一定要在實(shí)物上證明购公，要尋找量子糾纏的實(shí)體。很多科學(xué)家找了很長時(shí)間雁歌，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)細(xì)胞里面的微管可以形成量子糾纏宏浩，但是微管的時(shí)間尺度是10^(-20)秒到10^(-13)秒，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于人的記憶和意識(shí)的形成時(shí)間靠瞎。但是他通過理論的實(shí)踐比庄，以模擬的方式找到了求妹，他正在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

生命科學(xué)認(rèn)知的極限

比如把磷和鈣放在一起佳窑，也就是磷酸鈣制恍，當(dāng)磷酸鈣以波斯納分子集群(Posner molecule or cluster)形式存在的時(shí)候，它的量子糾纏時(shí)間可以長達(dá)105秒神凑！

能把這樣一個(gè)極其脆弱的净神，對(duì)聲、光耙厚、電强挫、熱都極其敏感的量子糾纏現(xiàn)象的持續(xù)時(shí)間提高15個(gè)數(shù)量級(jí)，那么如果再提高5個(gè)數(shù)量級(jí)薛躬，就可以達(dá)到年的水平俯渤，以年為單位來保存量子糾纏現(xiàn)象。

那么依此類推型宝，你們覺不覺得八匠，有一天我們?nèi)祟悤?huì)發(fā)現(xiàn)量子糾纏也是一個(gè)可以進(jìn)化的現(xiàn)象，它可以保存一百年趴酣、一千年梨树、一萬年。也就是說岖寞，量子糾纏抡四，它在遠(yuǎn)古的時(shí)候就存在了，在進(jìn)化過程中被保存了下來仗谆。

我要問你們四個(gè)問題：

第一個(gè)問題指巡，你們相信有第六感官嗎？很多人會(huì)說不相信隶垮。

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

第三個(gè)問題蹋偏，量子糾纏是否存在于人類的認(rèn)知世界里面便斥？存在于大腦里？我相信聽了我的講座威始，你會(huì)覺得很有可能椭住。

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

簡單講葫掉，這四個(gè)問題是完全一樣的問題些举，倒推回去就說明一定有第六感官，只是我們無法感受俭厚，所以叫“第六感官”户魏。

那么我們?nèi)司烤故鞘裁矗课覀冎徊贿^是由一個(gè)細(xì)胞走過來的挪挤，就是受精卵叼丑，所有受精卵在35億年以前，都來自于同一個(gè)細(xì)胞扛门，同一團(tuán)物質(zhì)鸠信，一個(gè)處于復(fù)雜的量子糾纏的體系，就這么簡單论寨。

其實(shí)我不知道這里面是什么星立，但是我相信它。

我每呼吸一次會(huì)攝入10^22次方的氧原子進(jìn)入我的身體葬凳，進(jìn)入共價(jià)結(jié)構(gòu)绰垂。這一口呼吸至少有10^4次方以上的氧原子，被處在世界上一個(gè)很遙遠(yuǎn)角落里的火焰，我沒有見過的人呼吸過至少一次劲装，這在一個(gè)月內(nèi)就會(huì)做到，人一輩子一直在這么做昌简。而兩個(gè)人在一個(gè)房間里的時(shí)候占业，一天可以有63克的氧氣在彼此的肺當(dāng)中交換。

科學(xué)發(fā)展到今天江场，我們看世界完全像盲人摸象一樣纺酸，我們看到的世界是有形的，我們自己認(rèn)為它是客觀的世界址否。其實(shí)我們已知的物質(zhì)的質(zhì)量在宇宙中只占4%餐蔬，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)和暗能量佑附。

那么盲人摸象般地認(rèn)識(shí)世界是科學(xué)嗎樊诺？一定是科學(xué)。每個(gè)人摸的都是真實(shí)存在音同，而且都是客觀存在的词爬，都是看得見摸得著的，我們現(xiàn)在也是如此权均。只是我們不知道摸的是象的后背顿膨，還是尾巴锅锨，還是耳朵。

我認(rèn)為人類的認(rèn)知極限就在于恋沃，我們是一堆原子必搞，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囊咏。那是一個(gè)最美好的恕洲、極其美妙的世界。

2梅割、世界還有多少我們不知道的東西霜第？

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)了什么户辞？竟然顛覆人類世界觀泌类！

一、攪亂了世界的3項(xiàng)科學(xué)成果

（一）暗物質(zhì)

1咆课、怎么發(fā)現(xiàn)有暗物質(zhì)末誓？

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书蚪，你繞我轉(zhuǎn)喇澡，我繞他轉(zhuǎn)，星球們忙亂而有序殊校。

但后來晴玖，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)引力为流，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠維持一個(gè)個(gè)完整的星系呕屎。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敬察，宇宙應(yīng)是一盤散沙秀睛。

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)莲祸。而這種物質(zhì)蹂安，目前為止，我們都沒有看到并找到锐帜，所以田盈，稱之暗物質(zhì)。

2缴阎、暗物質(zhì)有多少允瞧？

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)量述暂，必須5倍于我們現(xiàn)在看到的物質(zhì)痹升。

3、有沒有觀測(cè)到暗物質(zhì)贸典？

現(xiàn)在沒有真正的測(cè)到暗物質(zhì)视卢。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)廊驼，也沒有黑洞。

4惋砂、黑洞是不是暗物質(zhì)妒挎？

不是。黑洞只是光出不來西饵，它發(fā)出其他射線酝掩，它仍然是常規(guī)物質(zhì)。

（二）暗能量

1眷柔、怎么發(fā)現(xiàn)有暗能量期虾？

科學(xué)家觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，我們現(xiàn)在的宇宙驯嘱，不僅在不斷膨脹镶苞，而且在加速膨脹。如果勻速膨脹鞠评，還可以理解茂蚓。但加速膨脹，就需要有新的能量的加入剃幌。這能量是啥聋涨？科學(xué)家也搞不清，取名叫暗能量负乡。

2牍白、暗能量有多少？

科學(xué)家通過質(zhì)能轉(zhuǎn)換方程Ｅ＝MC2計(jì)算抖棘，要維持當(dāng)前宇宙的這種膨脹速度茂腥，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钉答、有沒有找到暗能量础芍？

目前為止，還沒有数尿。

（三）量子糾纏

現(xiàn)代科學(xué)發(fā)現(xiàn)仑性，對(duì)物質(zhì)的研究，在進(jìn)入分子右蹦、原子诊杆、量子等微觀級(jí)別后歼捐，意外非常大。出現(xiàn)了超導(dǎo)體晨汹、納米級(jí)豹储、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淘这。而最神奇的是——量子糾纏剥扣。

1、什么是量子糾纏铝穷？

科學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)钠怯，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)曙聂。如相隔很遠(yuǎn)（不是量子級(jí)的遠(yuǎn)晦炊，是公里、光年甚至更遠(yuǎn)）的二個(gè)量子宁脊，之間并沒有任何常規(guī)聯(lián)系断国，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)變化榆苞，而且不是巧合稳衬。

2、有沒有觀測(cè)到量子糾纏语稠？

量子糾纏是經(jīng)理論提出宋彼，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了的∠善瑁科學(xué)家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了6-8個(gè)離子的糾纏態(tài)输涕。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)送慨畸。

二莱坎、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，沒有神寸士，沒有特異功能檐什，意識(shí)是和物質(zhì)相對(duì)立的另一種存在。

現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)弱卡，我們認(rèn)知的物質(zhì)乃正，僅僅是這個(gè)宇宙的5%。沒有任何聯(lián)系的二個(gè)量子婶博，可以如神一般的發(fā)生糾纏瓮具。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)名党。

既然宇宙中還有95%的我們不知道的物質(zhì)叹阔，那靈魂、鬼都可以存在传睹。既然量子能糾纏耳幢，那第六感、特異功能也可以存在欧啤。同時(shí)睛藻，誰能保證在這些未知的物質(zhì)中，有一些物質(zhì)或生靈邢隧，它能通過量子糾纏修档，完全徹底地影響我們的各個(gè)狀態(tài)？于是府框，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)理論讥邻，都以光速不可超越為基礎(chǔ)迫靖。而據(jù)測(cè)定，量子糾纏的傳導(dǎo)速度兴使，至少4倍于光速系宜。

（三）崩潰的內(nèi)心世界

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

世界如此未知嵌削，人類如此愚昧毛好，我們還有什么物事必須難以釋懷？

了解這些苛秕，是為了更加深刻的認(rèn)知世界肌访。我們既要看懂未來、又得看清自己艇劫！