整理了2015年施一公教授在北京“未來論壇”創(chuàng)立大會的演講文稿，刪除了一些口語化的過渡語句以達(dá)行文流暢。

施一公，中國科學(xué)院院士，2015年任職清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院院長、生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)院研究院院長，現(xiàn)（2023年）為西湖大學(xué)校長。

非常感謝組織者給我這個機(jī)會，我打頭炮，下面有我的朋友饒毅和曉東分別講述生命科學(xué)——也是最精彩的科學(xué)。我接到方方先生的邀請的時候，毫不猶豫接受了邀請。

未來論壇，“未來”這兩個字對我來說非常passionate(富有激情的)，非常exciting（令人興奮的）。我小時候讀所有關(guān)于未來預(yù)測的科普文章，覺得很激動人心，所以我想在我接下來的十分鐘里面，我所能做的就是以我的眼光告訴大家，我對未來如何思考？我覺得這樣一個“未來論壇”應(yīng)該是集中在對未來的思考上：人類未來會面臨什么？我們會遇到什么麻煩？什么困難？什么trouble（困難）？我們怎么樣對付？我作為一個科學(xué)家，在從事了20年的科學(xué)研究以后，可能有一些更深層次一點(diǎn)的思考，今天也想和大家一起分享。

我還是準(zhǔn)備了一個幻燈片。

大家看幾個數(shù)字：宇宙的年齡到現(xiàn)在為止已經(jīng)138億年，但你可能想象不到，我們宇宙半徑是465億光年，也就是說，宇宙的形成（如果真的來自Big Bang theory（大爆炸理論）的話），那么空間expansion（膨脹）的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于光在138億年中可以travel（旅行）距離的兩倍，這一點(diǎn)是不可思議的。到現(xiàn)在為止，我們只有愛因斯坦的廣義相對論可以來解釋。

在這138億年的宇宙長河中，太陽系只存在了46億年，大概是1/3的時間，其中地球上的生命大約是35億年（如果我們從最簡單的生命開始算起）。在35億年里邊，恐龍居然統(tǒng)治地球長達(dá)將近2億年；我們?nèi)祟?，如果從看著像人、長得像人、直立行走，不過區(qū)區(qū)四、五十萬年，而這里邊有文字記載的歷史只有5000年。

如果把宇宙史縮略為一個月的話，那么太陽系存在了十天，恐龍居然統(tǒng)治地球長達(dá)八個小時，人類看著像人、長得像人，只有一分鐘，人類文明一秒鐘。這一秒鐘，人類已經(jīng)給這個世界造成了不可思議的變化。

我們不用舉600多年之前鄭和下西洋的例子了，這在當(dāng)時很了不起。

這個例子，1977年美國發(fā)射了Voyage I（旅行者1號）和Voyage II （旅行者2號）2顆宇宙深空探測衛(wèi)星，在經(jīng)歷了三十幾年飛行之后，travel了將近130個天文單位（將近210億公里），已經(jīng)到達(dá)了太陽系的邊緣。你能想象嗎？現(xiàn)在Voyage I每次給地球發(fā)來電磁信號，以光速傳播到地球，需要18.5個小時，也就是說它已經(jīng)又travel了很遠(yuǎn)、很遠(yuǎn)了。我們再過十年，不會再接觸到Voyage I的信號，因為Voyage I會死掉，它的電池會死掉，但帶著人類的文明，以各種形式記載的人類文明，會在2萬年之后到達(dá)遠(yuǎn)處的第一顆行星。你們看沒看過《Interstellar星際穿越》嗎？我們的Voyage I正在實現(xiàn)星際穿越，可惜它沒有找到蟲洞wormhole。

這是2010年歐洲空間組織公布的宇宙的第一張全景圖。這張全景圖的中間有一條白線，從左到右，從左邊起1/3處有一個白點(diǎn)兒，那就是我們所在的銀河系。你知道宇宙有多浩渺嗎？宇宙中有2000億個銀河系這樣的星系，每一個銀河系中大約有2000億個像我們太陽系一樣大的星系，在太陽系里面，地球其實是微不足道的，我們占的質(zhì)量不到0.05%。在這樣一個星球上，我們試圖理解這個宇宙，我們試圖談?wù)撐磥?，我們試圖理解我們周圍看到的是什么、講我們的IT和生命科學(xué)。

這是太陽，用一種特殊的外照相機(jī)拍下來的太陽，你看到的藍(lán)綠色高達(dá)100萬攝氏度。你想一想，為什么可有幾千萬度的高溫，卻又有絕對零度（-273.15度）？我覺得這都是未來需要解決的。

彗星，我們在去年（2014年）第一次登上彗星，人類很了不起。（當(dāng)然我們不是人類親自上去，是我們的機(jī)器人上去，是我們的彗星探測器上去。）

這是從宇宙深空給北冰洋上空照相，如果你地理學(xué)的好，你能找到美國和俄羅斯。

這幅圖像很美好，我覺得這是最美妙的一幅藝術(shù)圖案，是阿波羅八號飛船在掠過遠(yuǎn)地點(diǎn)的時候，從月亮的另一側(cè)給地球照相。你看到地球冉冉升起在一片白色的月球表面，這幅照片有一個很著名的英文名字叫Earth Raise地出，不叫月出，也不叫日出。

其實來自細(xì)胞和蛋白的美也非常美好。

大家看到的這個夏威夷海灘，你能想象嗎，這完全是用各種顏色的綠色熒光蛋白（Green fluorescent protein ,GFP）傳染了大腸桿菌之后，用細(xì)菌（大腸桿菌）畫出來的一幅圖像。我們可以標(biāo)記細(xì)胞，寫出錢永健錢實驗室（Tsien LAB）。（當(dāng)然了，我們的錢永健先生很開心，在幾年之前這個GFP的應(yīng)用獲得諾貝爾。）我們可以用GFP來標(biāo)記果蠅、研究藥物代謝，而像我這樣的結(jié)構(gòu)生物學(xué)家還可以解出結(jié)構(gòu)來。

這是綠色熒光蛋白的空間三維結(jié)構(gòu)。我對綠色熒光蛋白情有獨(dú)鐘，（可能你們在座的不知道，）因為它發(fā)光的這個基團(tuán)來自于三個氨基酸的縮寫正好是施一公SYG——Serine（絲氨酸）、Tyrosine（酪氨酸）、Glycine（甘氨酸）。在高度舒適的情況下，這三個氨基酸化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生了人類已知的第一個非外源性的有機(jī)發(fā)光基團(tuán)。我來預(yù)測一下，我覺得在地球上存在不少于100萬種這樣的有機(jī)發(fā)光基團(tuán)，而我們只知道其中的不到十個。

我們個人的能力是非常有限的，我們發(fā)掘不出來。為啥發(fā)掘不出來？很難發(fā)掘出來？（你不需要去聽饒毅的腦科學(xué)，也不用去聽IT，我們永遠(yuǎn)趕不上。）因為我們在已知世界里，用已知的手段去探索未知，而我們所謂的未知，都是已知世界里還沒有看到的東西。在我們的已知世界之外，有很多東西我們不知道。（我在最后一個幻燈片里面會告訴大家。）

你可以用綠色熒光蛋白來畫出人類進(jìn)化樹，可以做一些random arts（隨機(jī)藝術(shù)），你可以給愛因斯坦來照相，不是畫像。（我不解釋細(xì)節(jié)了。）

你也可以再往前走一步，原子、電子之外是什么？（你自己想一想。我一會兒還會講到時間的尺度。）

這樣一個漫漫黃沙的照片，你可能覺得是撒哈拉大沙漠，實際上從左到右不過區(qū)區(qū)一毫米，這是高度純化的蛋白質(zhì)遇到沉淀劑以后沉淀出來的你看到的黃沙。（當(dāng)然我們需要在顯微鏡下看這樣一個照片。）

這是溶菌酶在40毫克每毫升，在PH4.6條件下快速結(jié)晶的情況。我們每兩分鐘照一副圖像，每秒鐘放出來，你們看到一些晶體快速長大，這樣的晶體具有強(qiáng)大的衍射X射線的功能。（我等會回過頭來談）X射線，它只不過是一種光而已，只不過像可見光一樣的電磁波而已，和我們的眼睛能感受到的東西是一類東西。

我們可以有各種各樣的蛋白的晶體形式存在，沒有一張照片是Photoshop里創(chuàng)造出來的，全是自然的照片。你不覺得中間這張照片特別像紐約的empire state building（帝國大廈），而且生長于廢墟之上。

我的學(xué)生管這幅像叫鳳凰涅槃，像嗎？這張照片叫玉兔呈祥。

我們把六棱柱的晶體放在X射線的中央，不斷的改變晶體的位置，會演示出一幅一幅漂亮的衍射圖案；我們通過計算機(jī)分析可以得到大家前面看到的電子云密度圖，也就是我們看到空間每一個原子周圍，它的電子云如何分布，以此我們可以各搭建模型，一個漂亮的分子模型就是這樣產(chǎn)生的。這個過程就是我們所說的結(jié)構(gòu)生物學(xué)。

（我可能講的太具體了，我來收一收吧。）

這是我們?nèi)祟惖谝淮慰吹轿覀兯羞z傳物質(zhì)的根本——一個基本單元叫Nucleosome核小體。在座的每一位，你的基本遺傳單元都是146個堿基對，包裹八個主蛋白所形成的這樣一個核小體。

這是我自己的實驗室（在回到清華以后第一次看到），一個凋亡小體，一個細(xì)胞在凋亡之前形成的一個結(jié)構(gòu)。（當(dāng)然了，我想這里邊就不做科普了。）我也不講我們?nèi)祟惾绾胃淖兪澜?，通過一些藥物的發(fā)現(xiàn)讓人的壽命得到延長；我也沒有時間去講干細(xì)胞。

（因為我時間已經(jīng)到了，所以，我想最后兩張幻燈片我給你發(fā)揮一下。我多用兩分鐘時間講一講）?

我們?nèi)祟悶槭裁春茈y、甚至是不可能了解已知世界之外的一些東西？是因為我們現(xiàn)在做的手段問題。我告訴大家，我們現(xiàn)在了解的世界不是客觀的。大家一定覺得說施一公怎么在臺上胡說八道，我來告訴你為什么是這樣。

我首先給你說幾個大家已經(jīng)知道的現(xiàn)事實。

第一條，你能用眼睛能看到的東西，能感受到的能量存在形式，加在一起，只不過是我們這個宇宙空間4%的存在形式，也就是說96%，你既看不到、也感覺不到，但它是客觀存在。在96%里邊絕大部分是能量存在形式（暗能量），但是有23%是叫暗物質(zhì)dark matter。你知道嗎？我給你一個事實：當(dāng)我在這兒演講的時候，你坐在下面聽，大量的、成噸重的暗物質(zhì)在你的身體，穿身而過。（你沒有聽錯，你覺得我在瞎說嗎？我告訴你是事實。）這和我們的物理原理是違背的，因為物理說兩個物質(zhì)不能在同一個空間存在，成噸重的暗物質(zhì)怎么可能穿過你的腦袋、身體，穿身而過？原因非常簡單，暗物質(zhì)和我們?nèi)梭w沒有強(qiáng)相互作用，沒有電磁力，它只有弱相互作用（還是預(yù)測的），它只有萬有引力。如果說沒有電磁力的時候，我們就失去了對這個世界的所有的感知。我們對世界所有的感知，從現(xiàn)在到未來，都離不開電磁力，包括你看到我是電磁相互作用。

我們的所謂的五種感官，嗅覺、觸覺、味覺、聽覺和視覺，我告訴你從生物角度是什么東西。

嗅覺憑的是olfactory receptor（嗅覺受體），不過區(qū)區(qū)400種，functional olfactory receptor（有功能性的嗅覺受體）很簡單，400種蛋白。觸覺很簡單，100多種ionic channel（離子通道）和GPCR（G蛋白偶聯(lián)受體）。味覺更是如此，離子通道蛋白和受體不過是幾十種。這三種感官加在一起，區(qū)區(qū)600種蛋白就take care（照顧、搞定）了。聽覺需要聲波，也就是需要空氣，需要有氣體的地方,而宇宙的平均密度是每四立方米一個氫原子，宇宙中的存在形式你是聽不到的。我們只是在地球上可以有聲波，靠中耳的一個小型的結(jié)構(gòu)，你可以聽到聲音。聽覺對我們感知世界其實是微不足道的。

我們感知世界靠的是什么呢？最主要的靠的是視覺，叫眼見為實。什么叫視覺呢？視覺很簡單，是視網(wǎng)膜細(xì)胞對電磁波的感受，而且很窄的一個波段。多窄？390納米到700納米，窄的不能再窄了。你意識到了嗎？X射線也是電磁波，這個波段太短，人類看不到。

我challenge(懷疑、挑戰(zhàn))一下，有沒有這樣的being（存在形式），不叫biological being（生物存在形式），就叫being，可以看到電磁波？當(dāng)然有，我們無法理解，但我相信一定有，是我的預(yù)測，也是我的預(yù)言。你無法看到，因為我們太渺小。

我們在biological being（生物存在形式）之間，也能找到一些遠(yuǎn)高于人類（視覺能力）的東西，比如說蜜蜂。蜜蜂可以看到近紫外，可以看到遠(yuǎn)紫外，看到紫外。你以為蜜蜂采蜜是看到鮮花？它看不到鮮花，它是看到了紫外，看到花蕊的紫外。你別小看金魚，金魚可以看到遠(yuǎn)紅外，可以看到近紫外。其實這些生物，它的感知世界和我們的是完全不一樣的。你敢保證兩個人之間對紅色的感覺是一樣的嗎？我認(rèn)為是不一樣的！其實我們看到的完全是主觀世界，沒有所謂的客觀世界，It doesn't exist（不存在客觀世界），OK？

我們憑借這么簡單的、加在一起不超過1000種蛋白的一個生物體去感知世界，你告訴我哪來的客觀世界？我覺得我們challenge（挑戰(zhàn)）的未來就是如何用很有限的、已知手段內(nèi)的一些方法，去感知、去探索已知世界之外的東西。我們?nèi)绾稳プ?？我覺得是我們的challenge。

這是我們?nèi)祟?span id="s0sssss00s" class="color-blue-04">五種感官的限制。

最后一分鐘，我說一說，時空定義的限制和信息的限制。

我今天在這兒演講，你認(rèn)為我演講完了以后信息消失了嗎？沒有。因為很簡單，如果在光天化日之下，在大街上我走路的話，如果你超光速追蹤，如果你看過Interstellar（《星際穿越》）的話，你一定可以看到我十年之前的演講，一定可以看到。加了個屋頂，這個時代的存在形式，一定不會消失。You are guaranteed this is true（我向你保證這是真的）。但怎么存在形式？這種存在形式是什么？我不知道。我覺得我們需要去探討。這是未來，That is the future of physics（這是物理學(xué)的未來）。

包括時空，我們有時間嗎？你說有？對不起，我覺得一定是沒有的。（我的最后一個幻燈片，你看是一個warm hole（蟲洞）的一張照片。）

其實沒有時間概念。宇宙中從來不存在時間，時間就是運(yùn)動。從Big Bang（宇宙大爆炸）開始，我們定義（當(dāng)然我們在地球上）一年，就是地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)一圈，叫一年。它是運(yùn)動，它不是時間。一天，是地球自轉(zhuǎn)。一天24小時，我們管它叫時間。

地球上本來沒有時間，這根本就不是一個我們現(xiàn)在想象的虛無縹緲的緯度，不是這樣的。時間是一個 dimension (維度)，是一個運(yùn)動的dimension，是一個空間的dimension。時間就是空間。我覺得愛因斯坦在100年之前就已經(jīng)理解得很精深了，只可惜現(xiàn)在我還是在試圖理解愛因斯坦怎么想的。

My final words is: the future is very exciting. It takes all the excitement and all the passion to explore the future。I wish the future for a great success. Thank you. （我最后的話是：未來令人興奮不已！讓我們用所有的興奮、所有的熱情去開拓未來。祝愿我們有一個偉大成功的未來。）

網(wǎng)上視頻參考鏈接：https://www.bilibili.com/video/BV1fR4y1x7Ss/?vd_source=1292950214bf45a53a077367d14b5f9d