果壳中的宇宙-第9部分
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在前两个世纪，它的增长变成指数式的，也就是说每年的人口增加同样的百分比。这个增长率现在大约为每年百分之一点九。听起来这似乎不很多，但是它意味着世界人口每40年要加一倍。
电力消耗和科学论文的数目是近代技术发展的另外的测度。它们也是指数增长的，并在短于四十年间加倍。没有任何迹象表明，在最近的将来科学技术的发展会缓慢下来甚至停止——直至《星际航行》时代这肯定不会发生。这个时代被认为在不那么遥远的将来。但是如果人口到2600年将会到达擦肩摩踵的程度，到那时地球会因大量使用电力而发出红热的光芒。
如果你把正在出版的所有新书一本本地堆放，比必须至少以每小时90海里的速度运动才能追赶它的尽头。当然，到了2600年新的艺术和科学著作将以电子形式出版，而不用书报。尽管如此，如果继续这种指数增长，在我的理论物理领域每秒种就有十篇新论文，根本来不及阅读。
很清楚，目前的指数增长不可能无限继续下去。那么将会发生什么呢？一种可能性是我们被某些灾难，譬如核战争毁灭殆尽。有一个黑色幽默讲，我们之所以未被外星人接触，是因为当一种文明达到我们的水平时，就变得不稳定而且毁灭自身。然而，我是一名乐观主义者。我相信，人类达到今天这样的境界，事物变得这么有趣，绝非仅仅为了把自己毁灭。
《星际航行》对未来的想象，也就是我们达到先进的但是本质上静态的水平，就我们对制约宇宙的基本定律的知识而言，是可以实现的。正如这个终极理论存在的话，它将要确定《星际航行》式的翘曲飞行能否实现。按照现在的观念，
我们必须以一种缓慢和冗长乏味的方式探索星系，利用运动得比光还慢的空间飞船；但是由于我们尚未拥有完整的统一理论，我们还不能完全排除翘曲飞行。
另一方面，我们已经知道在除了最极端情形外都成立的定律：制约《探险号》全体职员的定律，如果不包括制约空间飞船本身的话。但是我们在利用这些定律上或者利用它们所产生的系统的复杂性上，似乎永远不会达到一种恒定的状态。本章的期于部分正是讨论这种复杂性。
我们迄今为止所有的最复杂系统是我们自身的生命。生命似乎起源于太初海洋之中，太初海洋在40亿年前覆盖着地球。我们不知道这是怎么发生的。也是是原子间的随机碰撞构成了宏观分子，这些宏观分子能复制自己并且将自己聚成更复杂的结构。我们能确切知道的是，到35亿年之前，高度复杂的DVA分子已经出现。
DNA是地球上所有生命的基础。它具有双螺旋结构，犹如螺旋状楼梯，它是在953年于剑桥的卡文迪许实验室由弗朗西斯·克里克和詹姆·化特森发现的。双螺旋的两缕由核酸对连接，正如螺旋楼梯中的踏板。存在四种核酸：胞嘧啶，鸟嘌呤，酪氨酸和腺嘌呤。不同核酸沿着螺旋楼梯发生的顺序携带遗传信息，他使DNA分子在它周围集合有机体并复制自己。当DNA复制自身时，在核酸沿着螺旋的顺序会偶尔出错。在大多数情形下，复制的错误使DNA要么不能要么更少可能去复制自己，这意味着这种遗传误差或者被称作突变的会死去。但是在一些情形下，这误差或者突变将会增加DNA存活和繁殖的机会。遗传密码的这种改变是很有利的。这就是包含在核酸序列中的信息逐渐演化并且变得更复杂的过程。
因为生物演化基本上是在所有遗传可能性空间中的随即漫游，所以它非常缓慢。其复杂性或者被编码于DNA中的信息的比特数粗略地为分子中的核酸数目。在最初的20亿光年左右，其复杂性增加率应该是每百年一个比特信息的数量级。DNA复杂性增加率在最近的几百万年里逐渐地上升到每年一比特左右。但是后来，大约6000~8000年以前，发生了重大的新的进展。我们发现了书写语言。这意味着，信息从这一代向下一代转移，不必等待非常缓和的随即突变和自然选择把它编码到DNA的序列的过程。复杂性的量被极大地增加。单独的一本浪漫小说就够储存关于猿和人类DNA差别的那么多信息，而30卷百科书可以描述人类DNA的整个序列。
更重要的是，书中的信息可以快速地更新。现在人类DNA由于生物进化引起的更新率超过每秒100万比特。当然，大部分信息都是垃圾。但是即使100万中只有一比特是有用的，那仍然比生物进化快10万倍。
这种通过外部的非生物手段的资讯传递使人类凌驾与世界之上并使人口指数地增长。但是我们现在处于新时代的启始，在这新时代里我们不需等待生物进化的缓慢步骤就能增加我们内部纪录即DNA的复杂性。在最近的一千年我们很有可能将其完整重新设计。当然，许多人说人类遗传工程应该被禁止，但是我们能否防止它是很另人可疑的。为了经济的原因将允许植物和动物的遗传工程，而有些人一定会对人类进行尝试。除非我们有一个极权的世界政府，某些人在某处将设计改良人种。
很清楚，创造改良的人种相对于未改良的人种会产生巨大的社会和政治问题。我不想将人类遗传工程当作必须的发展来辩护，我只不过是说，不过我们要不要，它都可能发生。这就是为什么我不相信《星际航行》那样的科学幻想，在那里四百年后的未来人们和我们今天本质上是相同的。我认为人种及其DNA将相当快速地增加其复杂性。我们应该认识到这很可能发生，而且考虑如何去应付这种局面。
如果人类要去应付它周围日益复杂的世界和遭遇到诸如太空旅行这样的新挑战的话，它必须改善其精神与体温。如果生物系统想领先电子系统的话，人类也需要增加自己的复杂性。电脑在现时具有速度的优势，但是它们毫无智慧的迹象。这并不奇怪，因为我们现有的电脑比一根蚯蚓的大脑还简单。蚯蚓是一种智力微不足道的物种。
但是，计算机服从所谓的穆尔定律：它是那些显然不能无限继续的指数增长之一。然而，它也许会继续到电脑具有类似于人脑的复杂性为止。某些人说电脑永远不能显示真正的智慧，不管这智慧是何止而言。但是我似乎觉得，如果非常复杂的电子路线也能使电脑以一种智慧的方式行为。而且如果它们是智慧的，它们也应该能设计出甚至具有更大的复杂性和智慧的电脑。
生物和电子复杂性的这种增加会永远继续下去吗？还是存在一个自然的极限？在生物方面，迄今的人类智慧的极限被通过产道的大脑尺度所定。我目睹我三位孩子的出世，知道让头出来是如何困难。但是，我预料在一百年内，我们将能够在人体之外养育婴儿，这样这个极限就被消除了。然而，通过遗传工程增加人脑尺度最终会遭遇到这样的问题，即身体中负责我们精神活动的化学信使运动较慢。这意味着，进一步提高大脑的复杂性将会以速度为代价。我们可能才思敏捷或者非常智慧，但是二者不可能兼。我仍然认为，我们可能比《星际航行》中的大部分人有智慧的多，那不是什么困难的事。
电子线路具有和人脑一样的复杂性对速度的问题。然而，在这种情形下讯号是电子的，而不是化学的，它以光速运动，速度快多了。尽管如此，光速已经是设计更快速电脑的实际极限。人们可以进一步降低线路尺度以改善这种局面，但最终将有一个由物质原子性质设下的极限。我们在遇到这个障碍之前仍有一段路可走。
电子线路在保持速度之际增加其复杂性的另一种方法是去复制人脑。大脑不具备单独的CPU——中央处理器——它顺序处理每一个指令。相反地，人脑有几百万个同时一道工作的处理器。这种大规模平行处理也将是电子智慧的未来。
假定我们在以后的一百年不自身毁灭，我们将很可能首先分散到太阳系的行星去，然后再到邻近的恒星去。但是不会像在《星际航行》或《巴比伦5》中那样，在几乎每一个恒星系统都有接近人类的新种族。我们人种以它目前的形式仅仅存在了从大爆炸以来的一百五十亿年左右中的两百万年。
这样，即使生命在其他恒星系统发展，在其可以认出的人类阶段邂逅它的机会非常迷茫。我们将遭遇到的外星人的生命很可能要么更新为原始的多，要么更为先进的多。如果它更先进，为何不分散到整个星系并且造访地球影片《外星人》不如说更像影片《独立日》。
那么，如何理解我们没有地球外的来客呢？可能是在那里存在有先进有先进的种族，它知悉我们的存在，但是让我们在底水平上自做自爱。然而，如此照应低等的生命形式是另人可疑的：我们中的大多数人忧虑过在脚下踩死了多少昆虫或者蚯蚓吗？更合理的解释应该是，不管是在其他为我们宣称自己是智慧的，尽管如此没有什么根据，我们倾向于把智慧看成进化的不可避免的后果。然而，人们可以对此设疑。不清楚智慧是否具有更多的存活价值。细菌虽然没有智慧，但是存活得很好。如果我们所谓的智慧在一场核战争中毁灭自身的话，细菌仍然存活。但是我们不太可能找到箱我们的生物。
科学的未来不会像在《星际航行》中描绘的那么令人宽慰的图景：一个充满了许多有人类特征的种族的，具有先进的但本质上静止的科学技术的宇宙。相反地，我认为我们将独自地但是快速地发展生物的电子的复杂性。在以后的一百年间这方面的发展不会太多，这就是我们所能可靠预言的一切。但是，如果我们能存活到下一个千年之末，那时侯我们和《星际航行》的差别将会是根本的。
第七章 膜的新奇世界
膜的新奇世界（霍金讲演词）
我想在这次演讲中描述一个激动人心的新机制，它可能改变我们关于宇宙和实在本身的观点。这个观念是说，我们可能生活在一个更大空间的膜或者面上。
膜这个字拼写为BRANE，是由我的同事保罗·汤森为了表达薄膜在高维的推广而提出的。它和头脑是同一双关语，我怀疑他是故意这么做的。我们自以为生活在三维的空间中，也就是说我们可以用三个数来标明物体在屋子里的位置，它们可以是离开北墙五英尺离开东墙三英尺还比地板高两英尺，或者在大尺度下，它们可以是纬度、经度和海拔。在更大的尺度下，我们可以用三个数来指明星系中恒星的位置，那就是星系纬度、星系经度以及和星系中心的距离。和原来标明位置的三个数一样，我们可以用第四个数来标明时间。这样，我们就可以这样把自己描述成生活在四维时空中，在四维时空中可以用四个数来标明一个事件，其中三个是标明事件的位置，第四个是标明时间。
爱因斯坦意识到时空不是平坦的，时空中的物质和能量把它弯曲甚至翘曲，这真是他的天才之举。根据广义相对论，物体例如行星企图沿着直线穿越时空运动，但是因为时空是弯曲的，所以它们的路径似乎被一个引力场弯折了。这就像你把重物代表一个恒星放在一个橡皮膜上，重物会把橡皮膜压凹下去，而且会在恒星处弯曲。现在如果你在橡皮膜上滚动小滚珠，小滚珠代表行星，它们就围绕着恒星公转。我们已经从GPS系统证实了时空是弯曲的，这种导航系统装备在船只、飞机和一些轿车上。它依靠比较从几个卫星来的信号而运行的。如果人们假定时空是平坦的，它将会把位置计算错。
三维空间和一维时间是我们看到的一切。那么我们为什么要相信我们不能想起不能观察到的它的额外维呢？它们仅仅是科学幻想呢，还是能够被看的到的科学后果呢？我们认真地接受额外维的原因是，虽然爱因斯坦广义相对论和我们所作的一切观测相一致，该理论预言了自身的失效。罗杰·彭罗斯和我在讨论广义相对论时预言时空在大爆炸处具有开端，在黑洞处有终结。在这些地方广义相对论失效了。这样人们就不能够预言宇宙如何开端，或者对落进黑洞的某人将会发生什么。
广义相对论在大爆炸或黑洞处失效的原因是没有考虑到物质的小尺度行为。在正常情况下，时空的弯曲是非常微小的，并也是在相对场的尺度上，所以它没有受到短距�
