其他领域也出现了类似的问题。几年前，《自然》杂志的 一篇文章揭露：大部分关于癌症的研究结果无法被重现。2015 年10月，《自然》杂志专门出了一期特刊来讨论如何降低不可 重复的研究的数量。许多人也开始考虑如何降低不可信的数据 出现的概率。 我 认 为 这 一 举 措 是 错 误 的 。 这 是 基 础 偏 见 （ bedrock bias）的例证，它表达了对可以作为推论基础的可靠证据的渴 望。 科学家愿意在第一类错误（没有发现存在的结果——假阴 性）和第二类错误（发现并不是真正存在的结果——假阳性） 之间进行权衡。实际上，当你致力于减少第一类错误时，第二 类错误可能会增加，从而错过某些发现。因此，我们可以将所 需的显著性要求从0.05降至0.01，甚至0.001，以降低出现假阳 性的概率。然而，这样一来，假阴性出现的概率便会大幅上 升。 基础偏见促使我们竭尽全力地消除假阳性，但这样做进度 会很缓慢。我认为有一个更好的方法，那就是放弃对确定性的 追求，并意识到任何数据都有可能存在错误。毕竟，怀疑主义 是科学事业的支柱。 这让我想起了与一位研究者的一次谈话。他坚持认为，我 们不能相信直觉，而应该相信数据。我虽然同意永远都不能相 信直觉（应该体会直觉，并做出判断），但不同意应该相信数
据。如上所述，有太多这样的例子证明，数据会蒙蔽人们的双 眼。 我们需要具备的能力是，在不确定相关数据的有效性的情 况下利用它们。我们应该能在模棱两可和不确定的情况下得出 结论，做出推测。为了做到这一点，我们必须克服基础偏见， 将自身从对所信任的数据的预期中解放出来。 我的意思并不是说，研究中出现错误是合理的——想想因 过度相信数据而导致终身失明的印度孩子的遭遇吧。我想表达 的是，我们不应该忽视数据存在错误的可能性。印度眼科专家 对视力恢复案例做出了反思，并探讨了在错过关键时期后进行 白内障手术可能带来的好处。 关于启发法与偏见（heuristics-and-biases）的研究使我 们对启发法和直觉的局限有了深刻了解。科学家还需要努力让 人们认识到数据的局限性，比如开展研究，以向人们表明如果 过于信任数据，会产生严重后果。这项研究还分析出了出现基 础偏见的潜在原因，以及防止偏见的方法。有一些认知科学家 已经在研究处理模糊数据的难度。然而，我认为科学家还需要 做更多，也就是更大规模的合作性研究。 这样的研究也许能在科学界之外产生深刻的影响。我们正 生活在大数据时代，量化投资者正在接管华尔街，所有的决策 制定都基于数据。在一个越来越以数据为中心的世界，学会如 何处理不完美的数据，也许具有重要意义。
96 THE EPISTEMIC TRAINWRECK OF SOFT-SIDE PSYCHOLOGY 来自软心理学的认知崩溃 菲利普·泰洛克（Philip Tetlock） 心理学家，政治学家，宾夕法尼亚大学教授；与丹· 加 德 纳 （ Dan Gardner ） 合 著 《 超 预 测 》 （Superforecasting）。 35年前，我还是加州大学伯克利分校的一名助理教授，当 时从事硬心理学研究的一位脾气不太好的资深同事告诫我说， 我在浪费自己的科学天赋。我从事的是软心理学研究，这一领 域的目标虽然是好的，但还不够成熟。软心理学从业者想要帮 助他人，却不知从何处着手。 现在，我的脾气也变得不太好了。最近关于许多软科学研 究结果无法被重现的新闻表明，我那多疑的同事比我原以为的 要知道得多。关于软科学的大新闻是，许多研究没有接受严密
的审查，具体的比例很难估计，我猜测至少占25%，也有可能高 达50%。这实在有些令人不安。科学史学家认为，这是可以避免 的。社会心理学和一些交叉学科等领域正在说服研究者不要再 将p < .05的显著性水平线作为原始发现依据，这减少了可重复 性评估和确定边界条件等烦琐的工作。正如杜瓦蒂（Duarte） 等人在《行为与脑科学》（Behavioral and Brain Sciences） 杂 志 上 发 表 的 文 章 《 政 治 多 样 性 将 改 善 社 会 心 理 学 》 （Political Diversity Will Improve Social Psychological Science）中提到的，这一领域不断增长的政治同质性会有选择 地激励违反直觉的发现的涌现。这会让公众意识到，社会秩序 是多么不公平。事实证明，这种组合带来的后果十分可怕。 实际上，在我们培养令聪明的局外人感到惊讶的能力的过 程中，也帮助了那些长时间处于低迷状态的人。软科学从业者 忘记了罗伯特·默顿（Robert Merton）于1942年提出的关于成 功的社会科学的标准：共享性、普遍性、公正性、独创性和怀 疑的态度。这一标准让我们远离诸如斯大林遗传学（Stalinist genetics）和雅利安物理学（Aryan physics）等荒谬的理论。 通往科学的路上铺满了政治意图，一些是善意的，而一些是邪 恶的。如果我们将科学视为纯粹的认知游戏，将具有同样的腐 蚀性。当我们用教条式的保护取代对真相的追求时，得到的便 是受政治或者宗教污染的知识。默顿式的科学强调修道院式的 纪律，甚至禁止与理论家产生任何联系。 那些正在进入这一领域的人应该将对软科学的认知崩溃视 为一座金矿，我们这一代人的错误是他们这代人的机会。由硅
谷驱动的软科学为我们提供了在数据采集、共享和解释方面运 用默顿规范的方法。现在，我们可以通过参与开放科学合作 （Open Science Collaborations）(45)项目来进行预测比赛。 在这个项目中，相互对立的思想流派会对设计良好、样本数量 大的研究结果进行预测，获得或失去可信度取决于严格的记 录，而不是偷偷摸摸地从那些富有同情心的编辑那里获取。一 旦将激励措施和规范合理地结合起来，软科学就会迅速站稳脚 跟。不能让自己相信转世再生真是太可惜了。
A SERIOUS PUBLIC DISCUSSION OF WHAT SCIENTISTS ARE DOING WRONG AND HOW THEY CAN DO BETTER WILL NOT ONLY LEAD TO BETTER SCIENCE BUT WILL HELP ADVANCE SCIENTIFIC UNDERSTANDING MORE GENERALLY. 严肃的公众讨论不仅能让科学变得更好，还 能更广泛地加深大家对科学的理解，这类讨论包 括科学家做错了什么，以及如何做才能做得更 好。 ——保罗·布卢姆，《科学本身》
97 SCIENCE ITSELF 科学本身 Paul Bloom 保罗·布卢姆 认知心理学家，发展心理学家，耶鲁大学教授；著有 《善恶之源》(46)。 近期，最令人激动的科学新闻来自科学本身：用于科学研 究的资金从何而来、科学家之间是如何交流的、科学发现是如 何向大众传播的，以及科学是如何走向歧途的。我所从事的心 理学领域成为“零号病人” ，有众所周知的欺诈、无法重现的 重要研究，以及人们对我们做实验和分析结果的方式的担忧。 大众媒体和社交媒体对相关新闻的报道有很多需要改进的 地方。心理学尤其是社会心理学遭受到了不公平的对待，很多 领域也出现了类似的情况，比如关于癌症的研究。更严重的问
题是，一些合理的担忧被夸大了，并且被左翼和右翼的支持者 用来反驳任何不符合他们利益和意识形态的研究。 这是一项很重要的新闻，我们可以从中学到很多有用的东 西。对于普通人来说，具备一定的科学素养十分重要，这不仅 限于熟知某些理论和发现。此外，我们应该理解科学的运转方 式，以及科学与其他人类活动的区别，尤其是宗教。 严肃的公众讨论不仅能让科学变得更好，还能更广泛地加 深大家对科学的理解，这类讨论包括科学家做错了什么，以及 如何才能做得更好。
98 A COMPELLING EXPLANATION FOR SCIENTIFIC MISCONDUCT 科学不端行为日益严重的原因 利奥·夏卢帕（Leo Chalupa） 神经生物学家，乔治华盛顿大学副校长。 2015年涌现出了许多值得注意的科学发现，其中我最喜欢 的一项发现是，跑步能促进老年人大脑产生新神经元。这一发 现让我重新回到了跑步机上。我认为，科学新闻不是某一个具 体的事件。在过去的几年里，科学界出现了两个令我感到震惊 的趋势，但它们的重要性都没有引起新闻媒体的关注，即便从 事相关科学研究的人员都知道。 第一个趋势是关于研究结果的，无法重现原有实验结果的 现象频繁出现，而且还在不断增多。出现这一现象的原因有很 多。某些个例显示，重复特定实验所必需的关键信息不小心被 忽略了（有时是故意的）。大部分这种现象是由于工作不够严
谨导致的，比如不完善的实验设计、不合适的统计分析以及不 得力的控制。 第二个趋势是，有证据表明，科学欺诈现象越来越多。 2015年，新闻媒体揭露了一些轰动性的欺诈事件。比如，在过 去的10年里，撤销、撤回和修改学术论文的现象日益严重。实 际上，一些制药公司已经不再依赖已发表的研究结果，因为它 们担心部分研究结果不可靠。一些人认为，所发现的科学不端 行为之所以越来越多，是因为用于监测不端行为的新技术增多 了，比如用于检查是否剽窃的程序。虽然技术的进步确实起到 了一定的作用，但我认为，这并不足以解释为什么会出现如此 多无法被重现的研究。 一种比较引人关注的解释是，这一现象是由科学界当前的 激烈竞争导致的，并且这种竞争在近些年愈演愈烈。这一现象 使研究资金比以前更难以获得了，即使被同行评审为“非常 好”的项目也无法保证能得到资金。因此，研究者必须花费大 量时间来写申请资金的提案，而通过的概率总是低于10%。与此 同时，顶尖学术期刊的拒绝率大幅度提高了，而接受率常在5% 左右徘徊。此外，顶尖学术期刊的编辑经常会要求附加实验， 这又会使研究者花费大量的时间、经费和精力。即便这样，最 终也不一定会被接受。对于科学从业者来说，从未有过这么大 的压力。为了获得竞争优势，一些人通过“捏造”研究结果来 走捷径，这有什么奇怪的呢？ 我不认为简单地增加研究资金就可以缓解这一问题。解决 这一问题需要多方面的配合。其中一个值得考虑的方案是，加
大对科学欺诈行为的惩罚，比如，浪费宝贵科研资金的人应该 被判刑入狱。当前的情况是，那些被捕的人往往能毫发无损地 逃避惩罚。由于大学任职体制的特点，部分人会得到一笔可观 的离职补偿金。我们必须扭转这一趋势，以改善科研机构的生 存现状。
99 SUB-PRIME SCIENCE 次级科学 尼 古 拉 斯 · 汉 弗 莱 （ Nicholas Humphrey） 心智哲学家，心理学家，伦敦经济学院荣誉退休教 授，伦敦新人文学院（New College of the Humanities） 哲学客座教授，剑桥大学达尔文学院高级成员；著有《灵 魂之尘》（Soul Dust）。 2015年8月，布赖恩·诺塞克（Brian Nosek）联合开放科 学合作项目的团队在《科学》杂志上发表了一份报告。这份报 告论述了科学研究的可重复性问题，这些研究结果曾被发表在 一些顶尖心理学杂志上。一个研究团队运用高性能的设计和原 始资料，对100项实验性研究进行了重复，但仅有36%的研究结 果能够被重现。以下这些研究结果无法被重现： · 当人们读到“告知他们的行为是确定的”相 关文章时，会变得缺乏自由意志和更容易撒谎。
· 人们在刚洗完手时不会做出过于严格的道德 判断。 · 在排卵期，有伴侣的女性更容易被单身男性 吸引。 这一特殊的发现虽然不会改变整个游戏规则，但至少被许 多人知晓和讨论，包括我在内。 为什么最初的研究结果这么不可靠呢？虽然部分研究可能 是无意的，但多数研究之所以会出现这种情况，只是因为太过 于草率和急于发表，或是明目张胆的欺骗行为。令人担忧的 是，原来的研究越具有新闻价值，则越有可能无法被重现。业 内人士将这种现象比作火车出轨。 约翰·布罗克曼喜欢引用斯图尔特·布兰德（Stewart Brand）所说的一句话： “科学是唯一的新闻。然而，当我们阅 读报纸或者杂志时就会发现，大家仍旧只关注八卦，这些只不 过是关于新奇的可悲幻觉。虽然人类本身没有太多改变，但科 学的发展却日新月异。”不过，值得注意的是，科学和新闻的 区别从来不像布兰德想象的那样明确。 事实上，科学本身总是受到人类利益的影响，比如个人恩 怨、政治和宗教偏见、对宠物的顽固看法，这些因素在过去甚 至导致一些伟大的科学家篡改实验数据，曲解理论。令人感到 庆幸的是，科学知识的主体仍然得到了延续和发展，没有受到
人类的这些不理智行为的影响。总体来看，科学家都遵守了规 则。 然而，我们绝不能自满。职业文化是不断变化的。在许多 领域，不仅限于心理学，科学都只能说是一种职业，而非一项 崇高的事业，是一种谋生手段，而非真理的殿堂。次级科学杂 志正在蓬勃发展，科学研究的奖金也在不断提高。银行家已令 我们蒙羞，但愿科学不要成为下一个。
100 THE INFANCY OF META-SCIENCE 元科学的萌芽 乔 纳 森 · 斯 库 勒 （ Jonathan Schooler） 心理学家，加州大学圣巴巴拉分校心理学与脑科学系 教授。 科学的一个关键特征是，它能在新发现的基础上不断发 展。从历史上来看，技术能力、定量过程和科学认知方式等方 面发生的变化，大大改善了科学的调查研究方法，不过，进一 步改进的压力正逐步增加。研究人员经常会发现这样一种现 象，医学、心理学、基因学和生物学等领域的许多科学研究结 果无法被重现，这不仅让他们产生怀疑，更使我们对已公布的 研究结果产生怀疑，不得不进行重新评估。 为了解决科学自身的局限性，出现了一门新兴的学科，它 就是元科学（meta-science），即科学的科学。这一学科试图 采用可量化的科学方法，向我们展示当前的科学实践是如何影
响真实的科学结论的。这种方法已被许多科学领域采纳，包括 医学、生物学和心理学。相关研究人员正在试图搞清楚为什么 很多原始的实验性研究都无法被完全重复。元科学的本质是科 学的哲学，以及对科学方法的研究。其与前者的区别在于，元 科学依靠的是定量分析，而与后者的区别是，元科学广泛关注 造成科学调查的局限性和取得成功的普遍因素。 最近，布赖恩·诺塞克联合开放科学合作项目的团队在 《科学》杂志上发表了一份关于元科学的研究报告。该报告揭 示了这样一种现象：某个研究团队从三家顶尖心理学期刊上随 机选择了100项实验性研究，对其进行了重复，结果仅有不到一 半的研究能达到原有研究所公布的显著性水平。这一研究值得 引起关注，因为它不仅将关注点引向所有出现这种现象的科 学，还引向了科学研究过程本身。基于这一点，这项研究首次 体现了元科学的重要性。 尽管我对这一研究所体现的元科学的目标很感兴趣，但也 同样担心这一研究的设计和完成过程所存在的局限性可能会导 致人们对心理学的健康发展产生误解，做出悲观的评价。科学 研究的可靠性变低的原因可能有很多，包括技能上的差别、参 与重复研究的科学家的动机、统计能力上的局限性，以及原始 实验的保真度（fidelity），这个可能是最重要的。虽然诺塞 克和开放科学合作项目的团队试图让原来的实验研究团队监督 整个重复过程，但许多被重复的科学研究并没有得到原来研究 团队的认可。而这又反过来导致了对这一研究的低评估。
即使采用原来研究团队认可的实验过程，可能同样存在保 真度偏低的问题。比如，一项广为人知的科学研究就重复失败 了。这项研究曾得出这样的结论：接触到反自由意志信息的人 会变得更容易撒谎。我对这项研究非常熟悉（也许是想为其辩 护），因为我是原始研究报告的共同作者之一。虽然我们在重 复协议上签了字，但后来发现，该研究的重复过程遗漏了一个 十分重要的小细节。在最初的研究中，反自由意志的信息被界 定为另一项完全不同的研究的一部分，但在重复研究中并非这 样。最近我们发现，当反自由意志的信息作为同一研究的一部 分被引入时，人们改变关于自由意志的信仰的可能性便会降 低。如果人们发现自己是被强迫改变主意的，便不再愿意改变 他们对这一重要问题的看法。在这种背景下，在所重复的研究 中，反自由意志的信息一开始未能显著地改变实验参与者关于 自由意志的信仰，这一点非常重要。因此，很难推断出他们会 变得更容易撒谎的结论。我怀疑大部分科学研究之所以重复失 败，可能就是因为遗漏了类似的重要小细节。 随着元科学的不断发展，相关技术的改进至关重要，因为 它们有助于我们理解原始实验和重复实验的差异是如何导致重 复实验结果不准确的。提高原始实验的透明度，比如采用详细 的预登记（pre-registration）方法，能够让参与重复研究的 团队更好地理解原始研究实现的方式。同样，找到能够评估重 复实验保真度的方法也很重要。 元科学接下来的发展方向是，进行后续的重复实验，系统 地研究新假设在不同实验室中被反复测试的效果。这种方法有
利于克服在选择重复哪些已发表的实验时的固有偏见，还有助 于阐明各种可能会影响科学研究的可重复性的因素，包括样 本、实验投入和保真度的变化。 随着元科学的理念被广泛接受，科研人员将会意识到，单 一的实验无法有效证明某种现象的存在，同样，单一的重复实 验的失败也无法证明某种现象是假的。随着时间的推移，科学 家可能会更愿意详细记录和（理想地）预登记所有的研究细 节。他们不会将重复自己实验的行为视为对自己的怀疑，而是 对研究结果的重要性的一种测试。他们将会意识到，重复其他 人的实验是他们的科学责任。他们将会改进重复实验的过程， 以确定实验发现的鲁棒性（robustness），以及理解边界条件 和重复结果出现不符的原因。即便历史表明，我们对元科学的 最初尝试非常浅显，但这一科学最终会提供对科学方法的本质 的深刻见解。
101 THE AGE OF VISIBLE THOUGHT 可视化思维时代 彼得·加布里埃尔（Peter Gabriel） 创作型歌手、音乐家、人道主义活动家。 随着大脑扫描系统成本的不断下降及其分辨率的提高，再 加上计算能力的不断提升，我们很快就能以新的方式实现人类 思维的可视化、下载和共享。 2015年，大脑扫描仪的价格下降至普通消费者可以承受的 水平，这一点着实吸引了我。 玛丽·洛·杰普森（Mary Lou Jepsen）的研究成果让我了 解了大脑读取设备的发展潜力，以及人们在持续地观看不同的 视频时，大脑的活动模式能为将思维生成图像提供基本依据。 2011年，加州大学伯克利分校科学家杰克·加兰特（Jack Gallant）的实验室进行了一项开创性的研究。这项研究证明，
当人们观看不同的视频时，我们可以根据功能磁共振成像扫描 仪获取他们的大脑活动模式，再将其思维转换为数字图像。 随着获取的图像以及对应的大脑活动模式越来越多，个人 可视化思维库中的内容将越来越丰富，而且随着数据质量的不 断提高和解码算法的不断改进，思维可视化的准确度将会得到 大幅度的提升。杰普森告诉我，这一目标将会在10年内实现， 并且其价格与电子产品的价格相差无几，这将能引起普通人群 的关注。复杂的技术与基于磁场的高能耗、价值数百万美元的 大型系统将通过光学技术取得成功，然后消费类的电子产品优 势就会充分体现出来，而强大的人工智能算法将完成剩下的工 作。由于具有巨大的潜在利益，这种科幻小说中描述的未来必 定会实现。 因此，未来将会出现的情景是：我们的思维将跃出大脑呈 现到计算机上，再到互联网上，进而到全世界。我们将进入可 视化（以及可听见的）思维时代。这一技术对人类生活带来的 影响将不亚于任何其他技术或进化上的进步。 人之所以为人的本质在于思维和记忆，而这一本质即将像 罐头一样被打开，从沉睡中被唤醒。未来廉价的大脑扫描仪可 以使我们显示自己的思维，并访问他人的思维。从事这一研究 的先行者面前摆放着的是一杯令人兴奋的奥本海默(47)式的鸡尾 酒，其中混杂着期待、预感、兴奋和恐惧。我们的职责是确保 它们不会感到孤独和被忽视。
据报道，一家大型技术公司已经放弃了对可视化思维大脑 读取技术的研究，这显然是担心潜在的负面影响和关于隐私的 争议。这一系列技术的出现将会对我们的日常生活和人际交流 产生重大影响，并且必然会从正反两方面改变我们的人际关 系、目标、工作方式、创造力以及获取信息的方式。难以适应 这种透明的生活方式的人将会感到很不自在，也许我们应该开 设相关课程来引导人们变得开放、诚实和适应透明，从而能在 可视化思维的海洋中畅游。 可视化思维还会带来哪些变化呢？其中的一个主要变化 是，随着更短的反馈回路加速改变、时间尺度的崩溃，以及我 们已经适应了的舒适的安全毯的逐渐消失，思维将越来越接近 行为。在我祖父这一辈人的时代，从伦敦至纽约需要三周时 间，旅途中还可能会遇到各种危险，而到了我们这一代，乘坐 飞机仅需三个小时，并且旅途还很舒适。同样，将思维直接带 入物质世界将会消除时间延迟带来的舒适感。比如，当我观察 街上的建筑物和汽车时，看到只是思维立即变为物质，或者以 物质形式存在的想法，而通过3D打印和机器人技术，这个过程 可以在瞬间实现。 在过去的一年里，我们已经目睹了机器人可以修建桥梁和 房屋。不过，这些还只是基于3D蓝图，很快我们就可以直接看 到建筑师的思维。只需稍加调整，建筑师的最终思维就能被扫 描出来，并很快组装成建筑。同样的事情还将出现在电影、音 乐和其他所有涉及创造的过程中。想象与现实之间的鸿沟即将
消失，我们是选择无视，还是开始建造诺亚方舟呢？洪水就要 来了！
BUT IRRESPECTIVE OF HOW FULL （ OR EMPTY ） YOU BELIEVE THE GLASS TO BE, A POWERFUL QUESTION EMERGES: TO WHAT EXTENT WILL OUR CONCEPTIONS OF WHAT IT MEANS TO BE HUMAN CHANGE? 无论你认为杯子是空的还是满的，有一个至 关重要的问题值得思考：我们应该如何理解人之 所以为人的含义？ ——霍华德·加德纳，《人之所以为人的含 义变迁》
102 OUR CHANGING CONCEPTIONS OF WHAT IT MEANS TO BE HUMAN 人之所以为人的含义变迁 Howard Gardner 霍华德·加德纳 著名教育心理学家，哈佛大学荣誉教授；著有《多元 智能新视野》(48)。 我们所处的这个时代，数字技术（硬件／软件）和生物学 研究（基因／大脑）与应用获得了空前绝后的发展。我们可能 认为，这些变化完全或者总体来说是正面的。作为一名悲观主 义者，我能轻易地指出存在的问题。无论你认为杯子是空的还 是满的，有一个至关重要的问题值得思考：我们应该如何理解 人之所以为人的含义？ 过去5 000年的历史见证了人类自身的巨大变化，在这之前 的历史可能见证了更多的变化。不过，学者们普遍都认为，在
最近一万年，甚至更长的时间内，人类的基本属性或者人类的 基因组没有发生太大的变化。正如思想家马歇尔·麦克卢汉 （Marshall McLuhan）所说，技术仅扩展了人类的感官，并没 有从根本上改变它们。一旦我们开始修改人类的DNA（比如，通 过CRISPR技术）或者人类的神经系统（通过医学或数字设 备），人之所以为人的含义就会发生变化。一旦我们将重要决 策的决定权交给数字设备，或是这些人工智能实体不再遵循我 们为它们设定的程序，重新编码自身的进程，人类将丧失在这 颗星球上的统治地位。 乐观的设想是，这样的变化会逐步发生，甚至难以察觉， 地球将会变得更和平，生活其上的生灵会变得更快乐。不过， 根据我所读到的新闻报道，以及对过去25年里发生的事情的分 析，人类难以接受不再居于统治地位这一事实，更不用说变得 像尼安德特人那样默默无闻了。因此，我希望在之后的新闻中 能看到人类对改变自身基本属性的抵制，以及新旧生物之间的 公开战争。不过，与过去不同的是，我们不会从赫胥黎、乔治 ·奥韦尔或安东尼·伯吉斯等小说家的作品中寻找见解，而是 会倾听第三种文化成员之间的谈话。
103 COMPLETE HEAD TRANSPLANTS 完整的头颅移植 卡伊·克劳泽（Kai Krause） 软件艺术家，哲学家；著有《实时文学浏览器》（A Realtime Literature Explorer）。 2015年早些时候，一位从事神经科学研究的老朋友给我看 了 医 学 期 刊 《 国 际 外 科 神 经 学 》 （ Surgical Neurology International）上的一篇文章。初看之下，这是一篇混杂了专 业术语的文章，阐述了意大利“图灵高级神经调节小组” （Turin Advanced Neuromodulation Group）提出的一种采用 “ 纳 米 刀 ” 进 行 “ 头 颅 吻 合 ” （ Cephalosomatic Anastomosis，简称CSA）手术的方法，所用的纳米刀由一层薄 薄的氮化硅组成，具有纳米级别的锐利刀锋。 后来，我才逐渐意识到，这篇文章传达了一种十分令人震 惊的信息：在希腊语中，“Kephale”表示“头颅”的意思， “Somatikos”表示“身体” ，而“Anastasis”在拉丁语中表
示“复活”的意思，而字母组合“CSA”表示“完整的头颅移 植”。我被深深地震撼到了，真是不可思议！ 将大脑与另一个身体连接的想法引发了许多猜测。许多科 幻小说和B级电影中都有这样的场景。如果真是如此，我们需要 考虑的问题将有很多。 在我读了这篇文章的几个月后，意大利外科医生塞尔焦· 卡纳韦罗（Sergio Canavero）宣布找到了合适的头颅捐献者。 这件事突然之间变得真实可靠，而且还有了具体的细节性信 息：手术将在中国进行，将需要150名专业医生，手术时间将会 持续36个多小时，成本将超过1 500万美元。主流媒体对这一新 闻进行了大规模的报道。很多人的反应都与这一手术涉及的伦 理问题相关，并使用了以字母F开头的词（我所说的是科学怪人 “Frankenstein”［弗兰肯斯坦］）来描述它，并对脊髓融合 的科学细节展开了讨论。 在伦理道德层面，我的立场是带有偏见的。20世纪90年代 中期，我为了一个项目去剑桥大学拜访了霍金。此后不久，他 访问了加州大学圣巴巴拉分校，我又见到了他。这两次近距离 的交流给我留下了深刻的印象：最聪明的头脑被几乎完全无法 正常行动的身体桎梏住，这就好比“心灵被困在身体里” ，并 以最极端的方式表现出来。所有目睹这一幕的人都会感受到深 深的悲痛，而且实际情况比以他为主题的电影表现出来的要悲 惨得多。
那么问题来了。谁会反对霍金延长自己的生命，获得正常 的身体呢？难道不应该有这样的选择吗？如果医学能实现这一 点，谁会不愿意让他试一下呢？从理论上来看，霍金不是手术 的候选对象，因为他的头颅也受到了同种疾病的困扰。从道德 层面来说，他的人生充满悲剧，令人动容。 我担忧的另一个问题是人类的傲慢，批评家将其称为“扮 演上帝”。这个问题便是：捐献者来自哪里？这种医学手术只 有富人才能做得起吗？现在我们来想象一下，第一例头颅移植 手术的接受者将在18天后死亡，而后续100例手术中有将近90% 的患者没有活过两年。不，这不是关于完整的头颅移植的预 言。回顾一下过去50年所发生的事情。1967年12月，南非外科 医生克里斯蒂安·巴纳德（Christiaan Barnard）进行了第一 例人体心脏移植手术，这在当时引发了全世界的关注。随后， 他登上了全球各地的杂志封面。当时才10岁的我，不仅记住了 这个复杂的手术，还记住了他包含两个元音“a”的名字（此处 指第一名字“Christiaan”）。当时，他也遭受了同样的批评 和道德层面的争议。 在早期阶段，心脏移植手术的成功率非常低，人们最初的 热情开始消退。一年后，越来越多的人开始谴责这项手术。只 有当引入环孢素大幅度降低免疫排斥后，心脏移植手术的成功 率才开始提高。实际上，任何一项事物在进步的每一个阶段都 会招致极端的批评。如同现在的头颅移植手术一样，当时的心 脏移植手术也存在各种谣言，比如， “所有的囚犯都被变成了 捐献者”。
令人备感不幸的是，网络上有关卡纳韦罗的视频令人感到 非常不舒服。当时还出现了各种关于他的言论。比如， “世界 由此将被改变”；他的科学实验被称为“天堂”和“双子 座”；用挤压的香蕉代表受损的脊髓，并将其与一个被整齐切 割的香蕉放在一起，以描述他的这项看上去很简单的计划。卡 纳韦罗一再称这种手术为“混合意大利面” ，甚至提到他的俄 罗斯捐献者有“90%的概率能获得再次行走的能力”。 《卫报》曾报道，卡纳韦罗出版了一本名为《发现女人》 （Women Uncovered）的书，书里描述了他经实践检验的约会技 巧。很显然，在头颅移植手术这件事情上，我们很难规避细 节，掩盖事实，因为数百万四肢瘫痪的患者正在密切关注着重 新修复脊髓的可能性。 我这里所说的并不是名人轶事。我认为，就目前而言（指 2017年），这一手术很难实施。但2027年、2037年、2047年又 将如何呢？如果回顾过去，我们就能发现复杂性的增加，不得 不认为这将会成为现实。那么，这就引出一个有趣的问题：如 果幻肢会带来严重的心理问题，那么整个“幻肢”将会带来什 么影响呢？自我形象（self-image）是一种非常精妙的“程 序 ” ， 涉 及 复 杂 的 信 号 、 流 体 和 信 使 化 学 （ messenger chemistry）(49) ，怎么能在远程实现稳定的状态呢，更不用说 正常状态了。 巴纳德曾被问道： “为什么有人会选择风险如此高的手术 呢？”他回答道： “对于生命濒危的人来说，移植手术不是一 个很难的选择。如果有一只狮子将你追到一条有许多鳄鱼的河
边，你肯定会跳入水中，并在内心说服自己有可能游至对岸。 但是，如果没有狮子，你肯定不会冒这种险。” 虽然我连走进牙医的候诊室都感到害怕，但30年后，我也 许会选择面对“鳄鱼”。如果霍金能活得更久一些，他应当尝 试所有的治疗方法。我知道，有些人最大的愿望就是获得一颗 新的大脑。因此，对于完整的头颅移植手术，我持两种观点。
104 THE EN-GENDERING OF GENIUS 天才的性别 丽 贝 卡 · 戈 尔 茨 坦 （ Rebecca Goldstein） 哲学家，小说家，纽约大学客座教授；著有《谷歌时 代的柏拉图》（Plato at the Googleplex）。 在人类历史的大部分时间里，人类系统性地浪费了自身的 人力资本。原因在于，我们拒绝了半数成员的创造力潜能。20 世纪之前，很少有女性能够接受高等教育，而接受了高等教育 的女性被隐去了性别。直到几十年前，性别之间的差距才明显 缩小。从1982年开始，美国获得学士学位的女性超过了男性； 从2010年开始，美国获得博士学位的女性超过了男性。近些年 取得的这些进步也反映了我们过去对女性人力资本的极大浪 费。 尽管如此，一些学术领域仍然存在性别上的差距，这些学 术领域包括科学、技术、工程与数学领域（以下简称四大学术
领域）。这种差距在欧洲和美国普遍存在。对于男性为什么在 这四大学术领域占主导地位这个问题，人们提出了一系列解 释，并就如何克服这种性别差距提出了很多建议。如果女性在 这四大学术领域表现出的劣势不是因为兴趣和能力上的天生性 别差异，那我们应该努力克服这种差异。这个社会存在许多理 论和实践上的难题急需解决，如果我们不充分利用已有的合适 人才，实在有些愚蠢。 这也是我认为安德烈·席丕安（Andrei Cimpian）和萨拉简·莱斯莉（Sarah-Jane Leslie）发表的一篇文章(50)所述的 内容算得上一则重大新闻的原因。首先，他们搜集的数据表 明，不应该通过四大学术领域或者非四大学术领域的男女比例 来衡量性别差异。在美国，获得四大学术领域中有些学科（比 如，神经科学与分子生物学）的博士学位的男女比例相等。同 样，非四大学术领域中的有些学科，比如音乐理论及作曲 （ 15.8% ） 、 哲 学 （ 31.4% ） 与 四 大 学 术 领 域 中 的 物 理 学 （18%）、计算机科学（18.6%）以及数学（28.6%）等学科的性 别差异相当。他们的研究取得的第一个令人震惊的发现是：无 论从何种角度来看，并不是科学本身造成了顽固存在的性别差 异。在某种程度上，这一发现本身已经改变了关于性别差异的 相关推测。 简·莱斯莉和席丕安所测试的假设很罕见，并且测试过程 也很困难。他们将这种假设称为“领域相关能力信仰假设” （field-specific ability belief，简称FAB）。这一假设关 注的是，在某一特定领域取得成功是否需要纯粹的天赋才能，
而且这种才能无法通过学习获取，无论多少后天努力都无法取 代，我们可以称之为“心灵捕手”。在1997年的同名电影中， 马特·达蒙饰演了麻省理工学院的一名清洁工。某天深夜里， 他看到了教室黑板上留下的一道数学题，于是放下拖把，毫不 费力地解答出来了。 为了测试领域相关能力信仰假设，研究人员向美国顶尖大 学的相关人员（教授、博士后和研究生）发出了调查问卷，以 了解在具体的领域里，对天赋才能的信仰在多大程度上占据了 主导地位。在一些领域里，成功更多地被看作动机与努力的产 物，而在另一些领域，拥有“心灵捕手”才能的人则更容易成 功。 这项研究取得的第二个令人震惊的发现是：在某一特定的 领域里，相比于其他主流假设，领域相关能力信仰假设对该领 域女性所占比例的预测更为准确，其他主流假设包括特定领域 中工作和生活的平衡情况，以及对系统化与共情技巧的依赖。 换句话说，席丕安和简·莱斯莉的这一发现的重点在于，如果 一个领域越是被认为成功仅靠智力，比如天赋，该领域内女性 所占的比例就越少。领域相关能力信仰假设坚决地否定了四大 学术领域和非四大学术领域这种划分。 席丕安和简·莱斯莉十分谨慎地强调，他们的发现并不意 味着领域相关能力信仰假设是性别差异一直存在的唯一原因， 而只是说明这种假设是有效的。在后续的研究中，他们还讨论 了一些非正式的证据，以证明领域相关能力信仰假设的合理 性。这些证据包括流行文化中虚构的男性天才（从夏洛克·福
尔摩斯到豪斯医生，再到心灵捕手）与女性天才数量的比例。 天才几乎全都是男性。我想补充的是，当女性天才成为主角 时，性别将会成为与天赋同样重要的焦点，甚至关注度更高。 如果天才是一种反常现象，那么女性天才就更反常了，因为它 被看作是女性自身的反常。就是因为存在这种刻板印象，那些 强调天赋的领域才会出现女性数量偏少的现象。 这两位作者关注的只是学术领域。有一个注重创造力的领 域特别关注天赋和天才，这一领域就是艺术，其中包括文学。 数据表明，这一领域长期以来也存在性别失衡的现状。尽管当 年女性作家的数量众多，但由女性文学组织统计的数据表明， 美国与英国的顶尖文学杂志更多关注的是男性作家写的书，并 且更倾向于委托男性作者撰写书评。领域相关能力信仰假设能 否解释这种失衡，并证明席丕安和简·莱斯莉的第一个发现 呢？ 我知道，相对于冰盖消融速度比预期的要快等重大新闻， 领域相关能力信仰假设只是小众新闻。这也是在回答今年的 “Edge年度问题”时，我一开始便选择写冰盖问题的原因。然 而，对于超过人类半数人群的创造力潜能，我们所用的衡量标 准太过狭窄，这本身就有问题。从全局来看，对于人类科学和 文化来说，还有什么比增加有能力做出重要贡献的人才的数量 更为重要呢？
105 DIVERSITY IN SCIENCE 科学的多样性 吉诺·塞格雷（Gino Segre） 宾夕法尼亚大学荣誉退休教授；著有《平凡的天才》 （Ordinary Geniuses）。 在美国最高法院关于高等教育平权行动的听证会上，一位 法官提出了这样一个问题： “少数族裔的学生能为物理课带来 什么独特的看法？”如果将物理学视为机器人的工作，那答案 就是“没有”。然而，与所有科学类似，物理学与我们之所以 为人的偏见和视角相关。无论是出于自律还是自发，科学都是 一项关于直觉和系统的事业。 引领物理学研究朝前发展的是人，他们设立了物理学研究 机构，或者身兼教职，研究物理学是他们的兴趣、专业或者日 常工作。如果科学家的组成缺乏多样性，我们便很容易看出物 理学研究的发展方向。
科学上的协作越来越普遍，这使多样性成为科学最重要的 特征。直到最近，从事物理学研究的大都是单身人士，他们主 要是来自北欧的白人男性。以前，在已发表的论文中，我们很 难找到有两位作者合著的情况，三位以上的作者更是罕见。而 在第二次世界大战之后，这种情况发生了剧烈的转变。 具有不同性别、人种和种族的大型科学协作已成为新常 态。研发ATLAS(51)的团队（也是欧洲核子研究中心发现希格斯 玻色子的主要研究团队）由来自38个国家的175家科研机构的3 000名物理学家组成，他们展开了密切合作。即便是单个大型设 备的建造，比如粒子加速器或大型望远镜，也出现了与人类基 因组计划和人类微生物组计划类似的合作模式。不过，这种合 作模式还面临着一项复杂的挑战：如何让各个组成部分之间进 行有效的协作。 因此，我认为的重大新闻是，科学协作的成功施行正在为 建立国际协作的模型奠定基础。各国共同应对气候变化便是国 际协作最好的例子。 成员背景的多样性使科学研究的方法变得更多样化，这便 是科学协作的一大优势。据调查，如果物理学院录取学生主要 基于考试成绩，那么最终招收的新生几乎全部都来自以成绩为 导向的国家。大部分学院认为，这种情况对学生和学术领域都 无益。因为这将会导致同质化，而不能鼓励必要的原创性和开 创精神。
无论是在课堂上还是研究上，科学的未来与性别、人种、 种族和阶层的多样性息息相关。如果我们无法实现这样的多样 性，科学的未来将岌岌可危。
106 THE DEMOCRATIZATION OF SCIENCE 科学的民主化 迈克尔·舍默（Michael Shermer） 《怀疑论》杂志创始编辑，《科学美国人》专栏作 家，美国克莱蒙特研究生大学客座教授；著有《道德之 弧》（The Moral Arc）。 过去25年间最重要的新闻是科学知识的民主化，而且这将 会成为各种潮流的基础，推动科学的发展。知识传播的第一次 浪潮发生在几百年以前，以印刷出版和批量印制的书籍为标 志。第二次浪潮发生在第二次世界大战之后，以大学、学院的 扩张，以及对高等教育对于培养有用、有文化的人才的必要作 用的信仰为标志。第三次浪潮开始于25年前，以第三种文化为 标志： “部分专家、学者通过各自的工作和发表的文章来呈现 生命的深层次含义，以及重新理解人类自身等，他们正在逐步 取代传统的知识分子。”这句话是约翰·布罗克曼于1991年所 说的。
过去25年间发生了很多事情。关于第三种文化的话题仍然 是当前的主流，比如人工智能、人类遗传学、网络空间等，而 有些话题已经褪色，比如混沌学说、分形理论、盖亚假说等。 作为一种被重新定义的力量，科学文化正在通过越来越多的传 播途径延伸到社会的各个角落，使每一个人都能参与进来。25 年前，第三种文化主要通过书籍和电视来影响大众，而现在的 传播途径有电子书、音频书籍、虚拟图书馆、社交网站、博 客、播客、文件共享、视频共享、论坛、大规模在线开放课程 （MOOC）、远程音／视频课程、虚拟教室以及虚拟大学等。 这些事件的新闻价值不仅限于传播知识的新技术，还在于 那些政治掮客接受了这一观点：第三种文化是所有其他文化 （政治、经济、社会和意识形态）的驱动因素；通过学习科学 知识，人人都可以成为有影响力的人这一理念已被广为接受。 科学的民主化改变了一切，因为这使我们解放了数十亿人 的大脑，用于解决问题。物理学和生物学在20世纪取得的伟大 成就正被社会科学和认知科学迎头赶上。我们开始意识到，比 起物理学或生物学的力量，人类的行为对于未来具有至关重要 的意义。
107 NEWS ABOUT SCIENCE NEWS 关于科学新闻的新闻 舍扎夫·拉法利（Sheizaf Rafaeli） 以色列海法大学互联网研究中心教授、主任。 有人说，新闻只是历史的初稿，而新闻报道只是在匆忙之 中赶写出来的文学。历史和文学往往比匆忙进行的科学研究更 有耐心和视野。那么，科学领域有什么新鲜的发现呢？或者说 有什么新闻呢？我认为，这一领域的重要新闻来自新闻本身及 其与科学之间的关系，其中最为重要的是，科学能变得有多透 明。 新闻既来源于社会，又有助于构建社会。新闻之所以能够 反映社会，是因为它与周围环境息息相关，新闻是主观的，且 持续的时间比较短暂。新闻通过告诉我们“我们是谁以及是什 么”来构建社会。自从柏拉图提出洞穴理论伊始，我们就已经 知道了新闻对政治和权力的构建作用。我们已经意识到，透 明、开放的科学新闻加强了科学与社会构建之间的关系。通过
科学新闻，我们逐渐了解到，科学多大程度上是由社会构建 的，以及我们应当如何应对这一事实。 关于新闻最重要的变化在于，它们本身是社会性的。包括 科学新闻在内的新闻被越来越多的利益相关者收集、整理、展 示和消费。在我们这一代，甚至最近10年间，科学、新闻、社 会三者之间的关系已经被完全改变。新闻已经不再是所谓的涓 滴式的广播方式，而是成为一种自下而上的现象。关于发现、 创新、争议的新闻和证据正越来越多地由草根阶层制造和排 名。从总体上来说，新闻变得更容易获取了。关于学费和预算 的经济学起到了一定的作用，对知识结构的不断加深的认知也 起到了类似的作用。 很多因素促成了这些变化。比如，人们的阅读写作能力提 高了，审查没那么严格了。此外，新闻的获取方式增多了、同 质化程度降低了，以及部分人或机构对新闻的操控放松了，即 便新闻的算法排名和管理变复杂了。因此，通过科学新闻及其 报道，人们对科学的民主化、资金投入与成果的期望都提高 了。实际上，Edge上公开的跨学科讨论就是一个令人欣慰的例 子。 虽然操控或过滤新闻的行为从未减少，包括科学新闻，但 政府和相关权威人士不再像以前那样轻易地掩盖突发事件和重 大发现了。在线共享信息的方式增多了，科学新闻就是一个很 好的例子。科学出版与新闻企业之间的界限正在逐渐消失。在 如今这样开放与透明的环境中，像阴谋论和反科学这类行为很 难获得认可。这样，人们便更易于接近真相。
然而，科学的民主化带来的未必都是积极正面的。我们不 应该放松警惕，问题与挑战无处不在。一方面，科学变得更透 明、更具参与性可能会导致民粹主义的兴起。我们应该继续保 持对新闻传播机构和渠道的批判性思考。另一方面，垄断现象 仍然存在，至少在科学出版方面是如此。媒体报道的集中所有 权仍然是一种威胁，而且在一些地区，这一趋势不断在加强。 试图操控新闻、科学文献和课程以服务于某种意识形态、权力 或特殊利益群体的行为依然存在。传统新闻场所的消失、其他 国家商业模式的侵蚀，以及一些科学传播机构正面临的问题， 都仍然令人担忧。不过，当前正处于过渡时期，总体形势朝着 好的方向发展。 无论是历史的初稿还是匆忙之中赶写出来的文学，其重点 在于能被旁观者注意到，而非无人问津。因此，关于科学最鼓 舞人心的新闻是，越来越多的人开始关注科学新闻、为其排 名，并开始参与和应对科学新闻。
108 THE BROADENING SCOPE OF SCIENCE 科学的范围正在不断扩大 塔尼亚·隆布罗佐（Tania Lombrozo） 加州大学伯克利分校心理学教授。 每当我们学到新东西时，大脑就会发生变化。孤独症儿童 的大脑与正常儿童的大脑是不同的。不同类型的道德选择与不 同的大脑活动模式有关。当涉及精神和情感体验时，神经活动 会随着体验的不同而变化。 在大多数情况下，这一发现不应该被算作新闻，至少在21 世纪或20世纪不应该如此。因为我们已经了解了大脑与行为和 经验的关系，以上发现并没有什么新意。这是为什么呢？行为 和经验上的任何差异都必然伴随着实现这种差异的深层次变 化，而我们已经知道根源在于大脑。 那么，为什么这类有关神经科学的发现仍然能成为新闻 呢？
也许，原因在于某些相关细节具有新闻价值，比如，在学 习的过程中，大脑发生变化的具体方式能告诉我们如何改进教 育。不过，关于思维的神经科学发现之所以能成为重大新闻还 有另外两个原因，它们值得我们认真深思。 第一个原因在于心理学家保罗·布卢姆（Paul Bloom）所 说的“直觉二元论”（intuitive dualism）。直觉二元论是一 种信念，即认为思想和身体以及思维和大脑在本质上是不同 的。而且，它们之间的区别非常大，以至本文开头关于思维的 神经科学发现所揭示的精确的对应关系令人感到惊讶。将思维 等同于大脑是错误的，也许用马文·明斯基（Marvin Minsky） (52)的话来说比较合适， “思维是大脑的行为”。我们应该拒绝 那些基于直觉二元论的笛卡尔式的承诺，无论它们看上去多么 直观。 第二个原因在于，关于思维的神经科学发现表明，科学的 范围正在不断扩展。随着测量、分析和理论水平的提高，我们 可以通过科学解决更广泛的问题。这本身并没有什么新意。而 真正具有新意的是，当前的科学已经囊括了众多领域，包括关 于道德判断、宗教信仰、创造力和情感的心理学，简而言之， 就是思维与人类的体验。我们终于在起初认为科学难以施展拳 脚的领域取得了进展。 当然，这并不意味着，科学能够回答所有的问题。目前， 仍然有许多关于思维的经验问题难以得到解答，有些也许永远 都无法得到答案。还有一些问题完全与经验无关。与山姆·哈 里斯（Sam Harris）相反，我不认为科学本身会告诉我们该如
何生活，或者该相信什么。不过，思维与体验才是科学研究的 主题，我们在这些领域正努力取得值得关注的进步。我认为， 这是一则好新闻。
109 Q-BIO 定量生物学 奈 杰 尔 · 戈 登 菲 尔 德 （ Nigel Goldenfeld） 物理学家，伊利诺伊大学香槟分校教授。 2015年真是科学新闻的好年份。通过几十年的努力，有两 项研究已接近成熟，它们将会在未来数年成为重大新闻。第一 项研究还没有被报道出来，但如果有的话，大字标题可能是 “具有模式生物的数学家真的存在吗”。 我们都知道数学家是什么，但“模式生物”（model organism）是什么意思呢？它指的是生物研究人员精心挑选的 用于研究的某种生物，通过操作或控制其细胞或基因以达到研 究目的。比如，黑腹果蝇，它可能是多细胞真核生物研究中运 用最广泛的生物，因为一代又一代的研究人员发现了操作其基 因的可靠方法，这样便能精确地观察其细胞的生长。将数学家
与模式生物联系起来似乎令人难以想象。这一研究到底有什么 新闻价值呢？有个小故事可以回答这个问题。 有一天，我和一位数学家同事一起吃午饭。她是微分方程 和动力系统方面的专家，曾发表过一篇题为《非完整约束及其 对克莱因-戈尔登晶格动力学模型的影响》（Non-holonomic Constraints and Their Impact on Discretizations of Klein-Gordon Lattice Dynamical Models）的文章。在吃午饭 期间，她说自己最喜欢的模式生物是水蚤。这是一种生活在池 塘与河流中的浮游生物，身长大约几毫米，它们的身体是透明 的，因此我们很容易就能看到它们的内部构造，并可以清晰地 观察出当摄入食物时，它们的身体会发生何种变化，比如酒精 能使它们的心跳加快。我这位同事还是一个科研团队的成员， 这个团队研发出了一种运用数学研究生态学的方法。他们用这 种方法研究人口、传染病、生态系统的稳定性以及对资源的竞 争。他们还能做出可靠的预测，与知名的生态学家共同发表论 文。 具 有 模 式 生 物 的 数 学 家 宣 告 了 “ 定 量 生 物 学 ” （quantitative biology）时代的到来。有几代生物学家已经 投入这一领域，他们中的一部分人是为了逃避对微积分和其他 高等数学的恐惧才加入这一领域的。以前的生物学是描述性科 学，而现在的生物学已经逐渐演变为定量和预测性的学科。推 动这一变化的主要代表人物是遗传学家埃里克·兰德（Eric Lander），他是“人类基因组计划”的主要带头人、麻省理工
学院和哈佛大学旗下的博德研究所（Broad Institute）创始主 任，他还是一位训练有素的纯数学家。 应用数学家和理论物理学家正在致力于研发新的复杂工 具，用于处理定量生物学的其他非基因组难题。其中一项挑战 是，某个群体的人数可能很多，但还是没有肺里的空气分子 多。因此，基于统计模型的物理学传统工具是时候该升级了， 这样才能应对以后会遇到的大波动，比如，细胞中的蛋白质或 生态系统中的个体在数量上的波动。 第二项研究是关于生命系统的能量来源的。从本质上来 说，生命系统是遵循热力学定律的，因此无法通过爱因斯坦、 路德维希·玻尔兹曼（Ludwig Boltzmann）(53)和乔赛亚·吉布 斯（Josiah Gibbs）(54)在100年前发展起来的统计热力学工具 来描述。曾参与氢弹设计的数学家斯坦尼斯拉夫·乌拉姆 （Stanislaw Ulam）曾打趣说： “不要问物理学能为生物学做 些什么，而是要问生物学能为物理学做些什么。”现在，答案 明确了：生物学正迫使物理学家开发新的实验和理论工具来研 究活细胞。 对于物理学家而言，最基础的生物学问题与生命背后的基 本物理原理有关。物理定律而非热力学定律是如何促使自发形 成的物质进行自动组织并演化成更复杂的结构的呢？若想回答 这个问题，我们需要将生命系统的组织原则从基于生物学的化 学结构中抽象出来。这也许能表明，地球生物的出现不是不可 思议的偶然事件，而是物理定律不可避免的结果。搞清楚生命