|
导读 烟花爆炸的瞬间绚丽且美，但人眼看到的时候，爆炸已经接近尾声。此文是我读过的最发人深省的文章之一。地球文明已经进入一个关键点！在黑暗的宇宙森林中，行星上的化石能源是一根小火柴，如果能够点燃，那么将会获得整个森林；如果不能，就会困死在地球上！ 3 范式春梦外的阴影 工业文明200多年的成就让大众信心满满，科技上的乐观主义渗透到社会上的每一处。即使是科技工作者，大部分对于横亘在眼前的下一级技术台阶也持“视而不见”的态度。本人很多年前在一个学术论坛偶尔谈到技术可能遇到大麻烦了，很多人批评到，19世纪末，不少人说物理学的理论大厦已经构建完毕，今后只需要在细节上修修补补就行了，可20世纪涌现了相对论和量子论，把人类对世界的认识大大推进了一步。现在说“技术革命的停滞”，不是和当年的情况一样吗？ 但经过近10年的思索和探讨，个人认为这一次的情况不同于上一次。上一次是认为科学理论已经完美，今后不再需要完善。而这一次的情况却是，即使人类在科学上有越来越多的理论，对世界的了解之处越来越多，但知其所以然不代表就能造其然。想发明的东西越来越多，但最终停留在纸面上的可能性越来越大，人类越来越难以推进技术的跨越。 当然，技术不会马上就停止进步，技术改进目前仍然在进行，但增长的步伐会慢下来。由于新一轮技术革命迟迟难以到达，在以后的岁月里，技术对社会的推动作用，不会像过去一个半世纪那样显著。技术很有可能进入一个“增长的停滞”时期，至于时间的跨度，如果不是永远的话，也是一段非常长的时期。 事实上，人类社会目前在很多技术领域已经面临窘境，就像深陷泥潭的巨兽，咆哮，挣扎，但被泥沙死死困住。而令人瞠目结舌的是，正如夜路行者喜欢大声吹口哨，上个世纪80年代以来，处于困境中的科技利益集团越来越倾向于编织各种技术噱头来维持媒体的注意力。而有意无意中，普罗大众对于科技的印象被集中转移到IT上，于是，摩尔定律成了家喻户晓的名词，网络成了新世纪技术进步的代表。 3.1 人类面临的技术窘境 上个世纪70年代以来，在媒体的IT喧嚣之外，人类在很多技术领域进展甚微。 3.1.1 能源转换技术的停滞 在至关重要的能源转换为动力技术方面，1969年后，人类的技术进步大幅放缓。 首先导致速度的停滞。在人类的大部分历史中，依靠畜力，人类的最高速度保留在每小时25英里。蒸汽机和内燃机出现后，1900年增加到每小时100英里左右。飞机出现后，逐步接近音速，火箭是巅峰。人类迄今为止最高纪录是2.5万英里/小时，由1969年“阿波罗10号”创造。但一切到此为止，上个世纪70年代，从伦敦到纽约的飞行时间是8个小时，现在仍然是8个小时。唯一以3个小时飞完这段航程的协和式超音速客机已于2003年退役。今天如果有人谈论太空火箭、月球度假或者太阳系载人探险，简直像痴人说梦（以上参考《未来的终结》一文）。 在火箭推进方面，没有任何稍大一点的创新，导致太空运输的单位质量成本依旧居高不下。纳粹德国在40年代搞出V1和V2火箭，不到30年，土星五号火箭运载阿波罗登月飞船在1969年造访月球，把人类的空间跨度拉伸了百倍不止。在当时，很多科学家预测20世纪末，人类将会在火星登陆。但现在看来，随着航天飞机的落寞，由于推进技术没有革命性的变化，再过50年都不大可能。传说中的核动力火箭现在彻底销声匿迹。甚至可以这么说，如果还是基于化学燃料的火箭推进，人类永远被困死在太阳系内。
在航空技术方面，从莱特兄弟木头双翼飞机上天，到喷气式发动机出现，到波音747投入服役，总共也就60多年的时间，变化只能用日新月异来形容。但从1970年开始，航空技术骤然减速，40多年前开始生产的波音飞机和B-52到现在依旧雄风不减。托IT技术革命的福，新型飞机更舒适，通讯更便捷，但在载重量和航程方面没有大突破，从侧面说明了航空技术以蜗牛爬的速度在前进。 在个人交通工具方面，还是基于4个轮子和内燃机的家用汽车，主体架构没有任何创新。上世纪80年代拍的《回到未来》三部曲中，幻想2015年应该出现的磁悬浮踏板毛都没有一根。 3.1.2 新能源的窘境 二战前的两次技术革命，本质上都是对新能源技术的开发和利用。二战后，人类曾经对核能抱有厚望，但核裂变技术由于其固有缺陷难以担当重任，而核聚变技术遥遥无期（后面还会专门论述可控核聚变的60年辛酸历程）。在现今的能源领域，依旧是石油和煤炭的天下。 从上个世纪70年代开始，全球每一次能源危机，总是会有人跳出来呼吁新能源。每一次吹嘘新能源的时候，总是说“技术进步很快，发电成本几年内就会与火力发电平齐”。但事实却是：到目前为止，所有光伏技术和风电技术，其发电成本远超火电，必须依靠政府的大量补贴才能生存。 以美国为例，在第一次石油危机后，1974年，尼克松号召要在1980年实现能源独立。30年后，奥巴马对未来的展望是到2020年实现1/3的石油独立。结果最终使得美国能源独立的是页岩油，而不是新能源。清洁科技已经变成“太昂贵”能源的代名词，在硅谷几乎是稳赔不赚的生意。 就像一位网友说过的，任何一项技术要想产业化，必须满足产业化的要求，同时满足多项指标。而现在国内常见的宣传手法是大谈某项指标，避开其它不利指标。以充电电池为例，说某某新电池容量很大，却回避生产成本，或者说某某电池的充电速度很快，却不谈寿命和可生产性。事实上，经过几百年的发展，在绝大部分行业，除非基础理论有重大突破，一般技术的进步是很缓慢的。很多进步是通过工艺和其它类别技术的引入来实现的。 诸如光伏发电、风电这样的产业，都面临着这样一个问题：其基础理论很早就出现了，但一直没有革命性突破，不能大幅降低发电成本，无法靠自身的力量来推动产业化，只能依靠政府的财政补贴来实现产业化。但政府的财政补贴不可能永远持续下去，如果再没有重大突破，石油的替代品将不可能是清洁昂贵的风能、水能、太阳能，而是脏而便宜的煤炭。 3.1.3 农业，医疗和生物技术 在农业领域，和20世纪50年代以前不同，在世界很多地区，农业生产变成了一种能源密集型产业，播种、化肥、撒药和收割都依赖于低成本能源。从上世纪80年代以来，粮食增产方面，水利、化肥和能源投入所做出的贡献更大，而种子的培育，很大程度上沿用的是老方法、老技术。人类所期盼的基于基因的生物技术并没有重大突破。因此，绿色革命从1950年到1980年期间使粮食收成增加126%，从80年代到现在却只增加了47%，勉强跟上世界人口增长的步伐。 在医疗技术方面，可能大部分人感觉进步很大，因为人均寿命大幅延长，但如网友q75所论述的那样，这是儿童死亡率大幅下降带来的进步，人的生理性寿命（无疾而终）时间并没有延长的迹象，而儿童死亡率大幅下降的技术半个世纪以前就取得了。很多人对现今医院的先进设施和豪奢大楼印象深刻,让人感觉医疗技术很NB。但在CT、B超和分析仪等耀眼设施的背后，其实是IT技术的扩散。 人类在疾病治疗技术上进展不大。很多疾病的病因仍然是一头雾水，比如最简单的口腔溃疡，至今没有一个让人信服的结论。从上世纪50年代到2005年，癌症的死亡率只降低了5%。尽管数千亿美元花在了研究上，但除去年龄、诊断是否及时等因素外，就癌症的治疗方法而言，2014年和1974年并没有大的区别。1962年，肯尼迪说，我们要把人类送上月球，7年后，人类真的实现了登月。1970年，尼克松向癌症发起“世纪之战”，此后40多年间美国联邦政府已经累计为这场战争投入1000亿美元，但胜利仍然遥遥无期。 不单是癌症，很多疾病的治疗效果改进都是慢得令人发指。事实上，医学和生物学这些年来的进步，要谢谢IT技术的进步和扩散，诸如CAT这样的设备，对于医疗技术的改进，要甚于医疗技术本身的进步。对于医疗技术本身，已经开始有学者提出，技术进步开始变慢。【医学创新已经减速了吗？http://www./articles/2013/05/08/has-medical-innovation-slowed-down.html】 而医疗技术陷入困境的另一个例子是药物开发。从上世纪50年代开始，批准投资10亿美元研发的新药数量每隔9年就会减半，生物技术领域的这一“倒摩尔定律”深刻揭示了药物开发面临的难题。（这里附带说下，中国的发改委造就了无数的“新药”，每次一降价，药品名就多了一个马甲。） 在生物学领域，从发现双螺旋结构开始，无数次的宣称要进入“生物学”世纪，要像牛顿力学那样指导工程实践，结果到现在为止,对DNA的动力学原理依旧知其然不知其所以然。比如，为什么一个基因的改变会导致高鼻梁和低鼻梁的区别，中间过程是怎样的。牛顿力学中，可以用微分方程来描述相关质点运动问题，但生物学中，快60年了，还只能观察表明现象，不能深入揭示内在机理，更不要说利用其中机理，无数次让人失望。搞生物的都只能拼命的发paper来申请资金，导致相关杂志SCI影响因子奇高。
生物工程描绘了不少美好的前景，但比较滑稽的是，双螺旋结构的发现者、最伟大的科学家沃森2013年自我宣布：多少年来的研究，想通过基因序列来治疗癌症和其他疾病，可以说是没价值的。【现代医学科学的发展与停滞——基因治疗遭遇挫折 http://cppcc.people.com.cn/n/2013/0502/c34948-21341680.html】 半个世纪前，人们曾乐观的宣称到2000年能了解大脑的思维特性，而现在人类对大脑的了解，比起50年前，没有什么大差别。如果硬说有什么成果的话，就是认识到大脑的复杂性远不能用现在人类的知识来描述。 3.1.4 信息技术深度上的麻烦 在目前火爆的IT领域，广度上的拓展让人印象深刻，PC和手机迅速普及，互联网深深改变了很多事物。但在深度上，开始面临一系列麻烦。 自香农提出他的理论后，通信的基本框架就没有太大的变化，上个世纪70年代，爆发过有线到无线、铜线到光纤的革命性突破，在这之后，面对新世纪的通信需求，开始用“基站海”战术来解决问题，现在更是出现了3G-4G-5G这样的边际效用递减现象。当然，用量子通信这个概念忽悠一下外行还是有人乐意去做的。【袁岚峰按：量子通信是一种保密的方法，解决的是通信安全问题，跟3G-4G-5G这样的传输速率问题无关。量子通信的原理，可以参见我的文章《从量子力学到量子卫星》 在信号处理领域，神经网络热闹了一阵子，大家觉得前途渺茫都不搞了，然后出现了SVM等华而不实的概念，到了新世纪，把神经网络包装一下，披着深度学习的外衣再度出山。 目前所有计算机的鼻祖都是图灵机，事实上，现在最新计算机的工作原理，和50年前的计算机没有什么大的差别。上个世纪80年代，日本曾经宣称要发展第5代“智能”计算机，现在也偃旗息鼓了（大家还记得小时候的动画片《阿童木》吗？）。越来越多的学者认识到，很多问题不能靠摩尔定律堆叠计算能力来解决。其实有一个大家天天都接触的例子，互联网上现在为了防止机器顶帖和注册，竟然在使用类手写的“认证码”，靠大脑对不规则事物的识别能力来打败计算机的计算能力。
至于外行人推崇备至的量子计算机和生物计算机，业内人士如果申请此类的国家自然科学基金，第一关通过的可能性很小很小。 3.1.5 其它方面的技术 在第一版帖子的回复中，很多专家给出了机械、建筑、材料学和化学化工方面的观点，普遍感觉前沿停滞。大家可以观察一下自己的周围，很多工艺和技术都已经有几十年，甚至半个世纪的历史了。
附：全文目录如下 前言 1 文明和技术 1.1 范式粗谈 1.2 人类文明所经历的范式转换 1.3 范式牢笼 1.4 科学和技术之间存在的鸿沟 1.4.1 科学的本质 1.4.2 技术的核心 1.4.3 从瓦特谈起：蒸汽机引发的正反馈 1.4.4 需求不是救命稻草 1.5 科技利益集团
2 科技利益集团鼓吹的范式春梦：所谓的技术大爆炸 2.1 渲染和洗脑 2.2 论文和专利：天文数字后的荒谬 2.3 比特世界和真实世界 2.4 部分和整体
3 范式春梦外的阴影 3.1 人类面临的技术窘境 3.1.1 能源转换技术的停滞 3.1.2 新能源的窘境 3.1.3 农业，医疗和生物技术 3.1.4 信息技术深度上的麻烦 3.1.5 其它方面的技术 3.2 众多的技术噱头 3.2.1 早早败落的太阳能/光伏噱头 3.2.2 经久不衰的人工智能大噱头 3.2.3 神乎其神的量子计算机噱头 3.2.4 牛逼哄哄的纳米材料噱头 3.2.5 近年来的新噱头 3.3 博士民工和生物技术的挫折 3.3.1 生物噱头的缘起和影响 3.3.2 研究范式和问题
4 低熵体的困境和所面临的技术台阶 4.1 从热力学第二定律谈起 4.1.1 《道德经》的智慧 4.1.2 负熵流和文明层次的跃进 4.2 科技树的主干和分叉 4.3 永远的50年和可控核聚变 4.3.1 永动机之梦 4.3.2 可控核聚变的难产和噱头 4.4 冷静思考:未来不一定会更好 5 台阶前的坑：人类社会的宿命 5.1 耗散结构理论的社会学意义 5.2 大竞争环境的消失 5.3 被全球化抹掉的差异性和人类社会的热力学平衡 5.4 老龄化自锁 5.5 如何填坑？
6 台阶的本质：复杂度魔鬼 6.1 何谓复杂度 6.2 纷繁世界背后的两条规则：适者生存和资本回报预期 6.3技术进步和技术革命：复杂度的变迁 6.3.1 运输/动力系统的演进例子 6.3.2 技术革命的特点和复杂度的变化 6.3.3 正在面临的高复杂度科学魔鬼 6.3.4 源自技术根底的困境 6.4 高复杂度带来的诸多恶果（more is different) 6.4.1 吾知也有涯和生死竞赛 6.4.2 维护成本 6.4.3 来自社会的负反馈 6.5 简单的数学推导
7 寂静星空所隐含的恐怖前景 7.1 大寂静和费米悖论 7.2 细思恐极的三种情景 7.3 宇宙大筛子 7.4 一根小火柴
8 反思和总结 8.1 复活节岛的悲剧 8.2 冷静不代表悲观 8.3 研发需要范式革命 8.3.1 从中心极限定理和大数定律说起 8.3.2 现行科研体制的弊端 责任编辑：郭尖尖 |
|
|
