编辑推荐

很有趣的科学话题，如超*大脑：为什么智人要从树上下来，为什么其他动物？这本题材广泛的文集提供了对这个时代挑战性的科学问题的新认识，也能让我们了解当今这些耀眼的青年科学家在想些什么。2018年新版的《第*推动丛书》全新设计了版式和封面，简约个性，提升了阅读体验，让科普给你更多想象。随书附赠价值39.6元由汪洁、吴京平掰开揉碎,带你懂科学好书的《经典科普解读课》6折券。

内容简介

本书内容源自不同研究领域的18位青年科学家，不仅介绍了他们各自所在领域的新进展，还讨论了其工作对社会、伦理和哲学等方面的影响，涉及方面包括天体物理学、人类学、气候学和神经科学等。对我们如何看待自己，以及如何看待我们在宇宙中的地位都会产生一定的影响。

作者简介

麦克斯·布罗克曼（Max Brockman），美国边缘网CEO，在人文和科学“两种文化”中均涉足颇深，他关注当今时代的问题以及未来社会将要面对的问题。

译者介绍：

王文浩，清华大学工程物理系教授。

精彩书评

如果这些作者代表着科学的未来，那么未来的科学将是一匹奔腾的骏马！你会比诺贝尔委员会更好地发现新一代杰出大脑的所思所想。——丹尼尔·吉尔伯特，《幸福的羁绊》作者未来十年的科学新概念的超前鸟瞰。

——史蒂文·平克，《思想的品质》作者

目录

序言

第一章 我们将撤往北缘地区？
第二章 镜像神经元：我们天生就合乎道德吗？
第三章 如何增强人自身
第四章 我们在非自然宇宙中的位置
第五章 暗能量到底是什么？
第六章 青少年中社会脑的发展
第七章 观察大脑的互动
第八章 是什么使得大观念如此牢固？
第九章 道德心灵的生理学基础
第十章 语言是如何影响我们思考的？
第十一章 记忆增强，记忆擦除：我们过去的未来
第十二章 想象的极端重要性
第十三章 脑时间
第十四章 超越大脑：为什么智人要从树上下来，为什么其他动物不跟着学？
第十五章 我们当中的外来者
第十六章 社群性昆虫是如何变得具有社会性的？
第十七章 人类的灭绝和进化
第十八章 为什么专业化没有导致科学四分五裂？

致谢

精彩书摘

第3章 如何增强人自身

自然的智慧

医学是困难的。我们知道，这是因为尽管有时我们尽了最大努力，但往往还是以失败告终。然而，药物通常只是为了医治机体损伤，而体质增强则与此不同，它是针对未受损伤的机体系统，是要使它变得更强健——从多方面来看，这都是一个更宏大的目标。

人是进化复杂性的一个奇迹。虽然生物科学已有了很大进步，但这种复杂性的大部分仍未被揭示开来。当我们对这一复杂的、进化了的、知之甚少的系统进行医治时，我们的干预往往失败或适得其反。现已证明，止痛药会导致新生儿先天缺陷或高血压；号称安全的杀虫剂被发现具有致癌作用；发明的婴儿配方奶粉被吹嘘得优于母乳，但后来发现，它缺少对大脑发育具有重要意义的某些脂肪酸。这种失败的事例可以罗列得很长很长。医源性疾病，即由医疗失误造成的恶化，据估计每年造成全美近 22 . 5万人死亡，成为第三大死因。就好像存在一种“自然的智慧”，我们胆敢忽视它或凌驾其上，就会带来危险。对大自然智慧的笃信——或者反过来，对精心篡改自然尤其是篡改人性能够取得成功的怀疑——往往表现为对增强体质的做法持道义上的反对。很多人直觉上就认为“自然”是不可超越的，人类的狂妄自大终将付出代价。有些人可能会将这些想法归于神学教义的基础，但实际上并不存在这样的基础，有的只是对改变现状的不适。

人类体质增强的热心倡导者——对通过生物医学干预来改善认知、丰富情感或延缓衰老抱有积极乐观态度的人——总觉得所谓“自然的”偏好是纯粹的迷信，或无奈地得出结论认为，观点上的区别在于基本道德上的分歧，要对这种道德进行理性的讨论是不可能的。

但是，我们做的可以比这更好。我们能够认识到，大自然有一定的“智慧”这种想法是有道理的。通过更好地了解这种智慧的程度和局限性，我们可以为增强人类体质的前景建立一套切实可行的启发性研究模式或经验法则。这种启发模式不是要替代通常的医学研究——譬如临床试验等——而是可以通过识别干预参数来引导研究，尽可能使干预带来的潜在的副作用和风险变得一目了然，这样一旦出现这类警告，我们就会格外谨慎行事。

通过考虑我们这个物种的起源和进化过程中的缺陷，我们可以更容易地看出大自然在哪个地方做得不够好。在这种地方，也只有在这种地方，采取可行的人类体质增强措施才比较容易。进化—— 一个伟大的工程师我们可将进化比喻为一位技巧娴熟的工程师。这一比喻的界限设在对我们有用的地方。

进化造就了人体组织这一系统。这是一个比我们人类迄今所构建的任何结构都要复杂得多的系统。我们惊叹人体组织的复杂性，它的各个器官在解决复杂问题方面进化得可谓完善：眼睛用来收集和预处理图像信息，免疫系统可以抵抗感染和癌症，肺部为血液提供氧气。人类的大脑——各种增强体质建议中最具吸引力的集中体现——可以说是已知宇宙中最复杂的对象。

鉴于我们对人体结构特别是大脑已有初步了解，我们希望如何来进一步强化这一系统呢？这相当于要超越进化。我们可能会怀疑，依据我们目前的工具和科学认识水平，我们是否有能力做到这一点。我建议我们不妨将这种模糊的疑虑变成一个问题，这也是提出任何强化干预措施时应当提出的问题。我们可以称之为最优进化挑战：如果拟议的干预能够导致体质增强，为什么我们没有发展成为那样？可能的答案有三种：

·权衡利弊的标准发生了改变；

·价值取向不一致；

·进化限制。

如果上述任何一种答案能够为为什么进化没有形成所需的增强这一问题提供一种解释，那么增强性干预就可被认为是有希望的。当然它仍然需要临床试验，但这种启发模型为我们进入这个阶段开了绿灯。相反，如果不存在这样的答案，那么这种增强体质的建议很可能归于失败：它们可能根本行不通，也可能有严重的副作用（这种副作用当时可能不那么明显，需要有数年时间才能体现）。在这种情况下，启发模型警告我们须格外小心，或尝试其他方法。

权衡利弊的标准发生了改变人体组织是在特定环境下进化的。这种特定环境就是非洲热带草原上的狩猎采集生活。现在，这个系统必须适应在现代世界的环境下工作，这是一个完全不同的环境。现代生存条件对我们这个物种来说来得太快，我们很难完全适应。因此进化所达成的取舍可能不再是最佳的。我们可以做出一些调整和改变来使人类机体更好地适应新的环境，尽管与创造最初设计的进化过程比起来，我们的工程改造过程要短得多。

对发达国家的大多数人来说，现代生活的一个新面貌是食物供应非常充分，人已摆脱了对季节的依赖。相比之下，在自然状态下，粮食在大部分时间里是相当稀缺的，人类不得不将能量储备放在第一位，并不得不采取高新陈代谢的机体组织、生命过程和行为等高耗能举措来维持生存。例如，人类的大脑只占体重的2 %，而其能耗却超过人体全部能耗的 20 %（对于新生儿，脑代谢甚至占到总代谢的60 %）。脑、心、胃肠道、肾脏和肝脏消耗掉基础代谢的 70 %。进化不得不作出艰难的取舍，以便在这些器官的大小和功能方面，与在寻找食物和营养价值最大化之外，进行其他活动所花费的时间和精力方面之间取得平衡。

假设存在某种潜在的增进人类体质的途径，使我们拥有更多的智能。现在我们将其应用到这样一种问题上：“如果有这样的好事，为什么我们没有自然地进化出这样一种高智能水平呢？”一种可能的答案是，进化改变了这种取舍权衡。因为智能水平越高（也许本身是有益的），所需的新陈代谢支出就越大（精神活动需要大脑消耗更多的能量）。当然，今天我们不再关心如何维持身体所需的卡路里（如果这是个问题的话，我们所关心的正好相反）。因此，如果我们可以找到某种方法，既能增进智能，又允许机体有更多的热量消耗，那么也许就可以达成一种新的绝佳平衡。这里，改变这种权衡的最佳点是靠增加粮食供应来保证的。实际上我们已经有了这样的方法：譬如咖啡因和莫达非尼等兴奋剂，它们对提高智能有效，同时副作用也相对较小。

也许大自然还可以设计出这样一种增进智力的遗传机制，其代价是使得头变得更大或成熟期相对延长。我们很容易看出为什么大自然没按此演化，即使它对增进智力有效。因为高的认知能力可能使狩猎采集者具有优势，但过大的头部或较长的成熟期带来的风险则会超过这种收益。但现在，随着新的生存手段的实现，譬如助产技术、剖腹产和儿童成长的安全环境，这些负担要小得多。

另一个潜在的增强我们机体的手段可能是提高细胞 DNA的修复能力。这将有助于预防癌症和衰老。如果增加的成本仅仅是要求提高卡路里的摄取量，那这将是一个完全值得的代价。

除了提供新的资源，生存环境也会因向我们提出新的要求而改变。在书面语言发明之前，当然更谈不上文字的选择。识数、分析能力、抽象思维和长时间集中于某项认知挑战的能力在当今世界要比在更新世（冰川世）有用得多。这些需求上的变化也意味着可能的改进。例如，我们可能会发现某种药物能够提高我们的注意力。注意力既然这么有用，为什么我们不曾拥有一种更强健的集中注意力的能力？这或许也涉及取舍平衡问题。也许高强度集中注意力会增加大脑的新陈代谢，或减少对周边的警觉。如今，卡路里不再稀缺，而对周边的警觉对猎人才显得非常重要（小心狮子就在你身后）。在现代社会中，更重要的是如何将注意力集中在（譬如）书本上，或计算机屏幕上，或与之交流的对话者上。意料之中的是，有些人是靠如尼古丁或利他林这类东西来保持注意力集中的。这些药物就是对最优进化挑战的回应。

价值取向不一致对最优进化挑战的第二类答案源自于我们希望采用的标准与控制进化的标准之间的偏差。进化选择讲究内在适合度（inclusivefitness），就是说，这种适应性既包括个体自身的适应性，也包括由基因亲缘度所决定的社会伙伴的适应性。而我们在优化方面看重的则是这样一些价值：健康、成就、有知识、有意义的关系和美德——对我们来说，这些品质要比尽最大可能繁育后代更重要。

这种目标上的背离为有前途的体质增强提供了丰富的来源。在我们能指出这类价值取向不一致的地方，我们不必假定人类的才智超越自然进化就可以应对最优进化的挑战。一个从没有设计过汽车的普通技术员（更不用说那些精英了）就能够将一辆宝马改造成一个粗陋的雨水收集装置。如果碰巧我们这会儿需要的正是集雨器，那它的价值就超过一辆汽车，从我们的观点看，这也应算是一种增强。同样，我们或许可以改善人的机体，以便更好地服务于我们的特异目标，尽管我们无法像自然界的生存繁育机制那样来增强其表现。

这并非对我们希望增强的所有生物性状都有效。我们看重的许多性状在人类早期的生存环境中也起着提高繁殖成功的作用，健康就是一个例子。但我们看重的许多其他性状则对进化的成功没有贡献。避孕技术就是一个明显的例子。输精管结扎术、避孕药和其他避孕方法可看作是一类增强措施，因为它们能够提高我们对生殖系统的控制。我们看重这类增强措施，是因为它们促进了计划生育并提高了择偶的选择性。为什么进化没有为我们提供一种简单的生殖开关功能，这并不难理解。

我们至少可以区分两种不同形式的价值取向偏离。其一，那种使个体的内在适合度最大化的性状未必总是其最优性状。其二，这些性状对社会或非个体对象来说也未必总是最好的。从某种角度来看，这两种价值取向的不一致性表明增强型干预有可能是可行的。

例如，我们可以采取干预措施来提高我们的厌烦阈值水平。这种干预可能会使我们生活得更加愉快：我们可能会发现更多的令人感兴趣的事情，并从工作中、业余爱好中和其他人身上得到更多的快乐。按理说，低的厌烦阈值是人类对早期生存环境的一种适应，它会阻止我们将时间和精力浪费在与生存和繁衍生息无关的事情上。这里不是说我们应该将我们的耐烦能力提到无限高（即看什么都不烦，都高兴 ——译者注），而是说平均来看，我们的厌烦阈值应高于让我们感到生活最美好和满足的那些事情的水平。通过某种药物或基因干预的手段，适当提高这种厌烦阈值是可行的。

我们还可以考虑那些有益于社会或整个人类的潜在的增强手段。进化为什么没提供给我们这方面的优势（例如，扩展利他主义以及控制暴力冲动的能力），其原因是不言自明的。我们很容易看出进化是如何通过自然选择来使这些性状保持在一定水平上，从而使个体的内在适合度达到最大化。我们也看到，为什么当今社会可以从（平均而言）个人具有更大程度的利他主义和更好的控制暴力冲动的能力上受益。增强这些品质对现代人来说既是可行的也是社会的需要，其途径包括服用具有移情作用的药物（empathogenic drugs）、情绪疏导、提高修养，以及增强这些亲社会倾向的文化和社会环境。

即使是我们希望增强的某种品质本身具有促进内在适合度的效果，有时我们仍会借助于价值取向偏差来应对最优进化的挑战。譬如下述情景：一种性状（品质）可能内在地就关联着另一种具有降低适应性水平的性状（品质）。进化已经在这两种性状之间达成某种取舍平衡，但如果我们对这两种品质评价的优劣次序与进化的结果不同，我们就有理由采取不同的取舍。例如，假设非常高的创造性智力需要以注意力分散为代价。虽然我们在其他条件相同的情形下通常不愿意分散注意力，但如果注意力分散能带来很高的知识创新能力，那么我们可能会愿意接受相当程度的注意力分散。如果我们能够证明，在早期人类环境下这种偏好的取舍会使得适应性变差，那我们就有理由认为，今天我们应当寻求某种干预来得到我们想要的结果。与此相反，如果一种拟议的干预能给我们提供好处却不需要付出任何代价，我们就该怀疑这种干预 ——除非我们能在回应最优进化挑战的启发式模型的另两种答案中找到一个答案。

进化限制

回应最优进化挑战的最后一种潜在答案在理论上要比上述两种复杂一些。它源于这样一个事实：进化不是一个完美的适应性优化的过程。进化的优化要受到一整套重要的限制条件的约束。在一些特定情形下，这些限制条件意味着我们能够做得比自然进化过程更好。我们继续拿汽车作比喻：尽管我们的工程师比不上原汽车厂家的工程师水平，但只要我们有更好的工具和材料，我们就能够生产出更好的汽车。进化限制条件可分为三类：

·毫无可能（进化根本不能产生特定的性状）；

·陷入困境（进化停留在不包含该性状的“局部最优”）；

·进化滞后（性状进化需要的时间非常之长，其更替的代数超出整个人类人口繁衍所用的时间）。

首先，我们来考虑“毫无可能”。生命过程只能出现在允许它存在的地方。例如，陆地生物不可能结晶出金刚石或大的金属物，因此进化不可能做到演变出钻石牙釉质或钛金属骨架。如果这些改进手段在技术上是可行的，那么它们很容易应对最优进化的挑战。这样的例子太多了。进化不可能生产出高性能硅芯片以加强神经网络计算，尽管这种芯片能提供明显的益处。虽然这种改进提出了许多技术上的挑战，譬如如何确保植入体内的芯片能克服机体排异性，但这种增强是不是行得通，这既不构成特定的进化原因，也与自然的智慧不相关。

所以会出现陷入局部最优困境的局面，是因为自然选择是一种“短视的”搜索过程，它会滞留在这样一种状态，尽管大的变动可能会使整个状态变得更好，但任何微小的变化都会使该状态变糟，于是这种状态就不会轻易改变。这方面的一个例子是人的阑尾。阑尾是我们食草的灵长类祖先具有的大得多的盲肠的残留物。尽管阑尾可能有某种有限的免疫功能，但它很容易受到感染。在自然状态下，阑尾炎是一种危及生命的疾病，尤其是在青少年身上发生的可能性很高。按说阑尾的退化很可能会增强早期人类对环境的适应性，然而，较小的阑尾会增加罹患阑尾炎的危险，于是那些小阑尾的基因携带者就会比非小阑尾携带者有更大的罹患阑尾炎的风险，因此，其适应性就较低。

除非进化能够找到一种一次性消除阑尾的方式，否则就无法摆脱这个器官，因此它到现在仍然存在于我们体内。安全方便地切除阑尾作为一种干预或许是一种增强体质的手段，这样既提高了身体素质也改善了生活质量。

进化锁定在次优状态的另一种方式是杂合优势现象。这是指这样一种常见的情形：那些携带特定的异质结合基因的个体（即携带两个不同版本基因的个体）较携带纯合基因的个体（拥有两套完全相同副本的个体）有优势。在许多情况下，潜在的有害基因之所以能够在一定人群中维持有限的频率，杂合优势是一个重要原因。一个典型的例子是不完全隐性镰状细胞基因：纯合子个体易患镰状细胞贫血症（一种潜在致命的血液性疾病），而杂合子个体在这种情形下就显示出优势：提高了抵御患上疟疾的免疫力。镰状细胞杂合子携带者要比两种类型的纯合子（一种是缺乏镰状细胞基因，另一种是有两套副本）携带者有更大的适应性。平衡选择以一定频率在人群中保留了镰状细胞基因，其分布恰好与疟疾流行的地理特征相一致。所谓“优化的”进化选择是指，某些人恰巧生来就带有纯合子等位基因，因而导致镰状细胞贫血症。所谓“理想优化”——每个人都携带杂合等位基因 ——是自然选择无法实现的，因为按照孟德尔遗传模型，杂合子父母生育的新生儿肯定有 25 %的可能是镰状细胞基因纯合子的携带者。

杂合子优势意味着一种明显的增强体质的机会。如果可能，变异的等位基因可以被删除掉，而且其基因产物可用作药物。另外，通过对体外受精的基因进行筛查可以保证杂合性，使我们能够取得自然选择未能实现的理想优化。

最后我们来讨论“进化滞后”——进化的优化能力的最终限制。进化的适应需要时间 ——很长一段时间。如环境条件变化得过快，基因的演化就会跟不上。人类祖先的生存条件是频繁变化的，譬如迁移到新的地区、气候变化、社会动荡、采用了先进工具，并且适应了与病原体、寄生虫、捕食者和猎物共存等等，人类从来没有完全适应其生存环境。进化不断地驱动着人类在适应性斜坡上奔跑，但适应性的景观在不断更新，人类的进化可能永远不会到达峰顶。即使存在有利的基因或基因组合，它们也没有时间来扩散到所有人群。

如果我们找到一种理想的、进化还没来得及将其扩散到整个人类的基因，那么通过干预将其插入基因组，或模仿其效应，就可能实现应对最优进化的挑战。一个简单的例子是乳糖耐受性。乳糖不耐性曾是哺乳动物对促进断奶的一种适应性，但在过去5000年到 1万年的时间里，乳制品一直刺激着人体对乳糖酶的选择，从而使人体发展出乳糖耐受性。但这段时间还没长到足以让这一性状扩散到所有人群，因此医疗上需要通过服用乳糖酶药丸来帮助患有乳糖不耐症的人群消化乳糖，这同时也扩大了这一人群的食谱。这种增强显然很好地回应了最优进化的挑战。也许我们还可以找到类似的情况：譬如参与脑发育的基因也受到强烈的正向选择，在过去的 3 . 7万年（甚至可能更近）里已经出现了新的变种，这个时间段从进化上看还是相当短的。

结论：进化的缺陷应该看作是大自然赋予我们的机会。系统研究曾创造人类机体的进化过程的局限性，我们就能够采用干预措施来找出增强人类机体的有前途的方法，这些干预措施有些在今天已是可行的，有些则在不远的将来有可能实现。

从长远来看，这只是第一步，我们应该能够走得更远。一旦我们对人的机体有了比较完整的了解，或者换句话说，我们学会了如何构造出具有同样复杂程度和性能的完全人工系统，那么我们将不再需要借助于进化启发模型和“自然的智慧”的支持。总有一天，我们会学会如何从头设计出新的器官和机体。我们甚至可以不再依赖于生物材料来行使我们的身体和大脑的功能。人类一旦从这些实际的限制中解放出来，其任务将变成如何明智地运用我们的力量来自我完善。换句话说，我们面临的挑战将从目前的科学实践为主转变为道德实践为主。如果说，从我们目前的观点看，道德任务似乎还显得相对琐碎的话，这只能说它反映了我们目前的不成熟。

前言/序言

我们大多数人从长期的经验中学到，与下一代进行思想上的接触；不仅深入了解我们当今时代的问题，而且深入了解未来社会将要面对的问题，这在社会各个领域都是非常重要的。在科学领域这项工作尤为有价值，因为很多重要的发现都是该领域初出茅庐的年轻人做出的。编辑这本简明文集的初衷就是想一睹当今这些耀眼的青年科学家在做什么想什么。

　　这里专载的18位青年科学家所从事的研究各不相同，但所涉问题将会对我们的生活——甚至对我们如何看待自己以及我们如何看待我们在宇宙中的位置——产生长期和深远的影响。他们的思想最终将有助于重新确立我们是谁，我们是什么。

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