移民火星、超人類誕生到星際旅行:人類未來三部曲-《離開太陽系》選摘

2019-01-22 05:10

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科技不斷發展,未來的人類是否可能移民太空站、火星,最後離開太陽系?尋找比地球更宜家家居的行星?(示意圖/Carsten_Frenzl@flickr)

科技不斷發展,未來的人類是否可能移民太空站、火星,最後離開太陽系?尋找比地球更宜家家居的行星?(示意圖/Carsten_Frenzl@flickr)

永存不朽

不朽的生命無怵於跨越宇宙的亙古時光。

──英國皇家學會天文學家馬丁.里斯(Martin Rees)

頗具爭議的老化理論

老化最古老的神祕傳說之一,是只要喝下年輕人的血或吸取其靈魂,就能青春永駐,彷彿「青春」是可以轉移的,跟吸血鬼故事描述的一樣。至於神話中的美麗生物「魅魔」(succubus),則是透過親吻──親你一下、順便吸取你體內的「青春」,即可青春永駐,永不衰老。

現代研究指出,「轉移」這個核心概念搞不好真有其事。一九五六年,康乃爾大學生化學家克里夫.麥凱伊(Clive M. McCay)把兩隻大鼠的血管縫在一起(一隻垂垂老矣,一隻年輕有活力)。結果麥凱伊相當驚訝地發現,老老鼠看起來竟然越變越年輕,而年輕老鼠正好相反──越來越老。

數十年後,哈佛大學的艾咪.華格斯(Amy Wagers)於二○一四年重新檢驗這項實驗。令她訝異的是,她在小鼠身上也發現相同的「返老還童」效應。後來她分離出一種名為「GDF11」的蛋白質,GDF11似乎是主導這個過程的操盤手。這項實驗結果意義非凡,因此《科學》將其選為該年最具突破性的十篇論文之一。不過從那次令人吃驚的論文發表以來,其他團隊多次嘗試複製這項實驗,結果卻彼此分歧。因此,GDF11能否作為眾人尋尋覓覓的抗衰老重要武器,目前狀況未明。

經基因工程改造後,老鼠的雌性幹細胞將酷似雄性基因組。(王樂韻攝)
人們利用將兩隻大鼠的血管縫在一起發現「轉移」這個核心概念搞不好真有其事。(示意圖,王樂韻攝)

另一項頗受爭議的研究則與人類生長激素(HGH)有關。這門題目掀起一陣狂熱,但支持HGH抗老功效的相關研究結果大多不可信賴。二○一七年,以色列海法大學(University of Haifa)執行一項樣本數超過八百人的重大研究,卻發現完全相反的證據:HGH實際上可能會縮短、而非延長人類壽命。不僅如此,另一項研究也指出,因遺傳變異而導致HGH濃度下降者,說不定能活得更久。因此HGH可能會造成反效果。

這些研究給我們上了一課。過去貿然宣稱、喧騰一時的抗老機制,總在進一步分析後銷聲匿跡。今日的科學研究要求所有實驗結果都必須經得起測試、具有再現性和可證偽性,這幾項特質都是「真科學」的必備要素。

新近誕生的新興科學「生物老年學」(Biogerontology)旨在探索老化過程的奧祕,近年研究成果呈現爆炸性的活躍狀態,陸續分析出林林總總頗具研究前景的基因、蛋白質、生化作用和化學物質,包括FOXO3基因、DNA甲基化、mTOR蛋白、胰島素生長因子、RAS2基因、阿卡波糖(acarbose)、二甲雙胍(metformin)、α雌二醇(alpha-estradiol)等等。這每一項都引起科學家極大的興趣,但目前都僅有初步結果。究竟哪一條路才是最佳抗老途徑的保證,時間會給我們答案。

「尋找青春之泉」這個一度屬於神祕學、江湖術士、庸醫郎中的領域,如今卻吸引全球頂尖科學家競相解謎。雖然他們還沒找到治療老化的方法,但已掌握不少相當有希望的研究方向。現在科學家已經能延長某些動物的壽命,不過這套程序能否順利轉移到人類身上,眾人拭目以待。

儘管科學進展突飛猛進,但是要想解開老化之謎,我們還有相當長的路要走。科學家說不定會結合前述其中幾種方式,終而找出能減緩或甚至暫停生命時鐘的方法。或許你我的下一代就能做出必要的重大突破。誠如傑拉德.薩斯曼(Gerald Sussman)喟歎:「我認為時機還沒到,但很接近了。只可惜,我怕我這一代會是自然死亡的最後一代了。」

永生不朽另面觀

艾德琳或許後悔收下永生這份禮物,而她大概也不是唯一有這種想法的人。不過還是有許多人想停下老化的腳步。進藥局轉一圈,你會發現一排又一排宣稱能反轉老化機制的保養品。可惜,這些騙人玩意兒,全是紐約麥迪遜大道那些想像力過熱的廣告人意圖誘人掏錢買下的各種神奇藥水。(據許多皮膚專科醫師所言,這些「抗老化保養品」中真正有效的只有潤膚霜。)

無家可歸的老人示意圖(Pixabay)
雖然許多人認為老化死亡是正常的事,但老人卻不這麼認為。(示意圖,Pixabay)

在我主持BBC的某種電視特輯中,我來到紐約中央公園,隨機訪問幾位路人。我問:「要是我手上有一瓶『青春泉水』,你想不想喝?」驚人的是,我訪問的每一個人都拒絕了。許多人回覆我,老化死亡是很正常的事。有生就有死,死亡也是人生的一部分。然後我來到一間安養院,那裡有許多人正在承受老化帶來的痛苦和不適。其中不少人開始出現老人痴呆的病徵,漸漸忘記自己是誰、身在何處。我問這些老人家是否願意喝下青春泉水,他們全都渴望地說:「我願意!」

數位永生

除了生物學上的永生不朽,還有一種名為「數位永生」的不朽形式,掀起不少有趣的哲學思辨。從長遠來看,數位永生可能是探索外星最有效率的方式。若你我脆弱的生物軀體無法熬過星際旅行的長途煎熬,那麼還有另一種可能:將我們的意識傳送到外星去。

在嘗試重建家族譜系時,我們經常遇到一個問題:往前回溯三代之後,線索就斷了。除了留下後代,咱們為數眾多的祖先出生、然後死亡,沒留下半點痕跡。

但今日的我們倒是留下大量數位足跡。舉例來說,只消分析各位的信用卡交易紀錄,大概就能掌握你曾經造訪哪些國家、喜歡吃哪些食物、買哪類衣服、上過哪幾間學校,除此之外再加上你的網路貼文、網誌、電子郵件、影像照片等等,利用這所有資訊,我們大概能做出一幅你的全息影像──說話像你、動作像你,習慣癖好和記憶也全都來自於你。

有一天,人類說不定會成立一座「靈魂圖書館」。屆時我們可能不再需要閱讀邱吉爾的著作,而是與他交談。我們會和一尊投射影像對話,而這尊投影有邱吉爾的臉部表情、肢體動作和語調變化。這份數位紀錄能讀取他的生平、作品、政治觀點、宗教信仰和私人事務,故不管從哪方面來看,感覺都像在和他本人對話。我個人倒是想和愛因斯坦來一場這樣的對話,聊聊相對論。將來有一天,你的曾曾曾孫可能也能同你說上兩句。這也是數位永生的一種形式。

不過這真的是「你」嗎?充其量只是擁有你的習慣癖好和生平細節的一座機器,或電腦模擬產物。反對這項科技的人會說:靈魂是不能化約成資訊記號的。

大腦、專利、智慧、科技。(圖/Pixabay)
倘若有一天科技複製了大腦,會是怎麼樣呢?(示意圖/Pixabay)

但是倘若有一天,科技能藉由神經元對神經元、一點一滴複製你的大腦,保存你所有的記憶和感受,屆時會發生什麼事?繼「靈魂圖書館」,數位不朽技術的下一步是「人腦聯結體計畫」(Human Connection Project,HCP),這個充滿企圖心的計畫打算將人類大腦全面數位化。

Thinking Machines創始人丹尼爾.希爾斯(Daniel Hills)曾言:「我跟其他人一樣喜愛我的身體。但如果能活到兩百歲,而代價是換上一副矽製軀殼,那我願意。」

心智數位化的兩種方法

關於人腦數位化,目前其實有兩套截然不同的做法。其一是瑞士的「人腦計畫」(Human Brain Project),該計畫打算寫出一套電腦程式,不藉由神經元、而是透過電晶體模擬人類大腦的一切基本特徵。截至目前為止,該程式已經能模擬小鼠和兔子為時數分鐘的「思考過程」。這項計畫的目標是造出一台能像人類一樣理智交談的電腦。計畫主持人亨利.馬克朗(Heney Markram)表示,「如果我們的做法正確,這台電腦應該會說話、有相當程度的智力,行為表現也會非常貼近人類。」

所以前述方法屬於電子式──運用電腦強大的運算能力,利用大量電晶體陣列複製人腦智能。不過,美國正在研究的另一種並行方式是以生物學取代電子學,企圖完整描繪大腦的神經傳導路徑。

這項專案名為「大腦行動」(BRAIN Initiative,全名為「先進革新腦神經科技之人腦研究」[Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies]),目標是按細胞逐步解譯人腦的神經架構,終而描繪人腦每一條神經元的傳導路徑。由於人腦粗估有一千億神經元,各神經元至少和上萬神經元相接,要想畫出所有神經元的詳細路徑圖,乍看之下實在希望渺茫。(就算是相對簡單的任務──譬如繪製蚊子的大腦神經圖──如果把數據資料燒製成光碟,光碟片的數量大概可以從地板堆到天花板、塞滿一整個房間。)不過,電腦和機器人倒是可以大大縮減這項乏味、費力工作所需要的時間和勞動力。

還有一種名為「大卸八塊」(slice and dice approach)的方法,是將人腦切成數千份切片、再用顯微鏡重組重建所有神經元之間的聯繫。史丹佛大學研究人員近來率先提出另一種速度更快、名為「光遺傳學」(optogenetics)的做法。光遺傳學涉及「視蛋白」(opsin),這是一種與視力有關的蛋白質。若拿光照射含有視蛋白的神經元,這種蛋白質的基因能使神經元瞬間發光。

研究人員利用遺傳工程,將視蛋白基因植入意欲研究的小鼠特定神經元,再用光照射某一區域的大腦,「啟動」涉及某肌群活動的神經元。接著讓小鼠進行特定活動(譬如兜圈子跑),於是研究人員就能透過這種方式,了解控制某特定行為類別的神經傳導精確途徑。

這個企圖心十足的計畫或許有助於解開精神疾病的祕密。精神疾患是人類目前所有疾病之中,最教人費心傷神的一種。透過繪製人腦神經圖,我們也許能找出它使人痛苦的源頭。(譬如你我都會無聲自言自語。在這種時候,控制語言功能的左腦會「知會」前額葉皮質,也就是大腦的意識區。但現在我們知道,思覺失調[舊稱精神分裂]患者的左腦會在未獲前額葉皮質「授權」的情況下,自行激發活化。由於思覺失調患者的左腦並未和前額葉皮質妥善聯繫,所以患者會以為腦袋裡的聲音是真的。)

儘管人類擁有這些革命性的新技術,科學家或許還是得辛苦奮戰數十載,才能繪出詳細的人腦神經圖。不過,就算達成這一步(時間說不定就在廿一世紀末),我們就當真能將意識上傳電腦、傳送到外星去嗎?

《人類未來三部曲》套書-立體書封(時報出版提供)
《人類未來三部曲》套書-立體書封(時報出版提供)

*作者為日裔美籍科學家,現為紐約市立大學理論物理學教授,也是國際公認的理論物理學權威。著作包括《穿梭超時空》、《平行宇宙》,以及近年來的《2100科技大未來》、《2050科幻大成真》等,本文選自新書《離開太陽系:移民火星、超人類誕生到星際旅行,探索物理學家眼中的未來世界》,與《2100科技大未來》、《2050科幻大成真》同為《人類未來三部曲》套書之一。

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