50年来，剑桥大学的知名天体物理学家马丁·里斯（Martin Rees）为我们对宇宙学的理解做出了杰出的贡献。在这篇文章中，里斯将为我们讲述与他同期的霍金、谈论20世纪天文学的黄金时代、给年轻学者的建议……以及在未来50年乃至更长的时间内科学技术的前景和潜在危险。
在英国，剑桥大学76岁的天体物理学家马丁·里斯、勒德洛的里斯勋爵备受众人尊敬，这份尊重不仅源自于他对科学的贡献，还因为他以罕见的轻松和自信跨越了科学、政治和文学之间的艰难领域。
自上世纪60年代以来，里斯勋爵一直致力于探索宇宙的方方面面。他尤为感兴趣的是早期宇宙、星系形成、暗物质、超大质量黑洞以及多重宇宙，并发表了500多篇相关论文。
在公共领域，里斯被授予皇家天文学家的荣誉称号，是23位“功绩勋章”获得者之一，这是由英国女王亲自颁发的勋章。里斯隶属于众多学术机构，其中，宗座科学院（Pontifical Academy of Sciences）是一个最多由80名拥有各种信仰或没有信仰的科学家组成的国际组织，在那里，他参与有关气候变化、生物伦理等地球问题的讨论。作为英国上议院的终身成员，他就科学政策问题进行演讲和立法。
里斯勋爵曾任英国皇家学会主席，也是八本关于科学和政治主题的通俗著作的作者。他的新书《未来：人类的前景》（On the Future: Prospects for Humanity）刚由普林斯顿大学出版社出版。《科学美国人》的Daniel Ackerman在书中写道：“里斯巧妙地将其庞大的主题内容打包成一本指南，指导人们负责任地利用科学为人类构建一个健康公平的未来。”
以下是里斯勋爵的一次访谈。
你是那种从小就知道自己想要成为天文学家的人吗？
不。一开始我不知道自己人生的方向是什么。我擅长数学，所以在我15岁（按照英国体系的标准）被要求选择一个专业领域时，我选择了数学。后来当我在剑桥大学三一学院读书时，我意识到，自己对数学的享受并不足以支撑我愿意终身研究数学。
有段时间我认为我可能要成为一名经济学家。然而，经过一系列幸运的意外，我最终进入剑桥大学的应用数学系，在那里，我对宇宙学和天体物理学产生了兴趣。在对它进行深入了解之前，我就选择了这门学科。一年之后，我很高兴自己做出了这个选择。20世纪60年代是天文学史上的一个非凡时代。在那时，这一领域出现了引人注目的发展。
另一件事情是，这个系有一位杰出的导师——Dennis Sciama，他是一位非常好的讲授相对论的老师，是《宇宙的统一》这本书的作者。Sciama将许多有趣的学生吸引到他的小组。霍金就是其中之一。
（Sciama对现代宇宙学做出了非常重要的贡献，并且培养和影响了许多人，包括John Barrow、George Ellis和Roger Penrose等等。）
那时霍金是什么样子的？
他比我早两年，当时在跟随Sciama攻读博士学位。那时他刚刚被诊断出病情，他认为自己两年之后就会死去。可以看出，这件事是如何真正的激励了他。他结了婚，做出了很棒的工作，包括他的博士论文。令人惊讶的是，他又活了55年。
你和霍金合作过吗？
我们的工作方向有些偏离。他偏向数学物理，而我学的是现象物理学。我的工作多与观测有关。
你能告诉我们，为什么20世纪60年代是天文学中如此非凡的时刻吗？
当时有那么多新的信息涌来，我们见证了宇宙大爆炸、黑洞、类星体的第一个证据。想想看：当罗伯特·威尔逊（Robert Wilson）和阿诺·彭齐亚斯（Arno Penzias）在1964年发现大爆炸的余晖——宇宙微波背景辐射的迹象时，我还只是一名一年级的研究生。
那时有些人是不相信宇宙大爆炸的。有些人相信稳态理论，这个理论说的是，宇宙有着无限的过去，它会永远存在下去。但是一旦我们对宇宙微波背景辐射进行了第一次观测，之后很快又有了第二次第三次的观测，大爆炸就这样被接受了。同样，在1967年观测到第一颗脉冲星后，脉冲星是中子星这一共识就很快出现了。
20世纪60年代末，宇宙学是一门新兴学科。我认为对于一个年轻的科学家来说，在一个新事物不断发生的领域工作是非常重要的。
为什么这么说呢？
因为如果你进入一个相当停滞的领域，你唯一可以解决的问题就是那些年长的研究人员被困住或无法解决的难题。然而在事物蓬勃发展的领域——无论是新的观测、新的理论还是新的技术——你都有可能有机会做出前人没能做到的事。在这种情况下，年长者的经验会大打折扣。
这是如何影响你的？
我得到了在这些发现的基础上继续建造的机会。我能够为理解宇宙微波背景辐射的起源以及星系的聚集和形成做出贡献。
坦率地说，我的思维方式可以被描述为是概括性或者说综合性的，而不擅长长链式的归纳，这非常适合于一个学科的早期阶段。我喜欢在一门学科的开始思考整体概念，而不是细节。
这是我所做的许多工作的一个特点。当我提出类星体可能是由巨大的黑洞提供能量的早期想法时，这一点无疑是正确的。对于我在20世纪70年代写的关于星系形成的关键物理过程的论文而言，也是如此。
对于宇宙微波背景辐射，探索是否有其他不是将其归因于宇宙大爆炸的解释是很重要的。直到70年代早期，这还是一个悬而未决的问题。1972年，我写了一篇有点任性的论文，探讨宇宙微波背景辐射可能是宇宙膨胀过程中的激波产生的这种可能性。但很快，观测结果变得足够精确，排除了这种可能性。
大爆炸模型得到了进一步的证实：它解释了宇宙中氦和氘的比例问题。到20世纪70年代，至少在轮廓上，我们已经有了一个可以回溯到最初一秒的宇宙历史模型，这是从60年代以来取得的重大进展，那时还没有一点大爆炸的明确证据。
我想我也是第一个发表论文讨论宇宙微波背景偏振的人。我是在1968年做出这个工作的。大约过了30年，这才被观测到。
这种时间差让你觉得沮丧吗？
不。天文学家甚至有些想法很可能需要几十年的时间才能观测到。从预测到观察到希格斯玻色子，花了50年时间。
对于宇宙学家而言，耐心是一种专业要求吗？
我不是很耐心。我的注意力持续时间很短。这就是为什么，在任何时候，我都在做各种各样的事情。
多年来，这一直是个优势。这意味着我对任何特定的想法都没有下巨大的赌注。有些科学家在一个想法上研究多年，以至于他们觉得这是自己的专营。而我倾向于分摊风险。
有时我会对同一个现象同时做出两种不同的解释。我觉得没有必要为了获得动力而对一个特定的信仰做出承诺。我只是想知道答案。有时候，知道答案的最好方法是探索不同的选项，看看哪个选项最好。
你刚才说60年代是发现的黄金时代。我们今天生活在一个相似的时代吗？
我想是的。过去五年取得了重大突破。举几个例子：我们探测到了引力波，对系外行星有了更多的了解，对宇宙微波背景有了详细的观察，对星系形成和宇宙前星系阶段的观测有了新的理论观点。
这是由两项发展促成的：一个是更强大的地面和太空望远镜，另一个是更好的计算机。在天文学中，我们不能做实验，所以我们比其他科学家更依赖计算机模拟。例如，我们不能让两个星系相撞。但是计算机也许能够计算出这种场景是什么样的。然后我们可以把这个模型和我们在天空中看到的东西进行比较。
最近的突破中，最让你感到兴奋的是哪个？
系外行星。我想每个人都对此感到兴奋。在最明显的层面上，它使夜空变得更加有趣。这些新发现让我们意识到，每颗恒星都是由一群行星环绕的，就像地球和其他行星环绕着太阳一样。在我们的星系中可能有几十亿颗像地球一样的年轻行星，它们的大小与地球相差不多，距离它们的母星有一段距离，所以水可以存在。
在未来10到15年内，我们有希望能够直接观测到一些围绕着附近恒星的类地行星。我们还不能做到这一点。关于太阳系外行星的证据是间接的——观测者探测它们对所围绕恒星的亮度或运动的影响。但是，新的望远镜即将到来，应该能够探测和分析围绕附近恒星运转的系外行星发出的光。
我想到的是詹姆斯·韦伯望远镜，还有极大望远镜（ELT），它由一个欧洲财团在智利建造。那将是世界上最大的望远镜。它应该能告诉我们，这些系外行星是否有大陆和海洋，或者是否有证据表明它们有生物圈。
有传统观点认为，最好的研究是科学家在年轻时做出的。作为一个70多岁的天体物理学家，你对此怎么看？
这也许是有道理的。年轻人确实更能够集中精力，有更多时间。
我注意到科学家老去的方式有三种。一些人停止做研究，转而去做其他事情。第二组人因为感到无聊而进入缺乏背景的新领域，我想到的有鲍林（Linus Pauling）、肖克利（William Shockley）和霍伊尔（Fred Hoyle）。第三种方法是继续做你擅长的事情，并接受你可能只是在原地踏步的事实。
你是哪一种？
我认为是第一种和第三种的混合。我仍然每天早上看arxiv，但我把越来越多的时间花在了非研究类的事情上，比如写书和参与公共事务。弗里曼·戴森（Freeman Dyson）说，老年人不应该写论文，他们应该写书。
你肯定一直在这么做。你刚写了新书《未来：人类的前景》。你也是宗座科学院的非天主教成员，也是上议院的活跃参与者。
我一直参与政治活动。作为一名学生，我参加过游行和抗议活动。我加入工党已经40多年了。在过去的几年里，我觉得我可以做一些研究之外的其他事情，我参与了更多的公众事务。作为上议院——议会的第二部分的一员，我一直参与对伦理问题的探讨。我们应该允许安乐死、胚胎等研究吗？
虽然我参与了各种科学技术问题的报告制作，却没有提出任何重要的立法。大多数情况下，我会参与到一些尚未被充分讨论的长期问题：这些高危害、低概率的威胁既来自地球上更大的碳足迹，也来自新技术，这是我新书的主题之一。
在你的书中，你对未来做了一些预测。科学家善于预测吗？
我们（预测）的记录不比任何人差。在这方面我们比经济学家强！
在这本书中，我区分了我们可以自信预测以及不能预测的事情。展望未来大约50年的时间，我们可以预测两件事：首先，世界会变得越来越拥挤，除非发生巨大的灾难，我们可以预测，到2050年将有大约90亿人。第二个可靠的预测是，由于二氧化碳的影响，世界正在变暖。
你看到这些问题的解决方案了吗？
我确实写过气候变化问题是多么具有挑战性。这是在要求今天的人们为世界上偏远地区以及未来50年的人们的利益做出一些牺牲。这对政治家来说是很难做到的。
我认为唯一有效的方法是双赢，我们努力促进清洁能源的更快速发展。稳定碳排放的唯一现实方法是加强研发，希望这会将清洁能源的成本降至燃煤发电站的成本——这样一来，比如说印度就可以直接跳到无碳的清洁能源的阶段。
尽管你对改进的技术充满热情，但你也对生物技术和网络技术可能存在的危险保持警戒。你写道，这两者可能都需要一些个体自由的限制。
我这么说是因为它们（这些技术）使得隐私、安全和自由之间的关系日益紧张。有了网络，一个有组织的团队可以通过破坏美国大部分地区的电网而制造一场严重的灾难。在生物领域也是如此。流感病毒的实验已经证明，人类可以使它更加恶性，更容易传播。
对我来说，最糟糕的噩梦是存在那种认为这个世界上的人太多了的狂热分子。这样的人不会对释放了某种病原体而感到内疚。有机会进入实验室的人就可以完成这样的事。这没什么特别的。它不像制造原子弹，还需要显眼的大型设施。
因此，我担心的是，这些潜在危险的技术往往很容易实现，却很难在全球范围内进行监管，尽管它们的影响可能是全球性的。全球的毒品贸易和税法监管并没有很好的效果。事实上，我们在这两方面几乎都没有取得什么成功。
在书中，你花了六页讨论大型强子对撞机（LHC）。在LHC正式运行之前，你就曾写过LHC可能引发破坏性过程。为什么？
其他人提出了这些担忧，我是回应他们，让他们不用担忧的人之一。但我在书中提到了它们，是因为当风险很高时，谨慎的方法是进行详尽全面的风险评估，这确实应该是义不容辞的。
事实证明，大型强子对撞机中的物理过程和碰撞速度并非史无前例：这种现象已经由宇宙射线粒子的碰撞而出现在自然界中。我写过一篇论文来说明这些情况是自然发生的，我们不应该为此担心。
但为什么要提这个问题呢？
在这个问题和任何其他类似的问题上，当风险如此之高时，必须将风险控制在十亿分之一的水平上才可以保持信心。这是不能犯错的事情。
哈佛大学的一位著名教授（Sydney Coleman）之前在一篇严肃的论文中提出“撕裂空间结构”的想法。因此，公众当然希望物理学家探索这种可能性，并向他们保证，在十亿比一的水平上，这是不可能发生的。
我认为这是正确的。如果人们要探索以前没有探索过的物理领域，或者如果生物学家正在释放一种新的病原体，他们首先确实应该认真思考。
展望你所在领域的未来，在未来20到50年，你认为将会有什么发现？
未来会发生什么在很大程度上将取决于技术的进步。我们将从更强大的望远镜接收到新信息，改进的计算能力将使我们能够对这些信息进行建模和理解。例如，欧洲的盖亚卫星发现了超过10亿颗恒星的数据。我们现在可以分析它们了。几年前，我们不可能做到这样的事情。
我认为第二个领域是理解极端现象。我的主要兴趣之一——伽玛射线暴的研究，可以追溯到25年前，我们现在至少有了一个模型的轮廓。快速射电暴是一种新的现象，这仍然是一个谜，在达成一个普遍的共识之前它将被持续地讨论。
我希望我们在研究CMB的角度涨落（可能还有偏振方面）也有进展。这也许会给我们一些关于宇宙早期——最初10?3?秒（也就是宇宙暴涨可能发生的时间）——图像的线索。智利的西蒙斯天文台和芝加哥大学在南极进行的实验或许有望揭开谜题。
我希望我们能从粒子物理学中看到更多的理论观点，最近几年，这种观点并没有给我们带来什么坚实的理论进展。这个理论的目标是将强相互作用和弱电作用统一起来，同时更好地引入引力。这将使我们能够确定一些适用于早期宇宙的物理概念。
问题是，在第一纳秒之前，宇宙的物理条件比我们在实验室里——即使是在一个大的加速器里——能够模拟的要极端得多。所以，我们没有任何确切的数据。
我们也没有好的理论。我希望，在未来20年，我们将有更好的数据和理论，使我们更好地理解宇宙大爆炸非常非常早的阶段，这将告诉我们，为什么我们的宇宙包含观测到的原子混合物、暗物质和辐射。它也许还会告诉我们，宇宙为什么以现在的方式膨胀，以及我们的大爆炸是否是唯一的。
所有这些问题仍然是推测性的。但是如果我回顾我还是个学生的时候，当时没有证据表明真的存在大爆炸。今天，我们可以满怀信心地谈论宇宙大爆炸最初的一纳秒。这就是巨大的进步。
撰文：Claudia Dreifus
原文标题为“On the Best Use of Science to Safeguard Humanity”，首发于2018年12月5日的QuantaMagazine。原文链接：https://www.quantamagazine.org/martin-rees-on-the-future-of-science-and-humanity-20181205/。中文内容仅供参考，略有增删，一切内容以英文原版为准。
