Tytuł oryginału

VISIONS. HOW SCIENCE WILL REVOLUTIONIZE

THE 21ST CENTURY

First published

by Anchor Books, Doubleday, 1997

Copyright © 1997 by Michio Kaku

All rights reserved

Projekt okładki

Magdalena Palej

Zdjęcie na okładce

© AerialPerspective Images/Getty Images

Korekta

Anna Kaniewska

ISBN 978-83-8352-494-8

Warszawa 2011

Wydawca

Prószyński Media Sp. z o.o.

02–697 Warszawa, ul. Rzymowskiego 28

www.proszynski.pl

Książkę tę dedykuję moim Rodzicom

Przedmowa

Jest to książka o nieograniczonych perspektywach rozwoju nauki, techniki i technologii, o tym, co czeka świat w następnych stuleciach.

Książka, która dokładnie i wszechstronnie ukazuje ekscytujący i burzliwy rozwój nauki, nie mogłaby oczywiście powstać bez wiedzy i mądrości uczonych budujących drogę ku przyszłości.

Przewidywanie przyszłości jest wszakże zadaniem przekraczającym siły jednego człowieka. Zakres ludzkiej wiedzy jest po prostu zbyt szeroki. Większość prognoz dotyczących przyszłości nauki okazała się błędna właśnie dlatego, że odzwierciedlały one jedynie indywidualny punkt widzenia swoich twórców.

Z Wizjami jest inaczej. Zbierając w ciągu dziesięciu lat materiały do licznych książek, artykułów i komentarzy naukowych, rozmawiałem z ponad stu pięćdziesięcioma uczonymi reprezentującymi różne dziedziny wiedzy.

To dzięki tym rozmowom podjąłem próbę nakreślenia czasowych ram realizacji niektórych przepowiedni. Uczeni spodziewają się, że pewne przewidywania ziszczą się jeszcze przed 2020 rokiem, inne zaś znacznie później, w latach 2050–2100. Toteż nie wszystkie prognozy mają tę samą wagę. Horyzonty czasowe nakreślone w tej książce powinny być traktowane jedynie jako wskazówki, w przybliżeniu określające termin, w którym pewne trendy oraz technologie mogą ujrzeć światło dzienne.

Układ książki jest następujący. W pierwszej części podejmuję temat przyszłych osiągnięć techniki komputerowej, która już teraz wywiera silny wpływ na gospodarkę, komunikację i styl życia. Pewnego dnia układy inteligentne pojawią się zapewne w każdym zakątku naszej planety. W części drugiej zajmuję się przewrotem dokonującym się w biologii molekularnej. To dzięki rozwojowi tej właśnie dziedziny będziemy mogli przekształcać istniejące już formy życia i konstruować nowe, dotychczas nieznane, a także tworzyć nowocześniejsze leki i metody leczenia. Trzecia część Wizji jest poświęcona rewolucji w kwantowym obrazie świata, która doprowadzi być może do tego, iż w przyszłości zapanujemy nad materią.

Chciałbym podziękować wymienionym niżej uczonym, którzy w trakcie pisania tej książki podzielili się ze mną swoją wiedzą i poglądami oraz poświęcili mi swój czas:

Walter Gilbert, laureat Nagrody Nobla z chemii, Uniwersytet Harvarda

Murray Gell-Mann, laureat Nagrody Nobla z fizyki, Instytut Santa Fe

Henry Kendall, laureat Nagrody Nobla z fizyki, MIT

Leon Lederman, laureat Nagrody Nobla z fizyki, Politechnika Illinois

Steven Weinberg, laureat Nagrody Nobla z fizyki, Uniwersytet Teksaski

Joseph Rotblat, fizyk, laureat pokojowej Nagrody Nobla

Carl Sagan, dyrektor Laboratorium Badań Planetarnych, Uniwersytet Cornella

Stephen Jay Gould, profesor biologii, Uniwersytet Harvarda

Douglas Hofstadter, pisarz, laureat Nagrody Pulitzera, Uniwersytet Indiany

Michael Dertouzos, dyrektor Laboratorium Informatyki w MIT

Paul Davies, pisarz i kosmolog, Uniwersytet Adelajdy

Hans Moravec, Instytut Robotyki, Uniwersytet Carnegie-Mellon

Daniel Crevier, ekspert w dziedzinie sztucznej inteligencji, dyrektor Coreco, Inc.

Jeremy Rifkin, założyciel Fundacji Rozwoju Ekonomii

Philip Morrison, profesor fizyki, MIT

Miguel Virasoro, dyrektor Międzynarodowego Centrum Fizyki Teoretycznej w Trieście, Włochy

Mark Weiser, Xerox PARC

Larry Tesler, dyrektor naukowy w Apple Computer

Paul Ehrlich, przyrodnik, Uniwersytet Stanforda

Paul Saffo, dyrektor Instytutu Przyszłości

Francis Collins, dyrektor Narodowego Centrum Badań nad Genomem Człowieka (NCHG), Narodowe Instytuty Zdrowia (NIH)

Michael Blaese, Oddział Klinicznej Terapii Genowej (NCHG), NIH

Lawrence Brody, Laboratorium Transferu Genów (NCHG), NIH

Eric Green, Oddział Rozwoju Diagnostyki (NCHG), NIH

Jeffrey Trent, dyrektor Oddziału Badań Wewnętrznych (NCHG), NIH

Paul Meltzer, Laboratorium Genetyki Raka (NCHG), NIH

Leslie Biesecker, Laboratorium Badań nad Chorobami Genetycznymi (NCHG), NIH

Anthony Wynshaw-Boris, Laboratorium Badań nad Chorobami Genetycznymi (NCHG), NIH

Steven Rosenberg, naczelny chirurg, NIH

podpułkownik Robert Bowman, dyrektor Instytutu Badań nad Bezpieczeństwem w Przestrzeni Kosmicznej

Paul Hoffman, redaktor naczelny „Discover”

Leonard Hayflick, profesor anatomii Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco

Edward Witten, fizyk, Instytut Studiów Zaawansowanych, Princeton

Cumrun Vafa, fizyk, Uniwersytet Harvarda

Paul Townsend, fizyk, Uniwersytet w Cambridge

Alan Guth, kosmolog, MIT

Barry Commoner, przyrodnik, Queens College, CUNY

Rodney Brooks, zastępca dyrektora Laboratorium Badań nad Sztuczną Inteligencją, MIT

Robert Irie, Laboratorium Badań nad Sztuczną Inteligencją, MIT

James McLurkin, Laboratorium Badań nad Sztuczną Inteligencją, MIT

Jay Jaroslav, Laboratorium Badań nad Sztuczną Inteligencją, MIT

Peter Dilworth, Laboratorium Badań nad Sztuczną Inteligencją, MIT

Mike Wessler, Laboratorium Badań nad Sztuczną Inteligencją, MIT

Neal Gershenfeld, szef Grupy Fizyki i Środków Przekazu, Laboratorium Środków Przekazu MIT

Pattie Maes, Laboratorium Środków Przekazu MIT

David Riquier, Laboratorium Środków Przekazu MIT

Bradley Rhodes, Laboratorium Środków Przekazu MIT

Donna Shirley, Jet Propulsion Laboratory, kierownik Misji Eksploracji Marsa

Frank Von Hipple, fizyk, Uniwersytet w Princeton

John Pike, Stowarzyszenie Uczonych Amerykańskich

Steve Aftergood, Stowarzyszenie Uczonych Amerykańskich

John Horgan, popularyzator nauki, „Scientific American”

Lester Brown, dyrektor i założyciel Instytutu Światowego

Christopher Flavin, Instytut Światowy

Neil Tyson, dyrektor Planetarium Haydena, Amerykańskie Muzeum Historii Naturalnej

Brian Sullivan, kierownik projektu, Planetarium Haydena

Michael Oppenheimer, dyrektor ds. nauki, Fundusz Ochrony Środowiska

Rebecca Goldburg, dyrektor ds. nauki, Fundusz Ochrony Środowiska

Clifford Stoll, analityk komputerowy

John Lewis, wicedyrektor, NASA/Centrum Badawcze Inżynierii Kosmicznej Uniwersytetu Arizony

Richard Muller, profesor fizyki, Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley

Larry Krauss, dziekan Wydziału Fizyki, Uniwersytet Case Western Reserve

David Gelertner, profesor informatyki, Uniwersytet Yale

Ted Taylor, twórca bomby atomowej, Los Alamos

David Nahamoo, starszy menedżer, badania nad językiem, IBM

Paul Shuch, dyrektor Stowarzyszenia SETI

Arthur Caplan, dyrektor Centrum Bioetyki Uniwersytetu Pensylwanii

Yolanda Moses, prezes Amerykańskiego Towarzystwa Antropologicznego oraz rektor City College w Nowym Jorku

Meredith Small, profesor antropologii Uniwersytetu Cornella

Freeman Dyson, profesor fizyki, Instytut Studiów Zaawansowanych, Princeton

Michael Jacobson, dyrektor Centrum Upowszechniania Nauki

Robert Alvarez, Departament Energii

Steve Cook, rzecznik NASA

Karl Grossman, profesor dziennikarstwa, SUNY Old Westbury

Helen Caldicott, pediatra i działacz ruchu na rzecz pokoju

Jay Gould, były urzędnik EPA

Arjun Makhijani, prezes Instytutu Energii i Badań nad Środowiskiem

Thomas Cochran, kierownik naukowy, Rada Ochrony Zasobów Naturalnych

Ashok Gupta, starszy analityk, NRDC

David Schwarzbach, współpracownik Projektu Polityki Nuklearnej, NRDC

Richard Gott, kosmolog, Uniwersytet w Princeton

Karl Drlica, profesor biologii i mikrobiologii, Uniwersytet Nowojorski

Wendy McGoodwyn, prezes Rady Odpowiedzialnej Genetyki

Andrew Kimbrell, były dyrektor Fundacji Rozwoju Ekonomii

Jerome Glenn, Projekt Millennium

Jane Rissler, członek zespołu, Stowarzyszenie Zatroskanych Uczonych

Charles Pillar, autor Gene Wars (Wojny genów)

Eric Chivian, Międzynarodowe Stowarzyszenie Lekarzy w Celu Zapobieżenia Wojnie Jądrowej

Jack Geiger, współzałożyciel Stowarzyszenia Lekarzy dla Odpowiedzialności Społecznej

Gordon Thompson, dyrektor Instytutu Badań nad Zasobami i Bezpieczeństwem

Chciałbym również wyrazić wdzięczność tym wszystkim, którzy dodawali mi otuchy podczas pisania tej książki oraz poświęcili swój czas na przeczytanie jej obszernych fragmentów. Są wśród nich: Karl Drlica, Joel Gersten, Mike oraz Iris Anshel i Tadmiri Venkatesh. Szczególnie gorąco pragnąłbym podziękować mojemu agentowi, Stuartowi Krichevsky’emu, który opiekował się już niejedną moją książką popularnonaukową – od chwili narodzin samego pomysłu aż do momentu, gdy docierała ona na półkę w księgarni – oraz redaktorowi z Anchor Books, Rogerowi Schollowi, którego celne uwagi ogromnie przyczyniły się do udoskonalenia tekstu i pomagały mi utrzymać przejrzystość i rozważny ton przesłania.

Michio Kaku

Nowy Jork

CZĘŚĆ I

Wizje

ROZDZIAŁ 1

Choreografowie materii, życia i inteligencji

W nauce XX wieku są trzy wielkie rozdziały – atom, komputer i gen.

HAROLD VARMUS,

dyrektor Narodowych Instytutów Zdrowia

Przewidywanie jest rzeczą trudną, zwłaszcza jeśli dotyczy przyszłości.

YOGI BERRA

Trzy wieki temu Izaak Newton pisał: „[...] wydaje mi się, że jestem małym chłopcem bawiącym się na brzegu morza – cieszę się ze znalezienia gładszego kamyka lub muszli ciekawszej niż inne, podczas gdy przede mną rozciąga się bezkresny ocean nieodkrytych prawd”. W czasach kiedy Newton obserwował niezmierzony ocean prawdy, prawa Natury spowite były nieprzeniknionym całunem tajemnicy, lęku i przesądów. Nauka, w postaci znanej nam dzisiaj, nie istniała.

Życie w czasach Newtona było krótkie, pełne okrucieństwa i brutalności. Większość ludzi nie potrafiła pisać ani czytać, nie miała w ręku książki i nigdy nie uczyła się w szkole. Z rzadka tylko oddalano się od miejsca zamieszkania na więcej niż kilka kilometrów. Dnie upływały na znojnej pracy w polu, w bezlitosnych promieniach słońca. Kiedy zapadał zmierzch, udawano się na spoczynek, by o świcie dnia następnego znowu wstać do pracy. Ludzie dobrze znali bolesne uczucie głodu i osłabienia wywoływanego chronicznymi schorzeniami. Tylko nieliczni żyli dłużej niż trzydzieści lat. W przeciętnej rodzinie przychodziło na świat kilkanaścioro dzieci, ale wiele z nich umierało w niemowlęctwie.

I oto tych kilka cudownych muszli i kamyków zebranych przez Newtona i paru innych badaczy na brzegu morza „nieodkrytych prawd” zapoczątkowało lawinę zdumiewających wydarzeń. W społeczności ludzkiej nastąpiła niezwykła i głęboka transformacja. Wraz z mechaniką Newtona pojawiły się maszyny. Skonstruowano maszynę parową – urządzenie, którego siła napędowa przekształciła świat społeczeństwa agrarnego. Powstały fabryki, rozkwitł handel, dokonała się rewolucja przemysłowa, a dzięki rozwojowi sieci dróg żelaznych całe kontynenty stały się dostępne dla każdego.

Wiek XIX to epoka wielkich odkryć naukowych. Niezwykłe osiągnięcia nauki i medycyny przyczyniły się do ograniczenia beznadziejnej nędzy i powszechnej ignorancji, wzbogaciły życie społeczeństw o wiedzę, odkryły przed ludźmi nieznane światy, a w końcu wyzwoliły złożone siły, które zmiotły feudalne dynastie i latyfundia oraz obaliły imperia w Europie.

Pod koniec XX wieku pewna epoka w nauce dobiegła końca: rozwiązano zagadkę atomu, odkryto „cząsteczkę życia” i skonstruowano komputer. Dzięki tym trzem dokonaniom o fundamentalnym znaczeniu (które zapoczątkowały przewrót w fizyce, czyli rewolucję kwantową, a następnie rewolucję w biologii i technikach informatycznych) poznano, w ogólnych przynajmniej zarysach, podstawowe prawa rządzące materią, życiem i informacją.

Epicka, opisowa faza nauki zbliża się więc do kresu. Kończy się pewna epoka i rozpoczyna nowa era.

Książka ta traktuje właśnie o tej rodzącej się na naszych oczach, pełnej dynamiki erze nauki i techniki. Opowieść nasza koncentruje się głównie na nauce, istnieją bowiem przesłanki, by przypuszczać, że w następnych stuleciach rozwinie się ona, ogarniając jeszcze więcej dziedzin niż obecnie.

Nie ulega wątpliwości, że stoimy u progu kolejnego przewrotu[1]. Zasób wiedzy podwaja się co dziesięć lat. W ostatniej dekadzie zgromadzono więcej wiedzy niż w ciągu całej historii ludzkości. Możliwości komputerów podwajają się co 18 miesięcy, Internetu – co rok. Co dwa lata wzrasta dwukrotnie liczba analizowanych i rozpoznawanych sekwencji DNA. Niemal codziennie słyszymy o nowych osiągnięciach w dziedzinie techniki komputerowej, telekomunikacji, biotechnologii i w badaniach przestrzeni kosmicznej. W konsekwencji tego wstrząsu technicznego upadają pewne gałęzie przemysłu i zanikają dawne modele życia, a w ich miejsce natychmiast pojawiają się nowe. Przy tym owe gwałtowne, oszałamiające zmiany nie są jedynie zmianami ilościowymi. W bólach rodzi się nowa era.

Dzisiaj znowu jesteśmy niczym dzieci bawiące się kamykami na brzegu morza. Lecz ocean, na którego skraju stał niegdyś Newton, zniknął, odpłynął. Przed nami rozciąga się nowy ocean – bezmiar niezwykłych możliwości i zastosowań nauki. Po raz pierwszy w historii otrzymaliśmy moc kierowania Przyrodą i kształtowania jej zgodnie z naszymi życzeniami.

W ciągu niemal całych dziejów ludzkości człowiek był widzem. Mógł jedynie stać z boku i przyglądać się zachwycającemu tańcowi Przyrody. Obecnie znajdujemy się na ostrym wirażu, na styku epok. Wchodzimy w ten zakręt jako bierni obserwatorzy Natury, a wyjdziemy z niego wyposażeni w umiejętność tworzenia choreografii Przyrody. Takie właśnie jest główne przesłanie Wizji. Rozpoczynająca się era stanowi jeden z najciekawszych okresów naszej historii. Będziemy mogli zebrać owoce 200 lat rozwoju naukowego. Dobiega końca era odkryć w nauce, zaczyna się era mistrzostwa, epoka umiejętnego wykorzystania osiągnięć naukowych.

Z punktu widzenia uczonych

Co nam przyniesie przyszłość? W książkach fantastycznonaukowych można znaleźć wiele niedorzecznych przepowiedni na nadchodzące lata, od urlopu na Marsie do zwalczenia wszystkich chorób. Także w prasie popularnej nazbyt często pojawiają się dziwaczne opinie na temat przyszłości. (Na przykład „The New York Times Magazine” w 1996 roku poświęcił cały numer rozważaniom, jak zmieni się życie w ciągu najbliższych stu lat. Opublikowano wypowiedzi dziennikarzy, socjologów, pisarzy, projektantów mody, artystów, filozofów. Znamienne, że o zabranie głosu w dyskusji nie poproszono ani jednego uczonego).

A przecież prognozy formułowane przez współczesnych naukowców są solidniej oparte na rzeczywistej wiedzy niż wyobrażenia humanistów czy nawet przewidywania dawnych uczonych, którzy nie znali jeszcze wszystkich najważniejszych praw natury.

Sądzę, że na tym właśnie polega istotna różnica pomiędzy Wizjami, w których wzięto pod uwagę, iż można mówić o dosyć zgodnym stanowisku uczonych co do przyszłych wydarzeń, a prezentowanymi w mediach przewidywaniami pisarzy, dziennikarzy, socjologów, autorów książek fantastycznonaukowych i innych konsumentów techniki, czyli ludzi, którzy nie wpływają na jej kształt ani jej nie tworzą. (Można przytoczyć tu opinię admirała Williama Leahy’ego, który powiedział do prezydenta Trumana w 1945 roku: „To największe głupstwo, jakie zrobiłem w życiu. [...] Ta bomba [atomowa] nigdy nie wybuchnie, a mówię to jako ekspert od materiałów wybuchowych”. Admirał, podobnie jak wielu dzisiejszych futurologów, zawierzył własnym przeczuciom, a nie opiniom pracujących nad bombą fizyków)[2].

Jako człowiek aktywnie zajmujący się fizyką jestem przekonany, że to właśnie fizycy w największym stopniu przyczynili się do nakreślenia horyzontów przyszłych wydarzeń. Zawodowo param się jednym z najbardziej fundamentalnych zagadnień fizyki: marzeniem Einsteina o znalezieniu teorii wszystkiego. Praca nad tym problemem uświadamia mi bez przerwy, jak istotny i wieloraki był wpływ fizyki kwantowej na zasadnicze odkrycia kształtujące obraz XX wieku.

Dotychczasowe osiągnięcia fizyki tworzą imponującą listę: liczne wynalazki (telewizja, radio, radar, tranzystor, komputer, laser, bomba atomowa), poznanie budowy cząsteczki DNA, opracowanie nowych metod diagnostycznych, związane z pojawieniem się PET, MRI i CAT[3], czy wreszcie powstanie Internetu i WWW. Fizycy bez wątpienia należą do grona jasnowidzów mogących przepowiadać przyszłość (oczywiście, mamy także na swoim koncie wiele absurdalnych przepowiedni!). Niektóre trafne obserwacje czołowych fizyków i ich wnikliwe oceny dały początek zupełnie nowym dziedzinom nauki.

W naszej wizji przyszłości pojawią się zapewne niespodzianki i kłopotliwe luki. Z całą pewnością nie uda mi się przewidzieć wszystkich ważnych wynalazków i odkryć XXI wieku. Mam jednak nadzieję, że uwzględniając wzajemne powiązania między wspomnianymi trzema wielkimi rewolucjami i opierając się na opinii uczonych uczestniczących w tych rewolucjach, zdołam precyzyjnie określić kierunek rozwoju nauki.

W ciągu dziesięciu lat pracy nad tą książką, przygotowując programy radiowe o zasięgu krajowym i zbierając materiały do artykułów popularnonaukowych, miałem zaszczyt rozmawiać z przeszło stu pięćdziesięcioma uczonymi, w tym ze znakomitymi noblistami.

Uczeni ci niestrudzenie torują drogę nauce. To oni tworzą podwaliny XXI wieku. Wielu z nich obiera nowe drogi, wiodące do kolejnych odkryć naukowych. Dzięki tym rozmowom i wywiadom, a także dzięki mojej własnej pracy badawczej ujrzałem rozległą panoramę nauki. Mogłem również dotrzeć do samych źródeł wiedzy i podziwiać jej głębię. Moi rozmówcy wspaniałomyślnie otworzyli przede mną swoje pracownie i laboratoria, podzielili się ze mną najskrytszymi pomysłami. Teraz ja, w tej właśnie książce, pragnę sprawić, by czytelnik odczuł niezwykłą przyjemność płynącą z obcowania z ożywczą atmosferą odkryć naukowych. Bo jeśli demokracja ma być nadal tą tętniącą życiem siłą, maszyną napędzającą skomplikowaną i technicznie zaawansowaną rzeczywistość naszego świata, to ważną rzeczą jest propagowanie w społeczeństwie, zwłaszcza wśród młodszej generacji, atmosfery romantyzmu i intelektualnego fermentu, które towarzyszą nauce.

Jest faktem, że większość uczonych jest zgodna co do wizji przyszłości. Dzięki znajomości fundamentalnych praw mechaniki kwantowej, najważniejszych zasad informatyki i biologii molekularnej badacze mogą wyobrazić sobie przyszłość nauki. I to właśnie sprawia, że przewidywania przedstawione w tej książce są, jak sądzę, bardziej wiarygodne niż wcześniejsze prognozy.

A oto obraz, jaki się z nich wyłania.

Trzy filary nauki

Materia. Życie. Umysł.

Na tych trzech filarach wspiera się współczesna nauka. Trzy zasadnicze osiągnięcia, które przyszli historycy uznają zapewne za największe zdobycze dwudziestowiecznej nauki to: rozszczepienie jądra atomowego, odczytanie kodu genetycznego i skonstruowanie komputera. Dysponując wiedzą o podstawach materii i życia, stajemy się świadkami końca jednego z najważniejszych rozdziałów w historii nauki. (Nie oznacza to jednak, że zgłębiliśmy wszystkie prawa obowiązujące w tych trzech głównych dziedzinach wiedzy – udało nam się poznać jedynie najbardziej fundamentalne reguły. Na przykład mimo że podstawowe prawa rządzące komputerami są już dobrze znane, odkryliśmy tylko zarysy podstawowych praw rządzących sztuczną inteligencją i działaniem mózgu).

Pierwszą i najważniejszą rewolucją naukową XX wieku była rewolucja kwantowa. Dwie kolejne rewolucje, molekularna i komputerowa, dokonały się w następstwie zmian, jakie zaszły w fizyce za sprawą mechaniki kwantowej.

Rewolucja kwantowa

Od niepamiętnych czasów ludzie starali się dociec, jak i z czego zbudowany jest świat. Grecy sądzili, że Wszechświat składa się z czterech elementów: wody, powietrza, ziemi i ognia. Grecki filozof Demokryt twierdził, że elementy te można podzielić na jeszcze mniejsze jednostki, które nazwał atomami. Nikt nie potrafił jednak wyjaśnić, w jaki sposób atomy tworzą ogromną i przedziwną różnorodność materialnych zjawisk Przyrody. Nawet Newton, który odkrył prawa rządzące ruchem planet i księżyców w przestrzeni pozaziemskiej, nie zdołał objaśnić wręcz oszałamiającej złożoności materii.

Przełom nastąpił w 1925 roku wraz z narodzinami mechaniki kwantowej. Następstwem rewolucji kwantowej była fala odkryć naukowych, przybierająca na sile aż do dziś. Przewrót w nauce, jaki dokonał się za sprawą fizyki kwantowej, umożliwił sporządzenie niemal kompletnego opisu materii. Okazało się, że nadzwyczajną złożoność otaczającego nas świata materialnego możemy wyjaśnić za pomocą garstki cząstek elementarnych. To tak, jakbyśmy przypatrywali się wielobarwnemu, wzorzystemu gobelinowi – jeśli przyjrzymy mu się dokładniej, zauważymy, że w tkaninie powtarza się kilka prostych wzorów.

Teoria kwantowa, stworzona przez Erwina Schrödingera, Wernera Heisenberga i wielu innych badaczy, odkryła tajemnicę materii, sprowadzając ją do kilku reguł. Po pierwsze, energia nie jest czymś ciągłym, jak sądzono przedtem, ale występuje w postaci odrębnych (dyskretnych) porcji, zwanych kwantami. (Na przykład foton jest kwantem, porcją światła). Po drugie, cząstki o rozmiarach subatomowych mają jednocześnie cechy cząstek i fal i zachowują się zgodnie ze sławnym równaniem falowym Schrödingera, które określa prawdopodobieństwo pewnego zdarzenia[4]. Posługując się tym równaniem, możemy za pomocą samych tylko procedur matematycznych przewidzieć własności wielu substancji (bądź cząstek), zanim wytworzymy je w laboratorium. Szczytowym osiągnięciem teorii kwantowej jest Model Standardowy, dzięki któremu możemy przewidywać własności wszystkiego, od znacznie mniejszych od atomu kwarków do potężnych wybuchów supernowych w odległych obszarach kosmosu.

Dwudziestowieczna mechanika kwantowa pozwoliła nam zrozumieć otaczającą nas materię. Nie jest wykluczone, że w nadchodzącym stuleciu otworzą się przed nami niezwykłe możliwości: nauczymy się tworzyć oraz kształtować nowe formy materii.

Rewolucja komputerowa

W przeszłości maszyny liczące uważano za ciekawostki matematyczne. Były to ciężkie, niezgrabne urządzenia pełne przekładni, dźwigni i zębatek. W okresie drugiej wojny światowej mechaniczne maszyny liczące zastąpiono urządzeniami wyposażonymi w lampy elektronowe. Nadal jednak były to obiekty monstrualnych rozmiarów. Jedno takie urządzenie, w którym znajdowały się tysiące próżniowych lamp elektronowych, zajmowało cały pokój.

Przełom nastąpił w 1948 roku, kiedy badacze z Laboratoriów Bella skonstruowali tranzystor, który stał się podstawą działania współczesnych komputerów. Dziesięć lat później zbudowano laser, urządzenie, które ma obecnie kapitalne znaczenie dla funkcjonowania Internetu i sieci informatycznych. Działanie obu tych wynalazków oparte jest na prawach mechaniki kwantowej.

W obrazie kwantowym prąd elektryczny można wyobrazić sobie jako przepływ elektronów, przypominający zlane ze sobą krople wody, które tworzą prąd rzeki. Mechanika kwantowa mówi nam jednak, że (w odróżnieniu od kropel wody) w prądzie elektrycznym występują „grudki” (elektrony) i „luki”. Luki (rozrzedzenia, czyli dziury w gęstości elektronowej) zachowują się tak jak elektrony o dodatnim ładunku. Właśnie zjawisko przepływu prądu elektronowego i dziurowego pozwala na wzmocnienie słabiutkich sygnałów elektrycznych. Wykorzystuje je współczesna elektronika.

Obecnie dziesiątki milionów tranzystorów można zmieścić na powierzchni wielkości paznokcia. W przyszłości, kiedy mikroprocesory staną się tak powszechne, że „inteligentne” urządzenia dotrą do najdalszych zakątków świata, nasz styl życia ulegnie jeszcze większym zmianom.

Jak dotąd cudowne zjawisko, zwane inteligencją, mogło nas jedynie wprawiać w podziw; w przyszłości będziemy potrafili nim manipulować zgodnie z naszymi życzeniami.

Rewolucja biomolekularna

Teoria witalizmu, mówiąca o istnieniu zagadkowej „siły życia”, czyli jakiejś substancji kierującej organizmami żywymi, wywarła w przeszłości przemożny wpływ na sposób myślenia wielu biologów. Teorię tę zakwestionował Schrödinger w wydanej w 1944 roku książce pt. Czym jest życie?. Schrödinger odważył się oznajmić, że zjawisko życia można wyjaśnić obecnością materiału genetycznego, zawartego w cząsteczkach tworzących komórkę. Była to nadzwyczaj śmiała idea: wytłumaczyć tajemnicę życia za pomocą mechaniki kwantowej.

Słuszności tej idei dowiedli ostatecznie James Watson i Francis Crick. Uczeni ci, zainspirowani książką Schrödingera, dokonali analizy obrazów otrzymanych w wyniku doświadczeń, podczas których wykorzystano promieniowanie rentgenowskie rozproszone przez cząsteczki DNA. Zrekonstruowali w ten sposób strukturę atomową cząsteczki DNA i odkryli, że ma ona kształt podwójnej helisy. Ponieważ mechanika kwantowa dostarcza nam również informacji o kątach między wiązaniami chemicznymi oraz o siłach działających pomiędzy atomami, możemy w zasadzie ustalić położenie wszystkich elementów cząsteczek, przenoszących informację genetyczną nawet w tak skomplikowanym tworze, jak wirus HIV.

Dzięki metodom biologii molekularnej będziemy mogli odcyfrowywać przekaz genetyczny tak, jakbyśmy czytali książkę. Już teraz uczonym udało się rozszyfrować informację genetyczną kilku organizmów: pewnych wirusów, bakterii i drożdży.

Ludzki genom zostanie rozszyfrowany w całości przed 2005 rokiem. Odkrycie to pozwoli nam poznać „instrukcję obsługi” istoty ludzkiej, co wpłynie zasadniczo na naukę i medycynę XXI wieku. Zamiast – jak dziś – biernie przyglądać się barwnemu korowodowi procesów życiowych, przesuwającemu się przed naszymi oczami, będziemy mogli, niczym bogowie, sterować życiem zgodnie z naszą wolą.

Od biernych widzów do choreografów Przyrody

Śledząc dzieje postępu naukowego w dobiegającym końca wieku, niektórzy komentatorzy dochodzą do wniosku, że nauka zaczyna z wolna docierać do kresu swoich możliwości. John Horgan[5] wypowiada w swojej książce Koniec nauki następującą opinię: „Jeśli ktoś ufa nauce, musi zaakceptować możliwość, a nawet skończone prawdopodobieństwo tego, że era wielkich odkryć naukowych dobiegła końca. [...] Dalsze badania nie przyniosą wielkich rewelacji ani przewrotów, co najwyżej coraz wolniejszy przyrost pożytków płynących ze zgromadzonej wiedzy”.

W pewnym sensie Horgan ma rację. Bez wątpienia współczesna nauka dotarła do fundamentalnych praw leżących u podstaw wielu dyscyplin: kwantowej teorii materii, Einsteinowskiej teorii czasoprzestrzeni, kosmologicznej teorii Wielkiego Wybuchu, Darwinowskiej teorii ewolucji oraz teorii dotyczącej molekularnych podstaw DNA i życia w ogólności. Większość wielkich zagadek nauki została już w zasadzie rozwiązana (do wyjątków należą takie zagadnienia, jak określenie, czym jest świadomość, oraz udowodnienie, że teoria superstrun – główny przedmiot moich zainteresowań – jest tożsama ze sławną zunifikowaną teorią pola).

Era redukcjonizmu, czyli wyjaśniania wszelkich zjawisk na podstawie analizy najmniejszych składników, dobiega końca. Wydaje się, że redukcjonizm, który ma na swoim koncie wiele spektakularnych osiągnięć, takich jak poznanie tajemnicy atomu, odkrycie cząsteczki DNA i skonstruowanie obwodów scalonych komputera, stał się już anachronizmem.

Jednakże to dopiero początek naszej przygody z nauką. Wspomniane odkrycia to kamienie milowe znaczące czas przełomu, oderwania się od przeszłości, w której Przyrodę postrzegano przez pryzmat animizmu, mistycyzmu i spirytualizmu. Dzięki nim otworzyły się widoki na zupełnie nową erę nauki.

Następny wiek przyniesie rewolucję znacznie bardziej brzemienną w skutki: zakończy się okres odsłaniania tajemnic Natury, a rozpocznie epoka władania Przyrodą.

Różnicę pomiędzy znajomością reguł a umiejętnością wykorzystania zdobytej wiedzy ukazał Sheldon Glashow, laureat Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki, w swojej opowieści o losach Artura, przybysza z obcej planety, który po raz pierwszy spotyka Ziemian: „Artur, obdarzony inteligencją przybysz z odległej planety, pojawia się na Washington Square [w Nowym Jorku] i obserwuje, jak dwóch staruszków gra w szachy. Artur stawia sobie dwa ambitne zadania: poznać reguły gry i zostać arcymistrzem”. Uważnie obserwując ruchy graczy, stopniowo odkrywa reguły gry. Dowiaduje się, jak mogą posuwać się pionki, w jaki sposób królowa może wziąć do niewoli skoczka i jak inne figury mogą bronić króla. Jednakże znajomość samych reguł nie wystarcza do zostania arcymistrzem! „Oba zadania – pisze Glashow – są równie ważne. Jedno jest bardziej »znaczące«, drugie – raczej »fundamentalne«. Oba stanowią ogromne wyzwanie dla ludzkiego intelektu”[6].

W pewnym sensie nauka doszła już do etapu, w którym podstawowe prawa Natury zostały rozszyfrowane. Nie oznacza to jednak, że staliśmy się już arcymistrzami. Owszem, poznaliśmy szalony taniec cząstek elementarnych we wnętrzach gwiazd oraz rytm, w jakim helisy DNA rozwijają się i ponownie skręcają w naszych ciałach. Ale nie staliśmy się jeszcze wytrawnymi choreografami materii i życia.

Koniec XX wieku jest więc jednocześnie końcem pierwszej wielkiej epoki w historii nauki i początkiem nowej ekscytującej ery. Z szachistów-amatorów mamy stać się arcymistrzami, z obserwatorów – wielkimi reżyserami Przyrody.

Od redukcjonizmu do synergii

Wszystko to oznacza zupełnie nowe podejście do nauki. Redukcjonizm poprzedniego okresu zaowocował sformułowaniem podstaw nowoczesnej fizyki, chemii i biologii.

Najważniejszym dokonaniem tej epoki było odkrycie mechaniki kwantowej, którego następstwem stały się dwie kolejne rewolucje.

Rewolucja komputerowa i rewolucja biomolekularna dokonały się w latach pięćdziesiątych. Od tego czasu obie te dziedziny okrzepły i dojrzały, stając się w dużym stopniu niezależne i od fizyki, i od siebie nawzajem. Badacze wnikali coraz głębiej w swoje wąskie dziedziny wiedzy, ignorując osiągnięcia na innych polach. W nauce zaczęła królować specjalizacja. Okres dominacji redukcjonizmu mamy już jednak prawdopodobnie za sobą. Pojawiły się nieprzezwyciężone trudności, których nie sposób pokonać za pomocą ograniczonego, redukcjonistycznego podejścia. Nadchodzi nowa era, epoka synergii, współdziałania trzech wielkich nurtów ludzkiej aktywności.

I to jest drugi zasadniczy temat tej książki.

Rewolucja kwantowa, której następstwem było wynalezienie tranzystora, lasera oraz rozwój krystalografii i opracowanie teorii wiązania chemicznego, dała początek rewolucjom w technikach obliczeniowych i biologii molekularnej.

W przeciwieństwie do poprzednich okresów, XXI wiek odznaczać się będzie współdziałaniem tych właśnie dziedzin wiedzy i umacnianiem łączących je więzów. Będzie to kolejny punkt zwrotny w dziejach nauki. Dzięki wzajemnemu wpływowi tych trzech wielkich nurtów rozwój nauki ulegnie przyspieszeniu, a ludzie posiądą bezprecedensową umiejętność kierowania materią, życiem i inteligencją.

W przyszłości żaden uczony nie będzie mógł obejść się bez pewnego zasobu wiadomości z tych trzech dziedzin. Już teraz ci spośród badaczy, którzy nie w pełni rozumieją sens trzech wielkich rewolucji, mają mniejsze szanse na zwycięstwo w naukowej rywalizacji.

Wzajemne zależności pomiędzy trzema wspomnianymi gałęziami wiedzy mają charakter zdecydowanie dynamiczny. Często się zdarza, że kiedy w jednej dziedzinie pojawia się impas, zupełnie nieoczekiwane osiągnięcie na innym polu przynosi rozwiązanie problemu. Biolodzy, na przykład, załamywali ręce nad niemożnością odcyfrowania milionów genów, w których zapisany jest plan życia. To, że obecnie w laboratoriach rozszyfrowuje się coraz więcej genów, zawdzięczamy rozwojowi innej techniki: wykładniczemu wzrostowi mocy obliczeniowej komputerów, których wykorzystanie niebywale przyspiesza zautomatyzowany proces sekwencjonowania genów. Wkrótce jednak krzemowe chipy okażą się zbyt ociężałe dla komputerów przyszłości. Dzięki postępowi w badaniach nad DNA możliwe stało się stworzenie nowego typu komputerów, w których obliczenia dokonywane są na poziomie cząsteczek organicznych. Odkrycia w jednej dziedzinie stymulują więc rozwój innych gałęzi nauki. Całość to więcej niż tylko suma części.

Jedną z konsekwencji tego intensywnego współdziałania jest stale rosnące tempo badań naukowych.

Bogactwo narodów

Naukowe i technologiczne przyspieszenie wywrze ogromny wpływ na zasobność narodów i standard naszego życia w następnym wieku. Przez ostatnie trzy stulecia bogactwo gromadzono w państwach, które dysponowały zasobami naturalnymi lub które potrafiły skumulować potężne kapitały. Rozwój wielkich potęg przemysłowych Europy w XIX wieku i wzrost gospodarczy Stanów Zjednoczonych w wieku XX to podręcznikowe przykłady takiej sytuacji.

Lester C. Thurow, były dziekan Szkoły Biznesu im. Sloana w MIT, twierdzi, że w nadchodzącym wieku dojdzie do wiekopomnego przesunięcia bogactwa poza kraje dysponujące wieloma zasobami naturalnymi i potężnym kapitałem. Tak jak ruchy tektoniczne płyt kontynentalnych są przyczyną potężnych trzęsień ziemi, tak „sejsmiczne” przesunięcie bogactwa stanie się przyczyną zmiany układu sił na naszym globie. Thurow pisze: „W XXI wieku siła wyobraźni i zdolności umysłowe, inicjatywa i umiejętność tworzenia nowych technologii okażą się czynnikami o zasadniczym znaczeniu”[7]. W przyszłości rynek zaleją tanie artykuły codziennego użytku, pojawi się globalizacja rynku pracy, a poszczególne gospodarki połączą się w sieci elektronicznej w jedną całość i tym samym zmniejszy się znaczenie krajów o bogatych zasobach naturalnych. Ten trend widoczny jest już obecnie. W latach 1970–1990 ceny wielu surowców naturalnych spadły o mniej więcej 60%, a według Thurowa obniżą się o dalsze 60% do 2020 roku[8].

Rola kapitału również ulegnie zmianie. Stanie się on zwykłym towarem dostępnym w elektronicznym obiegu dóbr, mającym zasięg globalny. Kraje pozbawione bogactw naturalnych mogą rozkwitnąć w XXI wieku dzięki rozwijaniu takich technologii, które zapewnią im miejsce w czołówce światowej gospodarki. Thurow zapewnia: „Do uzyskania przewagi we współzawodnictwie wystarczają obecnie wiedza i umiejętności”[9].

Niektóre kraje sporządziły już listę priorytetowych technologii, które mają zapewnić im zasobność w nadchodzącym wieku. Typowa lista tego rodzaju została opracowana w 1990 roku przez japońskie Ministerstwo Handlu i Przemysłu. Znalazły się na niej:

• mikroelektronika,

• biotechnologia,

• przemysł nowych materiałów,

• telekomunikacja,

• produkcja samolotów pasażerskich,

• narzędzia mechaniczne i roboty,

• komputery (urządzenia i oprogramowanie)[10].

Wszystkie te technologie zawdzięczają swój rozwój rewolucji, która dokonała się w dziedzinie kwantów, komputerów i DNA.

Jest rzeczą godną uwagi, że trzy wielkie rewolucje dotyczą nie tylko samej nauki, lecz stanowią siłę napędową rozwoju gospodarczego. Od umiejętności korzystania z osiągnięć tych rewolucji zależeć będą losy narodów. Każda dziedzina aktywności ma swoich wygranych i przegranych. Wygrają te państwa i narody, które docenią wagę naukowego przełomu. Ci zaś, którzy odniosą się do niego z lekceważeniem, znajdą się zapewne na obrzeżach globalnej gospodarki XXI wieku.

Czasowe horyzonty przepowiedni

Poszczególne technologie będą osiągać dojrzałość w różnym tempie. Dlatego ważną rzeczą jest nakreślenie czasowych horyzontów ich rozwoju. Przyszłe wynalazki i nowe technologie zostały podzielone w Wizjach na trzy kategorie: te, które pojawią się przed 2020 rokiem; te, które ujrzą światło dzienne w latach 2020–2050, oraz te, które staną się faktem gdzieś pomiędzy rokiem 2050 a końcem XXI wieku. (Oczywiście, nie są to sztywne ramy czasowe – podział ten ma charakter czysto orientacyjny).

Przed rokiem 2020

Uczeni spodziewają się, że przed 2020 rokiem dojdzie do nagłego rozwoju w badaniach naukowych na niespotykaną dotychczas skalę. Zapierające dech w piersiach odkrycia, dzięki którym zwiększy się moc obliczeniowa komputerów i wzrosną możliwości oznaczania sekwencji DNA, doprowadzą do upadku starych gałęzi przemysłu i rozkwitu nowych. Od lat pięćdziesiątych zdolności obliczeniowe komputerów wzrosły około 10 miliardów razy. Ponieważ moc komputerów i możliwości sekwencjonowania DNA podwajają się mniej więcej co dwa lata, można określić w przybliżeniu ramy czasowe wielu osiągnięć naukowych i opracować dość dokładne prognozy dotyczące rozwoju informatyki i biotechnologii do 2020 roku.

Tempo rozwoju komputerów określa ilościowo prawo Moore’a, które mówi, że ich moc obliczeniowa podwaja się mniej więcej co 18 miesięcy. (Po raz pierwszy zostało to stwierdzone w 1965 roku przez Gordona Moore’a, jednego z założycieli firmy Intel. Nie jest to prawo naukowe, takie jak prawa Newtona, lecz praktyczna reguła, która zadziwiająco poprawnie opisuje rozwój komputerów na przestrzeni dziesięcioleci). Prawo Moore’a pozwala przewidywać los firm komputerowych o obrotach i zyskach rzędu miliardów dolarów, firm, w których planowanie i budowa linii produkcyjnych opierają się na założeniu ciągłego wzrostu. Do 2020 roku mikroprocesory staną się zapewne ogólnie dostępne i tanie jak makulatura, a „inteligentne” układy rozpowszechnią się na całym świecie. Nasze otoczenie zupełnie się odmieni. Inna będzie struktura handlu, wzrośnie dobrobyt, radykalnym zmianom ulegną sposoby komunikowania się, pracy, rozrywki i życia. Będziemy mieli wspaniałe mieszkania, samochody, telewizory, szykowne ubrania, biżuterię i dużo pieniędzy. Będziemy mogli mówić do różnych urządzeń, a one będą nam odpowiadały. Uczeni spodziewają się, że Internet, dzięki połączeniu milionów lokalnych sieci komputerowych, oplecie całą Ziemię – powstanie w ten sposób „inteligentna planeta”. Internet stanie się tym bajkowym czarodziejskim zwierciadłem, które przemówi całą mądrością ludzkiej rasy.

Obserwując iście rewolucyjny postęp w możliwościach wytrawiania coraz to mniejszych tranzystorów na płytkach krzemowych, uczeni doszli do wniosku, że tendencja do wytwarzania lepszych i szybszych komputerów będzie trwała mniej więcej do 2020 roku. Wtedy znowu dadzą o sobie znać ograniczenia wynikające z praw mechaniki kwantowej. Nadejdzie czas, kiedy rozmiary elementów mikroprocesorów staną się tak małe – porównywalne z rozmiarami cząsteczek chemicznych – że zaczną dominować efekty kwantowe. Słynna era krzemowa dobiegnie końca.

W najbliższych dwudziestu latach dojdzie do równie efektownego postępu w biotechnologii. Dzięki wykorzystaniu w badaniach molekularnych komputerów i robotów zautomatyzowane zostały procedury sekwencjonowania DNA i wzrosły możliwości rozszyfrowania tajemnicy życia. Około 2020 roku będziemy już znali kod DNA tysięcy żywych organizmów. Być może każdy mieszkaniec Ziemi otrzyma swoją osobistą informację genetyczną zapisaną na dysku CD. Powstanie „encyklopedia życia”.

Wydarzenia te będą miały przełomowe znaczenie dla biologii i medycyny. Opracowane zostaną skuteczne metody leczenia chorób genetycznych – lekarze będą wstrzykiwać do ludzkich komórek preparat z poprawioną informacją genetyczną. A ponieważ przyczyną raka są, jak wiadomo, mutacje genetyczne, wiele rodzajów nowotworów będzie można wyleczyć, i to bez żadnych inwazyjnych zabiegów, operacji czy chemioterapii. Wiele mikroorganizmów wywołujących choroby zakaźne zostanie zwalczonych dzięki istnieniu rzeczywistości wirtualnej. Możliwe stanie się odnajdywanie słabych punktów w otoczkach mikrobów i wytwarzanie środków, które zniszczą drobnoustroje, atakując ich czułe miejsca. Dzięki naszej wiedzy o procesach komórkowych będziemy mogli hodować w laboratoriach całe narządy, także wątrobę i nerki.

Pomiędzy rokiem 2020 a 2050

Prognozy dotyczące wzrostu mocy obliczeniowej komputerów i możliwości odczytywania DNA są jednak nieco zwodnicze, gdyż w obu tych przypadkach rozważamy technologie znane obecnie. Moc obliczeniowa komputerów ustawicznie zwiększa się dzięki coraz gęstszemu upakowaniu tranzystorów na krzemowych płytkach mikroprocesorów, a komputeryzacja wspomaga sekwencjonowanie DNA. W oczywisty sposób obie te technologie nie mogą bez końca rozwijać się wykładniczo. Wcześniej czy później pojawi się wąskie gardło.

Około roku 2020 wyłonią się pierwsze zasadnicze trudności. Ze względu na ograniczenia techniki mikroprocesorowej będziemy musieli opracować nowe technologie, których możliwości nie potrafimy jeszcze dokładnie określić: powstaną komputery optyczne, molekularne i oparte na DNA oraz komputery kwantowe. Musimy znaleźć nowe, radykalne rozwiązania, wynikające z teorii kwantowej, które najprawdopodobniej wywołają wielkie zamieszanie w informatyce. Skończy się panowanie mikroprocesora. Pojawią się nowe rodzaje chipów kwantowych.

Jeśli uda się pokonać trudności w technice komputerowej, w latach 2020–2050 na rynek trafią produkty zupełnie nowej technologii: prawdziwi „automatonowie”, roboty obdarzone rozsądkiem, rozumiejące ludzką mowę, umiejące rozpoznawać przedmioty i posługiwać się nimi, potrafiące uczyć się na własnych błędach. W tym stadium rozwoju nasz stosunek do maszyn całkowicie się zmieni.

Także biotechnologia stanie około 2020 roku w obliczu nowych problemów. Nauka ta zacznie tonąć w powodzi odczytanych genów, których funkcje w większości pozostaną nierozpoznane. Jeszcze przed rokiem 2020 punkt ciężkości przesunie się z problemów sekwencjonowania DNA na zagadnienia związane z określaniem podstawowych funkcji poznanych już genów (proces badawczy, którego nie da się skomputeryzować) oraz rozpoznawaniem chorób i cech o poligenowym podłożu, czyli będących rezultatem złożonych interakcji wielu genów. Skupienie uwagi na patologiach wielogenowych może okazać się zasadniczym zwrotem w rozwiązaniu wielu problemów ludzkości trapionej chronicznymi schorzeniami: chorobą wieńcową, reumatoidalnym zapaleniem stawów i innymi chorobami o podłożu autoimmunologicznym, schizofrenią itp. Może to doprowadzić do klonowania ludzi i wyizolowania słynnych genów starości, które kontrolują procesy starzenia się. Nie jest zatem wykluczony wzrost długości życia.

Po roku 2020 w laboratoriach fizyków mogą narodzić się kolejne zdumiewające technologie – poczynając od nowych generacji laserów i holograficznej trójwymiarowej telewizji, a kończąc na reakcji termojądrowej. Szerokie zastosowanie znajdą zapewne nadprzewodniki wysokotemperaturowe, które zapoczątkują drugą rewolucję przemysłową. Mechanika kwantowa pozwoli nam konstruować urządzenia wielkości cząsteczek, dzięki czemu pojawi się zupełnie nowa klasa narzędzi, mająca własności, o których nikomu się jeszcze nie śniło (nanotechnologia). Będzie można budować silniki jonowe i rozpocznie się era powszechnych lotów międzyplanetarnych.

Od 2050 do 2100 roku i później

Ostatnia część naszych rozważań będzie dotyczyła okresu pomiędzy rokiem 2050 a końcem XXII wieku. Chociaż wszelkie przewidywania sięgające tak daleko w przyszłość są z konieczności mgliste, wydaje się, że okres ten zostanie zdominowany przez kilka nowych osiągnięć. Niewykluczone, że roboty osiągną pewien stopień samoświadomości – zaczną zdawać sobie sprawę z własnego istnienia. Może to w znacznej mierze przyczynić się do wzrostu ich użyteczności w społeczeństwie; będą mogły podejmować samodzielne decyzje, pracować jako sekretarki, lokaje, asystenci i pomocnicy. Badania nad DNA osiągną taki poziom, że genetycy będą w stanie tworzyć nowe rodzaje organizmów, stosując transfer nie tylko kilku, lecz setek genów, dzięki czemu zwiększą się zasoby żywności, wynalezione zostaną nowe, doskonalsze lekarstwa i w związku z tym poprawi się nasz stan zdrowia. Nauczymy się projektować nowe formy życia i zmieniać fizyczne, a może nawet psychiczne cechy naszych dzieci. Zrodzi się więc wiele nowych pytań i problemów natury etycznej.

Również teoria kwantowa wywrze ogromny wpływ na oblicze następnego wieku. Do najistotniejszych zmian dojdzie w dziedzinie wytwarzania energii. Powstaną rakiety, które zaniosą ludzi do najbliższych gwiazd. Zaczniemy też myśleć o stworzeniu kolonii w przestrzeni międzyplanetarnej.

Niektórzy uczeni sądzą, że w XXII wieku będzie następowało dalsze stapianie się trzech wielkich rewolucji. Mechanika kwantowa, dostarczając podstaw do budowania obwodów oraz całych urządzeń wielkości cząsteczek, umożliwi stworzenie w komputerze kopii struktur neuronowych mózgu. Część uczonych uważa, że w przyszłości będziemy mogli wydłużać nasze życie dzięki wytwarzaniu nowych narządów, a nawet całych organizmów, manipulowaniu pulą ludzkich genów, czy wręcz stapianiu się w jedno z wykreowanymi przez nas skomputeryzowanymi tworami.

W drodze ku cywilizacji planetarnej

W epoce gwałtownego rozwoju naukowego i technicznego zaczęły podnosić się głosy ostrzegające, że wszystko to idzie zbyt daleko, dzieje się za szybko i może mieć nieprzewidziane konsekwencje społeczne.

Mając na uwadze te całkowicie uzasadnione zastrzeżenia i obawy, spróbuję wniknąć w delikatną materię społecznych implikacji rewolucji naukowych, które mogą spotęgować istniejące już patologie społeczne.

Spróbujemy ponadto odpowiedzieć na najważniejsze pytanie: dokąd zmierzamy? Jeśli kończy się jedna epoka, a zaczyna druga, dokąd zaprowadzi nas ta zmiana?

To właśnie pytanie stawiają sobie astrofizycy, szukający w przestrzeni kosmicznej znaków istnienia cywilizacji pozaziemskich, które mogłyby okazać się znacznie bardziej zaawansowane niż nasza. W Galaktyce jest około 200 miliardów gwiazd, a we Wszechświecie – biliony innych galaktyk. Zamiast wyrzucać miliony dolarów na bezładne przeszukiwanie wszystkich systemów gwiazdowych w kosmosie, astrofizycy próbują stworzyć teoretyczny model, który pozwoliłby im określić, w jaki sposób inne cywilizacje, wieki lub tysiąclecia starsze od naszej, wykorzystują energię i kształtują swoje otoczenie.

Wpatrzeni w niebo astronomowie, posługując się prawami termo- dynamiki oraz regułami rządzącymi energią, podzielili cywilizacje pozaziemskie na trzy kategorie, rozróżniane według sposobu użytkowania energii. Rosyjski astronom Mikołaj Kardaszew i fizyk z Princeton, Freeman Dyson, oznaczyli je jako cywilizacje typu I, II i III[11].

Jeśli założymy, że co roku następuje pewien, nawet nieznaczny, wzrost zużycia energii, będziemy mogli przewidywać przyszłość całych cywilizacji. Wyczerpanie się jakiegoś źródła energii zmusza daną społeczność do wzniesienia się na następny poziom rozwoju.

Cywilizacja typu I opanowuje wszelkie formy energii na zamieszkanym przez siebie globie. Potrafi wpływać na pogodę, eksploatować oceany i wydobywać energię z wnętrza planety. Jej potrzeby są tak wielkie, że musi wykorzystywać wszystkie dostępne zasoby energetyczne. Zarządzanie energią na tak gigantyczną skalę wymaga ścisłej współpracy między jednostkami oraz sprawnego działania ogólnoświatowego systemu komunikacji. To oczywiście oznacza, że mieszkańcy takiej planety stworzyli już cywilizację globalną, w której nie ma miejsca na konflikty o podłożu politycznym, religijnym czy etnicznym.

Cywilizacja typu II jest zdolna opanować energię zawartą we wnętrzach gwiazd. Ma tak ogromne potrzeby energetyczne, że wyczerpała już zasoby swojej planety i do napędzania budowanych przez siebie urządzeń musi wykorzystywać energię świecącego nad nią słońca. Dyson sugerował, że cywilizacja typu II, budując olbrzymią sferę otaczającą gwiazdę centralną, mogłaby spożytkować całą produkowaną przez nią energię. Na tym etapie rozwoju rozpoczyna się również eksploracja i kolonizacja sąsiednich systemów planetarnych.

Cywilizacja typu III wyczerpała już zasoby energetyczne swojego słońca. Musi skierować się teraz ku sąsiednim gwiazdom i gromadom gwiazd, przekształcając się z wolna w cywilizację galaktyczną. Wędrując poprzez galaktykę, zdobywa niezbędną energię. Wykorzystuje w tym celu zasoby kolejnych układów gwiazdowych.

(Zjednoczona Federacja Planet z serialu Star Trek jest prawdopodobnie przykładem wczesnego stadium cywilizacji typu II. Opanowała właśnie technologię umożliwiającą zapłon gwiazd i skolonizowała kilka pobliskich systemów planetarnych)[12].

Przedstawiony powyżej podział, oparty na klasyfikacji dostępnych zasobów energetycznych, wydaje się zupełnie rozsądny. Każda zaawansowana cywilizacja istniejąca gdzieś w przestrzeni kosmicznej dysponuje tylko trzema źródłami energii: swoją planetą, swoją gwiazdą i swoją galaktyką. Innych możliwości nie ma.

Zakładając, że zużycie energii będzie wzrastać w umiarkowanym tempie około 3% rocznie – a takie tempo wzrostu jest typowe dla Ziemi – można obliczyć, kiedy nasza planeta osiągnie wyższy poziom rozwoju. Astrofizycy oceniają na przykład, że każda następna cywilizacja będzie zużywać 10 miliardów razy więcej energii niż jej poprzedniczka. Chociaż na pierwszy rzut oka liczba ta wydaje się ogromna, stały, trzyprocentowy wzrost zużycia energii może rzeczywiście doprowadzić do osiągnięcia tego poziomu. Powinniśmy się spodziewać uzyskania statusu cywilizacji typu I w ciągu jednego lub dwóch wieków. Cywilizacją typu II staniemy się za mniej więcej 800 lat lecz stworzenie cywilizacji typu III może nam zająć 10 tysięcy lat lub więcej (w zależności od tego, kiedy rozpocznie się era podróży międzygwiezdnych). W porównaniu z wiekiem Wszechświata wszystko to wydaje się jednak tylko mgnieniem oka.

Możesz, Czytelniku, zapytać: a gdzie znajdujemy się teraz? Obecnie jesteśmy cywilizacją typu zerowego. Nasze maszyny napędzamy szczątkami obumarłych roślin (węglem i ropą naftową). Jesteśmy jak dzieci stawiające pierwsze, niepewne kroki. Jednak jeszcze przed końcem XXI wieku potęga trzech rewolucji naukowych zmusi narody Ziemi do współdziałania na niespotykaną dotychczas skalę. Zanim upłynie XXII wiek, stworzymy podstawy cywilizacji typu I i ludzkość podejmie pierwsze próby dotarcia do najbliższych gwiazd.

Dzięki rewolucji w informatyce powstała już sieć połączeń globalnych, które zaczynają zastępować dotychczasowe powiązania o charakterze lokalnym. Tak jak wynalazek Gutenberga poszerzył naszą wiedzę o odległych częściach świata, tak rewolucja informatyczna buduje z tysięcy lokalnych subkultur jedną, wspólną kulturę globalną.

Wszystko to oznacza, że podróżując przez krainę nauki i techniki, dotrzemy w końcu do etapu, w którym przekształcimy się w prawdziwą cywilizację typu I – cywilizację planetarną, która gospodarzy wszystkimi siłami swojej planety. Marsz ku cywilizacji planetarnej będzie powolny, nierówny, pełen nieoczekiwanych wzlotów i upadków. W tle ciągle czai się niebezpieczeństwo wybuchu wojny jądrowej, zabójczej pandemii oraz degeneracji środowiska. Sądzę jednak, że potencjał tkwiący w nauce wystarczy, by skierować nas na drogę, która powiedzie rodzaj ludzki ku cywilizacji typu I.

Nauka wcale nie zmierza ku końcowi. Siły wyzwolone przez trzy wielkie rewolucje naukowe powinny nas ostatecznie wynieść do poziomu cywilizacji pierwszego typu. Kiedy Newton samotnie spoglądał na bezbrzeżny, nieznany ocean wiedzy, nie mógł przypuszczać, że zapoczątkowana przez niego i innych łańcuchowa reakcja wydarzeń odmieni pewnego dnia ludzkie społeczeństwo i przekształci je w cywilizację planetarną, która odnajdzie drogę do gwiazd.

[1] Świadczy o tym chociażby rosnąca objętość czasopism naukowych.

[2] David Wallechinsky, The People’s Almanac Presents the Complete Idiosyncratic Compendium of the Twentieth Century, Little, Brown, Boston 1995; również magazyn „Parade”, 10 września 1995, s. 16.

[3] Angielskie skróty nazw metod diagnostycznych: PET – Positron Emission Tomography (tomografia z użyciem emisji pozytonów), MRI – Magnetic Resonance Imaging (obrazowanie za pomocą rezonansu magnetycznego), CAT – Computer Aided Tomography (tomografia komputerowa) (przyp. tłum.).

[4] Według trzeciego postulatu mechaniki kwantowej kwadrat modułu funkcji falowej równania Schrödingera jest miarą prawdopodobieństwa znalezienia cząstki w pewnym punkcie przestrzeni w pewnej chwili czasu. Determinizm, wynikający z równania Newtona, zgodnie z którym wszystkie zjawiska można opisać z nieskończoną dokładnością, zostaje więc zastąpiony prawdopodobieństwami i falami. Prowadzi to z kolei do zasady nieoznaczoności Heisenberga, według której nie sposób jednocześnie określić dokładnych wartości położenia i prędkości cząstki.

[5] John Horgan, The End of Science, John Wiley, Nowy Jork 1996, s. 6, wywiad. Wyd. polskie: Koniec nauki, tłum. Michał Tempczyk, Prószyński i S-ka, Warszawa 1998.

[6] Sheldon Glashow, Leon Lederman, The SSC: A Machine for the Nineties, „Physics Today”, marzec 1985, s. 332.

[7] Lester C. Thurow, The Future of Capitalism, William Morrow, Nowy Jork 1996, s. 279.

[8] Ibidem, s. 67.

[9] Ibidem, s. 68.

[10] Ibidem, s. 67.

[11] Freeman Dyson, Disturbing the Universe, Harper & Row, Nowy Jork 1979, s. 212.

[12] W serialu pojawia się jedna prawdziwie galaktyczna cywilizacja Borgów, którą prawdopodobnie można zaliczyć do cywilizacji trzeciego rodzaju. Obawiają się jej zatem wszelkie cywilizacje typu drugiego. Jest również tajemnicza, niemal boska rasa superistot, zwanych Q, które potrafią dowolnie manipulować przestrzenią, czasem, materią i energią. Ta mityczna rasa to cywilizacja zupełnie nowego rodzaju, być może typu IV.

Spis treści

Przedmowa

CZĘŚĆ I. Wizje

ROZDZIAŁ 1. Choreografowie materii, życia i inteligencji

Z punktu widzenia uczonych

Trzy filary nauki

Od biernych widzów do choreografów Przyrody

Od redukcjonizmu do synergii

Bogactwo narodów

Czasowe horyzonty przepowiedni

W drodze ku cywilizacji planetarnej