最好的科学改变了我们对宇宙和我们在宇宙中地位的理解，并帮助我们理解和应对超出我们控制范围的变化。相对论、自然选择、细菌理论、日心说以及其他对自然现象的解释已经重塑了我们的知识和文化景观。互联网、形式逻辑、农业和车轮等各种发明也是如此。
人类未来还会发生哪些引人注目的新事件？在这里，我们思考了 12 种可能性，并评估了它们在 2050 年前发生的可能性。有些人无疑会想起长期存在的反乌托邦景象：导致物种灭绝的小行星撞击、发动战争的智能机器、弗兰肯斯坦的怪物。然而，当今最好的思考表明，许多事件不会像预期的那样发展。事实上，一个情景对一个人来说可能是令人沮丧和失望的，而对另一个人来说可能是好奇和令人振奋的。但有一件事是肯定的：它们都具有永远重塑我们对自身看法以及我们生活方式的力量。
人类克隆 这个过程极其困难，但似乎也是不可避免的
作者：查尔斯·Q·崔
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自从 1996 年多莉羊诞生以来，出于生殖目的的人类克隆似乎已不可避免。尽管过去有关于这项成就的可疑说法——包括一家由不明飞行物邪教支持的公司提出的说法——但除了自然出生的同卵双胞胎外，尚未制造出人类克隆。尽管在其他哺乳动物身上取得了成功，但这个过程在人类身上已被证明更加困难——这可能会让一些人感到欣慰，另一些人感到失望。
科学家通过将卵细胞的细胞核替换为来自另一个个体的细胞核来产生克隆。他们已经克隆了人类胚胎，但没有一个成功地生长到早期阶段，即称为桑葚胚的实心细胞球——转移细胞核的行为可能会破坏染色体在细胞分裂期间正确排列的能力。“每当你克隆一个新物种时，都会有一个学习曲线，而对于人类来说，获得足够高质量的卵细胞来学习是一个严峻的挑战，”位于马萨诸塞州伍斯特市的先进细胞技术公司的罗伯特·兰扎说，他因在 2001 年首次克隆人类胚胎而成为头条新闻。特别棘手的步骤包括发现正确的时机和化学物质混合物，以正确地重新编程细胞。
兰扎指出，即使经过反复练习，大约 25% 的克隆动物仍然存在明显的缺陷——在重新编程、培养或处理胚胎期间的微小失误都可能导致发育错误。兰扎说，尝试克隆人类将是如此冒险，“就像把一个婴儿送入太空，乘坐一枚有 50% 爆炸机会的火箭。”
即使假设技术万无一失，伦理问题仍然存在。例如，人们可以在不知情或未经同意的情况下被克隆吗？另一方面，哈佛医学院的分子技术专家乔治·M·丘奇说，克隆人可能会过上更充实的生活，因为它“真的可以从原始人那里学到东西”。“例如，如果我 25 岁时意识到自己有极好的音乐天赋，但从未上过音乐课，我可以告诉我双胞胎在 5 岁时尝试一下。”
人类克隆的可能性可能不限于智人。科学家可能很快就能完全测序尼安德特人基因组。丘奇认为，虽然 DNA 在化石化过程中会受损，但优秀的化石可以产生足够的分子来生成可克隆的基因组。考虑到子宫环境和妊娠期等因素可能不匹配，将克隆的已灭绝物种带到现代物种中比正常的克隆更具挑战性。迄今为止，唯一克隆的已灭绝动物——布卡多野山羊，一种在 2000 年灭绝的野山羊品种——因肺部缺陷在出生后立即死亡。
在美国，并非所有州都禁止人类生殖性克隆。联合国已通过一项不具约束力的禁令。兰扎推测，如果人类克隆发生，它将“发生在世界上限制较少的地区——很可能是一些富有的古怪的个人”。我们会惊恐地退缩，还是会像接受体外受精一样接受克隆？当然，开发创造生命的新方法将迫使我们思考运用如此巨大的科学力量的责任。
额外维度 世界上最大的粒子对撞机可能会揭开空间的新层面
作者：乔治·穆瑟
如果能将你的手臂伸入空间的第四维，那岂不是很好？然后你就可以将自己从普通几何的束缚中解放出来。乱成一团的延长线会轻松分开。左手手套可以翻过来代替被你的狗吃掉的右手手套。牙医可以在不开刀甚至不让你张嘴的情况下进行根管治疗。
尽管额外的空间维度听起来很奇妙，但它们可能真的存在。从引力的相对微弱到看似不同的粒子和力之间深刻的亲和力，我们周围世界的各种谜团都给人一种印象，即已知的宇宙只不过是更高维度现实的影子。如果是这样，位于日内瓦附近的大型强子对撞机 (LHC) 可能会将粒子撞击在一起并释放出足够的能量来打破将粒子束缚在三维空间中的枷锁，并让我们进入那个令人兴奋的领域。
马萨诸塞理工学院的宇宙学家马克斯·泰格马克说，额外维度的证据“将改变我们对现实的整个概念”，他于 1990 年编写了一个四维版本的视频游戏俄罗斯方块，以体验额外维度可能是什么样的。（你使用完整四维空间的多个三维切片来跟踪掉落的方块。）
在现代物理学理论中，额外维度的主要理由是超对称性的概念，其目的是将所有不同类型的粒子统一为一个幸福的大家庭。只有当空间总共有 10 个维度时，超对称性才能实现这一承诺。这些维度可能一直未被注意到，要么是因为它们太小而无法进入，要么是因为我们天生就被困在像毛毛虫紧紧抓住树叶一样的三维膜上。
可以肯定的是，并非每个提出的统一理论都涉及额外的维度。因此，它们的发现或未发现将是一个有用的数据点。哈佛大学物理学家丽莎·兰德尔说，“这将有助于我们集中精力”，她因研究毛毛虫和树叶选项而闻名。
获得这些维度的一种方法是提高粒子加速器的能量。根据量子力学定律，粒子的能量越高，它的限制就越紧；1 TeV（太电子伏特）的能量对应于 10–19 米的大小。如果一个额外维度有那么大，粒子就会真正落入其中并开始振动。
1998 年，密歇根大学安娜堡分校的物理学家戈登·凯恩设想，LHC 将两个质子撞击在一起，产生了电子和其他粒子，这些粒子不仅具有 1 TeV 的能量，而且还具有其整数倍，例如 2 或 3 TeV。这些倍数将代表由碰撞引发的额外维度振动的谐波。标准粒子过程和暗物质粒子等外来物质都无法解释这些事件。
额外维度可能会以其他方式暴露自己。如果 LHC 产生了亚原子黑洞，那将立即证明存在额外维度，因为普通三维空间中的引力太弱而无法产生这种尺寸的黑洞。由于几何原因，更高的维度会增强小尺度上的引力。它们同样会改变其他力（如电磁力）的小尺度行为。通过决定超对称性的运作方式，它们可能会导致粒子质量和其他属性之间出现独特的模式。除了 LHC 之外，科学家们还可能在引力强度测量以及对黑洞或爆炸恒星轨道的观测中找到额外维度的线索。
这项发现不仅将改变物理学，还将改变其相关学科。额外维度可能解释宇宙加速等谜团，甚至可能是重塑整个维度概念的序幕——这越来越让人感觉到空间和时间是从在无空间、无时间领域中发挥作用的物理原理中产生的。
普林斯顿高等研究院的物理学家尼玛·阿卡尼-哈米德说，“因此，虽然额外维度将是一个了不起的发现，但在更深层次上，从概念上讲，它们并不是特别根本的。”
无论额外维度对物理学家有多大的吸引力，我们永远无法亲自访问它们。如果它们对构成我们身体的粒子开放，那么额外的运动自由将破坏复杂的结构，包括生命。唉，电线缠绕的挫败感和牙科工作的痛苦是让我们能够存在的必要权衡。
地外智慧生命 我们将如何回应来自外太空的信号？
作者：约翰·马特森
五十年前，一位年轻的天文学家沉迷于星际窥探，将望远镜对准邻居，看看他能看到什么。1960 年 4 月，在西弗吉尼亚州绿岸国家射电天文台，当时 29 岁的弗兰克·德雷克将一架 26 米宽的射电望远镜对准了两颗附近的恒星，以寻找可能居住在那里的文明的信号。搜索结果一无所获，但德雷克的奥兹玛计划认真开始了持续进行的搜寻地外智慧生命（SETI）的活动。
德雷克在五月份满 80 岁，他仍然在从事这项工作，指导位于加利福尼亚州山景城非营利性 SETI 研究所的卡尔·萨根宇宙生命研究中心。该领域的科学家现在不必仅仅借用其他天文仪器的时间，而是可以使用专门建造的工具，例如位于加利福尼亚州哈特克里克的新兴艾伦望远镜阵列 (ATA)。但资金匮乏——ATA 的增长停滞在计划中的 350 个天线中的 42 个——天文学家尚未收集到足够的数据来对宇宙中的智慧生命做出确凿的声明。
SETI 研究所 SETI 研究中心主任吉尔·塔特说：“虽然我们‘从事这项工作’已经 50 年了，但我们在这段时间里并没有在望远镜上花费太多时间。”“我们可以说的是，银河系中的每个恒星系统目前都没有被一种技术所占据，这种技术正在广播无线电信号。”
卡内基科学研究所的理论天体物理学家艾伦·P·博斯表示同意。“迄今为止缺乏 SETI 信号仅仅意味着，感觉像向我们广播的文明并不常见，以至于有限的 SETI 搜索会发现一个，”博斯说。“银河系中仍有很大一部分尚未被搜索。”迄今为止最广泛的行动之一是凤凰计划，该计划使用世界上一些最大的射电望远镜，在很宽的频率范围内调查了附近的恒星。在九年时间里，凤凰计划对大约 800 颗恒星进行了采样，不到银河系百万分之一的百分之一。
即使对于已被扫描的恒星，可能信号的参数也令人沮丧地多。与地面无线电的参数类似，它们包括频率（它在哪个电台广播？）、时间（24/7 全天候还是午夜收台？）、调制类型（调幅还是调频？）等等。“至少这种搜索是九维的，”塔特说，“我们可能会猜对要寻找什么，并为其中八个维度构建正确的仪器，但我们仍然可能会错过它，因为我们搞错了一个维度。”
行星系统在其他恒星周围很常见这一确认，为 SETI 和普遍存在的生命提供了支持。400 多个系外行星中的大多数都是对我们所知的生命不适宜居住的炽热巨星。但在未来几年，美国宇航局的开普勒太空望远镜现在正在调查超过 100,000 颗恒星以寻找行星，应该可以解决类地行星有多普遍的问题。
然而，即使在类地世界中，技术性的、广播无线电的生命也可能并不常见。许多研究人员更希望找到更简单的生命形式，例如微生物或粘菌。博斯说，这种生命应该很普遍，但我们至少在二十年内不会拥有探测它的技术。
但是，如果有人确实接收到来自智慧文明的信号怎么办？SETI 社区已经制定了协议，例如提醒世界各地的天文台进行验证，但世界各国政府却不能这么说。联合国级别的框架尚未建立，以指导接下来可能引起争议的步骤——如果我们听到来自潜在敌对邻居的呼喊，我们敢回应吗？
对于德雷克来说，这并非完全是全新的体验，他作为一名研究生时曾认为自己做出了探测。“如果你认为发生了这种情况，你会感受到一种非常特殊的情感，因为你意识到一切都将改变，”他说，并指出我们将很快从其他世界、物种和文化的新知识中获得丰富。“这是一种你必须感受才能理解的情感，我感受到了它。”
核交换 局部冲突可能引发全球噩梦
作者：菲利普·杨
冷战的结束以及美国、俄罗斯和其他国家正在进行的军备控制努力大大降低了全球核毁灭的威胁。但是，流氓国家和持续的紧张局势使局部核火力交换变得非常真实。
一次爆炸可能会以多种方式造成可怕的死亡。广岛爆炸——相当于约 1.5 万吨 TNT——产生了超音速风速，摧毁了近地面的混凝土建筑物。爆炸的热量将一公里范围内的所有人烧死。许多公里外的人最终死于辐射中毒和癌症。
然而，除非引爆数十枚炸弹，否则不会发生全球效应，例如巴基斯坦和印度之间的交换中可能发生的情况。在模拟影响时，科学家们假设这些国家将倾泻其全部武库，因此大约 100 枚广岛大小的炸弹将被引爆[参见艾伦·罗伯克和欧文·布赖恩·图恩的“局部核战争，全球苦难”；大众科学，一月]。
除了战争中丧生的 2000 万人外，冲突之外的许多人也会随着时间的推移而丧生。这是因为爆炸会将 500 万吨烟尘抛入高层大气。在天气模式的驱动下，微粒将在大约一周内环绕全球；在两个月内，它们将覆盖整个地球。昏暗的天空将剥夺植物的阳光，并扰乱 10 年的食物链。由此产生的饥荒可能会导致目前靠边际粮食供应生存的 10 亿人死亡。
结果是严峻的。但有一个亮点：人类有能力——也有责任——确保这种改变世界的事件永远不会发生。
生命的创造 合成生物学改造生物体，但它能将无生命的物质变成生命吗？
作者：大卫·比埃洛
一位科学家在冒泡的烧杯中添加了一些化合物并搅拌了一下。发生微妙的反应，瞧，一种新的生命形式自行组装起来，准备好前进和繁荣。这就是大众对合成生物学的想象，或者说是在实验室中创造的生命。
但这个领域的研究人员对赋予无生命的物质以生命并不感兴趣。事实上，科学家们仍然远未理解基本过程，这些过程可能使惰性的、无定向的化合物组装成有生命的、自我复制的细胞。1952 年著名的米勒-尤里实验从原始粘液中创造了氨基酸，但仍然难以最终复制。
相反，今天的合成生物学是关于改造现有生物体。它可以被视为类固醇上的基因工程：合成生物学家不是替换一个基因，而是修改大块基因甚至整个基因组。DNA 的变化可以迫使生物体大量生产化学品、燃料甚至药物。斯坦福大学的生物工程师德鲁·恩迪解释说，“他们正在从头开始构建生命的指令集，并将其添加到已经活着的东西中，取代自然的指令集。”“它定义了一条在地球上传播生命的可替代道路。你不再需要直接从父母那里继承生命。”
在这方面，一些科学家认为没有任何理由用人造细胞复制现有细胞。哈佛医学院的遗传学家和技术开发商乔治·M·丘奇认为，“制造尽可能接近现有细胞的东西，你还不如使用现有细胞。”操纵基因组已变得如此普遍，甚至高中生都在这样做。
事实上，合成生物学的全部意义在于将大规模工程原理引入生物学。想象一下这样一个世界：竹子被编程为长成椅子，而不是通过机械或人为工业粗略地编织成那种形状，或者自组装太阳能电池板（也称为树叶）为房屋供电。或者树木从树干中渗出柴油燃料。或者重新设计的生物系统来消除污染或在不断变化的气候中茁壮成长。重新编程的细菌甚至可能能够侵入我们的身体进行治疗，充当我们体内活体医生的军队。
丘奇认为，“原则上，所有制造的东西都可以用生物学制造。”它已经在小范围内发生：洗衣粉中使用的来自高温微生物的酶经过重新设计，可以在冷水中发挥作用，从而节省能源。
伍德罗·威尔逊国际学者中心华盛顿特区科学、技术和创新项目主任大卫·雷耶斯基预测，合成生物学“将在未来 100 年内从根本上改变我们制造一切的方式”。“我们可以在生物学相关尺度上工程化物质。这与 19 世纪的工业革命一样是一项重大的变革。”
巨大的希望也伴随着巨大的风险——即，以改造生物体逃离实验室的形式。今天的大多数此类创造物都太笨拙，无法在野外生存。对于未来更复杂的创造物，合成生物学家预计将需要建立各种保障措施，例如严格的监控或新遗传密码中的某种自毁序列。恩迪说，由于科学家可以在基因水平上完全改造生物体，他们可以将它们与自然系统隔离：“我们可以让它们快速失败。”
然而，一些科学家确实在尝试重新创造生命。卡罗尔·拉蒂格、汉密尔顿·史密斯和 J·克雷格·文特尔研究所的其他人在实验室中从头开始制造了一个细菌基因组，甚至将一种微生物变成了另一种微生物。其他地方的研究人员已经创造了合成细胞器，甚至是一种全新的细胞器，即所谓的合成体，用于为合成生物学制造酶。从头开始创造生命可能迫在眉睫。
这样的壮举并不意味着科学家将理解生命最初是如何产生的，但它可能会引发人们的担忧，即人类已经获得了不应有的神力。但这种创造也可能产生更令人谦卑的效果——通过改变我们对其他生物体的理解。恩迪说，“好处将是以与分子水平的生命合作的方式重塑我们的文明，以可持续地生产我们需要的材料、能源和原料。”“我们将与地球上其他生命保持一种平衡的伙伴关系，这与我们现在与自然互动的方式截然不同。”
室温超导体 如果它们真的存在，它们将改变电网
作者：迈克尔·莫耶
你几乎可以在任何地方建造一座燃煤发电厂。另一方面，可再生能源却很挑剔。最强的风吹过高平原。太阳在沙漠中照射得最强烈。将这些能源输送到数百公里外的城市将是转向可再生能源的巨大挑战之一。
最先进的超导电缆可以将数千兆瓦的电力传输数千公里，损耗仅为百分之几。然而，有一个问题：电缆必须保持在 77 开尔文（或 -196 摄氏度）的液氮浴中。反过来，这种部署需要每隔大约一公里就设置泵和制冷装置，从而大大增加了超导电缆项目的成本和复杂性。
在常温常压下工作的超导体将实现真正的全球能源供应。撒哈拉沙漠的阳光可以通过铺设在地中海海底的超导电缆为西欧供电。然而，制造室温超导体的诀窍至今仍是一个谜，就像 1986 年一样，当时研究人员制造出了第一批在相对较高的液氮温度（之前的物质需要冷却到 23 开尔文或更低）下工作的超导材料。
两年前，一种全新的超导体——一种基于铁的超导体的发现——引发了人们的希望，即理论家们可能能够推断出高温超导体的工作机制[参见格雷厄姆·P·柯林斯的“高温超导体的铁钥匙？”；大众科学，2009 年 8 月]。有了这些见解，或许通往室温超导体的道路就会出现。但进展仍然缓慢。变革之风并不总是按时吹来。
机器自我意识 当机器人开始发号施令时会发生什么？
作者：拉里·格林迈尔
人工智能 (AI) 研究人员毫不怀疑，高度智能的计算机和机器人的发展将改变世界，这些计算机和机器人可以自我复制、自学并适应不同的条件。然而，它何时发生、发展到何种程度以及我们应该如何应对，都引起了争论。
今天的人工智能机器在很大程度上是为在已知条件下执行特定任务而设计的。然而，未来的机器可能会拥有更大的自主权。康奈尔大学的机械和计算机工程师霍德·利普森说，“随着我们希望机器执行的任务种类变得更加复杂，我们就越需要它们照顾好自己。”利普森指出，我们越无法预见问题，我们就越需要机器自行适应和做出决策。他说，随着机器越来越擅长学习如何学习，“我认为这会走向意识和自我意识。”
尽管神经科学家对意识的生物学基础存在争议，但复杂性似乎是关键部分，这表明具有适应性和先进硬件和软件的计算机有一天可能会变得有自我意识。我们将知道机器已经达到该认知水平的一种方法是，如果像《终结者》这样的电影是正确的话，它们会突然对我们发动战争。专家们认为，更有可能的是，我们将看到它的到来。
这种自负源于对人类的观察。伦斯勒理工学院的逻辑学家和哲学家塞尔默·布林斯乔德说，我们之所以与众不同，是因为我们拥有使我们能够反复“引导”自己达到更高水平的智力。他说，动物似乎被锁定在一个“永恒不变的认知监狱”中，而人类有能力将自己从认知限制中解放出来。
一旦机器能够理解自身的生存和构造，它就可以为自己设计改进方案。“这将是一个非常棘手的斜坡，”Sims 游戏创作者兼位于加利福尼亚州伯克利市的机器人工作室 Stupid Fun Club 的联合创始人威尔·赖特说。当机器自我意识首次出现时，随之而来的将是自我改进，这是“衡量事情何时变得有趣的至关重要的指标”，他补充道。改进将在后续几代中进行，对于机器来说，这可能只需几个小时。
换句话说，赖特指出，自我意识导致自我复制，导致在没有人类参与的情况下制造出更好的机器。“就人类的命运而言，就我个人而言，我一直比许多其他人更害怕这种情况，”他说。“这可能在我们有生之年发生。一旦我们与某种形式的超智能生物共享地球，一切都将无法预测。”
并非所有人都如此悲观。毕竟，机器遵循其编程逻辑，布林斯乔德说，如果这种编程做得正确，“机器就不会获得某种超自然力量。”他指出，一个令人担忧的领域是将增强的机器智能引入幕后的武器或战斗机器，在那里没有人可以对其进行监控。除此之外，“我想说我们可以通过负责任地使用人工智能来控制未来，”布林斯乔德说。
未来学家和著名作家雷·库兹韦尔也同意，这种更智能的人工智能的出现不会“像外星机器入侵来取代我们一样”。他说，机器将遵循与人类进化相似的道路。然而，他补充说，最终，具有自我意识、自我改进的机器将进化到超出人类控制甚至理解它们的能力。
机器在人类控制之外运行的法律含义尚不明确，因此“考虑这些事情可能是一个好主意，”利普森说。一旦机器人开始相互编程，消除人为输入，已故的艾萨克·阿西莫夫的“机器人三定律”等伦理规则——本质上是，机器人不得伤害人类或允许人类受到伤害——就变得难以遵守。利普森说，阿西莫夫的定律“假设你对机器人进行编程”。
然而，其他人怀疑人们是否应该管理这种新型人工智能。“谁说进化不应该这样发展？”赖特问道。“恐龙是否应该立法规定哺乳动物不得长大并接管地球的更多区域？”如果事实证明控制是不可能的，让我们希望我们能够与我们基于硅的伙伴和平地共享地球。
极地融化 将沙滩椅往后移：海平面上升将真正重塑世界
作者：大卫·比埃洛
美国正在缩减——实际意义上的。在 20 世纪，美国东海岸的沙滩失去了近 20 米。自 1900 年以来，由于膨胀（较温暖的水占据更多空间）和极地冰层持续融化，海平面上升了约 17 厘米。
然而，与即将到来的情况相比，这种增加只是很小一部分。“计划到本世纪末海平面上升一米，”美国宇航局的名誉科学家、冰川学家罗伯特·宾德施德勒说。“海洋中的热量正在杀死冰盖。”
一些著名的预测——佛罗里达州在海平面上升五米的情况下会被淹没，孟加拉国曾经所在的地方会出现一个巨大的海湾——可能还需要几个世纪才能实现。但预计到 2100 年，北极将没有冰，海岸线轮廓也会有所不同。伦敦经济学院的经济学家尼古拉斯·斯特恩估计，有 2 亿人居住在高于当前海平面一米以内的地区，其中包括世界十大城市中的八个以及所有发展中世界的特大城市。宾德施德勒建议，“他们将不得不搬迁。”
事实上，除非温室气体排放得到控制，否则随着覆盖山脉（约占地球冰量的 1%）、格陵兰岛（9%）和南极洲（90%）的冰盖融化，海平面将继续上升。总而言之，它们蕴藏着足以最终使海平面上升至少 65 米的水。
融化整个冰盖需要几个世纪的时间，但即便如此，冰的消失速度也比科学家们几年前预期的要快。即使海平面逐渐上升，灾难性风暴潮等的风险也会逐渐上升。
冰对周围水域的引力是最近才受到重视的一个惊喜：总的来说，多伦多大学的物理学家 W·理查德·佩尔蒂埃说，如果格陵兰岛的冰融化，“海平面上升的大部分发生在南半球”，而南极洲的冰则相反。“我们认为，西南极洲是最容易受到持续全球变暖破坏的地区。”
即使温室气体排放量下降，极地融化也很难避免，因为冰盖滞后于整体气候，并且一旦融化，就很难重新形成。人类将如何适应更加水化的世界仍然未知。宾德施德勒指出今天的趋势，“我们将无法避免这一点。”
太平洋地震 迟早会发生的“大震”会撕裂加利福尼亚州吗？
作者：凯瑟琳·哈蒙
当“大震”撼动加利福尼亚州时，洛杉矶可能不会最终变成一座岛屿，但圣安德烈亚斯断层上的任何大型地震事件都会使洛杉矶向旧金山方向移动几米。科学家和公众长期以来一直预计西海岸会发生大地震；美国地质调查局估计，加利福尼亚州在 2038 年之前有 99% 的机会经历至少 6.7 级地震——与 1994 年北岭地震的规模相同。
但它很容易变得更大。大得多。美国地质调查局南加利福尼亚州多灾种演示项目首席科学家露西·琼斯说，如果圣安德烈亚斯断层的大部分在一个事件中破裂，地震可能会达到 8.2 级。
圣安德烈亚斯断层从南加利福尼亚州向上延伸约 1,300 公里，经过海湾地区。它构成了向东南方向移动的北美板块和向西北方向移动的太平洋板块之间的边界。从地质记录来看，科学家认为断层通常大约每 150 年破裂一次。然而，上次大运动发生在约 300 年前。
美国地质调查局和加利福尼亚州地质学会 2008 年的一份报告称 7.8 级地震为“似是而非的事件”，它将震动大约 1000 万南加州人，造成约 1800 人死亡，50,000 人受伤。美国地质调查局作为 ShakeOut 地震情景外展项目建模的这种规模的地震将意味着断层移动约 13 米。这种滑动将切断穿过断层的道路、管道、铁路和通信电缆，并引发山体滑坡。余震——有些余震强度高达 7.2 级——将使该地区震动数周。琼斯指出，地震将造成约 2000 亿美元的损失，而长期的基础设施和商业中断将花费数十亿美元。
但圣安地列斯断层并非唯一可能滑动的断层，沿着一条断层的地震活动——即使是数千公里之外的断层——也可能引发其他准备活动的断层。今年一月，一场 6.5 级的近海地震震撼了加利福尼亚北部，震中位于卡斯卡迪亚俯冲带的南端，该俯冲带就在太平洋西北地区近海延伸。这个板块边界可能会释放至少 9.0 级的地震——相当于 2004 年苏门答腊地震的规模，那次地震引发了毁灭性的海啸。地质记录显示，1700 年发生过一次地震，海啸甚至到达了日本，而类似规模的地震在未来几十年内发生的概率约为十分之一。
俄勒冈州立大学的地球物理学家罗伯特·耶茨说，预测地震有点像根据气候来猜测你一周的天气。他补充说，意识到地震可能很快就会发生，“不会影响你的假期计划，但会影响你的建筑规范。” 较大的建筑物可能是最安全的——该州的一些摩天大楼的建造可以承受 7.8 级以上的地震。仅仅因为一场大地震似乎已经逾期，下一次地震位移可能不会导致最坏的情况。科学家们仍在更多地了解地质记录中大地震（大于 6.0 级）的频率，一些新的证据表明，较小的地震可能更符合圣安地列斯断层的常态。
当大地震真的来临时，由于现代精明的建筑技术和公众防灾宣传活动，它可能不会像长期以来担心的那样具有破坏性。即使是世界各地较贫穷、准备不足的地区发生中等程度的地震，也可能造成更大的灾难。例如，一月份海地的地震造成近 25 万人丧生——这是一个令人警醒的例子，说明断层的突然滑动如何迅速摧毁那些没有奢侈条件进行周密规划的城市。
核聚变能源 它将解决环境难题，但仍然难以实现
作者：迈克尔·莫耶
根据一句老话，实用的核聚变反应堆总是会在大约 20 年后出现。如今，这种感觉有点过于乐观了。世界上最大的等离子体核聚变研究项目——位于法国南部的 ITER 反应堆，最早也要到 2026 年才能开始核聚变实验。工程师们将需要在 ITER 上进行至少十年的测试，然后才能准备好设计该项目的后续项目——一个实验原型，可以从捕获在磁瓶中的聚变等离子体中提取可用能量。科学家们还需要再过一代人的时间才能开始建造向电网输送能量的反应堆。
与此同时，世界对能源的需求永无止境。“世界各地对能源的需求如此巨大且增长如此迅速，因此必须采取新的方法，”国家点火装置（位于加利福尼亚州利弗莫尔的一个主要的核聚变测试设施）主任爱德华·摩西说，该设施专注于将激光束照射到小型燃料丸上以引发核聚变。
从理论上讲，基于核聚变的发电厂将提供答案。它们将以普通海水中发现的一种重氢为燃料，并且不会产生有害排放物——没有烟尘污染物、没有核废料，也没有温室气体。它们将利用太阳内部的力量为地球提供动力。
然而，在实践中，核聚变可能不会像物理学家想象的那样改变世界。触发和控制自持核聚变所需的技术已被证明是难以捉摸的。此外，第一批反应堆几乎肯定会过于昂贵，无法在本世纪广泛部署。
摩西和其他人认为，利用核聚变能源的最快途径是采用混合方法，利用核聚变反应来加速核废料中的裂变反应。在这种称为 LIFE（激光惯性聚变引擎的缩写）的方法中，强大的激光将能量聚焦到小型燃料丸上。爆炸点燃短暂的核聚变爆发。来自这些核聚变反应的中子向外传播并撞击裂变材料的外壳——普通核电站的乏燃料或贫铀（一种常见的弹药）。当中子撞击放射性废物时，它们会引发额外的衰变，从而产生热量用于能源生产，并加速材料分解为稳定的产物（从而也解决了核废料处理问题）。摩西声称他可以在 2020 年之前建造出 LIFE 设计的工程原型，并在 2030 年之前将一个正常运转的发电厂连接到电网。
换句话说，实用的核聚变反应堆仅在约 20 年后就会出现。
小行星撞击 灭绝级别的事件不太可能发生，但“空中爆炸”可能会夷平一座城市
作者：罗宾·劳埃德
6 月 13 日，一颗名为 2007 XB10 的小行星将掠过地球，这颗小行星直径为 1.1 公里，有可能造成重大的全球性破坏。就近地天体而言，幸运的是，它将相当遥远地掠过，距离为 1060 万公里，是地月距离的 27.6 倍。事实上，似乎没有任何巨型小行星准备在近期改写历史。坏消息是，我们可以预期在未来 200 年内，一颗小型太空岩石会在大气层中爆炸，其威力足以摧毁一座小城市。
近地天体 (NEO) 是指距离地球 1.95 亿公里以内的小行星或彗星。2009 年，NASA 统计了 90 个接近地球五个地月距离之内的近地天体，以及 21 个接近地球一个地月距离或更近的近地天体。近地天体搜寻者通常在图像中将它们检测为斑点，而这种瞬间的瞥见可能会使它们的轨道难以计算。因此，研究人员只能在等待更多数据的同时，对撞击的可能性进行预测。NASA 已经发现了 940 个直径为 1 公里或更大的近地天体（约占估计总数的 85%），而且没有一个会与地球相撞。（撞击地球并导致恐龙灭绝的近地天体直径约为 10 公里。）
然而，根据美国国家研究委员会 (NRC) 今年早些时候发布的一份报告，现在更大的威胁来自较小的岩石。这些小行星和彗星——大约有 10 万个直径在 140 米或以上——太小而无法带来世界末日，但即使是该范围的最低端，也可能释放出 300 兆吨 TNT 当量的撞击能量。而且，这些事件发生的平均频率要高得多（对于 140 米的物体，大约每 3 万年发生一次），而 1 公里撞击事件则不那么频繁（每 70 万年发生一次）。
鉴于可能存在的危险，美国国会在 2005 年授权 NASA 在 2020 年之前找到 90% 的此类近地天体。但美国国家研究委员会发现，预算短缺将使科学家无法按时完成该任务。近地天体搜寻者每年获得约 400 万美元的联邦资金。
无论如何，就风险而言，研究人员甚至在考虑更小的物体，因为最有可能发生的近地天体情景是一颗直径为 30 至 50 米的“城市杀手”，即会在大气层中爆炸的火流星。最著名的此类毁灭性“空中爆炸”发生在 1908 年的通古斯卡，西伯利亚，该事件夷平了伦敦大小的区域。亚利桑那州巴林杰陨石坑（著名的流星陨石坑）就是由这个尺寸类别的陨石造成的。
目前，关于空中爆炸的一些最佳信息由美国国防部、能源部和全面禁止核试验条约监测站保存。美国国家研究委员会的报告要求更多地分享这些严密保守的数据，该报告估计，25 米的空中爆炸每 200 年发生一次。大多数爆炸发生在海洋上空，那里对生命的直接风险较低，但可能引发海啸。桑迪亚国家实验室的专家组成员马克·博斯洛夫说，一个 4 米的物体每年会发生一次闪焰。
如果我们发现一颗注定要撞击地球的近地天体，我们该怎么办？美国国家研究委员会专家组成员、马里兰大学的迈克尔·F·阿赫恩说，现实的减灾计划仍处于起步阶段。对于中等大小的物体，如果提前数年或数十年发出警告，动能撞击器是最有意义的。其想法是将一个或多个大型航天器撞击到物体上以改变其路径。对于直径超过 500 米且警告时间只有几个月到几年的近地天体，核爆炸是唯一的选择。
对于城市摧毁级别大小且提前预警时间很短的近地天体，选择是有限的，可能仅限于疏散，阿赫恩认为，我们很幸运能够在此刻有效地实施疏散。似乎更有理由庆幸，据我们所知，目前没有任何东西正朝我们飞来。
致命的大流行病 尽管 H1N1 病毒的危害性不大，但流感病毒仍然可能导致数百万人死亡并造成巨大的经济损失
作者：凯瑟琳·哈蒙
H1N1 病毒的大流行冲击力比最初担心的要小，但它揭示了一些关于我们应对更致命病原体的准备情况（或缺乏准备情况）的严峻事实。尽管自 1918 年流感大流行以来医疗技术取得了巨大进步，但一种新型的、高度传染性的疾病仍然可能摧毁人口，并颠覆全球的社会、经济、政治和法律结构。
乔治城大学全球卫生法教授劳伦斯·O·戈斯廷说，一种新的毒株——流感病毒或任何其他病毒——可能导致数百万人死亡，甚至包括那些看起来正值壮年的人。此外，许多国家可能会关闭边境，这种行动将伴随着对个人的歧视和政府之间的相互指责。国际贸易和商业将下降，这将产生“巨大的金融影响”，戈斯廷估计全球 GDP 将下降 3% 至 5%（相当于损失 1.8 万亿至 3 万亿美元）。他指出，这种不稳定和传染的循环可能会持续“数年之久”，因为疾病的后续浪潮会随着季节的变化而到来。
在病毒威胁刚刚显现的情况下，政策制定者和其他人将不得不根据不完善和不完整的信息做出艰难的决定。当政府试图遏制疫情蔓延时，基本人权可能会面临挑战。
如果传染病来自人为的作恶者，社会动荡很可能会更糟。“发病率和死亡率的负担会降低，”戈斯廷评论道，“但当它是人为制造的时，人们会担心最坏的情况。它在社会和经济上都具有非常大的破坏性——比自然灾害更大。”
*勘误（2010 年 9 月 2 日）：流星陨石坑，又名巴林杰陨石坑，位于亚利桑那州温斯洛附近。