本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
本周我沉浸在达拉斯举行的美国化学学会全国会议中,这意味着我无法捕捉到周一来自宇宙学的激动人心的公告的更多信息,该公告可能证实暴胀的预测。如果结果证明这是正确的,那将确实是一项里程碑式的发现。我的《大众科学》博客同事约翰·霍根 - 他发挥着作为网络中泼冷水的人的宝贵作用 - 谨慎地告诫我们等待普朗克卫星和其他小组的确认,然后再明确宣布我们对宇宙的理解进入了一个新时代。 但就目前而言,这看起来确实是真的,物理学家们一定感觉站在了世界之巅。 尤其是安德烈·林德,一位物理学家同事在他家门口突然宣布消息时,他那令人喜爱的反应已被录制成视频。
但是,当社交媒体和无线电波充斥着这项可能具有历史意义的发现的消息时,我正坐在一个专门讨论生物系统中水分行为的会议中,尤其是在蛋白质内部和周围。 即使现在,我们对围绕分子的幽灵般的水分子网络也知之甚少,这些网络使分子能够彼此相互作用。 我们对影响这种相互作用的热力学变量有一些了解,但就目前而言,我们必须根据具体情况单独剖析这些参数; 这仍然不是通用的算法。 我们知识的匮乏受到总体理论框架和计算障碍的阻碍。 水会议是关于药物设计和发现的更大范围会议的一部分。 水在影响药物与蛋白质结合中的作用只是我们正在努力解决的未知因素之一; 还有数十种其他因素——已知未知和未知未知——导致药物在分子水平上的行为。 我们取得了一些有希望的进展,但显然还有很长的路要走。
坐在这些会谈中,周围是物理学家和化学家,他们正在努力将他们原始的计算工具应用于药物设计,我对水的思考与宇宙暴胀的实验观察结果短暂地并列在一起。 我不禁想到,在如此多不同领域中,我们理解中仍然存在着巨大的鸿沟。
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让我们从长远来看待这个问题:我们现在已经获得了可能是宇宙暴胀的第一个强有力的实验证据。 这是实验和理论的壮举。 如果是真的,毫无疑问会有很多当之无愧的庆祝,更不用说至少一个当之无愧的诺贝尔奖了。
但与此同时,我们仍然无法设计出一种简单的小有机分子,它可以与疾病中涉及的蛋白质结合,在体内保持稳定,表现出最小的副作用,并治愈或减轻该疾病的影响。 我们离这个目标的距离,就像物理学在二百年前发现大爆炸时一样遥远,甚至更远。 我们的抗癌药物仍然很“脏”,而且大多数都会引起可怕的副作用; 我们对药物行为和人体没有足够的科学认识来最大限度地减少这些影响。 我们对阿尔茨海默病等神经系统疾病的了解甚至更加落后。 在那里,我们甚至不知道确切的原因是什么,更不用说我们如何减轻它们了。 我们仍然浪费数十亿美元用于设计和测试新药,这是一个令人震惊的损耗过程,如果我们知道更好的方法,我们会为此感到羞耻。 正如我在我关于药物发现挑战的系列帖子中提到的那样,即使是像让药物通过细胞膜这样简单的事情,在总体水平上仍然是一个未解决的问题。 弄清楚两个任意分子之间结合能的一般问题也是如此。 药物设计的过程,无论是在理论上还是在实验上,仍然是一个摸索和开始的过程,是孤注一掷和预测失败的过程,是摸索和仅仅是侥幸成功,而不是以平稳的轨迹走向成功的解决方案。 我们正遨游在茫茫的无知之海中,挣扎着,因为我们常常只是没有足够的信息。
事实仍然是,我们可能已经绘制了从宇宙诞生到现在的宇宙图景,但在科学领域,我们的知识显然是原始的,我们在那里不断地与纯粹的无知作斗争,在那里我们只不过是玩木制玩具的孩子。 部分原因仅仅在于我们所谓的专业领域。 自然界有些部分经过艰苦的努力后可以屈服于我们的方程式,但还有些部分,这些方程式几乎变得毫无意义,因为我们无法在没有重大近似的情况下解决它们。 造成这种失败的主要罪魁祸首是我们讨论过多次的还原论的局限性。物理学可以解决暴胀之谜,但无法解决副作用之谜,因为后者是一个复杂的涌现系统的产物,每个层次都需要理解其自身层次上的基本规则。 物理学在今天设计药物方面——或者在理解大脑方面——就像它在计算电子的磁矩到小数点后十位方面一样成功,一样无能为力。 这就是科学的悖论; 允许我们理解宇宙起源的相同工具,在应用于宇宙中最微小、最微不足道的物质微粒之一的福祉时却失效了。
世界各地的科学家都称最新的发现“令人谦卑”。 但对我而言,这一发现更令人谦卑,因为它照亮了我们已知的东西与我们仍有多少需要发现的东西之间的差距。 这很可能是物理学和天文学史上具有历史意义的一天,但在化学、神经科学和医学等其他领域,我们甚至在看似基本的问题上苦苦挣扎。 作为一个整体,科学继续向伟大的未知领域迈进,仍然有无限的回归工作要做。 这就是它成为我们极其困难的伴侣的原因,我们将永远与之相伴。 虽然我们在某些科学事业中达到了新的高峰,但在另一些科学事业中,我们才刚刚开始清理灌木丛,眯着眼睛注视着黑暗的森林。 正是这种无知让我无法在每当宣布像这样的重大发现时,作为人类的一员感到过于沾沾自喜。 正是这种无知使我们的世界成为一个开放的世界,一个没有尽头的世界。
然而,一个比较为这种失控感提供了一线希望。 在一天活动的间隙,我午饭后沿着休斯顿街漫步。 大约五十一年前,一辆汽车沿着这条街行驶,然后在榆树街的急转弯处减速。 在十字路口矗立着德克萨斯州教科书仓库。 三声枪响,一位年轻总统的生命被夺走,美国历史的长河永远改变了方向。 这完全是由于一位困惑和精神错乱的23岁前海军陆战队员的鲁莽行为。 从六楼的窗户向外望去,我可以看到一个优秀的射手如何轻易地开枪。 然而,真正让你震惊的是这个地点的完美普通性,一个因历史的偶然事件而在空间和时间上变得非凡的地点。 它迫使我们面对我们在历史的随机行为面前的彻底无助。 奥斯瓦尔德很幸运,让我们在不幸的漩涡中挣扎。
但是,宇宙的视角可能有助于减轻我们的不理解,并为我们的伤口提供慰藉。 卡尔·萨根曾说过,如果你想从头开始制作一个苹果派,你必须首先发明宇宙。 1963年11月22日那颗致命的子弹,是无数事件的结果,这些事件的现实是由与我们现在通过地面和太空望远镜以及我们涂鸦的聪明才智探索的相同的暴胀现象激发成潜在存在的。 令人欣慰的是,虽然我们仍然不理解支配那颗子弹轨迹的人类思想和情感之谜,但我们现在至少可以理解这一切是从哪里开始的。 这肯定算得上是有意义的。