无知
孔正（美国科学院院士）
十九世纪下半叶，我国备受鸦片战争，甲午战争，八国联军等一连串的侵略，一次再次割地赔款。这一段耻辱，国人都记在心里。当年欧洲，美国和日本欺负我们并不是他们的文化优越，道德高尚，只是因为科技发达。当年笼统地说他们“科学昌明”，实质就是“船坚炮利”。
当年的“船”不是今天的战舰。当时的船以风帆和蒸汽机为动力。内燃机要到20世纪后才流行。今天不但有内燃机，更有原子能推动的战舰，航母，潜水艇。当年的“船”，“坚”到那里？
“炮”本来是我们12世纪明朝的发明。虽然爆炸推动的原理统一，但好斗的欧洲人不断改良火药和炮身，又安装到战舰上，更增加射程和杀伤力。但今天的武器有火箭，导弹，原子弹，氢弹。当年西欧的“炮”，“利”到那里？
拿现在的标准去衡量，当年的船并不坚，炮也并不利，科学也并不昌明。眼前的所谓“科学昌明”是看到过去的落后，但看不见将来。对未来无处想起。两百年前，操用牛力马力的人看到庞大的火车船舰觉得很了不起。以蒸汽机代表“科学昌明”。对将来无知，无从想到内燃机。一百年前，操用蒸汽机的人看到汽车飞机觉得很了不起。以内燃机代表“科学昌明”,对将来无知，无从想到原子能。
今天，不但国家运用原子能，更不断有报道讲人造卫星，太空操作，基因序列，人工智慧等等。近200年，尤其二战之后，人类的确大量得益于科技进步。光从物质文明和人类寿命就看得出来。正因为病少了，命长了，人们可以上公路随时飞驰，以高铁飞机穿州过海，人人都把手机玩得滚瓜烂熟,一般人会确实感到“科学昌明”了。但这仍然是跟过去的比较，我们同样无处想象一百年后的世界，对将来依然“无知”。只有搞科研的少数，才会领会到“无知”有多大，整天在“已知”的边缘摸索“无知”。承认“无知”才能进步。当年人类自大，以天神上帝解释一切。谦虚地考虑无知，是唯物科学的起始。
在“已知”的边缘摸索“无知”不容易。但有科学家把现成的知识做得更精细更完满，得以进步。今天我们常见的科技进步绝多是循步渐进，在实用的工程和科学方面尤为明显，比如手机的程序功能的增长；通信技术一代一代进步到今天的5G，疫苗制造不断翻新，生物改基因的广泛应用，无人驾驶车,无人飞机等等。对即将出现的技术发展，虽然“未知” 但一般人可以想象。
然而，即使少许关心科学的人大概也知道科学有大空洞。我们对宇宙的来源走向，黑物质的素性，原子粒子的终极本质，量子力学的彻底解释等等都有极为巨大的“无知”。固然，用正负天文数字来讲究的东西，到底跟日常生活难以挂钩。这似乎只是数学物理精通的少数学者的尖端辩论，我们不懂也罢。
到底人之为人，以“人”为本。生活里充满媒体供应的消息：国势，财经，房产。。。来自亲友的家常闲话：工作，高考，婚嫁。。。追求娱乐的体育，影视，游戏。。。每一分钟都是存活在当时当地的文化里，追求生活，不考虑生活以外的难题。只有极少数的人会站到社会文化之外去考虑“人”到底是什么一回事。理性科学地去考虑“人”，拿人作为一种标本去分拆分析，追求彻底理解，是科学关注，包括人类学，生物学，心理学等等。不为人知的是人对“人”的客观科学理解，跟人对宇宙，黑洞，量子一样，有大量的空白无知。下面是一些例子。
科学从家族遗传摸出基因的概念，再摸出染色体，再摸出DNA。今天技术高，容易取得核苷酸的序列，人类的基因组列已经全部排明。或者外行人的印象是遗传学已经完满结束。然而,内行的科学家就知道我们其实才刚刚起步。按密码解秘，约2% 的DNA明显是书写蛋白质的。此外我们对80%的DNA只有些零碎的化学知识，但对其于生命的功能所知极少，甚至缺如。据说不少包括进化过程中遗留下来的垃圾。人类基因组里有30亿(3 x 109)个A、T、G、C的序列。这犹如一本亿万字的“天书”，里边每100 个字里。我们只能确认两个字。你看我们的“无知”有多大。
身体的所以细胞同源，里边的DNA完全一样。然而，不同的细胞制造不同的蛋白去参与不同的功能。肌肉有肌球蛋白；神经有离子通道；血细胞有血红素；胰脏制造胰岛素；胃分泌胃蛋白酶等等。但你要是问何以肌肉不制造胰岛素，腎脏不分泌消化酶，皮肤不制造血红素，科学家无从彻底解释。部分DNA表达为蛋白，但DNA也包括表达的基因的开关，决定制造蛋白的地点和时段。在悠长复杂的发育过程中如何运用这些开关，我们几乎一无所知。不讲细节，我们笼统地看， 一个人，当初只是一个受精卵，一个细胞。 为什么后来有肌肉，神经，骨骼，皮肤，鼻子，眼睛，耳朵。。。？ 这个小学生也会有的提问，今天研究院里的博士教授也没有答案。
每个人体里都有206 块骨头，不多不少。有大的胫骨股骨，小的指骨趾骨，微小的中耳聴小骨；有平扁的颅骨，修长的肋骨；有凹凸有致但难以形容的脊椎骨，肩胛骨。骨骼的大小形状并不随机，人人的肩胛骨形状统一。科学家可以从化石骨形辨出物种。但所有骨骼都源于一小堆一小堆没有定形的干细胞。至于在发育过程里怎么从无形变成多种精巧的定形，如何去营造这形状不一的206 块骨头，目前没有理解。
中枢神经包括管理基本存活所需的心跳，呼吸，血压的脑干；管理平衡的小脑；管理醒睡，饥饱，体温的丘脑和下丘脑。其上端有大脑皮质，分区掌管运动，视觉，听觉，语言，记忆。更有前额叶(prefrontal lobe) , 从而得来意识所及的理解推想，冲动控制，毅力坚持。神经网络可以比拟电脑硬体。电脑是人造的，线路来自设计。神经的线路得自长期进化。神经系统在胎儿发育过程中，从无形到管形，管子折叠分化，部分扩张等等，我们有详细的描写。但这复杂精准的铺陈后面的蓝图是什么，运用什么原动力来分区，如何营造区内精致的神经线路，我们几乎一无所知。
蜘蛛结网是与生俱来的本能，是大脑里固定的运作，有如电脑里一组软体程序的表达。只要是蜘蛛，就能结网，而且非结网不可，别无选择。人类的生存维系于饮食，男女，和社会的本能。见美食非垂涎不可；男性见裸女非兴奋不可；听到乡音肯定心暖；看见井边临堕的小孩非去抢救不可。食欲，性欲，归队，恻隐等等，不学而能，而且别无选择，非“能”不可。本能当然来自然筛选，但这些垄断行为的程序软体是什么，用什么单元，靠什么连接，何以有逻辑，为啥能运用原理，我们也是一无所知。
我们把波长550 nm的电磁波看成绿色。从视网膜到视神经，到中段站，到大脑的枕叶，电生理的线路有描写。我们把256 Hz 的空气震荡听成中央 C。从耳蜗的毛细胞，听神经，中段站，到大脑的颞叶,线路也有描写。客观的解剖和生理的理解可以说能仔细丰满。但神经细胞网络的兴奋都是离子流动而形成的电压起伏，是在沉默乌黑的头颅里的操作，什么会变成主观感受的“绿色”，“中央 C音”呢？客观与主观之间的鸿沟，哲学家早有提问。直到今天，科学家还是无处答复，哑口无言。
我们到底只是身高一两米，活不到一百年的人。或者人类可以无视大爆炸，黑洞，粒子，量子等等。但人对“人”的切实理解，的确非常重要。我们无处看到将来，但可以幻想多种可能。有一天我们彻底理解所有DNA，蛋白，器官，大脑，成长，发育，衰老，等等，那么人类应该可以剔除一切疾病；营造任何高矮面貌；选择任何智力性格。或者可以把思维公开，把个人的意念铺陈到银幕上。或者活到150岁，甚至长生不老，消灭死亡。读者可能觉得这不过是无聊的幻想，但我们回头去看，一百年前讲有人造卫星，试管婴儿，有开腔换心的手术，有一下子杀千万人的原子弹，真有“天涯若比邻”的通话手机，人们也会觉得是无聊的痴人说梦。追求创新，征服我们对“人”的一切“无知”，再重要不过。
普通人以为今天科学已经“昌明”了，但科学家就看到我们对“人” 的知识有很多很大的空洞，包括写在上面的例子。以我的观察和理解，空洞的存在，不是科学家不努力，是因为我们今天的理论和方法有局限，已经逼近墙壁。沿用旧理论，老方法，看来无从破壁。循步渐进的思维和工作方法对解答上列之类有关“人”的大问题，看来往往于事无补。这犹如拿蒸汽机来改良，去增加效率，再努力工作也不会创造内燃机。 拿内燃机来努力改良，也不会创造出原子能。科学的进步不容易预测，科学史包括渐进，也包括跳跃。
往“无知”去探险，往往得摈弃当前的一套理论或操作，另辟蹊径，去营造一套“模式转换”（paradigm shift）。这是整套想法的换新。比如达尔文以筛选进化取代神灵创造；爱恩斯坦用相对论取代经典的牛顿力学论；乔姆斯基以先天本能取代模仿应声来解释人类语言与思想等等。从这些科学史上划时代的重要环节看来，在“已知”的边缘摸索，不单靠循步渐进，更需要从眼前知识的条条框框里跳跃出去，寻找全新的概念。没有类别性的大跃进，别说原子能，内燃机，我们今天连蒸汽机都还没有，只有牛犁，马车，人力。
从条条框框里跳跃出去，创造崭新的想法，非常难得。摈弃凝固的知识创新似乎有违人类思维的正常操作。你看，我们几千年的传统不就是去熟读四书五经，温习前人所讲的道理吗？对事物的重新理解，唯一的依靠是想象，创意。（注一）。爱恩斯坦说“想象远比知识重要。知识有限，但想象拥抱整个世界，刺激进步，为进展催生。”（注二）。
攻破人对“人”的“无知”，掌握对“人” 的全部了解，从唯物的角度来看，绝对可能。 人的DNA跟黑猩猩的DNA几乎是99%相同。这并不奇怪，猩猩甚至其他哺乳类都得有心肝脾肺胃，视听味触嗅；也有记忆，有思念；也靠猎食性交来存活传种。上面提及的亿万字DNA“天书”，骨骼及其他器官的发育，大脑营造的原理等等都应该没有人兽之别。我们的无知是动物学上的无知。 原理目前不懂， 并不是意味因为什么“人为万物之灵”而特别神秘。人类千年文化的成就并不掩盖其亿万年的动物体本质。我们目前对“人”的理解，绝多来自对小白鼠的理解。将来的理解也不必求于“灵魂”“神圣”。
知识的逐步积累，甚至跳跃的“模式转换”，都来自人为努力。今天参与科研的人比以前多得多。里边当然也多了有创意能想象的人，包括新的达尔文或爱恩斯坦。对“人”的彻底科学理解，我不但觉得可能，而且非常乐观，尽管目前还有很多很大的“无知”。
（注一）有创意的想象不是空穴来风，无缘无故。按心理学家卡里曼 (Daniel Kahneman)的说法“ 创意是联想记忆罕见的杰作。”（Creativity is associative memory that works exceptionally well.）（卡氏本人极具创意，领2002年诺奖）。联想记忆把不同领域的意念连接到一处，得出新的综合。一个人痴心于一个问题，日夜从多方面去想，在多种意识层面经常有意无意地“备战”，随时可以触发到联想，从新的结合获得新的解释。牛顿从苹果堕地联想到万有引力，虽然只是一个故事，但也是从联想到创意的例子。发现細菌致病这原理也发明了加温消毒的巴斯德(Louis Pasteur)有一名言：“机会偏袒具有准备的头脑”(Chance favors the one with a prepared mind.) 大概也就是这个意思吧。
（注二）原文：“Imagination is more important than knowledge. For knowledge is limited, whereas imagination embraces the entire world, stimulating progress, giving birth to evolution.”