未來一百年，可能出現哪些改變世界的發明？

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謝邀。真正讓整個世界脫胎換骨的發明，候選有兩個：可控核聚變和強人工智慧。當然，如果真研發出了強人工智慧，人們可能也會立刻讓他（這時得恭恭敬敬地稱AI為「他」了）幫忙研究可控核聚變。能源的換代是社會飛躍的基礎。
參見我的兩篇關於核聚變的科普文章，《科普核聚變》http://zhuanlan.zhihu.com/p/20771545和《科普核聚變補遺》http://zhuanlan.zhihu.com/p/20777860。

太陽

科普核聚變 - 文章

科普核聚變
作者：@中科大胡不歸
最近我國在核聚變領域有一項重大進展（中國第16個可控核聚變實驗裝置），首台大型反場箍縮磁約束聚變實驗裝置「科大一環」（KTX）進入裝置最後整體安裝調試階段。這則消息引起了廣泛關注，令許多關心科技事業、盼望國家強盛的人欣喜雀躍。不過，這究竟是怎樣一件事呢？
簡單的回答是：我也不知道。這東西離我的專業理論物理化學實在遠了點。我問了一位原本以為可能相關的朋友，但他說他在強磁場實驗室，不了解。其實這已經比較近了，因為磁約束就是用強磁場來約束核聚變材料，至少比我近得多。但科研人員總是知之為知之，不知為不知，所以「不說，我們不說」。

然而仔細想想，大部分群眾想了解的還沒到工程細節那種程度，核聚變的基本原理就已經是許多人不明白而又深感興趣的了。對基本原理，我還可以說是略有所知的，在這裡就來解釋幾句，希望能夠對讀者有益，並且就教於高明。
愛因斯坦質能方程
核聚變最基本的原理是什麼？或者說，如果我們發現了一個外星文明，想知道他們是否可能已經掌握了聚變技術，我們要關注的是什麼？答案是愛因斯坦的質能方程E = mc2，E是能量，m是質量，c是光速（約為30萬公里每秒）。外星文明如果知道這個關係式，我們就要當心了，他們有可能已經會核聚變了，而且有大得多的可能會核裂變。他們說不定會跨越星海殺過來（《三體》愛好者請舉手），即使不能，至少可以拿原子彈抵禦我們。如果他們不知道，那我們可以放寬心，他們的技術最多只是到導彈這個層次，沒有核武器，肯定不是我們的對手（章北海和羅輯內牛滿面）。
E =mc2很可能是整個科學中最著名的公式，以至於霍金雖然聽說「每個公式都會使你的讀者減半」，還是在《時間簡史》中寫上了這個公式。可是盛名之下，大多數人對它的意義，我相信，還是似懂非懂。咳，咳，那麼我們開始上課了。
首先，這個公式是怎麼推導出來的？在這裡沒法詳細講，以後我可能會寫一篇科普相對論的文章。簡單地說，推導它只需要兩個基本假設：一，在所有的做勻速直線運動的參照系（即慣性參照系）中，物理規律（包括力學規律、電磁學規律以及任何有可能的規律）的形式不變。二，在所有的慣性參照系中，光的速度不變。第一條稱為相對性原理，第二條稱為光速不變原理。
稍稍解釋一下這兩條原理說的是什麼。相對性原理說的是，所有慣性參照系一律平等。你在慣性參照系A中得到一套物理規律，那麼在另一個慣性參照系B中應該得到同樣的一套物理規律。把A定義為靜止、把B定義為運動，跟反過來把B定義為靜止、把A定義為運動，是完全等價的，不可能發現任何矛盾。換句話說，不能定義絕對的靜止。光速不變原理說的是，所有光速一律平等。無論一束光是從靜止的光源發出的，還是從運動的光源發出的，光速都一樣。或者說，無論你靜止地看一束光，還是在運動中看一束光，你看到的光速都相等。這乍看起來很違反直覺，對不對？比如說你在以c/2的速度跟一束光同向運動，按照日常生活熟悉的牛頓力學，你看到的光速應該是c - c/2 = c/2，但不對，仍然是c。如果你在以c/2的速度跟一束光反向運動，你看到的光速也不是c + c/2 = 3c/2，仍然是c。《三體》中有一個寓言提到一位無論在什麼距離看都同樣高的王子，影射的就是光速。
這麼違反直覺的理論，為什麼大家要相信他？答案很簡單：因為它的預測符合事實。當然，一直有很多民科孜孜不倦地攻擊相對論。我也不反對他們這麼做，開心就好。而且科研工作者對任何科學理論都只是出於證據相信，隨時可以出於新的證據改變看法。只不過，我對他們的成功不抱任何希望。
好，我們現在接受了這兩條原理。愛因斯坦證明，僅僅根據這兩條原理，不再需要任何其它條件，就可以推出一整套理論體系，即狹義相對論。狹義相對論有很多驚人的結果，如鐘慢效應（運動的物體時間流逝得慢了）、尺縮效應（物體在運動的方向上空間尺度縮短）。這兩個效應是關於時空的深刻結論，理解起來比較困難，我們在這裡不去多談。質能方程也是由相對性原理和光速不變原理推導出來的結果，下面我們來仔細看它。
關於質能方程，第一點需要理解的就是，它是一個數學推論，其可信度完全來自於相對性原理和光速不變原理的可信度。狹義相對論就好比平面幾何體系，那兩條原理好比公理，質能方程好比定理。只要公理正確，定理就必然正確。只要你承認了公理，你就必然承認定理，不可能吃一半留一半。
第二點需要理解的是，質能方程是一個完全普適的數學定理。在它的推導中沒有用到任何與具體物質有關的性質，所以其普適性是跟兩條公理一樣強的。那麼它的適用範圍是什麼？宇宙中所有事物（此處應有掌聲）。沒錯，愛因斯坦就是這麼任性~

第三點需要理解的是，質能方程是一個完全精確的方程。在它的推導中沒有用到任何近似，所以其準確性是跟兩條公理一樣強的。也就是說，永遠不會打折扣。實際的測量會有誤差，但你測量得越準確，會發現跟它的預測越接近。這是非常難得的，很多物理規律就不是這樣。例如飛行物體在空氣中受到的阻力在速度較低時正比於速度，在速度較高時正比於速度的平方。當你對精確度要求不高時，這條規律對飛機設計師十分有用。但你如果測得越准，這條規律就會顯得越粗糙（這個例子見《費曼物理學講義》）。又如牛頓力學，對低速宏觀物體是相當準確的，精確度超過一般儀器的分辨能力。但你如果測得非常准，你就會發現它的預言有誤，相對論的預言才是對的。質能方程就不是這樣，到目前為止還沒有發現任何與它矛盾的實驗事實，這實在是太了不起了。
好，有了以上基礎認識，我們終於可以來看質能方程究竟說了些什麼了。這個方程的形式極其簡單，內涵卻極其深邃。在美學欣賞的意義上，妙到毫巔。知道這個方程的人還是很多的，但其中大多數只是能用它來做一些數學計算而已，仍然不明白它隱含了多深多廣的結論。
質能方程究竟說的是什麼呢？它說的是，任何質量m必定對應mc2的能量，任何能量E也必定對應E/c2的質量。由於光速c是個常數，我們可以理解為：質量和能量是同一個東西的兩種表示方法，或者說壓根就是同一個東西。具體一點說，一個質量為m的物體，比如說一塊鐵，一個光子，或者一個人，無論它是靜止的還是在運動中，只要它有這個質量m，就有相應的能量mc2。反過來，一個能量為E的物體，比如說一塊鐵，一個光子，或者一個人，無論它是靜止的還是在運動中，只要它有這個能量E，就有相應的質量E/c2。當物體的能量發生變化時，質量必然相應變化。反之，當物體的質量發生變化時，能量也必然相應變化。
這話可能讓人迷糊了。我時常處於靜止中，咋沒覺得自己身上有這麼大的能量呢？回答是：能量的絕對值是無法測量的，可測量的是相對值。你的質量乘以c2得到的能量，指的是把你轉換成無質量的虛空所放出的能量。沒錯，破碎虛空！實際現在還沒辦法把一個人變成虛空，所以這超級巨大的能量根本放不出去。你平時走路、跑步、刷微博所消耗的能量，確實會反映為你的質量的變化，但這點變化實在太小了，觀測不到。
另一個問題是，光子的質量不是零嗎？這裡的關鍵是要搞清，質量分為靜質量和動質量。靜質量是物體在靜止狀態下的質量，動質量是物體在運動狀態下的質量。靜止的物體運動起來，動能增加了，就會增加相應的質量，所以動質量總是大於靜質量。我們平常說光子的質量為零，指的是靜質量為零。但由於光子在以光速運動，具有能量，所以它的動質量並不為零。而像鐵塊或者人這樣的物質，在靜止狀態下質量就不為零，在運動狀態下質量也會變化。在日常生活中，這點質量變化小得無法觀測。但如果速度非常高，跟光速可以比較，那質量變化就會顯著了。
現在我們可以回答一個令許多人迷惑的問題：有能量守恆定律，也有質量守恆定律，那麼這兩個定律究竟是什麼關係？是等價的？還是一個是精確的，另一個是近似的？實際上，能量守恆定律是一個完全精確的定律，或者說物理學家願意為了捍衛它戰鬥到最後一滴血。每當發現能量似乎不守恆的實驗結果，物理學家的第一反應就是某些能量被遺漏了，然後拚命去找，絕不會不做抵抗就放棄能量守恆定律，而到目前為止他們每次也都能找到。質量守恆定律就有點微妙了。根據質能關係，質量跟能量只是差一個常數比例而已，那麼能量守恆當然就等價於質量守恆。在這個意義上，質量守恆定律也是一個完全精確的定律。但要注意，這裡說的是動質量，靜質量可沒有理由守恆。然而我們平時說的質量守恆定律，指的卻是靜質量，例如說化學反應前後質量不變，證據就是拿天平稱一稱，反應物和生成物的質量確實相等。這就出問題了。實際應該是，反應物和生成物的靜質量不相等！雙方的靜質量差，就對應於反應中的能量變化，即化學能。如果反應放出能量，生成物的質量就小於反應物。如果反應吸收能量，生成物的質量就大於反應物。那位說了，道爾頓和化學工程師用了這麼多年的質量守恆定律，怎麼沒出毛病？回答也很簡單，質量變化太小，測不出來。跟靜質量中蘊含的巨大能量相比，化學能實在是too young too simple，微不足道。所以日常用的（靜）質量守恆定律仍然是一個相當準確的定律，但要注意，它的準確程度就比能量守恆定律低一級了，因為它依賴於能量變化遠小於靜質量對應的能量這個條件，本質上是近似的。
明白了這些之後，就會發現質能關係還有一大妙處：只需要知道一個變化前後的靜質量差就能預測能量變化，而不需要知道變化的細節。這個特點讓核裂變與核聚變一下子就變成了可以利用的現象，在我們找到實現它們的辦法之前！
核反應
在我上高中的時候，就發現了化學課本上一件奇怪的事。課本說質子的質量是1.0073個原子質量單位（原子質量單位即amu，等於1.6605× 10-27 kg），中子的質量是1.0087amu。然而原子質量單位的定義是碳12原子質量的1/12，也就是說碳12原子的質量就是12amu。那麼問題來了，碳12原子中有6個質子、6個中子，它們的質量加起來就已經超過12amu，這還沒算12個電子呢。質量怎麼不守恆了？
現在我們明白，不守恆就對了。質量減小了，是因為質子和中子結合成原子核時放出了大量的能量，這個能量遠遠大於平時見到的化學能，所以質量的變化（往往稱為質量虧損）可以注意到了。推而廣之，其它各種原子核的質量都不等於組成它的質子與中子的質量之和，質量虧損有的多有的少，取決於質子和中子（統稱核子）結合的強弱。

既然不同原子核中核子結合的強弱不同，那麼就有可能讓結合弱的原子核中的核子重新整合成結合強的原子核，放出大量的能量。這就好比化學反應，分子中原子的結合有強有弱，讓結合弱的分子（如炸藥分子和氧氣分子）重組成為結合強的分子，就會放出化學能。原子核的重新組合，就稱為核反應。核反應可以是大的原子核變成幾個小的原子核，稱為裂變，也可以是幾個小的原子核合併成大的原子核，稱為聚變。1千克鈾238核裂變能產生的能量相當於2500噸煤。核聚變就更不得了，每一升水中約含有30毫克氘（氫的同位素，占氫的1/7000，也稱重氫，原子核包括一個質子和一個中子，而普通的氫原子核就是一個質子），通過聚變反應產生的能量相當於300升汽油的熱能。地球上僅海水中就含有45萬億噸氘，足夠人類使用上百億年。還有人提出到月球上去採集核燃料。
發現了如此強大的能源，人類從此過上了幸福的生活……啊不，質能方程給我們的只是一個潛在的可能性，真要實現核反應，需要的工作可就多了。無數的科學家和工程師從此過上了苦不堪言的生活。
恆星的孩子
古往今來，對太陽的崇拜遍及許多宗教和無數人。但誰也不知道太陽發光發熱的根源是什麼。直到1938年，美國物理學家漢斯·貝特（1906-2005，享年99歲的超級硬朗老爺子）才發現太陽的能量來自於核聚變。《費曼物理學講義》提到，那天晚上他和女朋友出去散步，女生說：「天上的星星好美呀！」貝特說：「是的，然而現在我是世上唯一知道它們為什麼閃爍的人。」女生笑笑，沒說話。科學家的浪漫，真是令人憂傷的故事……
在一般的條件下，核聚變是不會發生的。但在太陽中心，1500萬度的高溫和2000億個大氣壓的高壓下，氫就可以聚變成氦了。這樣的反應已經進行了46億年，向外發出了巨大的能量。其中極其微小的一部分落到了地球上，就滋養了地球豐富的生態圈和整個人類。大自然的安排多麼不可思議！
再過50億年，太陽將變成紅巨星，氦開始聚變生成碳。到那時，太陽的體積會劇增，可能把地球吞噬掉。在後面的演化階段，碳還會聚變成更重的原子核。但是要注意，核子結合最緊密的原子核是鐵，也就是說，放出能量的核反應，到鐵這裡就結束了，再反應就只能吸收能量了。在恆星演化的最後階段，有可能吸收能量生成鐵之後的元素，這是宇宙中產生這些重元素的唯一途徑。也就是說，地球上的重元素必然是上一輪恆星演化的產物。我們都是恆星的孩子！
核聚變的途徑
在太陽中心，氫可以在1500萬度的高溫和2000億個大氣壓的高壓下聚變成氦。而在地球上沒有那麼高的壓強，要發生聚變，溫度就只好更高，達到上億度。有什麼辦法能達到這麼苛刻的條件呢？
核裂變笑了：不要以為有了核聚變我就沒用了，要達到核聚變的條件，還得看我！是的，原子彈是目前唯一可用的實現如此高溫的方法。所以氫彈都是用原子彈引爆的，先用裂變達到聚變條件，再通過聚變放出更大的能量。原子彈的威力通常為幾百至幾萬噸級TNT當量，氫彈的威力則可大至幾千萬噸級TNT當量。
人類用氫彈已經用得很溜了，《三體》里都能用它在水星上炸很多大坑，最後拯救人類。但是氫彈是不可控的聚變反應，你總不能用氫彈來發電吧。所以真正的挑戰是和平的、可控的利用核聚變，俗稱「人造太陽」。

可控核聚變直到現在都沒成功，不過已經提出了幾條思路。最大的困難是，拿什麼容器來放核燃料？顯然任何材料都hold不住上億度的高溫，得另外想轍。慣性約束是一條思路，把核燃料放在一個彈丸內部，用超強激光照射彈丸，瞬間達到高溫，彈丸外壁蒸發掉，並把核燃料向內擠壓。磁約束是另一條思路，把核燃料做成等離子體（原子核和電子分離，都可以自由流動），用超強磁場約束等離子體。
順便說一句，有一個提法叫做「冷聚變」，號稱在某種實驗條件下，常溫常壓就能實現核聚變。冷聚變不時地吸引一群人過去研究一通，但從來沒有得到過確定的結果。我對它的看法跟大多數人一樣：大半是忽悠。不過還是持開放的態度吧。
「科大一環」KTX是國際最先進的反場箍縮磁約束聚變實驗裝置。反場箍縮是磁約束內部的一種方法，另一種跟它並列的磁約束方法是托卡馬克。以前提到中國的核聚變研究，首先想到的是合肥等離子體所的托卡馬克EAST，以後也會想到科大一環KTX了。中、美、俄目前各有16、28、5個核聚變裝置，這玩意燒的就是錢，靠的就是大國雄心。
我對核聚變裝置了解不多，而有一位cavan先生就此寫了一篇非常生動而內容豐富的文章《科普一下核聚變，並探討其前景》（科普一下核聚變，並探討其前景），有興趣者不妨拜讀。
可控核聚變什麼時候能實現？有個笑話是「永遠還需25年」。有人估計是2050年。不過這些全都是猜測，由於難度太大，無論任何時候能搞出來都是好的。我們在目前能做的，就是多試驗，多投入。在條件允許的範圍內，只問耕耘，不問收穫。即使是失敗的探索，也會獲得經驗教訓，對將來是有益的。一旦成功，人類文明將脫胎換骨，直升神級文明。
結語：為人類，勇爬科技樹！我是天朝，我喂人類袋鹽！

科普核聚變補遺

科普核聚變補遺
作者：@中科大胡不歸
最近我寫了一篇《科普核聚變》（科普核聚變 - 文章），解釋核聚變的基本原理，以及中國最新的核聚變裝置「科大一環」。寫完以後想到還有一些值得講的，讀者也提出了一些問題，就在這裡以問答的形式補充一下。

問：E = mc2，能量只和物質質量有關？和物質種類無關？
答：是的。這正是相對論的神奇之處，完全不依賴於物質的具體性質，因為它的推導僅僅基於相對性原理和光速不變原理。一個理論的普適性越強，在科學中的地位就越高。愛因斯坦從極少的前提得出了極其豐富的結論，所以是科學史上的超級大神。
問：核聚變為什麼很難發生？
答：質能關係只能告訴你核反應發生前後的能量變化，但不會告訴你反應的過程。核聚變要發生，必須首先讓兩個原子核靠得非常近。非常近是多近？在10-15米的量級。要知道一個原子中原子核跟電子的距離都有10-10米的量級，也就是說兩個原子核要靠近到比原子的尺度小10萬倍才能聚變！在這樣一個小得不可思議的距離下，核子之間具有很強的吸引力（核力）。然而核力隨著距離的增加下降得非常快，稍微遠一點就幾乎為零了。打個比方，核子就像近視度數很深的戀人，離得很近時會拉住手，但離得稍遠時就看不見了，形同路人。
這就帶來一個嚴重的問題。核子包括質子和中子，中子沒有電荷，但質子有正電荷，所以質子和質子之間具有靜電排斥力，根據庫侖定律這個力反比於距離的平方。當距離小到10-15米的量級時，核力的吸引超過靜電力的排斥，兩個原子核會聚合到一起，放出大量的能量。但它們很難從正常的距離（比如說10-9米）開始達到這麼近，因為當距離稍微大一點時，核力就小於靜電力，凈作用就成了排斥。好比戀人們都穿著紅色衣服，而紅色跟紅色之間離得遠遠的就會互相推開，那麼他們還有多少機會接近到足以拉上手？當然，不是完全不可能。如果兩個原子核一開始的運動方向就是相向而行，而且初速度很高，那麼它們會一邊靠近一邊減速，原則上有可能在相對速度減到零之前達到10-15米的距離。這就是發生核聚變的希望。
問：為什麼高溫高壓有助於發生核聚變？
答：溫度正比於原子核的動能，相當於原子核運動的劇烈程度。壓強是原子核對容器產生的撞擊作用，相當於原子核運動的受限程度。在越小的空間里運動得越劇烈，兩個原子核克服靜電排斥達到聚變距離的可能性就越大。好比原子核是一群宅男宅女，宅在家裡是沒有前途的，要找到對象就必須出去跟人接觸，相親的誠意越高、次數越多，才越有機會脫單。高溫和高壓的效果在一定程度上可以互換。在太陽中心，由於壓強高達2000億個大氣壓，所以「只需要」1500萬度的「低溫」就可以把氫聚合成氦。但在地球上，由於壓強達不到那麼高，所以得把溫度提高到上億度才行。
問：核裂變為什麼比核聚變容易得多？
答：核聚變的困難來自兩個原子核接近時質子之間的靜電排斥力，而核裂變只需要一個原子核分裂成幾部分，要克服的是核力。如果一個原子核很穩定，核力很強，那麼它就不會裂變。如果一個原子核不穩定，核力很弱，那麼它很容易就會裂變。這裡的關鍵是，外界的溫度、壓強隻影響原子核之間的運動狀態，而對於原子核內部完全沒有影響。同理，化學組成隻影響原子中電子的狀態，對原子核內部也完全沒有影響。無論是純的鈾238還是鈾238的氧化物，單個鈾238原子核發生裂變的難易程度都是一樣的。所以只要裂變能發生，那麼常溫常壓下它就會發生，而如果裂變不能發生，那麼加再高的溫度壓強也不會發生。我們挑選出來造核武器、核電站的都是容易裂變的原子核，常溫常壓下就能運作，所以給人的印象就是核裂變很容易。
問：我們現在到底能不能實現可控核聚變？如果不能，那些核聚變裝置是幹什麼的？如果能，為什麼還不能實用？

答：這其實是一個語言問題，即什麼叫做「實現」了可控核聚變。真正定量的判斷標準，是看核聚變裝置輸出的能量與輸入的能量的比例，稱為Q值。在普通的條件下，Q = 0，即沒有能量輸出，完全沒有發生核聚變。外界條件提高到一定程度，Q開始大於0了，但還小於1，這時你可以說已經實現了可控核聚變。但是能量輸出小於能量輸入，能量買賣越做越虧，不能實用，所以你也可以說還沒有實現可控核聚變。口頭語言怎麼說都行，科學家並不在意，真正重要的是定量的數學語言。條件再提高到一定程度，Q &> 1，能量輸出大於輸入，能量買賣有利可圖，這可就不得了，能夠實用了。這還沒完，條件再提高到某種程度，Q會成為無窮大，也就是說不需要能量輸入都能產生能量輸出。實際的意思是只需要一次點火就夠了，然後體系放出的能量就足以支持核聚變持續進行下去，不再需要外界的能量輸入。
那麼人類的這麼多核聚變裝置，達到了什麼水平呢？大部分還在Q = 0的區域里撲騰，只是擺個pose，鍛煉一下隊伍。有一些進入了0 &< Q &< 1的區域，能夠發生一點核聚變，不過總能量還是虧損的。這已經很不錯，能進行實際研究了。
2014年2月，美國國家點火裝置（NIF）的研究者用前面提到的慣性約束法，用192支激光加熱和壓縮燃料芯塊，第一次實現了「燃料增益」，即輸出的能量大於燃料吸收的能量。這是個了不起的成就，入選了中國兩院院士評選的2014年十大國際科技新聞（2014年科技突破，兩院院士怎麼看？）。不過總的能量收支仍然是虧損的，因為燃料只吸收了外界激光輸入的一小部分能量，還有很多能量是被包裹燃料的容器吸收的。下一步的目標是實現「總增益」，即能量輸出大於總的能量輸入，Q &> 1。
問：聽說洛克希德馬丁宣布要在十年內造出實際運行的核聚變反應堆？
答：嗯，這則消息很詭異。2014年10月洛克希德馬丁公司宣布取得技術突破，最快可在一年內完成新反應堆的設計、構建與測試，並可在未來十年內誕生實際運行的反應堆。如果說單說這句話我還是將信將疑，那麼他們的另一句就讓我呵呵了：構建一個功率為100兆瓦、規格為7 × 10英尺的反應堆具有技術可行性，並且可安裝在大型卡車的後端，新反應堆的規格可比目前的反應堆縮小10倍。這宣傳的重點完全不對嘛！事實上你既然要實用化，那就要Q &> 1，而在這個限制條件下根本就不存在「目前的反應堆」。如果你能實現Q &> 1，那麼即使你的反應堆比目前的大10倍，花的時間不是10年而是20年，也全都不是問題，大家都會承認你是劃時代的進步。這個真正的要點不提，跑來扯什麼縮小10倍，搞什麼嘛。就像在電報的時代，你宣布發明了電話，這種新的通信方式本身已經非常了不起，結果你卻在大吹電話比電報機小10倍，這不能不讓人懷疑你的發明是假的。
那麼，洛克希德馬丁究竟是不是吃錯藥了？如果不是，他們的底氣從何而來？我覺得，他們八成是吃錯藥了。另外兩成呢，是他們自認為找到了「冷聚變」的辦法，即在常溫常壓下實現核聚變。冷聚變這東東是個大坑，許多科學家都參與過研究，屢次報道有實驗證據，掀起熱潮，但從來沒有獲得過確認，逐漸又冷下來了。從常理而論，我覺得冷聚變是不可能的，因為如前面的分析，克服質子之間的靜電排斥需要極高的能量，用普通的手段無法實現。但是誰知道呢？大自然不止一次地給了我們驚奇。冷聚變畢竟不違反能量守恆等基本原理，不像永動機那樣是絕對的不可能。所以我覺得對冷聚變還是應該持開放的態度。當然，搞不出來的可能性遠遠高於搞出來的可能性，不過它至少是一個嚴肅的研究領域，而不是騙局。
問：可控核聚變什麼時候能實用化？
答：最基本的回答是：無法預測。有人說要25年，有人說到2050年左右，這些都屬於自由猜想，姑妄聽之即可。這東西和造原子彈不一樣。原子彈的物理原理是很清楚的，只要足夠多的高濃度的鈾放在一起，空氣中的中子就會引發鏈式反應，立刻爆炸。所以造原子彈的瓶頸因素就是濃縮鈾，濃縮鈾的進度又取決於濃縮技術，如離心機，因此很容易預測一個國家什麼時候能核爆。可控核聚變卻迄今連技術路線都還沒確定，怎麼可能做出準確的預測？如果能在煤炭、石油、天然氣等化石能源耗盡之前發展出來固然是好的，如果不能那也沒辦法，只能怪人類命不好，或者不夠努力。早幹什麼去了，愚蠢的人類！
問：如果到化石能源耗盡都發展不出可控核聚變，人類怎麼辦？
答：作為對化石能源的替代方案，最靠譜的是太陽能，因為它是可再生能源。目前青海德令哈50兆瓦塔式太陽能光熱發電站佔地面積3.3平方公里，規劃總裝機容量50兆瓦，年發電量1.2億度。2014年全國發電量5.4萬億度，按這個數據，4.5萬座德令哈塔式太陽能光熱電站就能完全替代火電，總佔地面積14.85萬平方公里。把塔克拉瑪干沙漠（33萬平方公里）拿出一半來就足以滿足全中國的電力需求（鳴謝@鐳射A）。此外，著名納米材料學家、科大校友楊培東的研究組最近實現了人工光合作用，用二氧化碳和水合成醋酸酯，也是一條利用太陽能的技術路線（見我最近的文章《基因改造，光合作用，中國科學家打開兩項黑科技大門》基因改造，光合作用，中國科學家打開兩項黑科技大門）。大力發展太陽能可以保證我們在化石能源耗盡後的生存，這是大戰略。至於核聚變，就當它是傳說中的大招，使勁憋吧，憋出來就天下無敵了，但千萬不要在任何具體的時間指望它。

問：可控核聚變能使人類文明發生多大的變化？
答：舉個《三體》中的例子。在此書中我最敬佩的人是章北海。一般的科幻小說里只有一位救世主，而《三體》里有好幾位救世主，章北海可稱為頭號救世主。在太空軍剛組建時，總部把太空戰爭理論研究分成獨立的三部分，以適應未來人類世界可能達到的各種技術層次，它們分別是：低技術戰略、中技術戰略和高技術戰略。政治部主任常偉思讓32名政治部的軍官選擇進入哪個研究室，結果是有24人選擇低技術戰略研究室，7人選擇中技術戰略研究室，選擇高技術戰略研究室的只有章北海一人。章北海說，他選擇的是勝利的唯一希望，只有達到這一技術層次（飛船速度達到16000公里每秒，即光速的5%），人類才有可能建立有效的太陽系防禦系統。章北海有一番高論：「現在最大的問題是科技界的研究戰略，他們在低端技術上耗費大量資源和時間。以宇宙發動機為例，裂變發動機根本就沒有必要搞，可現在，不但投入巨大的開發力量，甚至還在投入同樣的力量去研究新一代的化學發動機！應該直接集中資源研究聚變發動機，而且應該越過工質型的，直接開發無工質聚變發動機。」
這裡不討論發動機有無工質的問題，我們只需確認一點：核聚變是人類進行星際航行唯一可靠的能源。單憑這一點，就可以引出無窮的想像空間。人類文明將從匍匐在地球上的弱小文明，一躍成為能夠在星辰大海中穿行的高級文明。
再讓我們想起，所有恆星的能量都來自核聚變。《正氣歌》說：「天地有正氣，雜然賦流形。下則為河嶽，上則為日星。」是的，我們將用日星的能量上升到神的高度。

這種未來預測什麼的，往往都非常不靠譜。

要是讓1900年的人來預測現在的世界，各方面完全都不準。當時科學界的主流思維還屬於「End of Science」，就是認為人類已達到最高的科技水平了，甚至認為已經掌握了一切能發明能發現的東西。哈哈。他們還認為超過２０英里時速的交通是不可能的，因為大家真以為速度再快會死人。看當年的早期科幻，更會覺得古人嚴重缺乏想像力。他們即使能想像人類訪問其它星球，能想像飛來飛去的汽車等等，但是根本無人想到現在的計算機、互聯網。一百年過去了，科學各領域的進步真的會嚇壞他們的。現代醫學如此強大成熟，當時誰會想得出來？再推後一百年的生活，我們現代人一樣無法想像。

還是努力說一些小假設吧。。。

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先說醫學：

為何說現代醫學已經很強大？明明還有那麼多人病死，還有不少根本解決不了的嚴重疾病。

但是這也需要好好對比啊。古時候平均壽命才30多歲，現在居然接近80歲；都翻倍了。更別說當年的嬰兒死亡率。。。那時候40%-50%的小孩未滿五歲就逝世掉了，很恐怖。然而現在，各國兒童死亡率幾乎都在0.3%以下。

關鍵是古代最嚴重的疾病現在都被解決了。

各種Plague, Cholera, Malaria, Influenza, Typhoid, Polio, Tetanus, Leprosy, Smallpox, Tuberculosis, Yellow Fever, Meningitis, Syphilis, Measles. Ebola, Diarrhea。

這些病，在古代都害死了無數（數億、數千萬）古代人。現在完全沒那麼恐怖。所以平均壽命才得到延長。有的疾病已經被徹底滅絕了，不會再出現。雖然現在仍然有那麼一些新變異的、偶爾恐怖的Influenza和Ebola等等，但是細想完全沒古代那麼嚴重。真不能低估現代醫學的貢獻。那麼多古代小孩的死因還包括各種基因導致的過敏性綜合症。

這些人在古代根本活不了多久。現在就不一樣了！

然後呢，世界的最嚴重疾病幾乎只遺留下了癌症類。目前，我們現代人三分之二以上病逝的人都是因為癌症。比例超過了古代比例。為何？因為其它更嚴重的那些致命疾病早不存在了！剩下的癌症，很難避免。那癌症怎麼辦？難道科學永遠沒辦法解決癌症？這種非病毒非細菌導致的疾病肯定更難解決。但是至於那麼懷疑科學嗎？現在投資最多的醫學研究是在癌症上啊。

癌症這場科學戰爭，實際上是當前世界最為重要的戰爭之一了。這領域幾乎每年都有所突破，至少有各種新方法來了解癌症。越來越早能診斷出癌症，更加精確的診斷，這已經很重要了。但是這個問題歸根就是兩個點。１）如何精確辨別正常細胞和癌症細胞。２）如何準確消除處理這些細胞。這方面年年都有突破，只是還不成熟或者不夠便宜。

所以我敢保證，一百年內，癌症問題也會被解決的。也許還真不到100年就可以。到時候癌症被解決了，人類平均壽命又大大提升。大致上（對大多數人來說）只會剩下最普通的衰老疾病。

接著講衰老這個問題吧。個人一樣認為一百年內能大程度的解決。雖然目前沒那麼多人去專業研究，但是會越來越多的。一旦癌症的危險被減少了，衰老問題肯定就成了下一個最大科學目標。

有那麼些動物物種（烏龜、龍蝦？）根本無衰老癥狀。所以歸根也是人類基因本質問題＋細胞內外化學問題。比癌症還更複雜一些，更有挑戰，肯定會有越來越多的人去鑽研這領域。

這裡必須涉及到ageing escape vector。中文怎麼翻譯我不清楚。意思就是科學的增長速度已經超過了人類的衰老速度。假設一個現在20、30歲的人，目前看來，還能生活50年。但是50年以內，科學已解決80歲人所面臨的衰老疾病問題。因此他們能生活到100歲。但是再過二十年也足以解決100歲人的衰老問題。一直這樣推理下去，總有那麼一代是終於跟上速度了。那一代的許多人算是永生的。

這個理論可真不能亂諷刺。目前劍橋的某個專門研究這個問題的小研究所，還認為永生一代大概是目前30多歲甚至40多歲的群體了。不要理解錯了。不是說這一代人都能永生。大多數人還會因為偶爾的其它突發疾病（或戰爭！）而逝世。只是說，排除這些隨機現象，這年齡段有那麼一部分人會一直活到一百多歲、兩百多歲、甚至一千歲。

仔細想一想，未來第一個活到200歲的人，遲早會出現吧。隨著科學的發展，這是必然的。但是科學是倍數發展的，而衰老不是。就算活到200歲的只佔人口1%，那活到1000歲也不難，至少有那麼1%中的1%吧。雖然很多媒體在噴這個機構的研究推測，但是個人覺得第一個活到1000歲的人絕對已經在我們現代世界出生在世。大概是80後，也有可能是70後。

這裡補充一些想法吧：

１）科學最近幾十年的進步，不僅限於解決多少疾病。更重要的是理論和研究工具方面的進步。我們當代普通社會所看到的實際醫學工程和結果是落後於科協先鋒的。CRISPR 2.0這種基因編輯科學技術不僅針對新胚胎，也可以針對活生生的成年人。給全身每個細胞進行處理編輯，使用人工細菌/病毒來實現。不僅能直接換掉基因，也能選擇性地啟發或關閉某基因。現在已經達到程序化了，可以進行一些好誇張的複雜替換。（假如：基因變異A和B存在的細胞，統統把C基因給去掉或關掉）。這些病毒/細菌還能自動繁殖，只需要打針進去幾個，就能改變全身細胞。也可以故意給它們製造弱點，比如讓它們一受到磁力就自殺，這些都很好控制。這種人工細菌/病毒科技真的已經成熟多了，還每年便宜了十倍。

（雖然中文叫病毒，但是英文Virus，不一定有貶義啊。也可以是褒義的）

說實話，這種科技能解決幾乎所有疾病。因為所有疾病都是某類細菌有問題需要修改。這種科技現在還不成熟，或者需要嚴格研究二十年才可以進入市場，但是遲早會普及。把治病水平發展到寫程序規則那麼簡單，以後誰還怕生病？另外，隨著計算機硬體軟體的發展，對每種基因和蛋白質的具體作用的了解月月增長，一百年還蠻容易實現這一套治療方法的。

２）個人之前也不是太相信這些方法的發展。幾個月前和一個小時候隔壁村的小學朋友聚面。二十年沒見過，突然發現雙方都在倫敦，約出來下午喝茶。莫名其妙地一直談到大晚上。他現在生物化學博士後，研究很多這方面的頂尖技術。他發明了一種方法，用磁力控制含有任意基因的細菌/細胞。順便學到了很多。加上一些基因編輯技術，真的無敵了。他們這些方法暫時太貴了或者還不成熟，起碼還得花十幾年研究實驗。突然感覺不能再低估醫學和生物化學了。

另外他說這些東西在最近兩三年變得超便宜了。設計製造一個人工細菌的費用從幾百萬美元減少到幾萬美元。已經超便宜了，開始工業化了。再過十年這些東西更便宜了更成熟了，世界上大多人都能買得起，研究費用也便宜了很多。這就是科學倍數發展所帶來的成果。雖然現在還看不到摸不到這些，但千萬別去以為這些都過於抽象。

３）隨機更改基因，是否恐怖。我也覺的無敵恐怖啊！首先，恐怖分子或者某持有惡意的國家如果掌握這一些技術，很容易造出消滅人類這一級別的傳染性病毒細菌。用在戰爭方面就夠恐怖了。別說萬一以後成熟便宜到能夠在家裡設計製造這些的地步。人類不是危險了嗎？基因設計與編輯本身也很恐怖；正常百奇百怪的普通人該怎麼去競爭？一開始可能只是給胚胎編輯基因減少嚴重疾病，慢慢就成了編輯智商、編輯外貌、等等。同時也很可能給成年人老人修改編輯基因，也不難想像。對於買不起這些服務的普通人，還讓我們怎麼活怎麼去競爭？

也可以去阻止屏蔽這些技術。但是把這一套改成違法有用嗎？越是去控制一種研究，越有人在私底下秘密搞出來。再怎麼違法化，一樣都有富豪和秘密組織去偷偷實現。一個完全禁止這些東西的國家只不過是失去了控制這些的國家而已。還是培養及包容比較好。只要政府自己參與，並且合法化、保留人才，至少還能稍微控制到這個過程，讓所有民眾來參與。不願意參與的民眾照樣會漸漸淘汰的，很難。但是必須合作允許才行。要不然想控制也無法控制。

４）癌症被解決，衰老被解決，其他各種病事都慢慢被解決（遲早有一天開始還可以讓人隨機更改自己的外表等等）。就算一切都和諧，一步一步地走向未來，那不是世界人口越來越多了嗎？到底該怎麼辦？其實這人口問題也不用害怕呀。每一個人類編輯背後都有數百個小物種優化變異在支持。事物啥的必要資源一樣會跟著多了起來。目前食物產量膨脹完爆人類人口膨脹。當然有個上限。就算世界每個地方都有像香港那種密集度，世界也不一定容得下一萬億人。但是個人覺得，到不了那麼誇張。人類如果能安全的大概率的永生，還會那麼在乎生孩子生孫子嗎？真的那麼想，也可以在虛擬世界養孩子等等。反正，社會結構會有所變化。這並不是最大社會問題。

５）到時候一樣會有人擔心這個恐怖分子和報仇心態的人製造病毒的問題。但還是保持樂觀。人類歷史中科技每往前走一步，一樣同時有人反抗抵制，採取防禦手段。這些我們暫時還想不到，不過也必須提。計算機加密領域的發展也類似；即使有些勢力想用高科技控制電腦互聯網，一樣有更大一批人在想辦法保護。每走一步，總有人提前預備。人類的未來我還是看好的。一部分人反對科技，各種抵制，也沒用啊；漸漸肯定會淘汰掉，物競天擇。雖然傷心，反抗反對也根本沒用。人類的未來不在於他們，這都是搬石頭砸自己腳。看好未來、直接科技對付科技、保護未來，這才是重點。

主要問題還是如何讓整個人類的各層次各民族一起享受這些科學技術。如果上層社會霸佔了這些科技，那是最可怕的。未來的各個宗教迷信群體，如果站出來抵制這些科學潮流，也沒有用，只會漸漸失敗淘汰。各國各族傳統都能記錄下來，一樣能成為歷史記載，人類的文化遺產。但是繼續留傳下去真的非常非常難。

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怎麼說了那麼多人類醫學什麼的，不好意思。反正這是重點。剩下預測我就大概提一下。

另一個科學進步飛快又影響博大的領域，就是人工智慧。

計算機電腦能超越人類嗎？好多人在懷疑。但是這方面一點都不難想像。在自己行業，計算機的分析能力已經早就超過了人類大腦。更別說這種圍棋什麼的。那個倫敦公司開發的alpha go已經很厲害了。被谷歌收購了。谷歌現在有多誇張？我自己不用搜東西，就直接推送我想看的東西。隨便寫一篇文章關於什麼，無論用什麼語言寫的，直接就把最適合的視頻和文章推薦過來。廣告也都很有針對性。不用自己手動搜索，谷歌差不多已經在推薦這些正要搜的東西。有時候還覺得比我自己想得清晰，把兩個觀點融合起來的鏈接都要推送。雖然還不完美，但是谷歌一年一年的進步真的無敵讓我驚訝。

創造力對計算機而言也根本無障礙啊。有那麼多機器學習程序創造出音樂和藝術等等。還有的程序直接給文章寫出來總結段。跟人類做出來的基本沒差距，看不出來。自從去年看了google總監一本「如何設計思考機器」的一本書，我已經完全相信這些趨勢了。

說白了，這才是人類的下一步發展。讓機器去分析解決任何問題，都比我們有見識多了。僱傭一個人都不如寫個程序讓機器自己去探索。讓程序自己去寫其它程序的時代也不遠了。天天都在思考這方面的事，真的很渴望到那一天。

他們是機器，我們是生物，為什麼要把世界讓給他們？這也是一種無法避免的過程。他們是人類最重要的遺產。如果超過我們，那也是發展的一種必要趨勢。暫時還是一步一步跟機器融合更值得更划算。並不覺得機器能一夜之間超過人類，而是機器與人類大融合更加重要。達到下一代機器與人類的混合也都是一步一步的故事。後幾十年會有大大突破。

為何說機器會有大大突破？因為人類大腦本來就是有限的。我們理解不理解人類大腦無所謂，計算機照樣遲早可以模擬人類大腦。十年內，計算機就有足夠的模擬水平去模擬一個人的大腦所有細胞，三四十年內也足以模擬一億人或整個世界所有人的大腦。其實不一定要真去理解人類大腦多少矛盾與細節，一樣可以設計出大概的框架。說實話，已經有了，只是僅限與某特定領域而已。

我們家裡用的計算機CPU/GPU每五年漲十倍。六十年前，登陸月球所有的計算機也只能一秒計算1000次。二十年前，計算速度達到1000萬次。現在一秒100億次計算還不止。人類大腦的所有細胞所有連接等等，也只需要每秒100萬億次計算，這也能完整地模擬出來。細胞裡面的化學過程（輸出計算）也許還更複雜一些。但是真的不遠。這樣的倍數發展也能持續很久，為什麼還有人要懷疑？

現在處理器已可以做到20納米一個零件。聽上去很精緻，但是一個原子的大小也只有0.1納米的樣子。如果真做到原子計算，那不就是再強大幾萬倍嗎？如果不是一個2D的零件，而改成3D那麼密集的結構，那不是又誇張數百萬倍了嗎？散熱可能是個問題，但是真算是一種絕對障礙嗎？更別說supercomputer。這還不包括各種正在研究的更密集的計算方法，比如Dna計算，光計算。哎呀，Quantum計算的話，有很大一類難題又直接簡單了無數倍。二十個原子取代一百萬個普通零件。。。人類科技有那麼多路可走啊，怎麼會卡住停下來？

還是別噴AI無用吧。這才是人類精神的下一個階段。也不一定要看做取代人類。如果他們做不到自我改善的地步，那人類還會一直稱霸的。但是個人更相信人類會慢慢融入計算機。已經有一部分小電子零件能跟腦袋互動，讓盲人看到東西等等。以後有那麼一個零件控制起來跟手腳一樣方便，誰會反對？用某零件儲存記憶、擴展思考能力、自動提供相關網路知識，難道不好嗎？這些現在都很難想像，但是人腦每次碰到新出入口自然會學習利用。到那時候，誰還會手動去用計算機搜索，腦子裡直接就有了。而且這些東西開發出來比開發一個獨立的完整的人腦還容易一些。先有這些，才有一個所謂的獨立人工智慧。

總之，我們認為人腦是能力無限的。但是增加了某些小機器的人腦還更方便更無敵。一步一步地給換掉了，最後幾乎全部都給換掉了。最後還算是人類嗎？已經跟機器融合了！那時候，還有人在意計算機和人類的區別嗎？一樣都是人類基業的繼承者。最和諧的道路就是這種大融合。這些東西看似是遙遠的未來，我們就不考慮了？其實一點都不遠，100年絕對都有。

真正的人類崛起需要計算機和基因技術這倆方面的合作。很自然。

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補充一些相當簡單的這方面的預測。畢竟未來幾十年，軟體方面更加靠譜重要。

１）十年前我們有社交網站嗎？才剛剛有了智能手機；但是所有apps都沒有。近幾年這些apps讓我們生活方便了多少？而且，當時如何聯繫人？只有老電話。那時候更沒人花錢在網上買東西吧？換到現在我們大部分生活在這些apps裡面（不僅遊戲，還有好多其它互動軟體）。現在每年好幾萬億的網上交易，佔有率長得超快。聯繫誰都更方便了。多少行業交易現在都基於電子網路，還包括一大部分是虛擬物買賣，不是現實摸得到的物體。二十年前大多數人根本想不到這一套東西。這個趨勢只會繼續下去，佔有人類經濟越來越大的比例。

說白了，我們花多少錢在網路裡面？已經很多了。但是以後只會越來越多。未來實體產品價值越來越低，或者越來越不重要，因為這些東西都漸漸變成了機器產造物。如果人的生活重心移到電腦裡面的世界，那人類經濟活動移到虛擬世界都是必然的。更長期，還有人工作在真實生活中嗎？越來越少吧。工作這個概念會有所改變。真實世界的生產物體將漸漸成為虛擬世界的輔佐品。這還是難以預測的新世界，才剛開始。只能說這一套會變得越來越重要了。

２）還有人很重視真實世界的感覺。覺得網路什麼都是假的，虛擬的。那隻不過是現在的狀態。這些遊戲等等都會變得越來越真實。什麼VR之類的不說，但是將來也很可能有什麼科技把人直接放到虛擬世界裡面。各種各樣自己人創造的無限大世界，哪裡不如真實生活？這一切只需要時間。就算沒有VR，這網路世界還如此符合人類需求，過了幾十年，現實根本比不上了。

細想，學一個東西，倒底是網上接觸教育靠譜還是真人真老師靠譜？長期看來，學任何事情也都是網路靠譜。還沒到直接灌輸給腦袋的地步，估計未來很多人都已經選擇了網路教育。醫生啊律師啊等等這些職業也不斷地人工智慧化，至少網路化。倒底相信一個世界公用全能平台來的advice，還是相信知識有限的單個專業人的advice？只不過是科技問題。一百年內，這一些行業也會統統網路化虛擬化。這些服務到底有多少人工智慧成分也會越來越重要。

３）總之不能低估科技未來。憑現在科技對比十年前的科技，已經如此誇張了。單單看搜索方面的技術發展都那麼迅速，很嚇人。之前根本搜不到的東西現在只需要一秒。機器翻譯什麼的也越來越準確。有時候遇到什麼稀有問題，都能從谷歌翻譯的日本網頁或德國網頁找到答案。當然還不完美，但是已經足以完爆十年前那種亂七八糟的搜索結果。再想像十年後是個什麼樣的網路世界，我們一樣也會被嚇一跳的。說不定到那時候搜什麼東西就直接根據你已知的範圍來直接闡述新的。不用再看到任何重複或沒必要的內容。也有可能更加方便。我現在只能亂猜啊。十幾年前即使想知道一個東西，也無法馬上知道。現在就可以馬上知道了。下一步是什麼？

科技的倍數發展最明顯的就是網路這方面。現在居然有人懷疑網路或者認為網路發展已經停了下來，真的很難理解。。。一百年以後到底會有怎樣的科技改進，我們現在才走了那麼0.1%的第一步啊。還很早很早。現在的科學速度已經提升到每幾年增一倍，誰能想幾年以後？

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上面描述的都是人類最貼身的科學改進。電子技術和醫學各種進步都最明顯。也講不完猜不完。其它領域一樣會發展起來，但是從社會影響角度來看，可能不如以上兩項。

但是人類未來也有很重要的一條路要走。不得不說出來。我們的宇宙探索。。。

為什麼非要說宇宙太空？這跟普通人無關啊。目前世界各勢力只花不到１％的錢去研究探索這些，完全不如醫學和計算機方面的巨大投資。這些東西發展得好像慢很多。一百年內應該也沒什麼重大突破改進？我不覺得。。。

雖然不受重視，但是宇宙可真是人類或「後人類」的未來所在。不得不單獨列出來。

我們先參考Kardashev scale這個文明指標。

１：能勉強控制一個星球(planet)上的一切。

２：能勉強控制一個星系內(system)的一切，包括其恆星。星球級的事情好辦。

３：能勉強控制一個星群(galaxy?)的一切，星系級的事情好辦。

４：等等。。。

雖然這很抽象。但是一樣可以拿來分析人類目前文明的能力。我們暫時還控制不到自己星球上的許多事。氣候啊天氣啊災難啊我們都控制不了，甚至很難預測。如果地球遇到外來危險，我們也不一定抵抗得了。

目前地球文明能利用大約15 Terawatts（15萬億jps, joules per second）。或者說4.7*10^20 joules per year。為了對比一下，一個成年人一年的能量輸出（可視為需求或人力）只有20億joules。養活地球所有人加起來也就一年1400億億joules的樣子（1.4*10^19 joules）。

所以人類的總影響力已經超過自己的生物本能的30多倍。這個比例每年漲5%左右，人類是不是已經很厲害了？

細想，人類最大的核武器也100 MT (4 * 10^20 joules)，大概相當於整個人類所有活動所有機械一年的總能量。所以很大。很多火山、地震、颶風也都在10^20以上這個級別，所以人類目前控制不了這些事是很正常的。暫時還太弱小了。

但是。。。地球每年吸收來自太陽的5*10^24 joules的光（能量）。這就是地球的總能量輸入。比人類多一萬倍！說明人類只用到地球0.01%的能量。如果我們把所有沙漠都改成太陽能，也還不到1%。難怪我們控制不了地球。我們太弱了！

好吧，有一些跑題，但是意思就是人類還遠遠沒達到一級文明。按照Kardashev這個指數指標，我們現在最多也只算0.7級。不過，我們一百年前才0.6級。只要能量力度繼續每20-30年翻倍，那我們300年後大概能達到一級文明的水平。（具體怎麼實現？自己只能想到用自我繁殖的納米機器把某些小星星一步一步修建成太陽能大盤，這樣遠遠超過地球本能量。但是還很遙遠，估計真需要兩百年才能實現。另外有一些辦法，比如類似的Dyson Sphere等等，但是依靠地球本身肯定就不夠了。走向一級文明我們還需要很長時間的）。

我想說的就是人類這種倍數發展遲早需要離開星球才行。目前看來，我們還有那麼兩三百年時間。要是兩三百年內不離開地球，科技只能停頓下來。至少從這個能量角度來看。而且如果我們不離開地球，永遠都是有那麼一個弱點，容易被流行什麼的所消滅，也遲早會被其他外星文明所欺負了。

（呵呵）

（更樂觀地說，雖然需要三百年發展到一級，但是發展到第二級第三級也只需要幾千年時間。理論上，控制到整個地球之後，不用多久就能控制到太陽系，搞一些更大的工程。到那時候，這種大規模工程根本不依靠人力了，都是倍數實現的。然而，去最近幾百顆二十光年以內的恆星，理論上只需要一百年，一千年的話能達到數萬恆星，沒必要再把太陽當中心）

好吧，這個很扯，也不是前面一百年所能實現的事。但是只要不斷地投資這領域，人類肯定能把無人探索probe發射到周圍所有恆星。也能徹底研究利用自己星系內的資源。這些也不容易，但是一百年內讓人類或人工智慧登陸火星什麼的我還蠻相信的。一百年內把這些人工智慧prob發到周圍其它恆星也很有可能啊。目前科技還達不到光速1%，但是有一些辦法達到光速12%左右（慢慢用核能給自己不斷加速等等）。這麼說，也都是幾十年的時了。划算就去做，不划算就繼續等便宜了後再做。

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回到話題上，個人喜歡討論太空。我還是繼續講吧。

人類文明至今一萬年左右，也走了很遠，特別是最近幾十年走了蠻多。移民太空不是瞎扯夢想，而是人類越來越需要考慮的東西。如果人類真能合作起來去實現，也都是一百年能搞定的事了。改變火星（等）氣候讓人類能居住也很可能需要好幾千年，但是說不定認真研究這領域就更加快了。。。把那麼多東西運到火星，肯定很貴很危險，幹嘛不早點開始研究呢？

努力起來，一百年多一點就能移民到附近其它恆星星系。移民整個galaxy數萬億恆星星系，也就幾十萬年內能實現的事，因為是倍數的。。。這麼有趣的事情，還有什麼更重要嗎？第一步要先開始移民火星，我看好中國。花錢就夠了。一百年不見活人登陸火星我就覺得人類沒救了。

人類還要走那麼遠的路。現在的國家分裂啊戰爭啊之類的，這種兄弟姐妹之間自家虐待，到底有何意義？？？合作起來什麼事情都能幹得好啊！

之後的一萬年會比之前的一萬年有趣多了。我們現在所生活的時期是主要轉折點。因為前面生活的古人沒辦法去實現這一些科技，而後面生活的人已經是永生爭霸宇宙的物種了。很擔心我們這個時代的人繼續撕逼繼續迷信，破壞阻礙未來的一切，挺尷尬。

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一百年倒底能見到什麼發明發現？個人總結一下：

（也有很多我們想不到，就不說了）

１）解決癌症和許多小規模疾病，全世界開始更關注衰老問題。

２）又解決了衰老問題，出現最早的永生群體。（也許我們這一代正好錯過）

３）基因編輯讓人類徹底改變，社會分裂了。

４）一部分傳統人類（比如宗教信仰者）開始走向淘汰，跟不上，有些衝突。

５）貧富差距達到了極點。各種小革命。新社會的誕生，整個傳統經濟的淘汰。

６）機械化、人工智慧取代了大多數行業。人沒必要再工作。

７）工作掙錢這概念的消失或更新。

８）虛擬社會虛擬經濟的崛起。

９）人類與人工智慧的合併、優化。

１０）開始注重太空宇宙探索，第一批人類到達其它星球常住。

１１）人工智慧或人類開始出發到其它恆星星系。

１２）一些宇宙（太陽系）大規模工程的開始。

另外有這些上面沒提到：

１）戰爭變得和人類平民完全無關，最後消失了。

２）國家邊界的淡化和逐漸淘汰。

３）網路性群體的崛起。沒有了語言障礙，根本沒啥國界可言。

４）國際國內交通都方便多了，所有人可以直接去地球各地。也便宜了不少。

５）各種法律都電子民主化了，可以直接投票任何與自己相關的事。

６）政治決策往往是人工智慧提出來的，政治家作用減小了。

７）科技達到每個人都有自己虛擬世界的地步，自由豐富。現實中犯罪率減少。

８）社會中心移到網路，網路法律監管變得超級重要。

９）一樣有人去虛擬各文化的古代世界，可以扮演或參與任何歷史角色任何時刻。

１０）再說，人與人之間見面結交（就算在同城）都會在虛擬世界裡面，因為更好玩。

１１）最後分不清人工智慧角色和真人。

１２）現實世界生產系統慢慢徹底系統化自動化了。

１３）大多數人都會編程，或至少有創造虛擬世界內容（藝術性）的傾向。

１４）人掙錢也都在虛擬世界裡，花錢也一樣。越來越少在現實中買東西。

１５）現實產品便宜到了極點，什麼都直接送到家。最後也不算錢。

１６）講究現實生活一樣都能幸福，但是不好玩，不夠刺激。

１７）再誇張一點，人可以把自己的腦袋放到虛擬世界裡，放一個跟自己一樣的人進去。

１８）更誇張，還可以把自己腦袋的不同版本保存下來。

１９）現實中，什麼奇葩基因都有。有的禁止，有的還很隨意自由切換。

２０）但是總不如虛擬世界裡面的各種超能。

２１）什麼都能馬上知道，馬上明白，因為有各種晶元或互聯網口在腦袋上。

２２）計算、記憶什麼的功能也增強了。能把任何時刻發生的身邊事找出來回放給別人看。

２３）利用這些腦袋App都很隨意，比控制手腳還簡單。

２４）生病了不舒服了，直接知道什麼問題，很快能解決。

２５）如果想改變自己的現實外貌也很簡單，更改基因即可。

２６）可以去其它世界生活，直接把腦袋數據及基因拷過去。（也不如虛擬體驗）

２７）每天發現多少個和地球差不多的星球都是很習慣的事。畢竟宇宙有數億這樣的。

２８）身體真死了，還真繼續活在網路裡面了。

２９）沒有壞人。心裡壞的人直接被系統delete掉，或屏蔽了，或改掉了。

３０）不久，系統知道你每一個想法和計劃。也沒有犯罪。

３１）真死了還能再申請新的身體。（看似遙遠，但是憑科技倍數發展，並不難）

３２）最後變成人類Hive Mind。所有人一起決定大事。（呵呵）

更長期。。。

１）跟其它星球上的人類分支有時間差距，但是一樣能溝通合作。

２）人類繁衍下去的主要長期目標就變成了控制大規模能量來製造新星星等等。

３）有可能考慮移民到其它galaxy，但是大家都覺得很難。慢慢來吧。

４）到那時候，人人平均年齡都非常大。好幾代前的祖先幾乎都還在，也看似年輕。

５）人死了，又不要新身體，就可以讓他的後代再生一代孩子了（好吧扯一個）。

６）真去懷孕生小孩都沒必要。但是很講究設計這個孩子的基因結構。

７）居然還存在少數幾個年紀最老的２０世紀出生的人。（希望有點贊的讀者還在。。。）

８）碰到外星人什麼的就不干涉，等到他們一級文明再接觸溝通融入。

９）地球變成旅遊景點了。但是沒多少會認真去看。反正一切都被記錄下來了。

１０）有一些恆星黑洞之類的直接控制，改成神級伺服器等等。（好吧。。。）

１１）也有不少地方都改成能住人的。不過，已經不僅是我們現在所熟悉的人。

１２）納米科技很恐怖，隨時都有人設計能自我繁殖的小機器來襲擊。

１３）但是總有各種智能措施反抗這些現實危害。各種危機都已經想到過模擬過。

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看似一百年，確實會有好幾倍的差距。仔細想一想，我們現在的世界有沒有符合1900年的人的預測？完全沒有。如果把他們拋到現在，他們也會覺得很恐怖，覺得自己又傻又弱。我們現代人生活在網路裡面還不算徹底，但是已經掌握古代人好多倍的知識。他們一輩子無法知道的東西，我們現在都能馬上搞懂，至少能搜得到。現在也能在世界範圍進行討論。差距好大。再想想下面一百年的變化可能有多大。科技還在倍數發展，現在5年的進步就相當於之前1000年的進步。以後肯定比我們想像出來還更誇張。說科技會停止發展的人，別開玩笑啊！

如果前面幾十年真有人發起毀滅性戰爭，這太可惜了。二成狗了。說實話，就算真的發起這種事，也不一定有用。科技總會逼退這些危害的。核武器戰爭，更可怕，我們還是盡量避免吧。

（這篇答案一直糾結要不要發，怕被噴。寫得差不多了，還是發出來吧）

幾個最需要的技術突破：自動駕駛無人機，聚變能的利用，核能與電能的直接轉換，大容量電池，癌症靶向藥物，無排異的人體器官。

最需要的科學突破：蛋白質摺疊原理。

謝謝邀請。@吉鑫磊同學大約是三周前邀請的，我承認我偷懶了，畢業論文和實驗一堆事。
排名第一的 @袁嵐峰老師，說的很明白，百年間關乎人類級別改善的發明有兩大類：能源（可控核聚變）和信息（AI），分別對應的是卡爾達肖夫指數（100~200年可以達到I型文明）和技術奇點理論（100年），這兩個說法我在人類的科技水平會無限發展嗎？還是會有一個極限？ - 土豆泥的回答這個答案里做了簡要介紹，這裡就不贅述了。
其實每一個堪稱世界級發明的背後，都是人類亦步亦趨的腳印，沒有哪個發明是跨步登天，也沒有哪一個奠基者的汗水會被輕易忘卻，喜歡天體物理的同學應該會對Apollo Program的歷史如數家珍，在1969年Apollo 11 Mission中的Neil Amstrong跨出「人類的一小步，歷史的一大步」之前，NASA甚至付出了血與淚的代價：

截圖來自Apollo program
但我今天不是來說情懷的，我是來介紹一下未來幾十年內極有可能實現的StarShade——（花樣）遮星板技術。
可能很多朋友會對這個發明嗤之以鼻，覺得並不會對人類產生「現象級」的改變，但是它的意義是深遠的，大家擺好果盤聽我慢慢跟你們嘮（不想看背景介紹的直接跳到分割線後）：
大概就在一周多前吧，5月10號，NASA宣布Kepler Mission一下就發現1284顆地外行星，人家不是隨便看看或者記一下數而是經過嚴格認證的數據，大家可以看看這篇文章：http://www.astro.princeton.edu/~tdm/koi-fpp/ms.pdf

圖片來自Briefing Materials: 1,284 Newly Validated Kepler Planets
這在地外行星發現史上確實是開創性的工作，與之相比，在地球「大表哥」——Kepler-452b被發現的2015年，發現的總數有些相形見絀。
而在這1284顆地外行星之中，550顆很有可能是小型的岩質行星，9顆則坐落於其恆星系的宜居帶中。
自09年處女作以來，「Kepler」對著同一天區瘋狂「抓拍」，觀測15萬顆恆星及其亮度變化，預測和確定可能與其相伴的行星數量與狀態：

圖片來自Kepler Orrery III
截止到今年的5月10號，統計數據表明，地外行星的尺寸較多分布在1.9~3.1R（R是地球半徑）的區間之內，也就是說，大部分的行星趨向於海王星的尺寸，與大家認知有點不一樣的是，過去認為經常存在的木星型氣態巨星在此次發現中數量甚少：

圖片來自Kepler Mission Announces Largest Collection of Planets Ever Discovered
對不起，又扯遠了。
大家有沒有想過，在不可能到達地外行星的前提下，我們是如何知道這些行星的大氣成分和狀態的呢，比如HD 209458 b這顆氣態行星，我們知道它的大氣成分分別是：H、C、CO2、CH4、O2、Na還有痕量的H2O。

聰明的你早就猜到了，是通過氣體分子的吸收或者發射譜線。原理是，當你把一束光照射到氣體時，分子在吸收和散射不同頻率的光上會產生差異，這時候用簡單的稜鏡或者衍射光柵對透射或者衍射的光進行分光處理，就能看出某個氣體分子的光吸收或者發射譜圖，就像這樣：

圖片來自https://www.youtube.com/watch?v=UfJ-i4Y6DGU
舉幾個比較明顯的例子：

圖片來自Spectral Calculator-Hi-resolution gas spectra
當然，其中一種方法是，利用宿主恆星的光反射在該行星大氣後所產生的的特定「光譜指紋」，跟資料庫里的標準卡片對比，你不僅可以知道該大氣層中含有的氣體成分，也可以知道其相對含量：

圖片來自https://www.youtube.com/watch?v=UfJ-i4Y6DGU
另一種方案是根據掩食或者凌日現象來進行觀測，許多的系外行星就是通過這個方法被發現的。當發生掩食現象，科學家會記錄宿主恆星光強度的規律性變化，並且如果這顆行星有大氣的話，其大氣分子就會根據它們自己的分子光譜對某些頻率段進行而外的「攔截」，然後根據之前方法進行氣體的匹配和擬合過程，而這也是前面說到的HD 209458 b大氣成分被發現的方法：

圖片來自https://www.youtube.com/watch?v=UfJ-i4Y6DGU
NASA有兩篇文章關於大氣濾鏡（atmospheric filter）：https://www.nasa.gov/pdf/319902main_The_Atmospheric_Filter.pdf和http://er.jsc.nasa.gov/seh/Space_Astronomy_Teacher_Guide_Part_2.pdf，但是實在太長了，我沒有看完，這裡借科普網站的簡介來講講：
前面說了行星從母星周邊經過時，會遮擋母星的光，特別是當它從背後經過時，觀測的系統總亮度會相應地減弱，這稱為次級掩食現象，科學家可以根據這個數據推測母星的亮度和行星反射光的分量，因為某些顏色與氣體存在映射，利用被大氣濾掉（被氣體分子吸收的輻射波段）的光譜可以去分析大氣化學組成。
火星的全球探勘者號探測器（Mars Global Surveyor）利用自己的光譜儀採集到了地球吸收太陽的輻射波段，把金星和火星的光譜段對比一下：

圖片來自https://www.bing.com/images/search?q=venus+earth+mars+atmospheric+spectroscopyview=detailv2id=76D69D551AC9AD50128818A645FF9556DF0E8E75selectedIndex=3ccid=SHQcZalVsimid=608041068016173849thid=OIP.M48741c65a9558d195506dc4372c235e4o0ajaxhist=0
但是，這裡要說的是，無論哪種方法，都是通過分子圖譜的方式來推測系外行星的大氣組成，而這個方法的操作過程卻是非常棘手的挑戰：1.有些行星的大氣比較稀薄，因此分子光譜非常微弱，於是我們需要超級靈敏的望遠鏡和光譜分析儀，比如James Webb空間望遠鏡（6.5米口徑的鏡面，具備紅外波段的檢測功能）；2.有些大氣成分比較複雜，所以光譜可能會比較模糊或者難以匹配；3.掩食信號的時長一般波動在幾個小時，採集信號就需要多次重複的觀測，因此要接受更多次的掩食信號，相應地拍攝時長會增加很多；4.恆星本身不同位置發射各色光的數量不太一樣，因此行星所攔截的特徵譜線跟掠過母星的位置有很多大的關係，這就增加了不少難題：

圖片來自https://www.youtube.com/watch?v=UfJ-i4Y6DGU和http://arxiv.org/pdf/1307.1404v2.pdf

另外，科學家也時不時地會通過另外的方式來探測系外行星，這種方式叫做微引力透鏡（Gravitational microlensing），又叫做引力竅門（gravitational trick），這是一個非常有意思的現象，我組合了一張圖，應該非常清楚地解釋清楚：

圖片來自gravitational microlensing
這幅圖應該可以很清楚的展示其原理：在A點時，前置恆星正好移動至背景恆星的前方，導致背景光的亮度被加強。同時，任何質量不為零的物質都能使時空彎曲，背景恆星的光前行並繞開因前置恆星引力場扭曲的空間，然後聚焦，所以看上去像光被放大的效果一樣，在光曲線上位一峰值。
當然，假如前置恆星具有繞其公轉的行星，並且在行至B點時正好掠過背景恆星發射光線，則也會產生類似的放大作用，只不過效果比較微弱，所以叫做微引力透鏡。但是，即便是小行星，如上圖所示，其產生的信號強度也不小，可以很容易的檢測到。科學家利用這種「戲法」也發現了不少地外行星。
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但是，之前的方法全部都是間接觀測或者發現系外行星，而對於發現並檢測其大氣成分乃至探明生命跡象的幫助有限，因為天文學家還需要直接的二位光譜圖，像下圖這樣：

圖片來自Gliese 504b - 必應 images
這個是有名的Gliese 504b，之所以能在這張照片中的發現右上角那一亮點，因為它是一顆年輕的行星。由於熱度沒有耗散乾淨，其亮度得以維持部分。而像類似這種年輕而又距離恆星較遠（太陽到海王星的距離）且不會被星光遮擋的系外行星能有幾顆？岩質行星只能反射光，亮度就不用說了。就算是氣態巨星，大多數的亮度都不及其母星的千萬分之一，更別提這些個哥們距離太陽系太遙遠了（最近的恆星也在4.2光年之外）。這也是一直困擾天文學家的難題之一，如果解決不好這個問題，何談地外生命的探索工作。應對這種星光挑戰，科學家提出了一種可以在百年間成型的設想（發明）——Starshade（遮星板）技術。
講到這，才開始闡述這個有潛力的發明。
看下圖：

圖片來自starshade - 必應 images
在NASA的官網上有動畫版的視頻，一目了然：http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2014-089
我這裡只做簡要說明。首先，花樣遮星板的直徑大約在40m左右，也就半個足球場的寬度。然後它至少要飛離空間望遠鏡50000公里遠（圖中有錯），這樣才能使望遠鏡在影子里佔據絕佳的位置。而這其中最為困難的步驟就是，直徑不到40米的遮星板如何能一直維持為空間望遠鏡50000公里的距離不變？並且二者的姿態在空中的控制也是一大難題：

圖片來自https://www.youtube.com/watch?list=PLTiv_XWHnOZp2Wmmd3gVSiKAVyXk9Rh14v=ALGI0ex0-ac
但是這難不倒天才的攻城獅，噴氣推進實驗室（JPL）的小夥伴們是這樣設計的：
它顯示包裹著中心軸。然後和空間望遠鏡分離：

然後花瓣張開，展開：

接著，空間望遠鏡轉身，花型板翻轉飛離。並離開望遠鏡50000公里左右：

然後它會停在恆星光面前，製造一個完美的影子，而設計恰到好處的邊緣可以控制衍射光，從而讓恆星的光亮度比被遮擋前低上100億倍，這樣就可以直接看到公轉的系外行星：

大家看到這幅圖有沒有想起什麼，泊松亮斑！之所以不用圓盤而要有花瓣形邊緣就是因為泊松亮斑

如果使用圓盤，光波會在邊緣形成衍射，在陰影中心疊加產生明顯的亮斑——泊松亮斑，同時在光斑的臨近區域也會形成一圈一圈的波紋：

圖片來自https://www.bing.com/images/search?q=Arago+spotview=detailv2id=2BBD58871A8B73CE7839DFA4D537B3666EE12FCCselectedIndex=25ccid=NK5ljuXesimid=608018978995111815thid=OIP.M34ae658ee5de3531d2e21d023dc32cd4o0ajaxhist=0
這樣的結果就是遮光碟的投影區並不是漆黑一片，對光源（恆星）的亮度抑製程度無法達到10^(-4)以下。而花型遮星板的製作就是要抑制光波繞射這種現象，利用光的波動性原理，設計精密的邊緣尺寸，讓繞射後的光波正好在空間望遠鏡的平面上儘可能地相互抵消，這種特殊形狀的模擬數值告訴我們，光源的亮度可以被抵消至10^(-10)。
而這種技術的原創性設想來源於摺紙，根據JPL的視頻，他們早已開始了小樣測試（2米）：

截圖來自https://www.youtube.com/watch?list=PLTiv_XWHnOZp2Wmmd3gVSiKAVyXk9Rh14v=ALGI0ex0-ac
然後是5米：

然後是真實尺寸的一半，但是只有四個花瓣，但是16次測試展開的位置誤差都在0.1毫米以內：

在crazy engineering頻道的這個視頻（https://www.youtube.com/watch?list=PLTiv_XWHnOZp2Wmmd3gVSiKAVyXk9Rh14v=ALGI0ex0-ac）里，他們還就日冕儀技術（coronagraph）做了介紹，這是一種跟遮星板一樣的同屬於星光抑制技術的手足，只不過成名更早，視頻里有介紹這裡不做論述了。
在TED的這個演講中（https://www.youtube.com/watch?time_continue=372v=XYNUpQrZISc），Jeremy Kasdin是這麼說的：希望能把這種最酷的「技術發明」用在這樣的恆星系中：

期望看到這樣的場景：

這張其實是我們太陽系的小全家福，而我們希望的是以後也能看到這樣的地外恆星系，通過花型遮星板技術，可以看見氣態巨星、遠軌行星以及靠著中間餘光的藍色小點——類地行星，看那裡是否有水，有氧氣，臭氧，二氧化碳等等，看看那裡是否有生命的種子。
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附註：
簡單列一下近幾年NASA要發射的空間望遠鏡計劃，以下文字糅雜了兩篇文章系外行星探索的下一目標：類地行星和「開普勒」繼任者，劍指第二地球：

1.「探險家」TESS（Transiting Exoplanet Survey Satellite——凌星外星行星巡天衛星），預計於2017年發射。它將沿著一條從未有航天器採用過的特殊軌道飛行，以便獲得沒有死角的視野，能夠掃描整個天空，在鄰近的明亮恆星周圍尋找行星。

凌星外星行星巡天衛星（左圖），將巡視幾乎全部的天空（右圖），尋找外星行星（中圖）。

2.與TESS同一時期將要發射升空的，還有哈勃空間望遠鏡的超大尺寸繼任者——韋布空間望遠鏡（James Webb Space Telescope）。

韋布望遠鏡具有開展紅外波段的觀測的能力，可以測量TESS發現的許多行星的溫度和化學構成——甚至監測那裡的天氣變化。

3.與此同時，地面上的巨型望遠鏡，比如位於智利的巨型麥哲倫望遠鏡（Giant Magellan Telescope）和位於夏威夷的三十米望遠鏡（Thirty Meter Telescope），都計劃在2020年前後投入使用。它們將執行更耗費時間的工作，測量TESS發現的那些行星的質量和密度，以確定它們到底是岩石星球，還是氣體星球，抑或是完全不同類型的其他星球。

4.大視場紅外望遠鏡（Wide Field Infrared Survey Telescope——WFIRST）：

天文學家們希望通過巡天觀測來監測更大的天區，WFIRST就是帶著這樣的目標，它在一年內將用170天左右去監測幾億顆恆星。天文學家將用這批數據尋找系外行星、研究銀河繫結構的演化、尋找明亮的恆星爆發，甚至試著解答有關宇宙演化的重大謎題。

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參考資料：
On the Road to Finding Other Earths
Exoplanet Exploration: Planets Beyond our Solar System: Flower power: NASA reveals spring starshade animation
Hiding in the Sunshine: The Search for Other Earths
「開普勒」繼任者，劍指第二地球
科學網—系外行星探索（下）遮星技術
系外行星探索的下一目標：類地行星
https://www.youtube.com/watch?list=PLTiv_XWHnOZp2Wmmd3gVSiKAVyXk9Rh14v=ALGI0ex0-ac
https://www.youtube.com/watch?v=UfJ-i4Y6DGU
https://www.youtube.com/watch?time_continue=372v=XYNUpQrZISc
http://www.astro.princeton.edu/~tdm/koi-fpp/ms.pdf
https://www.nasa.gov/pdf/319902main_The_Atmospheric_Filter.pdf
http://er.jsc.nasa.gov/seh/Space_Astronomy_Teacher_Guide_Part_2.pdf
http://arxiv.org/pdf/1307.1404v2.pdf
Apollo program
Kepler Orrery III
Briefing Materials: 1,284 Newly Validated Kepler Planets
Kepler Mission Announces Largest Collection of Planets Ever Discovered
Gravitational microlensing
Transiting Exoplanet Survey Satellite
James Webb Space Telescope
Wide Field Infrared Survey Telescope
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能看到這裡的親們，感謝你們的閱讀，請在評論區里提供寶貴的意見。

必然是商用可控核聚變（發電）。可控核聚變和商用可控核聚變是兩個概念。
動力和能量獲取方式，是這整個社會乃至文明的最根本的根基。在人類的歷史上，重大且具有顛覆性的進步通常都是這樣。
火的使用，是人類超越其他動物的基本條件，有了火，有熟食，能取暖能禦敵。這已經是質的飛躍了。畜力的使用，加上之前就使用的柴薪，勉強支撐起了農業時代。人類在能量利用總量上，奠定了文明的根基。
改良式蒸汽機和煤炭的大規模使用直接引爆了第一次工業革命。
電力的大規模使用和化石能源的使用是第二次工業革命的基礎啊。
後來的核能，算是第三次工業革命的重要一環。

每當人類可以操控的能量等級有所上升，必然是生產力大發展、社會文明進步、人口增殖的時代，同時這些又刺激了人類對能量的需求和渴望。

人類的一切生存和繁衍，吃穿住行都是建立在能量的運用基礎上的。從茹毛飲血的食物中獲取能量，從柴薪中獲取能量，從化石能源中獲得能量，從裂變中獲得能量，從聚變中獲得能量。這條發現曲線和軌跡還是很明顯的。如果人類還在發展進步，商用可控聚變發電是一道邁不過去的坎兒。

建設商用可控聚變發電的廉價化，相當於你的工資不變，而你要買的很多東西的價格下降到原來的十分之一甚至百分之一，想想是多麼的提高生活品質吧。

我想要可以被大腦直接使用的知識網路。

人腦可能會和機器連在一起吧。。。

謝邀。

陸士諤（1878-1944）
1910年，時年32歲的陸士諤寫下了《新中國》，雖然全篇只有2萬字，卻預言到了百年之後的強盛中國及世博會的舉辦。全書以夢為載體，作者化身「陸雲翔」，以第一人稱描述了自己夢中所見：

那年「萬國博覽會」在上海浦東舉行，為了方便市民前往參觀，在上海灘建成了浦江大鐵橋和越江隧道，還造了地鐵。為造地鐵，還發生了不同意見的爭執，有說造在地下，有說要造高架，爭論到最後，定下造地下電車隧道。「把地中掘空，築成了隧道，安放了鐵軌，日夜點著電燈，電車就在裡頭飛行不絕。」還有「一座很大的鐵橋，跨著黃浦，直築到對岸浦東。」
他在好友李友琴的「導遊」下遊覽了這個熟悉而又陌生的上海。這時上海租界的治外法權、行政權已收回，領事裁判權已經廢掉，租界已經交還我國，洋貨已被國貨淘汰了，京滬開通了火車，外人僑寓我國不得不遵守我國法律，我國的各式兵艦堅固靈便都非他國所能及，我們海軍軍力「全球第一」。這時，人民廣場(跑馬場)豎起了座擁有「十二萬個座位」的「新上海舞台」，全市都設有了售票點，走在覆有透光琉璃瓦的「雨街」上不用打傘，南京路(大馬路)下有了地鐵，黃浦江上架起了鐵橋，黃浦江底挖掘有隧道，法院(「裁判所」)里中國人正在控告那違法的外國人，上海交大(「南洋公學」)變成了綜合性大學，我國高校都有了外國留學生前來求學，漢語成為「現在全世界文字勢力最大」的語言文字，「吾國的工人差不多個個都是小康」，女人們開始走出家門做會計工作(「總賬房」)，嫖娼賭博都已被禁絕，我國生產出了「式樣極其靈巧，用油也極其省儉」的汽車，人們出門可以租坐「計程車」，從徐家匯到南京路十多裡間店鋪從沒間斷過。「國民遊憩所」里閱報室、絲竹室、棋話室、彈子房、藏書樓、古董房、書畫房，應有盡有，新發明的煙火在空中可以燃出圖畫，洗澡改用成一種「從化學裡頭分化出來的很能夠去污滌垢並能殺一切微生蟲」的「汽」，中國發明了「西洋各國從不曾有過」的飛艇，人們可以隨時乘座「空行自行車」，穿著「水行鞋」就能安然地在澱山湖上行走，捕魚人借用「測水鏡」和「聽魚機」來捕魚，水面上行走的都是那電機船，用X光透照可以在不傷蚌苗而採得珍珠，社會安定國人文明不得不開始裁減偵探，蘇漢民初步試製成功去除惡根性的「除惡葯」，吳淞口海軍在大演習，「走遍全國，尋不出一個窮人」，「愁富」的人只好盤算著到海外投資(「把錢運到外國去做一番事業」)，聯合國安理會(弭兵會議會所以及解決國際爭端的「萬國裁判衙門」)就設在我中華。待到作者一覺醒來，卻發現自己仍睡在榻上，原來所有光怪陸離的美妙景象，只是一場幻夢。

說他是史上第一預言家，不為過吧。

寫未來100年，太遙遠了，如果是未來十年，倒是可以暢想一翻。

醫學：艾滋病被治癒、發現癌症特效藥、人造器官移植技術成熟....

科技：載人航天實現商業化、月球和火星建立基地、人機介面實現跨越性突破、人工智慧技術全面普及、材料工程學跨越性發展、清潔能源技術突破.....

教育：得益於互聯網和大數據的普及，班級制改革成為網路集中授課制，教育理念大幅更新；由於機器翻譯的進步，外語教育退出必修課成為選修課。

交通：北斗導航+大數據+全民聯網，實現交通實時控制，紅綠燈指揮系統被淘汰，無人駕駛車輛普及，交通堵塞現象大幅度緩解。

社會：N證合一，網路集成化，出門不需要帶任何證卡，隨時隨地刷臉消費、刷臉辦事，政府機構精簡，大批公務員下崗，市場經濟被激活。

金融：現金被逐漸淘汰，互聯網金融成為主流，風險控制能力提高。

我都要感動的哭了.....

虛擬世界。

有一點是毫無疑問的，未來的人們會活在虛擬的世界中。

一花一世界一樹一菩提。

只有虛擬世界，才能最大可能的滿足每個人的慾望。

現實世界中，資源是有限的，而虛擬世界中，資源是無限的。

所以，人類未來的發展必然是活在虛擬世界中。

當然，虛擬世界早就有了，從幾千年前的古人用笨拙的手指拿起幾個大小適中的石子「下棋」時。

虛擬世界就誕生了。

但那時只是雛形。

很多結婚多年的人都有這樣的感覺，和老婆親熱，不如看A片自己LOL。

這當然不是變態。

而是一種必然，人的所有慾望無非源自五感，而色慾也不例外。

現如今的A片已經能夠滿足人的視覺和聽覺。

那麼，未來遲早會發明出，能夠滿足更多感官的物品。

而虛擬世界，則是能夠滿足五感。

到了那一刻，這個世界上也就沒有性犯罪了。

你想要蘿莉少婦，虛擬世界中有著比現實世界中更完美的NPC。

無論你是想要體驗初戀的青澀，還是犯罪的瘋狂，虛擬世界中都能帶給你比真實世界中更多的刺激。

想要當一個彬彬有禮的正人君子？虛擬世界可以給你展示紳士情懷的機會。

想要做一個四處犯罪的色狼？虛擬世界可以給你安排獵艷的羔羊。

現實中你買不起一個廁所，但在虛擬世界中，你可以今天住皇宮，明天到蜀山之巔，後天去天空之城。

現實中你只能碌碌無為的做一個小職員，每天上下班擠著地鐵，而虛擬世界中，你可以是開國建業的大豪傑大英雄。

所以，虛擬世界可以說是最終極的改變世界。

每一個人都物質極大豐富，每一個人都精神極大滿足。

我來當回神棍；

1. 因為虛擬現實和現實增強技術的發展，會讓我們的生活模式發生極大變化：
A. 基於VR技術的虛擬商店，特別是服裝店，必然會在未來一百年內某個階段極其流行。這可能是商業模式的巨大轉變。如果是這樣發展，那麼很多城市的大多實體服裝店也許久會成為歷史文化遺迹了；
B.同樣，虛擬現實和增強技術會讓很多人不需要忍受交通的不暢而需要擁擠通勤，而直接在家辦公，城鎮中心的商業辦公綜合體會逐漸消亡。因為這個好處，城市中心很多現存優質房產的優勢會逐漸消失（當然很多其他的比如醫療或者教育優勢是不是會堅持一百年不動搖，那就不清楚了），人們甚至可以在相聚數百公里的不同城市為同一家工作；
C.同樣學校的形式也會變化，也許傳統學校形式依然會保留，但是教學方式可能得到巨大變化。比如生物學課程：就能讓學生直接通過虛擬技術，進入不同的生態系統中觀察各種生物；
D.更不要說娛樂了，那絕對是要有翻天覆地變化的。你看過去四十年的遊戲機發展已經是很嚇人了。我預計以後會成為更厲害的東西。

2. 交通工具也會發生級大變化
A.反重力汽車（我最希望看到的技術，不過也可能這輩子看不到了。預測在本世紀下半頁）；
B.亞軌道客運飛機。
C.人類在下個百年必將再次登陸月球、然後登陸火星。

3. 主戰武器技術在可預見的未來不一定有特別重大的變化。未來一百年的武器演進主要靠中美（可能還有俄歐）推動。假如沒有世界大戰的話，武器會緩慢發展。畢竟中東非洲那些貨還在用部落時代、頂多是工業革命早期的戰術打仗，武器還是一水的輕武器加裝甲車，空中部隊裝備停留在上世紀60-70年代的二代機檔次。大國和他們的代差會進一步加大（想像就可怕）。但重大的戰略武器的形式必定會有突破，乘波體之類的黑科技一定會取代笨重的戰略洲際導彈。

4. 人工智慧。恩這個根本不敢想，進化可能是指數級的，希望不要對未來的人類沒有滅頂之災。

不知道。
但是可以肯定的是，
未來一百年最重要的那些發明都是現在的各位想不到的。

醫鬧入刑吧

1、小型化的核能利用。例如核電池的成熟運用。
內燃機汽車退出日常生活。

2、無線充電技術的大規模運用。極小型的高能量電池的成熟運用。
這兩項技術促進智能穿戴設備，日用設備的高速普及。

我覺得我的答案很靠譜，但是因此不能說啊……

搜尋地外文明的技術發生突破，發現有外星生命存在。
雖然他們離我們很遠，大家的技術實力也不太可能打仗。
但是，這說明了宇宙中，生命是普遍存在的。那麼，神級文明概率上應該存在的。
如果有神級文明存在，那麼人類在他們面前渺小地連螞蟻都不如，這或許是為什麼他們沒有與人類交流的原因。
如果神級文明不存在。那完蛋了，人類多半也沒法達到傳說中的神級文明。

謝邀
這個問題其實要看經濟和政治體制的走向，科技目前來看是世界主要經濟和政治體制發展的一種衍生品。對於可控核聚變，我覺得雷聲大雨點小，主要原因就是目前全球的政治經濟體制有幾個特點：1）非常依賴化石能源，而且不用光不回頭；2）很多國家自身治理政務龐大透支，而且幾乎所有的參與全球經濟的國家都是寅吃牟糧，過度依賴債務，因此政府不能強有力的發展對所有人類都有益的科技，比如美國，科研經費就越來越緊張，而軍費和醫療費用卻越來越膨脹，這種環境不可能集中大力攻克科技難題；3）有益於全人類的科技，對於日益集權化的全球各政府，其實是阻礙和威脅，依我看，科技未來一段時間的發展會傾向於如何更好地控制勞動力（如人體晶元研究或者網路安全研究），而不是解放勞動力，使更多的人擺脫貧困的邊緣；目前的全球科技和土地利用現狀，已經完全可以使人類擺脫貧困，但是貧困人口在很多國家其實有增多的趨勢，這就是高度集權化、軍事化的權貴政府所希望看到的 - 受控的、沒有時間和能力思想解放的、乖乖幹活的大部分人口。
所以，我覺得可控核聚變不會被重點研發，除非它對控制人口和人類精神有特別大的作用；以後的重點是軍工科技、網路控制、家庭數碼控制、飲水飲食控制、高科技娛樂等等。另外，我覺得中國將會是未來優秀技術的前沿陣地，真正能發展出有益於人類的技術的地方應該是中國，因為中國尚有倫理道德之底蘊，倘若抓住心這一重點，改善內心，則科技就會幫助人類；否則奴役和毀滅人類的科技將會被優先發展。

謝邀
有自我意識的機器人或者智能系統？
我也不知道，如果我知道了那我就是下一個比爾了。

謝邀！

既然別人都答了智能Ai技術和可控核聚變技術，那麼在可控核聚變的前提下，就很有可能回憶任意門技術誕生！也就是蛀蟲空洞！

蟲洞理論簡介

時空洞（Wormhole）又稱愛因斯坦－羅森橋，也譯作蛀孔或蠹孔。是宇宙中可能存在的連接兩個不同時空的狹窄隧道。蟲洞是1916年由奧地利物理學家路德維希·弗萊姆首次提出的概念，1930年由愛因斯坦及納森·羅森在研究引力場方程時假設的，認為透過蟲洞可以做瞬時的空間轉移或者做時間旅行。

蟲洞

由阿爾伯特·愛因斯坦提出該理論。簡單地說，「蟲洞」就是連接宇宙遙遠區域間的時空細管。暗物質維持著蟲洞出口的敞開。蟲洞可以把平行宇宙和嬰兒宇宙連接起來，並提供時間旅行的可能性。蟲洞也可能是連接黑洞和白洞的時空隧道，所以也叫"灰道"。

理論上，蟲洞是連結白洞和黑洞的多維空間隧道，就像是大海裡面的漩渦，是無處不在但轉瞬即逝的。這些時空漩渦是由星體旋轉和引力作用共同造成的。就像漩渦能夠讓局部水面跟水底離得更近一樣，能夠讓兩個相對距離很遠的局部空間瞬間離得很近。不過有人假想一種奇異物質可以使蟲洞保持張開，也有人假設如果存在一種叫做幻影物質（Phantom matter）的奇異物質的話，因為其同時具有正能量和負質量，因此能創造排斥效應以防止蟲洞關閉。

迄今為止，科學家們還沒有觀察到蟲洞存在的證據。為了與其他種類的蟲洞進行區分，一般通俗所稱「蟲洞」應被稱為「時空洞」。

來源

「蟲洞」的概念最早於1916年由奧地利物理學家路德維希·弗萊姆提出，並於20世紀30年代由愛因斯坦及納森·羅森加以完善，因此，「蟲洞」又被稱作「愛因斯坦—羅森橋」。一般情況下，人們口中的「蟲洞」是「時空蟲洞」的簡稱，它被認為是宇宙中可能存在的「捷徑」，物體通過這條捷徑可以在瞬間進行時空轉移。但愛因斯坦本人並不認為「蟲洞」是客觀存在的，所以，「蟲洞」在後來的幾十年中，都被認為只是個「數學伎倆」。

1963年，紐西蘭數學家羅伊·克爾提出假設，使得「蟲洞」的存在重新獲得了理論支持。和人類一樣，恆星也會經歷生老病死的過程，克爾認為，如果恆星在接近死亡時能夠保持旋轉，就會形成我們在電影中看到的「動態黑洞」。當我們像電影中那樣沿著旋轉軸心將物體發射進入後，若是能夠突破黑洞中心的重力場極限，就會進入所謂的「鏡像宇宙」。《星際穿越》中的宇航員庫珀在黑洞中所處的「超維度」空間，其實就可以被看作是對「鏡像宇宙」的一種解讀。從宇宙進入「鏡像宇宙」，本身就是一次「時空穿越」。

「銀河系蟲洞說」源自在暗物質研究上取得的突破。暗物質是指不與電磁力產生作用、無法通過電磁波的觀測進行研究的物質。與「蟲洞」不同的是，人們已經通過引力效應證實了宇宙中有大量暗物質存在。的里雅斯特國際高等研究院課題組在2013年繪製了一份非常詳細的銀河系暗物質分布圖，將其與最新研究得出的宇宙大爆炸模型結合後，發現銀河系中不僅具備存在「蟲洞」的條件，甚至整個銀河系都可能是個巨大的「蟲洞」。

按照義大利天體物理學家保羅·薩魯奇等人建立的理論模型來看，這樣的假設確實有可能得到證實，而其更大的意義在於，它將促使科學家對暗物質研究進行「更為準確的重新思考」：暗物質是否就是「另一個維度」的存在？或者，它本身就是一個星際交通的運輸系統？

「蟲洞說」目前仍是一種假設，但科學的進步離不開大膽的假設。人們一度認為物質的最小組成單位是原子，後來又發現了中子和質子。同樣，長久以來，人類也曾認為宇宙是由物質構成的，但暗物質的存在推翻了這一結論。科學假設的意義，就在於擺脫現有束縛，通過不斷地自我否定和懷疑，推進人類對宇宙的了解和自身的進步。正如薩魯奇所言：「在任何情況下，我們都需要問自己，那到底是什麼？」

蟲洞的概念最初產生於對史瓦西解的研究中。理論物理學家在分析白洞解的時候，通過一個阿爾伯特·愛因斯坦的思想實驗，發現宇宙時空自身可以不是平坦的。如果恆星形成了黑洞，那麼時空在史瓦西半徑，也就是視界的地方與原來的時空垂直。在不平坦的宇宙時空中，這種結構就意味著黑洞。

視界內的部分會與宇宙的另一個部分相結合，然後在那裡產生一個洞。這個洞可以是黑洞，也可以是白洞。而這個彎曲的視界，就叫做史瓦西喉，它就是一種特定的蟲洞。

自從在史瓦西解中發現了蟲洞，物理學家們就開始對蟲洞的性質發生了興趣。

蟲洞連接黑洞和白洞，在黑洞與白洞之間通過這個蟲洞（即阿爾伯特·愛因斯坦—羅森橋）被傳送到白洞並且被輻射出去。

蟲洞還可以在宇宙的正常時空中顯現，成為一個突然出現的超時空。理論推出的蟲洞還有許多特性，限於篇幅，這裡不再贅述。

總之，我們對黑洞、白洞和蟲洞的本質了解還很少，它們還是神秘的東西，很多問題仍需要進一步探討。天文學家已經間接地找到了黑洞，但白洞、蟲洞並未真正發現，還只是一個經常出現在科幻作品中的理論名詞。

宇宙中，「宇宙項」幾乎為零。所謂的宇宙項也稱為「真空的能量」，在沒有物質的空間中，能量也同樣存在。

在其內部，這是由愛因斯坦所導入的。宇宙初期的膨脹宇宙，宇宙項是必須的，而且，在基本粒子論里，也認為真空中的能量是自然呈現的。那麼，為何宇宙的宇宙項變為零呢？柯爾曼說明：在爆炸以前的初期宇宙中，蟲洞連接著很多的宇宙，很巧妙地將宇宙項的大小調整為零。結果，由一個宇宙可能產生另一個宇宙，而且，宇宙中也有可能有無數個這種微細的洞穴，它們可通往一個宇宙的過去及未來，或其他的宇宙。

即使蟲洞存在並且是穩定的，穿過它們也是十分不愉快的。貫穿蟲洞的輻射（來自附近的恆星，宇宙的微波背景等等）將藍移到非常高的頻率。當你試著穿越蟲洞時，你將被這些X射線和伽瑪射線烤焦。蟲洞的出現，幾乎可以說是和黑洞同時的。

如果你於12：00站在蟲洞的一端(入口)，你就會於12：00從蟲洞的另一端(出口)出來。

蟲洞(Wormhole)，又稱愛因斯坦-羅森橋，是宇宙中可能存在的連接兩個不同時空的狹窄隧道。

自從古人開始仰望星空，神情對著宇宙深處凝滯了幾秒鐘開始，距離終極奧秘，就是一瞬間的事情了，幾百年甚至幾萬年，對於古老的宇宙來說就是彈指一揮間。

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