施一公未來論壇演講現場
演講 | 施一公（清華大學教授，中國科學院院士）
整理 | 陳曉雪、王承志
今天，我想跟大家探討一下生命的本質和生命的極限。
人從哪而來？這裡有一個動畫，顯示的是人出生的整個過程。一個精子在卵子表面不停遊蕩，找到合適位點後會分泌一些酶，鑽到卵子裡去。卵子很聰明，一般情況下不會讓精子有第二個機會，所以在第一個卵子進來之後馬上把入口封死。進到卵子以後的精子被降解掉，精子核和卵子核結合，形成雙倍體，然後開始發育。
分裂成2個細胞、4個細胞時，你看它還在子宮外表遊逛，8個細胞、16細胞還沒有著床。64細胞、128細胞起，受精卵快要找到它的著床地點了。著床之後，（受精卵）開始發育，短短四個禮拜後胎兒開始有心跳，神經形成了，脊柱開始形成了，四肢開始發育，通過細胞凋亡開始形成手指頭。四、五個月的時候胎兒在母親肚子裡開始踢騰，出生之前胎兒的大腦發展得非常快，神經元和各種神經突觸迅速形成。然而不要忘了，這樣一個生命來自於一個受精卵。
生命開始之後，它的歷程很漫長，這裡面有很多苦惱。我記得我看過一首打油詩，它是這樣說的，“0歲閃亮登場，10歲茁壯成長，20歲為情彷徨，30歲拼命打闖，40歲基本定向，50歲回頭望望（我這年紀），60歲告老還鄉，70歲搓搓麻將，80歲曬曬太陽，90歲躺在床上，100歲掛在牆上”。
我們生命的歷程飽受挑戰，受到很多疾病的挑戰，其中有三類疾病跟我們在座的各位有很大關係，與人類有很大關係。
心血管疾病是最重要的殺手，僅在中國每年就有303萬人死於心血管疾病，佔死亡人數的32%。第二個疾病也很可怕，就是癌症，我們身邊的人常常被癌症奪去生命，佔28%，在中國256萬人。第三類疾病佔的比例不是很大（大約1%），但困擾很多人，死亡率雖然不高，但是生活質量嚴重下降，這就是神經退行性疾病。還有34%的人死於其他原因，其中大部分是傳染病，還有一部分是交通事故和意外。
我今天想告訴大家的是，我們如何運用科學去接受生命的挑戰。
從古代時起，我們就在黑暗中摸索，比如說當代的屠呦呦看了古代的藥學典籍，得到了一些靈感，導致了青蒿素的發現，獲得了諾貝爾獎。而後來弗萊明發現青黴素，已經開始用科學的方法來探索。1985年以後，包括Joseph Goldstein和 Michael Brown，開始發現所謂的低密度脂蛋白的受體，也就是我們熟知的LDL受體，開始真正地征服心血管疾病。人類始終用科學，從簡單的摸索經驗積累，到最後的基礎研究驅使的藥物發現。這就是我要講的第一個例子——心血管疾病。
導致心血管出現斑塊的低密度脂蛋白受體和低密度脂蛋白結合以後被細胞內吞，之後低密度脂蛋白顆粒會被降解掉，受體會回到細胞表面，可以重生、循環，再把新的低密度脂蛋白拉到細胞體內去。
1985年，兩位科學家Goldstein和Brown，也就是王曉東博士後的導師，因發現LDL的受體獲得了諾貝爾生理或醫學獎。在Goldstein、Brown和日本科學家Endo Akira等這一大批人的努力下，很多他汀類藥問世，包括1987年問世的第一個心血管疾病的藥物。現在，最有名的他汀藥——阿託伐他汀的專利已經過期，在座的就應該有人服用過這種藥。在阿託伐他汀的專利於2011年過期之前，它的銷售額達到160億美元，堪稱藥神。
我們一直在用基礎研究去探索與疾病做鬥爭最前沿的方式，我們雖然有很多他汀類藥物，但是很多高血脂的人僅僅靠吃這個藥並不能阻止軟斑塊和硬斑塊的形成，為什麼呢？
科學家發現，這些人當中，他們的LDL受體已經被逐漸降解找不到了。如何恢復這些人的LDL受體的數量是核心。
幾年之前，科學家找到了蛋白PCSK9，它可以結合LDL的受體。結合到受體以後，LDL顆粒被受體一起拉到細胞內內吞降解掉，也就是說LDL受體被拉到細胞內的同時就犧牲了，就不再可以把血液中流淌的LDL降解掉，這樣LDL大量堆積形成軟斑塊、硬斑塊，最後帶來致命的心血管疾病。這一過程是通過基礎研究發現的，而發現這個過程的著名科學家Helen Hobbs是一位女性，她獲得了2016年度的生命科學突破獎。
第二個小例子，我給大家講一講治療癌症的新曙光，也就是大家聽了很多的免疫療法。免疫療法最有名的一個例子是2015年的8月20號，美國前總統卡特向所有世界關心它的人宣佈，他得了晚期黑色素瘤，而且當時已經有4個2毫米大的腫瘤在腦子裡擴散。他認為自己的時間不多了。然而，短短3個月之後，2015年12月26號，他再次出現在記者面前，告訴大家，通過分子療法，腦子裡的4個腫瘤已經完全找不到了。
卡特的分子療法包括一個很有名的免疫療法，即針對PD-1表面受體的單克隆抗體療法。免疫療法的出現開始從根本上改變人類對疾病的鬥爭。癌症免疫療法的創始人James Allison也獲得了生命科學突破獎。對這一過程做出重大貢獻的科學家中，也包括中國科學家陳列平博士。
第三個例子是神經退行性疾病。非常遺憾，人類至今不知道它的病因。儘管我可以告訴大家很多理論、實踐、數據，但我們還不知道根本病因。世界上有4700萬人飽受這一疾病的困擾，預計到2050年，每3秒鐘就會有一個新的病例出現，到時將有一億三千萬人受到它的困擾。
神經退行性疾病中最有名的是老年痴呆症，也叫阿爾茨海默綜合症。患了阿爾茨海默綜合症的病人很痛苦，因為他們生活不能自理。老年痴呆晚期患者的大腦裡，有一個個很可怕的洞，大腦被這些洞吞噬掉。
雖然我們不知道什麼導致了老年痴呆症，大家公認的的是，從分子水平上認識到老年痴呆症，也許會為治療帶來曙光。
我自己的實驗室裡，也在朝這個方向努力。我們去年首次報道了原子分辨率的人源γ分泌酶的結構，這個酶被認為是老年痴呆症的過程中必不可少的一個致病蛋白。也許通過後續的深化研究，我們可以找到新的治療老年痴呆症的辦法。
我舉了心血管疾病、癌症、老年痴呆症的例子，最後過渡到大腦。不要說我們對老年痴呆症的病因不清楚，對大腦這樣一個神秘的器官我們還知之甚少，我們甚至可以說，基本上是什麼都不知道。儘管我們有很好的學習記憶的模型，我們可以模擬出來學習記憶，究竟是不是這樣，我們真的不知道。我甚至認為包括我們的電信號記錄的神經衝動電位，只是一個表象，它不一定是學習記憶的本質。為什麼？我們確實是這樣一個生物人，用一堆原子構成的人來去理解生命。
我們在用我們的感官，視覺、嗅覺、聽覺、味覺、觸覺感受這個世界。這個過程是不是客觀的呢，肯定不是客觀的。我們的五官感受世界以後，把信息集中到大腦，但是我們不知道大腦如何工作，所以這方面也不能叫客觀。
人究竟是什麼？仔細想想，人是怎麼樣處理信息呢？
我們先對信息，也就是物質做一個定義。我們有三個層面的物質，第一個層面的物質是宏觀，就是我們可以感知到的，直覺可以看到的。人是物質，房子也是物質，天安門、故宮都是物質。第二個層面是微觀，包括遠處看不到的我也管它叫微觀，我們可以藉助儀器感知到、測量到，從直覺上認為它存在，比如說原子、分子、蛋白，比如說一百億光年之外的星球，我們認為它存在，都叫微觀。第三個層面是超微觀。我們只能用理論推測，我們用實驗驗證，但是從來不知道它是什麼，包括量子、光子，我們儘管知道可以有自旋、能級、能量，但很難從直覺上理解，這是超微觀世界。
但是，儘管如此我們還是要想一想，這個世界的等級是超微觀世界決定微觀世界，微觀世界決定宏觀世界。我們人是什麼呢？人就是宏觀世界裡的一個個體，所以我們人的本質一定是由微觀世界決定，再由超微觀世界決定。
我毫不懷疑我自己就是一個生命形式，一個能量形式，就是一個薛定諤方程，只是這個方程我們不知道怎麼解，我也不知道思維在這個方程中怎樣產生，僅此而已。我相信，我相信你也應該相信，我們每個人終究不僅是一堆原子，而是一堆粒子構成的。
所以，我們就是一堆由粒子構成的原子，如此簡單。我們有多少原子？大約有6×10^27個原子，大約60種不同的元素，真正比較多的元素，不過區區11種，原子通過共價鍵形成分子，分子聚在一起形成所謂的分子聚集體，然後形成小的細胞器、細胞、組織、器官，最後形成一個整體。但是你會覺得something is missing，不管你怎麼樣做研究，你都無法解釋人的意識。我認為這個是beyond what we can see，beyond what we can feel，超越了第一和第二個層面，我自己認為答案一定是在量子力學的層面。
所以，我想班門弄斧講一講量子糾纏。1935年，愛因斯坦和Podolsky、Rosen提出EPR佯謬，提出了量子糾纏。但是量子糾纏這個詞並不是愛因斯坦提出來的，而是薛定諤提出來的。當時，薛定諤認為，兩個糾纏的量子不管相距多遠，當你對這個量子進行測量的時候，它不是一個獨立的事件，另外一個很遠的量子居然也可以知道它的狀態，可以進行關聯的測量，這是很不可思議。
這一個簡單的現象既然存在，在客觀世界，我相信它會無處不在，包括在我們的人體裡。是不是這樣？當然是這樣。它怎麼樣影響我們的生命，其實我們不知道，為什麼？因為這不是我們可以用直覺去感受的。加州大學聖芭芭拉分校教授著名的理論和實驗物理學家Matthew Fisher，篤信人的意識、記憶和思維是量子糾纏。他怎麼證明他的理論？他說他一定要實物上證明，而不是像愛因斯坦一樣只是思想證明。因此，他開始尋找量子糾纏的實體。
科學家們找了很長時間，發現神經細胞裡面的微管可以進行量子糾纏，但是微管的時間尺度是10^（-20）秒到10^（-12）秒，遠遠小於記憶形成的時間和人的意識形成的時間。但是他通過理論的實踐，以模擬的方式找到了，他正在進行實驗和驗證。
比如說把磷和鈣放在一起，也就是磷酸鈣，當它以波斯納分子集群形式存在時，它的量子糾纏時間可以長達105秒。把這樣量子糾纏一個極其脆弱，對聲、光、電、熱極其敏感的現象可以延續15個數量級的提高，它只要再提到5個數量級就可以到年的水平，也就是量子糾纏可以以年為單位來保存。
那麼依此類推，你會不會覺得，我們人類會進化，量子糾纏也是一個可以被進化的現象嗎？量子糾纏也可以保存一百年、一千年、一萬年，就像是遠古進化留下來的東西，從遠古開始就存在，在進化過程中被保存下來。
我現在要問四個問題。在座的各位，你相信有第六感官嗎？很多人會說，我不相信。那我問第二個問題，有沒有可能兩個人現在通過人類未知的方式交流？你會說，也許。這不像是第一個問題，你說，我不信。我再問第三個問題，量子糾纏是否存在於人類的認知世界裡面、大腦裡？我相信聽了我的講座，你會覺得很有可能。第四個問題，量子糾纏是不是適用地球上的物質上呢？你一定會說一定適用，因為這已經被證明了。這四個問題是完全一樣的問題，從第四個問題倒推回去就說明一定有第六感官，只是我們無法感受，所以它叫第六感官。
人究竟是什麼？我們只不過是一個細胞過來的，也就是受精卵，所有受精卵在35億年以前來自於同一個細胞，同一團物質，一個處於複雜的量子糾纏的體系，就這麼簡單。
其實我不知道這裡面是什麼，但是我相信它。我每呼吸一次，我攝入10^22個氧原子，這一口呼吸至少有10^40個氧原子，被世界一個到很遠的角落，一個我沒有見過的人呼吸過至少一次。我在一個月之內這樣做了，而人一輩子都這麼做的。而兩個人在一個房間裡的時候，一天可以有63克的氧氣在彼此的肺中交換。這裡面也包括物質的交換，進入共價結構。
人類科學發展到今天，我們看世界猶如盲人摸象，我們看到的物質世界是有形的，我們自認為這就是客觀的世界，但不要忘了，這些在宇宙中只佔4%的質量，96%的物質和能量我們根本不知道，我們叫暗能量和暗物質。
盲人摸象般認識世界是科學的嗎？當然是科學的，每個人摸的部位都是真實存在的，而且都是客觀存在，都是看得見摸得著的，說得出來，很形象的。我們現在也是如此，只是我們不知道摸的是背，還是尾巴，還是耳朵。
我們是原子，我們在宏觀世界，我們希望隔著兩個世界看超微觀，但我覺得那是一個最美好的、極其美妙的世界。
謝謝大家！
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