最好的科學改變了我們對宇宙和我們在宇宙中地位的理解，並幫助我們理解和應對超出我們控制範圍的變化。相對論、自然選擇、細菌理論、日心說以及其他對自然現象的解釋已經重塑了我們的知識和文化景觀。網際網路、形式邏輯、農業和車輪等各種發明也是如此。
人類未來還會發生哪些引人注目的新事件？在這裡，我們思考了 12 種可能性，並評估了它們在 2050 年前發生的可能性。有些人無疑會想起長期存在的反烏托邦景象：導致物種滅絕的小行星撞擊、發動戰爭的智慧機器、弗蘭肯斯坦的怪物。然而，當今最好的思考表明，許多事件不會像預期的那樣發展。事實上，一個情景對一個人來說可能是令人沮喪和失望的，而對另一個人來說可能是好奇和令人振奮的。但有一件事是肯定的：它們都具有永遠重塑我們對自身看法以及我們生活方式的力量。
人類克隆 這個過程極其困難，但似乎也是不可避免的
作者：查爾斯·Q·崔
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自從 1996 年多莉羊誕生以來，出於生殖目的的人類克隆似乎已不可避免。儘管過去有關於這項成就的可疑說法——包括一家由不明飛行物邪教支援的公司提出的說法——但除了自然出生的同卵雙胞胎外，尚未製造出人類克隆。儘管在其他哺乳動物身上取得了成功，但這個過程在人類身上已被證明更加困難——這可能會讓一些人感到欣慰，另一些人感到失望。
科學家透過將卵細胞的細胞核替換為來自另一個個體的細胞核來產生克隆。他們已經克隆了人類胚胎，但沒有一個成功地生長到早期階段，即稱為桑葚胚的實心細胞球——轉移細胞核的行為可能會破壞染色體在細胞分裂期間正確排列的能力。“每當你克隆一個新物種時，都會有一個學習曲線，而對於人類來說，獲得足夠高質量的卵細胞來學習是一個嚴峻的挑戰，”位於馬薩諸塞州伍斯特市的先進細胞技術公司的羅伯特·蘭扎說，他因在 2001 年首次克隆人類胚胎而成為頭條新聞。特別棘手的步驟包括髮現正確的時機和化學物質混合物，以正確地重新程式設計細胞。
蘭扎指出，即使經過反覆練習，大約 25% 的克隆動物仍然存在明顯的缺陷——在重新程式設計、培養或處理胚胎期間的微小失誤都可能導致發育錯誤。蘭扎說，嘗試克隆人類將是如此冒險，“就像把一個嬰兒送入太空，乘坐一枚有 50% 爆炸機會的火箭。”
即使假設技術萬無一失，倫理問題仍然存在。例如，人們可以在不知情或未經同意的情況下被克隆嗎？另一方面，哈佛醫學院的分子技術專家喬治·M·丘奇說，克隆人可能會過上更充實的生活，因為它“真的可以從原始人那裡學到東西”。“例如，如果我 25 歲時意識到自己有極好的音樂天賦，但從未上過音樂課，我可以告訴我雙胞胎在 5 歲時嘗試一下。”
人類克隆的可能性可能不限於智人。科學家可能很快就能完全測序尼安德特人基因組。丘奇認為，雖然 DNA 在化石化過程中會受損，但優秀的化石可以產生足夠的分子來生成可克隆的基因組。考慮到子宮環境和妊娠期等因素可能不匹配，將克隆的已滅絕物種帶到現代物種中比正常的克隆更具挑戰性。迄今為止，唯一克隆的已滅絕動物——布卡多野山羊，一種在 2000 年滅絕的野山羊品種——因肺部缺陷在出生後立即死亡。
在美國，並非所有州都禁止人類生殖性克隆。聯合國已透過一項不具約束力的禁令。蘭扎推測，如果人類克隆發生，它將“發生在世界上限制較少的地區——很可能是一些富有的古怪的個人”。我們會驚恐地退縮，還是會像接受體外受精一樣接受克隆？當然，開發創造生命的新方法將迫使我們思考運用如此巨大的科學力量的責任。
額外維度 世界上最大的粒子對撞機可能會揭開空間的新層面
作者：喬治·穆瑟
如果能將你的手臂伸入空間的第四維，那豈不是很好？然後你就可以將自己從普通幾何的束縛中解放出來。亂成一團的延長線會輕鬆分開。左手手套可以翻過來代替被你的狗吃掉的右手手套。牙醫可以在不開刀甚至不讓你張嘴的情況下進行根管治療。
儘管額外的空間維度聽起來很奇妙，但它們可能真的存在。從引力的相對微弱到看似不同的粒子和力之間深刻的親和力，我們周圍世界的各種謎團都給人一種印象，即已知的宇宙只不過是更高維度現實的影子。如果是這樣，位於日內瓦附近的大型強子對撞機 (LHC) 可能會將粒子撞擊在一起並釋放出足夠的能量來打破將粒子束縛在三維空間中的枷鎖，並讓我們進入那個令人興奮的領域。
馬薩諸塞理工學院的宇宙學家馬克斯·泰格馬克說，額外維度的證據“將改變我們對現實的整個概念”，他於 1990 年編寫了一個四維版本的影片遊戲俄羅斯方塊，以體驗額外維度可能是什麼樣的。（你使用完整四維空間的多個三維切片來跟蹤掉落的方塊。）
在現代物理學理論中，額外維度的主要理由是超對稱性的概念，其目的是將所有不同型別的粒子統一為一個幸福的大家庭。只有當空間總共有 10 個維度時，超對稱性才能實現這一承諾。這些維度可能一直未被注意到，要麼是因為它們太小而無法進入，要麼是因為我們天生就被困在像毛毛蟲緊緊抓住樹葉一樣的三維膜上。
可以肯定的是，並非每個提出的統一理論都涉及額外的維度。因此，它們的發現或未發現將是一個有用的資料點。哈佛大學物理學家麗莎·蘭德爾說，“這將有助於我們集中精力”，她因研究毛毛蟲和樹葉選項而聞名。
獲得這些維度的一種方法是提高粒子加速器的能量。根據量子力學定律，粒子的能量越高，它的限制就越緊；1 TeV（太電子伏特）的能量對應於 10–19 米的大小。如果一個額外維度有那麼大，粒子就會真正落入其中並開始振動。
1998 年，密歇根大學安娜堡分校的物理學家戈登·凱恩設想，LHC 將兩個質子撞擊在一起，產生了電子和其他粒子，這些粒子不僅具有 1 TeV 的能量，而且還具有其整數倍，例如 2 或 3 TeV。這些倍數將代表由碰撞引發的額外維度振動的諧波。標準粒子過程和暗物質粒子等外來物質都無法解釋這些事件。
額外維度可能會以其他方式暴露自己。如果 LHC 產生了亞原子黑洞，那將立即證明存在額外維度，因為普通三維空間中的引力太弱而無法產生這種尺寸的黑洞。由於幾何原因，更高的維度會增強小尺度上的引力。它們同樣會改變其他力（如電磁力）的小尺度行為。透過決定超對稱性的運作方式，它們可能會導致粒子質量和其他屬性之間出現獨特的模式。除了 LHC 之外，科學家們還可能在引力強度測量以及對黑洞或爆炸恆星軌道的觀測中找到額外維度的線索。
這項發現不僅將改變物理學，還將改變其相關學科。額外維度可能解釋宇宙加速等謎團，甚至可能是重塑整個維度概念的序幕——這越來越讓人感覺到空間和時間是從在無空間、無時間領域中發揮作用的物理原理中產生的。
普林斯頓高等研究院的物理學家尼瑪·阿卡尼-哈米德說，“因此，雖然額外維度將是一個了不起的發現，但在更深層次上，從概念上講，它們並不是特別根本的。”
無論額外維度對物理學家有多大的吸引力，我們永遠無法親自訪問它們。如果它們對構成我們身體的粒子開放，那麼額外的運動自由將破壞複雜的結構，包括生命。唉，電線纏繞的挫敗感和牙科工作的痛苦是讓我們能夠存在的必要權衡。
地外智慧生命 我們將如何回應來自外太空的訊號？
作者：約翰·馬特森
五十年前，一位年輕的天文學家沉迷於星際窺探，將望遠鏡對準鄰居，看看他能看到什麼。1960 年 4 月，在西弗吉尼亞州綠岸國家射電天文臺，當時 29 歲的弗蘭克·德雷克將一架 26 米寬的射電望遠鏡對準了兩顆附近的恆星，以尋找可能居住在那裡的文明的訊號。搜尋結果一無所獲，但德雷克的奧茲瑪計劃認真開始了持續進行的搜尋地外智慧生命（SETI）的活動。
德雷克在五月份滿 80 歲，他仍然在從事這項工作，指導位於加利福尼亞州山景城非營利性 SETI 研究所的卡爾·薩根宇宙生命研究中心。該領域的科學家現在不必僅僅借用其他天文儀器的時間，而是可以使用專門建造的工具，例如位於加利福尼亞州哈特克里克的新興艾倫望遠鏡陣列 (ATA)。但資金匱乏——ATA 的增長停滯在計劃中的 350 個天線中的 42 個——天文學家尚未收集到足夠的資料來對宇宙中的智慧生命做出確鑿的宣告。
SETI 研究所 SETI 研究中心主任吉爾·塔特說：“雖然我們‘從事這項工作’已經 50 年了，但我們在這段時間裡並沒有在望遠鏡上花費太多時間。”“我們可以說的是，銀河系中的每個恆星系統目前都沒有被一種技術所佔據，這種技術正在廣播無線電訊號。”
卡內基科學研究所的理論天體物理學家艾倫·P·博斯表示同意。“迄今為止缺乏 SETI 訊號僅僅意味著，感覺像向我們廣播的文明並不常見，以至於有限的 SETI 搜尋會發現一個，”博斯說。“銀河系中仍有很大一部分尚未被搜尋。”迄今為止最廣泛的行動之一是鳳凰計劃，該計劃使用世界上一些最大的射電望遠鏡，在很寬的頻率範圍內調查了附近的恆星。在九年時間裡，鳳凰計劃對大約 800 顆恆星進行了取樣，不到銀河系百萬分之一的百分之一。
即使對於已被掃描的恆星，可能訊號的引數也令人沮喪地多。與地面無線電的引數類似，它們包括頻率（它在哪個電臺廣播？）、時間（24/7 全天候還是午夜收臺？）、調製型別（調幅還是調頻？）等等。“至少這種搜尋是九維的，”塔特說，“我們可能會猜對要尋找什麼，併為其中八個維度構建正確的儀器，但我們仍然可能會錯過它，因為我們搞錯了一個維度。”
行星系統在其他恆星周圍很常見這一確認，為 SETI 和普遍存在的生命提供了支援。400 多個系外行星中的大多數都是對我們所知的生命不適宜居住的熾熱巨星。但在未來幾年，美國宇航局的開普勒太空望遠鏡現在正在調查超過 100,000 顆恆星以尋找行星，應該可以解決類地行星有多普遍的問題。
然而，即使在類地世界中，技術性的、廣播無線電的生命也可能並不常見。許多研究人員更希望找到更簡單的生命形式，例如微生物或粘菌。博斯說，這種生命應該很普遍，但我們至少在二十年內不會擁有探測它的技術。
但是，如果有人確實接收到來自智慧文明的訊號怎麼辦？SETI 社群已經制定了協議，例如提醒世界各地的天文臺進行驗證，但世界各國政府卻不能這麼說。聯合國級別的框架尚未建立，以指導接下來可能引起爭議的步驟——如果我們聽到來自潛在敵對鄰居的呼喊，我們敢回應嗎？
對於德雷克來說，這並非完全是全新的體驗，他作為一名研究生時曾認為自己做出了探測。“如果你認為發生了這種情況，你會感受到一種非常特殊的情感，因為你意識到一切都將改變，”他說，並指出我們將很快從其他世界、物種和文化的新知識中獲得豐富。“這是一種你必須感受才能理解的情感，我感受到了它。”
核交換 區域性衝突可能引發全球噩夢
作者：菲利普·楊
冷戰的結束以及美國、俄羅斯和其他國家正在進行的軍備控制努力大大降低了全球核毀滅的威脅。但是，流氓國家和持續的緊張局勢使區域性核火力交換變得非常真實。
一次爆炸可能會以多種方式造成可怕的死亡。廣島爆炸——相當於約 1.5 萬噸 TNT——產生了超音速風速，摧毀了近地面的混凝土建築物。爆炸的熱量將一公里範圍內的所有人燒死。許多公里外的人最終死於輻射中毒和癌症。
然而，除非引爆數十枚炸彈，否則不會發生全球效應，例如巴基斯坦和印度之間的交換中可能發生的情況。在模擬影響時，科學家們假設這些國家將傾瀉其全部武庫，因此大約 100 枚廣島大小的炸彈將被引爆[參見艾倫·羅伯克和歐文·布賴恩·圖恩的“區域性核戰爭，全球苦難”；大眾科學，一月]。
除了戰爭中喪生的 2000 萬人外，衝突之外的許多人也會隨著時間的推移而喪生。這是因為爆炸會將 500 萬噸煙塵拋入高層大氣。在天氣模式的驅動下，微粒將在大約一週內環繞全球；在兩個月內，它們將覆蓋整個地球。昏暗的天空將剝奪植物的陽光，並擾亂 10 年的食物鏈。由此產生的饑荒可能會導致目前靠邊際糧食供應生存的 10 億人死亡。
結果是嚴峻的。但有一個亮點：人類有能力——也有責任——確保這種改變世界的事件永遠不會發生。
生命的創造 合成生物學改造生物體，但它能將無生命的物質變成生命嗎？
作者：大衛·比埃洛
一位科學家在冒泡的燒杯中添加了一些化合物並攪拌了一下。發生微妙的反應，瞧，一種新的生命形式自行組裝起來，準備好前進和繁榮。這就是大眾對合成生物學的想象，或者說是在實驗室中創造的生命。
但這個領域的研究人員對賦予無生命的物質以生命並不感興趣。事實上，科學家們仍然遠未理解基本過程，這些過程可能使惰性的、無定向的化合物組裝成有生命的、自我複製的細胞。1952 年著名的米勒-尤里實驗從原始粘液中創造了氨基酸，但仍然難以最終複製。
相反，今天的合成生物學是關於改造現有生物體。它可以被視為類固醇上的基因工程：合成生物學家不是替換一個基因，而是修改大塊基因甚至整個基因組。DNA 的變化可以迫使生物體大量生產化學品、燃料甚至藥物。斯坦福大學的生物工程師德魯·恩迪解釋說，“他們正在從頭開始構建生命的指令集，並將其新增到已經活著的東西中，取代自然的指令集。”“它定義了一條在地球上傳播生命的可替代道路。你不再需要直接從父母那裡繼承生命。”
在這方面，一些科學家認為沒有任何理由用人造細胞複製現有細胞。哈佛醫學院的遺傳學家和技術開發商喬治·M·丘奇認為，“製造儘可能接近現有細胞的東西，你還不如使用現有細胞。”操縱基因組已變得如此普遍，甚至高中生都在這樣做。
事實上，合成生物學的全部意義在於將大規模工程原理引入生物學。想象一下這樣一個世界：竹子被程式設計為長成椅子，而不是透過機械或人為工業粗略地編織成那種形狀，或者自組裝太陽能電池板（也稱為樹葉）為房屋供電。或者樹木從樹幹中滲出柴油燃料。或者重新設計的生物系統來消除汙染或在不斷變化的氣候中茁壯成長。重新程式設計的細菌甚至可能能夠侵入我們的身體進行治療，充當我們體內活體醫生的軍隊。
丘奇認為，“原則上，所有制造的東西都可以用生物學制造。”它已經在小範圍內發生：洗衣粉中使用的來自高溫微生物的酶經過重新設計，可以在冷水中發揮作用，從而節省能源。
伍德羅·威爾遜國際學者中心華盛頓特區科學、技術和創新專案主任大衛·雷耶斯基預測，合成生物學“將在未來 100 年內從根本上改變我們製造一切的方式”。“我們可以在生物學相關尺度上工程化物質。這與 19 世紀的工業革命一樣是一項重大的變革。”
巨大的希望也伴隨著巨大的風險——即，以改造生物體逃離實驗室的形式。今天的大多數此類創造物都太笨拙，無法在野外生存。對於未來更復雜的創造物，合成生物學家預計將需要建立各種保障措施，例如嚴格的監控或新遺傳密碼中的某種自毀序列。恩迪說，由於科學家可以在基因水平上完全改造生物體，他們可以將它們與自然系統隔離：“我們可以讓它們快速失敗。”
然而，一些科學家確實在嘗試重新創造生命。卡羅爾·拉蒂格、漢密爾頓·史密斯和 J·克雷格·文特爾研究所的其他人在實驗室中從頭開始製造了一個細菌基因組，甚至將一種微生物變成了另一種微生物。其他地方的研究人員已經創造了合成細胞器，甚至是一種全新的細胞器，即所謂的合成體，用於為合成生物學制造酶。從頭開始創造生命可能迫在眉睫。
這樣的壯舉並不意味著科學家將理解生命最初是如何產生的，但它可能會引發人們的擔憂，即人類已經獲得了不應有的神力。但這種創造也可能產生更令人謙卑的效果——透過改變我們對其他生物體的理解。恩迪說，“好處將是以與分子水平的生命合作的方式重塑我們的文明，以可持續地生產我們需要的材料、能源和原料。”“我們將與地球上其他生命保持一種平衡的夥伴關係，這與我們現在與自然互動的方式截然不同。”
室溫超導體 如果它們真的存在，它們將改變電網
作者：邁克爾·莫耶
你幾乎可以在任何地方建造一座燃煤發電廠。另一方面，可再生能源卻很挑剔。最強的風吹過高平原。太陽在沙漠中照射得最強烈。將這些能源輸送到數百公里外的城市將是轉向可再生能源的巨大挑戰之一。
最先進的超導電纜可以將數千兆瓦的電力傳輸數千公里，損耗僅為百分之幾。然而，有一個問題：電纜必須保持在 77 開爾文（或 -196 攝氏度）的液氮浴中。反過來，這種部署需要每隔大約一公里就設定泵和製冷裝置，從而大大增加了超導電纜專案的成本和複雜性。
在常溫常壓下工作的超導體將實現真正的全球能源供應。撒哈拉沙漠的陽光可以透過鋪設在地中海海底的超導電纜為西歐供電。然而，製造室溫超導體的訣竅至今仍是一個謎，就像 1986 年一樣，當時研究人員製造出了第一批在相對較高的液氮溫度（之前的物質需要冷卻到 23 開爾文或更低）下工作的超導材料。
兩年前，一種全新的超導體——一種基於鐵的超導體的發現——引發了人們的希望，即理論家們可能能夠推斷出高溫超導體的工作機制[參見格雷厄姆·P·柯林斯的“高溫超導體的鐵鑰匙？”；大眾科學，2009 年 8 月]。有了這些見解，或許通往室溫超導體的道路就會出現。但進展仍然緩慢。變革之風並不總是按時吹來。
機器自我意識 當機器人開始發號施令時會發生什麼？
作者：拉里·格林邁爾
人工智慧 (AI) 研究人員毫不懷疑，高度智慧的計算機和機器人的發展將改變世界，這些計算機和機器人可以自我複製、自學並適應不同的條件。然而，它何時發生、發展到何種程度以及我們應該如何應對，都引起了爭論。
今天的人工智慧機器在很大程度上是為在已知條件下執行特定任務而設計的。然而，未來的機器可能會擁有更大的自主權。康奈爾大學的機械和計算機工程師霍德·利普森說，“隨著我們希望機器執行的任務種類變得更加複雜，我們就越需要它們照顧好自己。”利普森指出，我們越無法預見問題，我們就越需要機器自行適應和做出決策。他說，隨著機器越來越擅長學習如何學習，“我認為這會走向意識和自我意識。”
儘管神經科學家對意識的生物學基礎存在爭議，但複雜性似乎是關鍵部分，這表明具有適應性和先進硬體和軟體的計算機有一天可能會變得有自我意識。我們將知道機器已經達到該認知水平的一種方法是，如果像《終結者》這樣的電影是正確的話，它們會突然對我們發動戰爭。專家們認為，更有可能的是，我們將看到它的到來。
這種自負源於對人類的觀察。倫斯勒理工學院的邏輯學家和哲學家塞爾默·布林斯喬德說，我們之所以與眾不同，是因為我們擁有使我們能夠反覆“引導”自己達到更高水平的智力。他說，動物似乎被鎖定在一個“永恆不變的認知監獄”中，而人類有能力將自己從認知限制中解放出來。
一旦機器能夠理解自身的生存和構造，它就可以為自己設計改進方案。“這將是一個非常棘手的斜坡，”Sims 遊戲創作者兼位於加利福尼亞州伯克利市的機器人工作室 Stupid Fun Club 的聯合創始人威爾·賴特說。當機器自我意識首次出現時，隨之而來的將是自我改進，這是“衡量事情何時變得有趣的至關重要的指標”，他補充道。改進將在後續幾代中進行，對於機器來說，這可能只需幾個小時。
換句話說，賴特指出，自我意識導致自我複製，導致在沒有人類參與的情況下製造出更好的機器。“就人類的命運而言，就我個人而言，我一直比許多其他人更害怕這種情況，”他說。“這可能在我們有生之年發生。一旦我們與某種形式的超智慧生物共享地球，一切都將無法預測。”
並非所有人都如此悲觀。畢竟，機器遵循其程式設計邏輯，布林斯喬德說，如果這種程式設計做得正確，“機器就不會獲得某種超自然力量。”他指出，一個令人擔憂的領域是將增強的機器智慧引入幕後的武器或戰鬥機器，在那裡沒有人可以對其進行監控。除此之外，“我想說我們可以透過負責任地使用人工智慧來控制未來，”布林斯喬德說。
未來學家和著名作家雷·庫茲韋爾也同意，這種更智慧的人工智慧的出現不會“像外星機器入侵來取代我們一樣”。他說，機器將遵循與人類進化相似的道路。然而，他補充說，最終，具有自我意識、自我改進的機器將進化到超出人類控制甚至理解它們的能力。
機器在人類控制之外執行的法律含義尚不明確，因此“考慮這些事情可能是一個好主意，”利普森說。一旦機器人開始相互程式設計，消除人為輸入，已故的艾薩克·阿西莫夫的“機器人三定律”等倫理規則——本質上是，機器人不得傷害人類或允許人類受到傷害——就變得難以遵守。利普森說，阿西莫夫的定律“假設你對機器人進行程式設計”。
然而，其他人懷疑人們是否應該管理這種新型人工智慧。“誰說進化不應該這樣發展？”賴特問道。“恐龍是否應該立法規定哺乳動物不得長大並接管地球的更多區域？”如果事實證明控制是不可能的，讓我們希望我們能夠與我們基於矽的夥伴和平地共享地球。
極地融化 將沙灘椅往後移：海平面上升將真正重塑世界
作者：大衛·比埃洛
美國正在縮減——實際意義上的。在 20 世紀，美國東海岸的沙灘失去了近 20 米。自 1900 年以來，由於膨脹（較溫暖的水佔據更多空間）和極地冰層持續融化，海平面上升了約 17 釐米。
然而，與即將到來的情況相比，這種增加只是很小一部分。“計劃到本世紀末海平面上升一米，”美國宇航局的名譽科學家、冰川學家羅伯特·賓德施德勒說。“海洋中的熱量正在殺死冰蓋。”
一些著名的預測——佛羅里達州在海平面上升五米的情況下會被淹沒，孟加拉國曾經所在的地方會出現一個巨大的海灣——可能還需要幾個世紀才能實現。但預計到 2100 年，北極將沒有冰，海岸線輪廓也會有所不同。倫敦經濟學院的經濟學家尼古拉斯·斯特恩估計，有 2 億人居住在高於當前海平面一米以內的地區，其中包括世界十大城市中的八個以及所有發展中世界的特大城市。賓德施德勒建議，“他們將不得不搬遷。”
事實上，除非溫室氣體排放得到控制，否則隨著覆蓋山脈（約佔地球冰量的 1%）、格陵蘭島（9%）和南極洲（90%）的冰蓋融化，海平面將繼續上升。總而言之，它們蘊藏著足以最終使海平面上升至少 65 米的水。
融化整個冰蓋需要幾個世紀的時間，但即便如此，冰的消失速度也比科學家們幾年前預期的要快。即使海平面逐漸上升，災難性風暴潮等的風險也會逐漸上升。
冰對周圍水域的引力是最近才受到重視的一個驚喜：總的來說，多倫多大學的物理學家 W·理查德·佩爾蒂埃說，如果格陵蘭島的冰融化，“海平面上升的大部分發生在南半球”，而南極洲的冰則相反。“我們認為，西南極洲是最容易受到持續全球變暖破壞的地區。”
即使溫室氣體排放量下降，極地融化也很難避免，因為冰蓋滯後於整體氣候，並且一旦融化，就很難重新形成。人類將如何適應更加水化的世界仍然未知。賓德施德勒指出今天的趨勢，“我們將無法避免這一點。”
太平洋地震 遲早會發生的“大震”會撕裂加利福尼亞州嗎？
作者：凱瑟琳·哈蒙
當“大震”撼動加利福尼亞州時，洛杉磯可能不會最終變成一座島嶼，但聖安德烈亞斯斷層上的任何大型地震事件都會使洛杉磯向舊金山方向移動幾米。科學家和公眾長期以來一直預計西海岸會發生大地震；美國地質調查局估計，加利福尼亞州在 2038 年之前有 99% 的機會經歷至少 6.7 級地震——與 1994 年北嶺地震的規模相同。
但它很容易變得更大。大得多。美國地質調查局南加利福尼亞州多災種演示專案首席科學家露西·瓊斯說，如果聖安德烈亞斯斷層的大部分在一個事件中破裂，地震可能會達到 8.2 級。
聖安德烈亞斯斷層從南加利福尼亞州向上延伸約 1,300 公里，經過海灣地區。它構成了向東南方向移動的北美板塊和向西北方向移動的太平洋板塊之間的邊界。從地質記錄來看，科學家認為斷層通常大約每 150 年破裂一次。然而，上次大運動發生在約 300 年前。
美國地質調查局和加利福尼亞州地質學會 2008 年的一份報告稱 7.8 級地震為“似是而非的事件”，它將震動大約 1000 萬南加州人，造成約 1800 人死亡，50,000 人受傷。美國地質調查局作為 ShakeOut 地震情景外展專案建模的這種規模的地震將意味著斷層移動約 13 米。這種滑動將切斷穿過斷層的道路、管道、鐵路和通訊電纜，並引發山體滑坡。餘震——有些餘震強度高達 7.2 級——將使該地區震動數週。瓊斯指出，地震將造成約 2000 億美元的損失，而長期的基礎設施和商業中斷將花費數十億美元。
但聖安地列斯斷層並非唯一可能滑動的斷層，沿著一條斷層的地震活動——即使是數千公里之外的斷層——也可能引發其他準備活動的斷層。今年一月，一場 6.5 級的近海地震震撼了加利福尼亞北部，震中位於卡斯卡迪亞俯衝帶的南端，該俯衝帶就在太平洋西北地區近海延伸。這個板塊邊界可能會釋放至少 9.0 級的地震——相當於 2004 年蘇門答臘地震的規模，那次地震引發了毀滅性的海嘯。地質記錄顯示，1700 年發生過一次地震，海嘯甚至到達了日本，而類似規模的地震在未來幾十年內發生的機率約為十分之一。
俄勒岡州立大學的地球物理學家羅伯特·耶茨說，預測地震有點像根據氣候來猜測你一週的天氣。他補充說，意識到地震可能很快就會發生，“不會影響你的假期計劃，但會影響你的建築規範。” 較大的建築物可能是最安全的——該州的一些摩天大樓的建造可以承受 7.8 級以上的地震。僅僅因為一場大地震似乎已經逾期，下一次地震位移可能不會導致最壞的情況。科學家們仍在更多地瞭解地質記錄中大地震（大於 6.0 級）的頻率，一些新的證據表明，較小的地震可能更符合聖安地列斯斷層的常態。
當大地震真的來臨時，由於現代精明的建築技術和公眾防災宣傳活動，它可能不會像長期以來擔心的那樣具有破壞性。即使是世界各地較貧窮、準備不足的地區發生中等程度的地震，也可能造成更大的災難。例如，一月份海地的地震造成近 25 萬人喪生——這是一個令人警醒的例子，說明斷層的突然滑動如何迅速摧毀那些沒有奢侈條件進行周密規劃的城市。
核聚變能源 它將解決環境難題，但仍然難以實現
作者：邁克爾·莫耶
根據一句老話，實用的核聚變反應堆總是會在大約 20 年後出現。如今，這種感覺有點過於樂觀了。世界上最大的等離子體核聚變研究專案——位於法國南部的 ITER 反應堆，最早也要到 2026 年才能開始核聚變實驗。工程師們將需要在 ITER 上進行至少十年的測試，然後才能準備好設計該專案的後續專案——一個實驗原型，可以從捕獲在磁瓶中的聚變等離子體中提取可用能量。科學家們還需要再過一代人的時間才能開始建造向電網輸送能量的反應堆。
與此同時，世界對能源的需求永無止境。“世界各地對能源的需求如此巨大且增長如此迅速，因此必須採取新的方法，”國家點火裝置（位於加利福尼亞州利弗莫爾的一個主要的核聚變測試設施）主任愛德華·摩西說，該設施專注於將雷射束照射到小型燃料丸上以引發核聚變。
從理論上講，基於核聚變的發電廠將提供答案。它們將以普通海水中發現的一種重氫為燃料，並且不會產生有害排放物——沒有煙塵汙染物、沒有核廢料，也沒有溫室氣體。它們將利用太陽內部的力量為地球提供動力。
然而，在實踐中，核聚變可能不會像物理學家想象的那樣改變世界。觸發和控制自持核聚變所需的技術已被證明是難以捉摸的。此外，第一批反應堆幾乎肯定會過於昂貴，無法在本世紀廣泛部署。
摩西和其他人認為，利用核聚變能源的最快途徑是採用混合方法，利用核聚變反應來加速核廢料中的裂變反應。在這種稱為 LIFE（雷射慣性聚變引擎的縮寫）的方法中，強大的雷射將能量聚焦到小型燃料丸上。爆炸點燃短暫的核聚變爆發。來自這些核聚變反應的中子向外傳播並撞擊裂變材料的外殼——普通核電站的乏燃料或貧鈾（一種常見的彈藥）。當中子撞擊放射性廢物時，它們會引發額外的衰變，從而產生熱量用於能源生產，並加速材料分解為穩定的產物（從而也解決了核廢料處理問題）。摩西聲稱他可以在 2020 年之前建造出 LIFE 設計的工程原型，並在 2030 年之前將一個正常運轉的發電廠連線到電網。
換句話說，實用的核聚變反應堆僅在約 20 年後就會出現。
小行星撞擊 滅絕級別的事件不太可能發生，但“空中爆炸”可能會夷平一座城市
作者：羅賓·勞埃德
6 月 13 日，一顆名為 2007 XB10 的小行星將掠過地球，這顆小行星直徑為 1.1 公里，有可能造成重大的全球性破壞。就近地天體而言，幸運的是，它將相當遙遠地掠過，距離為 1060 萬公里，是地月距離的 27.6 倍。事實上，似乎沒有任何巨型小行星準備在近期改寫歷史。壞訊息是，我們可以預期在未來 200 年內，一顆小型太空岩石會在大氣層中爆炸，其威力足以摧毀一座小城市。
近地天體 (NEO) 是指距離地球 1.95 億公里以內的小行星或彗星。2009 年，NASA 統計了 90 個接近地球五個地月距離之內的近地天體，以及 21 個接近地球一個地月距離或更近的近地天體。近地天體搜尋者通常在影像中將它們檢測為斑點，而這種瞬間的瞥見可能會使它們的軌道難以計算。因此，研究人員只能在等待更多資料的同時，對撞擊的可能性進行預測。NASA 已經發現了 940 個直徑為 1 公里或更大的近地天體（約佔估計總數的 85%），而且沒有一個會與地球相撞。（撞擊地球並導致恐龍滅絕的近地天體直徑約為 10 公里。）
然而，根據美國國家研究委員會 (NRC) 今年早些時候釋出的一份報告，現在更大的威脅來自較小的岩石。這些小行星和彗星——大約有 10 萬個直徑在 140 米或以上——太小而無法帶來世界末日，但即使是該範圍的最低端，也可能釋放出 300 兆噸 TNT 當量的撞擊能量。而且，這些事件發生的平均頻率要高得多（對於 140 米的物體，大約每 3 萬年發生一次），而 1 公里撞擊事件則不那麼頻繁（每 70 萬年發生一次）。
鑑於可能存在的危險，美國國會在 2005 年授權 NASA 在 2020 年之前找到 90% 的此類近地天體。但美國國家研究委員會發現，預算短缺將使科學家無法按時完成該任務。近地天體搜尋者每年獲得約 400 萬美元的聯邦資金。
無論如何，就風險而言，研究人員甚至在考慮更小的物體，因為最有可能發生的近地天體情景是一顆直徑為 30 至 50 米的“城市殺手”，即會在大氣層中爆炸的火流星。最著名的此類毀滅性“空中爆炸”發生在 1908 年的通古斯卡，西伯利亞，該事件夷平了倫敦大小的區域。亞利桑那州巴林傑隕石坑（著名的流星隕石坑）就是由這個尺寸類別的隕石造成的。
目前，關於空中爆炸的一些最佳資訊由美國國防部、能源部和全面禁止核試驗條約監測站儲存。美國國家研究委員會的報告要求更多地分享這些嚴密保守的資料，該報告估計，25 米的空中爆炸每 200 年發生一次。大多數爆炸發生在海洋上空，那裡對生命的直接風險較低，但可能引發海嘯。桑迪亞國家實驗室的專家組成員馬克·博斯洛夫說，一個 4 米的物體每年會發生一次閃焰。
如果我們發現一顆註定要撞擊地球的近地天體，我們該怎麼辦？美國國家研究委員會專家組成員、馬里蘭大學的邁克爾·F·阿赫恩說，現實的減災計劃仍處於起步階段。對於中等大小的物體，如果提前數年或數十年發出警告，動能撞擊器是最有意義的。其想法是將一個或多個大型航天器撞擊到物體上以改變其路徑。對於直徑超過 500 米且警告時間只有幾個月到幾年的近地天體，核爆炸是唯一的選擇。
對於城市摧毀級別大小且提前預警時間很短的近地天體，選擇是有限的，可能僅限於疏散，阿赫恩認為，我們很幸運能夠在此刻有效地實施疏散。似乎更有理由慶幸，據我們所知，目前沒有任何東西正朝我們飛來。
致命的大流行病 儘管 H1N1 病毒的危害性不大，但流感病毒仍然可能導致數百萬人死亡並造成巨大的經濟損失
作者：凱瑟琳·哈蒙
H1N1 病毒的大流行衝擊力比最初擔心的要小，但它揭示了一些關於我們應對更致命病原體的準備情況（或缺乏準備情況）的嚴峻事實。儘管自 1918 年流感大流行以來醫療技術取得了巨大進步，但一種新型的、高度傳染性的疾病仍然可能摧毀人口，並顛覆全球的社會、經濟、政治和法律結構。
喬治城大學全球衛生法教授勞倫斯·O·戈斯廷說，一種新的毒株——流感病毒或任何其他病毒——可能導致數百萬人死亡，甚至包括那些看起來正值壯年的人。此外，許多國家可能會關閉邊境，這種行動將伴隨著對個人的歧視和政府之間的相互指責。國際貿易和商業將下降，這將產生“巨大的金融影響”，戈斯廷估計全球 GDP 將下降 3% 至 5%（相當於損失 1.8 萬億至 3 萬億美元）。他指出，這種不穩定和傳染的迴圈可能會持續“數年之久”，因為疾病的後續浪潮會隨著季節的變化而到來。
在病毒威脅剛剛顯現的情況下，政策制定者和其他人將不得不根據不完善和不完整的資訊做出艱難的決定。當政府試圖遏制疫情蔓延時，基本人權可能會面臨挑戰。
如果傳染病來自人為的作惡者，社會動盪很可能會更糟。“發病率和死亡率的負擔會降低，”戈斯廷評論道，“但當它是人為製造的時，人們會擔心最壞的情況。它在社會和經濟上都具有非常大的破壞性——比自然災害更大。”
*勘誤（2010 年 9 月 2 日）：流星隕石坑，又名巴林傑隕石坑，位於亞利桑那州溫斯洛附近。