从眼前到二十一世纪间，领头的科学与技术是什么？所有迹象都显示，这十五年左右的最大进展将来自两个领域——物理学与分子生物学——作为科学家用以解释原子与基因的未解决的奥秘。这一突破将发生于抽象的理论世界和复杂机械的具体成果上。它们包括能够模拟激光束湍流冲击的超级计算机，让科学家实际看到原子的奇异显微镜和具有桌上拍摄镜头、速度快到能够勘测脱氧核糖核酸（DNA）的新仪器，众所周知DNA是双螺旋梯级状的能够掌握生物遗传关键的分子。

大部分未来研究的实际结果，大致是不能想象的。例如美国加利福尼亚州门罗派克的斯坦福直线加速器中心主任B. 里克特，这个世界最多产的原子击碎者推测，如果科学家能够找到名叫自由夸克的粒子的话，那么它将最大程度地用来制造最有推动力的火箭。他还表示，难以捉摸的磁单极的发现，将有可能使发动机推进一种磁性“飞车”。它们都是了解有生命自然界的一种加紧探索，然而《幸福》杂志所采访的科学家都相信，知识的进展取决于技术方面的投资机会，它们同样都将是最壮观的。

生物技术公司的投资者已经在股票价格方面尝到了幸运的甜头，但是在今后十年里，他们还将充分得到兑现。加利福尼亚州一家首屈一指的生物工程公司塞都斯公司的总经理菲尔兹说，从科学观点出发，每人对技术发展的如此速度会感到惊奇，虽然从投资人的观点出发，他为利用遗传工程研制出来的白细胞素间质－2（IL-2）的成果所感动，它将继续显示，甚至将最终达到治疗不幸的癌症病人这一鼓舞人心的效果。菲尔兹及其同事预计，一打一打的这种药物将在市场出售，它将调动免疫系统抵抗疾病。

对基础研究的科学家来说，他们的工作旨在开动革新与经济报酬的机器，今天它们之能令人感奋的是，我们正在更加接近生命机制的高技术。有如贝尔实验室研究副主任A. 彭佳斯所指出的那样，他们在这方面努力的早期阶段是人工制造的微电子电路正在开始熟悉由演化而来的人脑这个精工制作的电路。彭佳斯说，当你装起一台利用电路的计算机，而这种电路在一块简单芯片上拥有千百万个晶体管时，你常常会想到你的杰作的高明，但当以后你看到同芯片一般大小的人脑组织，你可以找到这中间也具有相等的几亿晶体管。

彭佳斯和他的同事R. W. 威尔逊一起分得了诺贝尔奖，是由于检测到宇宙形成之初“大爆炸”所留下的辐射残余。虽则他已成了一名天体物理学家，但是他认为生物学是下一步探索概念和产品的珍贵宝藏。它将涉及半导体存储芯片，而这种芯片的结构则是对神经细胞和神经原的模仿。他们将搞清楚一只南美黄蜂脑子中仅仅只有三百个神经原就能够正确地辨明一个简单的蜘蛛将吞食它的幼虫的位置，并明确一颗绿色豌豆所含的信息是怎么样为它抽芽与长成植物所必需。

对生物学的认识又是下一步宇宙科学的前沿。日本人已经提出了“人类前沿”，这个设想是一个巨大的遍及全球的生物科学的合作计划。日本人对星球大战的答复有两个阶段，首先将十分仔细地检查生物机体的起源，大约将持续十到十五年；其次将把生物机体用作经济手段，例如允许微生物生存的极端温度时基因可能被精确定位、复制和移植进入微生物，用来生产一种塑料。前白宫科学官员约翰 · 马肯说，这是一个极好的意见。人们从这一计划中可以了解下一步主要的技术革命将是生物学革命。它的目的是以各种不同形式例如生物技术、医学、材料科学与计算机等用作工艺，以重新设计生物机体。

计算机科学将把重点移向复制生物学系统的尝试，因为脑子在存储容量、数据反馈和信息处理等方面都远远胜过任何计算机。贝尔实验室的科学家已经构筑了若干以生长于庭园的普通蜗牛的神经原结构为基础的实验性记忆芯片。著名的Caltech公司微芯片电路研究人员C。米德相信，科学在历史上正处于一个独一无二的地位，因为制造芯片的硅是一种价格不贵而足以在硬件中进行模拟的主要媒介，它能使生物式的信息处理极为正确。米德说，可能在十年之内我们将目睹一种简单的（人工）神经系统在市场上出售——硅系统用于玩具、计算机及其附件——我们将用远比今天所有任何东西更高级的手段去看、听、感觉和记忆一切。

米德在一块硅片上模拟人眼的某些信息处理能力已获成功。他的芯片是超越现有机械视觉系统的一大跳跃，因为它的跟踪行动更为有效。通常所谓的系统都是庞大的，它包括电视摄像机与有辅助计算能力的箱体等。米德的芯片不需摄像机，仅用一组扩大透镜。它的跟踪活动同人眼一样精巧。米德用相同的步骤来模拟其他敏感器官。他同样研制成了一个“芯片上的耳蜗”——耳蜗是内耳接受声音的线圈状管子——作为系统的第一步，应该可靠并廉价地处理对话式计算机发出的指令。

在进一步的未来，芯片可能确确实实用生物分子构成。这一勋绩可能促进芯片的信息存储容量高达一十亿倍。虽则大多数科学家对生物芯片能否制成，仍旧疑信参半，而日本东京的味之素公司的一个研究小组利用某种细菌的色素分泌而迈出了第一步，研制出了一种开关装置——一种基础晶体管。日本研究人员指出，细菌的视紫红质与视觉色素相似，能够在人眼中，把视力转译成为电子信号，可能用作这种类型生物芯片的原始材料。

熟练掌握那种装置是平行处理本身，它是计算技术方面的一个最新的大浪，它是把许多计算机联网以模拟脑神经网络的平行结构及其作用的大规模尝试。在脑神经网络中，那里有许多细胞能同时处理问题和进行想象，麻省理工学院计算机科学实验室主任德托查斯说，一台无外部辅助装置的简单主计算机——实际上是一个大神经原——能比许多计算机联网一块工作得更出色，那简直是一种奇异的假设，它使平行处理在科学思想方法上迅速起了一个急剧的转变。正像发现大陆漂移改变了地球科学那样是一次革命。

同样令人鼓舞的是新的生物学在疾病预测与防治方面给人类带来了新的机运。目前在这个地球上使人还感到畏缩不前的是要辨认人体中大约十万个基因的所有顺序这一可能性。这种勘定工作将从目前开始经历十年左右的时光。勘定基因顺序应该允许像Caltech公司免疫学专家L. 胡德那样做法，去发现它们，并搞清楚“人类计算机是如何构成一个整体的？”

—旦当基因出现的顺序知道了，它们的作用将变得更清楚，而且使引起机体疾病的错误功能可能变得易于纠正。正确地查明并确定基因的位置，其严格的目的将使癌症和心脏病等主要致命疾病的主要原因暴露出来，导致熟练掌握生物技术发展的一些公司好像掌握了宝石矿脉的具体矿源一样。给人类分子解剖学解码，将使胡德发明“基因机构”大大加快速度，胡德在不久的将来即将描绘出它的轮廓、它将允许研究者决定构成存在基因的成分并进行繁殖的次序。

孟山都公司高级副主任主要科学家H. A. 舒奈德曼说，译解人类遗传的入门系统的结果将是奇特而且有趣的，每种基因产生不同的蛋白质。我们可能从新生婴儿血液中取样，检定它的50 ~ 60种蛋白质。并决定，例如这个婴儿将有肺气肿易感性，如果他的父母是吸烟的，那么他们应该知道停止吸烟的重要性，使儿童成为一个非被动吸烟者，而且能够生活于新鲜空气中。如果他们一切都做到了，其他应该注意的也注意到了，那么这个儿童将来就有正常人那样的长寿命的可能。舒特曼还说，这种具有多次重复的经验说明，勘定人类基因的集合体，将允许人们决定他们的遗传素质，在度过其一生时要重视他们的生活——不使其过得过分艰苦。

胡德认为“基因机构”需要比它现在所做的工作更快10 ~ 100倍。凭借这样方式的努力，总的遗传入门系统大概可于二OOO年搞清楚。事情一旦成为现实，庞大的其他新机会将向制药商人开放。脑和免疫系统将方便地为新的奇效药物所进入，致使它们有可能治疗目前人们难以对付的诸如早老性痴呆症和精神分裂症等顽固疾病。

物理学令人鼓舞的前沿，比起生命科学来并不逊色。例如从寻找新的基本粒子入手，可以获得今天看来无法理解的、其量大到难以形容的能。美国伊利诺斯州巴塔维亚的费米国家加速器实验室主任L. M. 勒德曼说，研究这些粒子意味着实际释放燃料中所有一切能量的自然处理方法是存在的。即使是原子核裂变，它释放了大约比燃烧每单位燃料例如煤或石油时所释放能量大四百万倍左右的能，游离了小于一个铀原子或钚原子的0.1%的能。他说，如果科学家可能找到一种释放像水那样普通物质的能的方法，世界每年的燃料需要量只要几吨就够了。

重离子可能互相激发，它们将碰瘇而释放大量的能。失去一个电子的重离子与原子是在加速器内产生的，它们已经用于制造寿命极短的同位素。其中碘¹²³已在去年给全世界百万以上人民治疗了甲状腺癌。它的制造厂之一是加罗拉多州加尔屯的本尼迪克特核制药厂和加利福尼亚州埃末赖维尔医学物理学公司。著名的耶鲁大学物理学教授D. A. 勃朗姆莱说，重离子也能产生新的合金，在高温时将不致损及系统中的部件的胰脏抽提物的方法。这些先驱性研究的问题是胰脏抽提物产生矛盾的结果，说得更明白些，就是对治疗对象有毒性。接受朱尔雷尔抽提物注射的患者苦于严重呕吐和发高烧，或者抽搐。斯科特和巴乌列斯库的实验狗几乎经常陷于高热状态。从这些反应状态来看，不能判断他们的胰脏抽提物对改善糖尿病症状是确实有效，还是属于处于不正常状态但偶然外表显出正常化的情况？据说在多伦多大学，在研究早期，实验狗经注射也常常发生肾功能障碍。因此，光是说胰脏抽提物有时可使尿中和血中的葡萄糖值降低，还不是什么重要的发现。就那一点结果，离阐明胰脏的内分泌机制还很远。为此，必须作进一步研究。

可是，从正面来看先驱研究者中反映内分泌机制这一点，揭示最接近的是克莱伊纳（Israel Kleiner）。这样说是因为他于1919年发表的论文（在洛克菲勒研究所进行研究的总结），比巴乌列斯库以及当时其他任何一位研究者的论文都出色。至于为什么克莱伊纳中断该项研究，原因不很清楚。唯一可供参考的是他在四十年后一篇论文中说的一句话：“那是一个很长的故事”。有一种说法，即克莱伊纳那时在一所大学里获得正职而离开了洛克菲勒研究所，在新单位里不能开展大量的动物实验。我认为那不是准确的解释。

从1921年到1922年的冬天，在多伦多大学，主要是在麦克劳德领导之下，开展了阐明胰脏内分泌机制的研究。那是在麦克劳德设法说服班廷和贝斯特停止再度进行组织移植（班廷提出想这样做）之后。班廷和贝斯特这时的主要收获是觉察到为得到有效的抽提物，可抛开他们早期采用的复杂的外科手术方法（缝合胰管，等待胰脏退缩）。选用新鲜的胰脏，也得到了相同的结果。但是，在那个时候，班廷和贝斯特仍感到不可能获得高纯度的有效的抽提物。

班廷为了加快必要的实验和研究而向麦克劳德提出请求，希望科利普加入研究小组。科利普在多伦多大学以生物化学课程取得理学博士后，在艾伯塔大学担任讲师。但是，那年正好是休假年，所以在麦克劳德实验室里进行其他方面的研究。他在班廷和麦克劳德早期讨论时偶然在座，因此对这工作产生了兴趣，通过一定的方式提出自己也想在这研究中出把力。科利普从12月的第二周起加入了研究小组。科利普在制备组织抽提液方面，比班廷或贝斯特有经验得多，用他的抽提物马上得到了很好的结果。但可惜的是，科利普做实验的地方是在隔开一个街区的另一间屋子里。科利普进一步连续不停地做着兴趣浓厚的实验。这小组得到了在单降低血糖值以外，还具有其他特性的物质，并出示了有关证据，这在当时还是最早的（尤其是，科利普发现抽提物可使糖尿病患者的胰脏蓄积糖原，还第一次发现了注射抽提物后酮体消失的现象。另外，他还发觉抽提物不仅对糖尿病动物，也能使正常动物的血糖值下降，以及用兔子做实验更简单）。

到了那年圣诞节的前一周，只得到一般结果的班廷和贝斯特，在焦躁不安之余，决定不管怎样先推进实验再说，想在人身上试验一下他们的抽提物。班廷不向麦克劳德报告想做的事，给糖尿病患者的同班同学吉尔克里斯特（Joe Gilchrist）挂了电话。如果是根据该实验的记录，那么班廷可能担心注射造成的反应，抽提物改由口服。总之，当时，班廷和贝斯特还不具备了解胰脏抽提物经口服完全无作用的方法。（待续）

[《科学》（日），1986年56卷6期]