徐冠华院士：人类21世纪备忘录的想象

作者：徐冠华

为了探究人类在21 世纪将要面临的种种重大机遇和挑战，中国科学院院士、资源遥感学家徐冠华等人历经一年时间完成《人类21 世纪备忘录》，并在“第三届中国高科技产业化高峰会议”上做了详细阐述与分析。

徐冠华院士

地球是人类唯一的家园。46 亿年前地球形成， 成为宇宙中目前唯一已知有生命存在的星球。地球不仅是人类共同的家园，也是几百万种生物亿万年来先后生活过的家园。

1992 年2 月14 日，是西方传统节日情人节。这一天从无人的外太阳系空间，探测器“旅行者一号”回头望向地球，并拍摄了一张64 亿公里外的照片。在这张照片里，地球只是一个0.23 像素的小点。而人类所有的历史都聚集在这颗小小的点上，与宇宙相比，地球和人类都如同尘埃一样微不足道。

迄今为止， 人类走出非洲已经超过5~10 万年，先后经历了语言革命与科学革命。公元16~17 世纪，科学革命的出现建立了人和自然之间的联系，加快了人类对自然本质的认识，使得人类能以更快的速度发展。

回顾历史，人类总结出一系列影响人类进程的因素。其中，至少有三个恒定因素即能源、食物和健康，这些也是影响人类能否继续发展最为关键的确定性因素。

能源发展是动力，植物是生命的根本，健康是延续人类的保障，如果不解决这三个问题，人类何来永续发展？可以说，在21 世纪人类已经看到了从根本上解决这些问题的曙光。

对此，我将从五个方面进行讲述：一，人类能够拥有不竭的能源吗？二，呼唤第二次绿色革命；三，精准医疗开启生命健康新纪元；四，21 世纪的担忧，人类会从地球消失吗？五，期盼人类走向美好的未来。

人类能拥有不竭的能源吗？在过去的五万年间，人类学会了利用机械和工具，而其中最具革命性的是学会利用能源。从钻木取火，到使用化石能源，再到清洁能源，人类通过对能源的使用将自己从繁重的劳动中解放出来。但是，能够利用的能源具有稀缺性，因此千百年来人类对于能源的争夺始终没有停止过。如今世界能源竞争已经非常激烈，未来必将更加尖锐。

借助科技的力量，研发出可靠、安全、廉价的永续能源是解决问题的关键所在。能源的利用过程，其实就是在选择和加工中不断地加氢减碳。零碳燃料是科学家研究全球气候变化的重点和热点，核能技术的突破为此提供了根本的解决方案。

核能包括裂变能和聚变能，实现核聚变反应堆并不难，难的是如何实现受控热核聚变反应。要将核聚变反应堆用作能源来使用，需要在产生并加热等离子体在高达亿万摄氏度的同时，仍可对等离子体实现有效约束。

受控热核聚变包括磁约束和激光约束，磁约束是当下研究热点，而核聚变的原材料是地球上氘和海水中的氚，氚和氘可以说是取之不尽的， 核聚变反应产物氦气则属于惰性气体，安全性也有保障。

过去几十年间，各国科学家提出了各种和平利用核聚变能的方案，其中国际热核聚变实验堆——也就是著名的ITER 计划是规模仅仅次于国际空间站，目前最重大的大型国际合作计划。

该计划是人类实现受控核聚变能源研发，走向实用的关键一步。2016 年ITER 计划总投资181 亿欧元，计划总时间为35 年，预计将在2050 年前后完成聚变能圆型电站的建设和运行， 并开始商业化应用。

我国的聚变工程实验堆CFETR 也在抓紧实施过程中，按计划也是2050 年在实验堆成功的基础上建成聚变商业示范堆。

如果ITER 商业化能够成功，将可为全人类提供近乎免费、用之不竭的理想清洁能源，人类将彻底摆脱能源的束缚，人类发展的格局将发生革命性的改变。

人类的进化史就是一部与饥饿作斗争的历史。直到今天，超过90% 的食物热量来源依然为人类祖先在3500 年前所驯化的小麦、玉米、水稻等植物。

但是，人类想要继续一味依赖先祖的遗产已难以为继。全球人口数量正急剧膨胀，大约以每年增加8300 万人的速度飞速增长，世界粮食安全面临着严峻的挑战，全球气候变化的影响也日益加剧。现有的种粮方式已经接近产量极限，农作物品种多样性严重丧失。

粮食问题是中国几千年来最重要的问题，饥饿的农民为土地和粮食的斗争贯穿了中华民族的历史。更不能忘却的是，我国最近发生的一次饥荒距今只有60 年。历史不能重演，经过艰苦卓绝的努力，我国已经逐步改变了粮食产量落后、供应不稳等问题。从2015 年开始，全国粮食年产量稳定为6.5 亿吨左右，加上进口的1.2 亿吨大豆和玉米，全国人民的温饱问题已基本得到解决。但这是否说明我国的粮食安全问题已经完全解决了？我认为并没有。

因为我国仍然需要大量进口粮食，年均进口的1.2 亿吨大豆和玉米若以亩产量计算，约等同于6 亿亩耕地的产出，再加上糖、棉花、水果等， 总计换算还需要增加约7 亿亩耕地。如以18 亿亩耕地红线来计算，我国耕地的对外依存度为38%。

但我国几乎不可能再开辟新的耕地，目前的耕地面积只占国土面积14%，人均耕地仅有0.1 公顷，只是世界平均人均水平的30%，而现有的可耕种土地能够维持18 亿亩的面积已经是极限。

为了确保粮食产量，我国已经付出了沉重的环境代价，全球31% 的化肥被用在中国的耕地上，农药使用量是世界平均水平的2.5 倍。我国淡水资源只占全球的6%，但是农业灌溉消耗了全国60% 的可利用水资源。

有人认为，中国进口的1.2 亿吨大豆、玉米等主要用于饲料粮，与口粮无关。这种说法并不全面，事实上，进口的大量肉、奶、蛋降低了对人们日常对主粮的需求。如今国外“脱钩论”甚嚣尘上，可一旦我国粮食包括饲料粮无力自给时， 粮食就有可能被作为武器——缺乏粮食和种子， 远比缺乏芯片的后果更严重。

实现粮食安全唯一的解决办法只有通过现代科学技术向“科技要粮”。发展至今超过60 年的杂交育种技术，已经成为目前对粮食生产贡献最大的育种技术。

徐冠华院士做报告

转基因技术始于20 世纪70 年代。转基因是指生物本身没有的某些基因，通过外来的某种基因转入到这种生物之中。转基因有两类，一是自然过程转基因，二是人工干预过程转基因。

天然转基因是30 亿年来生命进程最普遍的现象，约8% 的人类基因就来自于病毒基因。人工干预转基因则是近50 年发展起来的新兴生物技术。在不增加耕地的前提下，如果将大豆和玉米全部用转基因品种种植，即便不进口也可以保持自给自足。

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作为20 世纪生命科学领域最伟大的发现之一，DNA 双螺旋立体结构的发现具有重要意义。进入21 世纪后，随着分子生物学的加快发展， 信息科学技术、大数据分析方法也被用于医疗领域，临床医学、信息科学技术、分子生物学等共同开启了现代医学的变革，人类进入了精准医疗的新时代。

今后基因组相关测序将不仅仅惠及有钱人、重要的人，而是可以惠及每一个人，测序价格将在不久趋近于0，可以测序出全球70 多亿人口的碱基对数目。科学家提出要建立人类的地理信息系统，人类的地理信息系统由各个方面数据多层构成，涵盖人类从备孕、胎儿到死亡的各个阶段。

肿瘤和慢性病的干预将前移，多数疾病将被控制在早期，如肿瘤、生殖疾病以及阿尔茨海默氏症、糖尿病、高血压等慢性疾病，前期干预和精确预防将提前解除隐患，为控制传染病的扩散发挥关键作用，不仅能够鉴别传染病发生的可能， 而且能够追踪病毒的传播链，有效地阻击疫情的扩散。

当前，精准医疗已经成为国际追逐的一个热点，和发达国家相比我们仍然还有一定的差距， 未来仍需做更多的努力。

21 世纪最大的担忧就是——人类会从地球消失吗？核灾难和小行星的撞击依然是潜在危险。要推动人类的永续发展，必须避免核战争爆发所带来的遭难。如果人类不做好管控，一旦核战争爆发，所有地球生物包括人类都很难幸免。

地球在几十亿年的历史中也遭遇过无数小行星的到访和破坏。为了避免小行星再次冲撞地球， 全球科学家们提出了很多应对小行星的办法，如引力脱节、飞船撞击、核弹轰炸、激光打击等。

历史的车轮滚滚向前，展望未来5 万年，人类又将走向哪里？“地球是人类的摇篮，但是人类不可能永远生活在摇篮之中”。走向宇宙深处， 是现在以及未来人类的新梦想和新使命。

人类现有的知识只是宇宙的冰山一角，现有的科学技术水平无法支撑人类走向宇宙的更深处，但是探索宇宙的步伐将继续前行。各种研究如引力波、黑洞、人体意识、智能研究等，都是人类走向宇宙深处的助力。

我们有理由相信，宇宙中还存在着其他文明。无论如何我们今天的准备，终将决定我们未来的所成。星际文明是人类的未来，我们的征程是星辰大海，只要人类不自我毁灭，必将走向宇宙深处与远方。

来源：高科技与产业化