序
預測未來的書很多，這本書是其中之一。
幸好，預測未來挺容易的。人們一天到晚都在做預測。做出準確的預測倒是比較難一點，但是坦白說，真的有人在乎嗎？2011年有一項研究叫做「名嘴是不是在唬爛」，評估二十六位專家的預言能力。預言能力的等級從「料事如神」到「老是摃龜」。
對大多數人來說，閱讀這項研究的樂趣，在於發現某某人不但是蠢到不行的蠢蛋，而且是「統計學算出來的」大蠢蛋。以我們這些科普作家的角度來看，這項研究還有一項令人格外激動的結論：不管這些名嘴的預言造詣如何，他們到現在都還有工作。事實上，最差勁的預言家中竟然有很多是最知名的公眾人物。
如果預言能力與功成名就，兩者確實扯不上關係，我們的立場已經穩如泰山了。畢竟，那些專家只是想揣測「爭吵不休的一小群政治人物，短期內會惹出什麼麻煩」而已。他們並不想決定：五十年內會不會出現上太空的「天梯」；我們會不會把腦子裡的東西上傳到雲端空間；機器會不會幫我們印出新的肝臟、腎臟、心臟；醫院會不會利用游來游去的微型機器人來治病。
坦白講，本書提到的科技，到底會不會在特定的時間點實現它們最完整的面貌，實在難以奉告。新科技並不只是「慢慢累積愈來愈厲害的事物」而已。雷射和電腦等科技大幅度的飛躍突破，往往有賴於不同領域中彼此不相干的研究發展。就算有了這些重大發現，特定的科技會不會找到市場也沒人說得準。沒錯，來自1920年的時光旅人，我們有飛天車。錯了，沒有人想要這種車。它們是「西洋棋拳擊」式的載具 —偶爾看看還挺好玩的，不過多半的時間，你寧可不要一心二用。
考慮到我們為大家做的預測很可能不但不準，而且還很蠢，我們決定要採取一些策略，那是我們在拜讀其他作者的預測未來書籍時學來的。
第一步，先做幾個初步的預測：
我們預測電腦會變得更快。我們預測螢幕解析度會變得更高。我們預測基因定序會變得更便宜。我們預測天空還是藍的，小狗還是很可愛的，餡餅還是很美味的，乳牛還是不停的哞哞叫，裝飾用的擦手巾還是只有你媽媽會在意。
請大家過幾年再回頭檢驗，看我們的預測準不準。注意喔，我們並沒有預測具體的時間點，所以選項只有「準」或「沒有不準」兩種。
我們已經做完第一階段的預測了，現在準備再接再厲。我們預測未來二十年內，可重複使用的火箭可望降低火箭發射成本達30% ∼ 50% 。我們預測未來三十年內，驗一次血可望診斷出大多數的癌症。我們預測未來五十年內，奈米生物機器可望治好大多數的遺傳性疾病。
好，這樣總共是十一項預測。我們認為，如果十一項有八項料中，我們就應該被封為天才。喔對了，假如第一組當中有任何一項成真，你們就可以洋洋灑灑寫篇新聞稿，標題像是「預言基因定序之未來的夫妻檔說，太空旅行在不久的將來會很便宜」之類的。
準確預測未來很難。真的很難。
新科技從來不是孤僻天才異想天開想出來的。時間久了，這句話更是愈來愈有道理。特定的未來科技不知有多少中間技術需要事先開發出來，而且很多中間技術在一開始發現時，似乎無關緊要。
有一項最新開發的設備，稱為超導量子干涉儀（SQUID），我們會在本書中加以討論。這種設備非常靈敏，可偵測腦部的細微磁場，這麼一來，分析人們的思考模式就不用在腦袋瓜上鑽洞了。
這東西是怎麼來的？
嗯，超導體是任何「可在不耗電的情況下導電」的材料，跟以往的普通導體（例如銅線）不一樣，普通導體的導電效果相當好，但是中間會耗掉一些電。
會發明超導體，是因為兩百年前左右，法拉第正在製造某種玻璃器皿時，意外的把某種氣體包入玻璃管中，而管裡的壓力竟使氣體變成液體。那時候連電視都沒有，所以維多利亞時代有一群人對氣體液化的概念非常興奮。
結果發現，要液化氣體，冷卻比加壓更有效。科學家領悟了這層道理，著手開發先進的冷卻技術，因為這樣他們才有辦法液化頑強的氣體元素，比如氫氣和氦氣。而且一旦有了液態氫或液態氦，你高興冷卻什麼東西，幾乎都可以利用它們來冷卻。
舉例來說，氦氣在液態時約為攝氏 –232.2 度，如果你把液態氦倒在任何東西上面，氦就會變成氣體並帶走熱量，直到你正在冷卻的東西也達到攝氏 –232.2 度左右為止。
後來科學家很想知道，把導體的溫度降到很低時會發生什麼事。導體冷卻時往往變得更容易導電。簡單的說，這是因為導體有點像是電子的管路，但它們並不是完美的管路。以銅線為例，銅原子是會阻礙電子運動的。
我們所謂的「熱」，其實只是原子層的急速晃動。加熱（也就是晃動）銅線中的原子時，原子較會阻礙電子往下游移動，這道理就像是：開車時，如果前面的傢伙一直變換車道，你要一路開到底就比較難。在原子層面，晃動（也就是加熱）意味著電子較容易撞到銅原子，於是原子晃動得更厲害。這就是為什麼筆電充電器用了一段時間後，會變得很熱的緣故。
把液態氦放在導體上，銅原子的晃動能量就會轉移給氦原子，然後氦原子就飛走了。現在銅原子比較不晃動，電子受到的阻礙少了很多。溫度愈低，電子愈容易流動。
當時有個爭議：如果銅原子趨近於不晃動會怎麼樣？有人認為電導會停止，因為在那樣的溫度下，連電子也動不了。有人認為電導會變得非常好，但不會有什麼特別的事情發生。
所以研究人員開始把超低溫液態氣體倒在金屬元素上。這下可好，有些金屬達到一定的超低溫時，竟然變成完美導體（也就是超導體）。如果讓金屬保持冷得足以超導的溫度，就可形成循環不已的電流迴路。這或許聽起來像是有趣的科學新知，但這會導致各種不可思議的怪事！那樣的循環電流會產生磁場，這表示你可以把這些冷金屬變成永久磁鐵，磁力強度則取決於你加了多少電流。
後來到了 1960 年代，有個叫約瑟夫森（Brian Josephson，曾獲諾貝爾獎，但目前他在劍橋大學一天到晚捍衛冷融合和「水記憶」之類的旁門左道）的傢伙，發現超導體的某種配置方式，可偵測磁場中的細微變化。這個裝置稱為約瑟夫森接面，因為有了這個接面，最後才能開發出超導量子干涉儀。
就這樣，說完了。想想看：假如兩百年前有人問你，怎樣才能打造設備來掃描人的腦部型態，你難道會馬上回答：「好，首先要在玻璃管子裡裝一些氣體」？八成不會。事實上，連最後一道重要技術步驟（約瑟夫森接面，重申一下，發現這道步驟的人認為「水記得你丟入的東西」是有可能的）首度提出時，也被認為理論上是不可能的。它的性能所利用的理論架構，是法拉第死後很久才發展出來的，稍後我們會加以解釋。
科技發展的偶然性，正是我們為什麼沒有月球基地的原因，儘管我們認為早該有了，但我們有袖珍型超級電腦，這倒是很少有人料到。
本書提到的所有科技都面臨同樣的難題：我們能不能打造天梯上太空，可能取決於化學家把碳原子排列成小細管的能耐有多強。我們能不能隨心所欲製造任何形狀的物質，可能取決於我們對白蟻的行為有多瞭解。我們能不能打造醫療用的奈米機器人，可能取決於我們對於摺紙的理解程度有多好。說不定，到頭來這些東西沒有一個派得上用場。歷史未必會一再重演。
我們現在知道，古希臘人會製造複雜的齒輪系統，卻從未建構先進的時鐘。古亞歷山大人擁有初步的蒸汽機，卻從未設計火車。古埃及人四千年前發明了折疊凳，卻從未創立IKEA。
總歸一句話：我們不知道這些事情什麼時候才會發生。
那幹嘛寫這本書？因為每天隨時隨地都有不可思議的事情發生，而大多數的人都不知道。還有人變得憤世嫉俗，因為他們認為我們早就該有核融合能源，或是可以在週末來趟金星之旅。這種失望，可不能老是怪在對未來「畫大餅」的科學家頭上；與本書類似的書籍，往往忽略了我們與小說描述的未來之間，存在的經濟與技術挑戰。
我們不知道那些書為什麼總是漏掉這些挑戰。假如上月球輕而易舉，阿波羅 11 號的故事會更精采嗎？在我們看來，腦機介面的概念之所以如此令人心動，部分是因為，我們目前對於如何解讀人心思維幾乎毫無線索。有無窮無盡的問題等著問，許多事物等著發現，無上榮耀等著爭奪，無數英雄等著錦上添花。
我們選出十大新興領域炫科技來和大家一同探索，大致上從大排到小，從外太空、到龐大的實驗性發電廠、到打造事物及體驗世界的全新方式、到人體，最後一路到你的大腦。無意冒犯，請勿見怪。
我們對於每個章節的指導原則是，如果你去泡酒吧，有人問你：「喂，核融合能源是怎麼回事？」你能提供的最佳答案是什麼？有人說，我們根本不知道酒吧長什麼樣子，但重點是每一章都會告訴你，某某科技是什麼，目前進行到哪裡了，實現這項科技的挑戰是什麼，怎麼樣可能會一塌糊塗，怎麼樣可能明天會更好。
對我們來說，科學進步令人興奮，並不是因為科學「幫我們做新的事情」。而是瞭解「去小行星挖礦」或「用一大群機器雄兵蓋房子」有多困難，才使科學變得更有趣。意思就是說，當這些事情終於真的發生，你就會明白到底科學進步會多令人興奮了。
對於科學技術繞了哪些冤枉路、走了哪些死胡同，你也會略知一二。我們在大部分章節的結尾，會把挖掘出的一些怪誕（或噁爛或很讚）的小點子「報乎你知」。這些部分有時與本身的章節直接相關，有時只是一些很扯的東西，是我們在研究過程中碰到的。真的是很扯，比方像是「玉米麵包製成的章魚」那麼扯。
為了這所有的章節，我們必須拜讀一大堆科技書籍和論文，還得跟一大堆有點瘋狂的人打交道。有些人的瘋狂程度比較嚴重一點，他們通常是我們的最愛。進行這些研究的過程中，我們有一個共通的經驗，那就是我們對於每個主題的先入為主觀念，全都給毀了。我們在研究每個案例時，才發現我們不單是不瞭解技術本身，而且也不瞭解它受到什麼樣的阻礙。看似複雜的東西往往很簡單，看似簡單的東西卻往往很複雜。
新科技是很美妙的東西，正如米開朗基羅的《聖母憐子》或羅丹的《沉思者》雕像，往往歷盡千辛萬苦才能創造出來。我們希望大家不但瞭解科技是什麼，而且瞭解未來為何如此頑強的抗拒我們的苦心。
凱莉與查克
寫於韋納史密斯莊園， 2016 年 9 月
P.S. 對了，我們也希望大家知道這個實驗：大學生被迫用一邊鼻孔呼吸，然後進行測驗。這有點扯得上關係。我們保證。（摘自本書前言）
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