《万物生辉：未来时空的科技前沿》：院士科学家介绍各个领域的前沿科技成果，从微观世界到宏观宇宙，展现科学技术改变世界的力量

2024年8月，上海交通大学出版社出版了《万物生辉：未来时空的科技前沿》。在这本书中，以“海上科普讲坛”为基础，邀请20位科学家，讲述了天文物理、生物化学、人工智能、新材料等16个领域的前沿科技成果。在这本书中可以看到，用200公斤的DNA就可以存下全世界所有的数据，脑机接口新技术可以让个人的世界，变得无限大，还可以看到基因剪辑的工作原理。书中告诉读者，采用生物技术，可以人工培育肉类，而且，合成生物学还可以扮演“造物主”。在这本书中，从科研一线向读者传播前沿的科学知识和科学思想，从微观世界到宏观宇宙，从细胞奥秘到璀璨星河，让读者充分感受科学技术改变世界、改变生活的力量。

这本书的作者樊春海，是中国科学院院士；现任全国政协委员，九三学社中央委员、上海市委科普工作委员会主任，上海交通大学化学化工学院院长、转化医学研究院执行院长，上海市科学技术普及志愿者协会理事会理事长；先后负责国家自然科学基金委“基础科学中心”，国家自然科学基金重大项目，科技部重点研发计划等科研项目；荣获国家自然科学二等奖，第十二届上海科普教育创新奖，“科普杰出人物奖”，谈家桢生命科学创新奖等。

这本书是上海交通大学出版社科普图书系列“智识塔”的重磅新作。“智识塔”系列以原创科普为核心，从去年推出至今，已出版近20种图书。这个系列密切关注最新趋势和热点议题，为读者深度剖析科技发展动态，生动解读前沿科技。在未来，上海交通大学出版社将持续努力创新，推出更多高品质的科普作品，为推动科学普及和社会进步做出更大的贡献。

今年8月底，上海交通大学出版社举行了《万物生辉：未来时空的科技前沿》的新书发布会。发布会由上海交通大学出版社社长、总编辑陈华栋主持。《万物生辉：未来时空的科技前沿》这本书是基于“海上科普讲坛”系列科普讲座精心编撰而成的一部科普作品，书中荟萃了天文、物理、化学、生物、医学健康、人工智能、新型材料等多个学科的前沿研究成果。在科技飞速发展的时代，这本书通过浅显易懂的方式，让读者触摸到未来科技的脉搏，感受前沿科技的魅力。

在这次发布会上，中国工程院院士钱锋高度评价了《万物生辉》这本书在科普领域的贡献和价值，他表示，希望这本书的出版推动前沿技术的科普广度。他说，《万物生辉：未来时空的科技前沿》一书有三个特点：一是名家荟萃，星光璀璨；二是直击热点，逐梦前沿；三是通力合作，匠心打造。这本书是近年来颇为难得的一本高质量科普读物。在这本书中。以优质丰富的内容和喜闻乐见的形式激发青少年崇尚科学、探索未知的兴趣，促进全民科学素质的提高，为实现高水平科技自立自强、推进中国式现代化不断做出新贡献。希望本书以高质量的科学普及为科技创新培植沃土，以高水平的科技创新为科学补给提供源泉，让科学的光辉照亮每一个角落。

这本书的作者、中国工程院院士樊春海谈了创作的初衷和理念。他表示，“海上科普讲坛”自创办以来已成功举办百余期，300多位来自基础科学前沿、临床医疗、工程科技、科学传播领域的科学家曾登上这一讲坛。他们带来的兼具新颖、权威、生动、趣味性的科普报告，通过各种媒介传播，在上海乃至全国带起了弘扬科学思想、科学精神和科学文化的科普风尚。由此诞生的系列科普图书则试图架起一座桥梁，连接起科学家与大众的心灵，让科技不再是遥不可及的星辰，而是触手可及的日常。

上海交通大学出版社社长、总编辑陈华栋介绍了这本书的策划出版历程，并且指出，这本书以“海上科普讲坛”为基础，以通俗易懂的方式，深入讲解了天文物理、化学生物、医学健康、人工智能、新型材料等多个学科领域的科技研究成果与最新进展。书中汇集了各领域的知名专家，他们从科研一线出发，以专业的视角向读者传播前沿的科学知识和思想。从微观世界到宏观宇宙，从细胞奥秘到星河璀璨，让读者全面感受科学技术如何改变世界、改变生活。

他说，在全球科技竞争日益激烈的背景下，中国科技创新的步伐稳健推进，各领域科研成果如雨后春笋般涌现，成为了全球科技创新的重要力量。面对复杂多变的国际环境，中国在科技创新领域始终坚持自主研发与开放合作并重，科技实力持续攀升。在此背景下，《万物生辉：未来时空的科技前沿》这本书将为中国科技普及和科学素养的提升注入新的活力。

这本书由樊春海院士主编，20 余位科技领域的院士专家通俗地解读我国 的16 项科技前沿技术进展，揭示了科学技术如何改变生活。

这本书包含16章，从第1章到第8章是信息技术和生物技术，包括8篇文章，分别是“书写DNA：信息技术与生物技术交融迸发的无限潜力”“合成生物学：扮演‘造物主’”“点击化学：无以为用”“穿上显示屏：效法自然，超越自然”“电子束光刻：构筑纳米世界”“二维材料：开启半导体材料新纪元”“从克隆到半克隆：揭开生殖与发育中的生命奥秘”“脑机接口：消弭个体的边界”。第10章是“聚焦超声：妇产科的‘隔山打牛’超能力”，第11章是“科学运动：健康“不打烊”的秘密”。第12章、13章和第14章，探讨太空科学，分别是“仰望星空：从诺贝尔奖到人类终极命运”“悟空号：探索暗物质粒子的宇宙‘侦探’”“空间微重力：植物的太空生长变形记”。后面的第15章和第16章的两篇文章，一篇探讨了蚯蚓对土壤的作用，另一篇探讨了大数据如何变废为宝。

在这本书中，讲述了交叉科学的重要性，书中讲到，上世纪末，很多人都在讨论即将到来的21世纪到底是信息技术的世纪，还是生物技术的世纪。现在，我们已经越来越清晰地意识到，21世纪既是信息技术也是生物技术的时代，更是两者交叉融合的时代，这种交融很有可能带来更多、更新的机会。

科学，可以说是“分科之学问“。人类迄今获得的知识已经浩如烟海，单凭个人的能力已不可能掌握全部的科学知识。科学被划分成文学、历史、哲学、数学、物理、化学、生物等学科。这种分科研究的方法便于人们聚焦于特定的行业或领域，有针对性地累积大量的专业知识，从而取得更深入和系统化的认识，推动学科的发展。

虽然传统的分科研究推动了现代科学的飞速发展，但是，我们也看到了这种方法的一些固有的缺陷。比如，过度分割可能导致学科与学科之间缺乏联系，很多研究无法突破边界等。这些缺陷的存在导致不同学科之间留下了大量的空白地带。这使科学界对交叉科学产生了极大关注。交叉学科需要研究者具备跨越不同学科间壁垒的能力，而作为一种新的科研范式，还可能超越传统学科里先行者固有的先发优势。

这种特质更为我国带来了一种全新的可能性:在传统学科赛道上，欧美是先行者，已经建立起几百年的领先优势，我国虽然在奋力追赶，但想要赶超还有待时日。而在传统学科的边缘和交叉地带还存在着全新的机会和无限的潜力，我们有望通过学科交叉抢先取得能够影响全世界、全人类发展的重大突破。因此交叉科学受到了国家和社会的广泛关注，学科的交叉融合已成为科学发展的重要时代特征。

书中讲到，在21世纪，信息技术与生物技术的交叉融合，带来了更多、更新的机会。谷歌是一家传统的信息技术大企业，但是，它的研究成果给生物技术领域带来了变革。2018年，谷歌首次发布了一款智能软件工具，叫做AlphaFold，利用人工智能技术对蛋白质结构实现了预测。到2024年，它将可预测的范围从蛋白质结构扩展到大部分生命分子，准确率也提高了一倍。这种技术对生命科学领域产生了非常深远的影响，也预示着更大的机会，生物技术领域的科学家都开始积极地运用先进的软件技术，把它作为一种强大的工具，加速自己的研究。现在，信息技术与生物技术跨界结合的例子越来越多，比如，人工智能制药，人工智能与医学的结合等，这些例子都表明，信息技术给生物技术的发展带来了新的机遇。

同时，生物技术的发展也给信息技术带来了新的可能性。书中讲到，在生物技术领域，科学家发现，DNA可以成为一种变革性的新材料，也就是可以进行编程的新材料。

在微观层面，利用高分辨率显微镜，我们可以看到DNA的真实结构，就像一条长度只有2纳米的毛线。我们不仅可以看到它，还可以操纵它排列出我们想要的字母。在宏观层面，特殊的纺丝技术可以把DNA纺成细丝，它的强度比天然蛛丝的强度还要高，可以作为防弹衣和人工韧带等的原材料。

科学家发现，DNA可以作为一种变革性的材料。我们都知道，信息技术世界的底层逻辑是0和1，而我们生命的“底层逻辑”就是A、G、T、C这4个字母。如果把0和1看作二进制，那么DNA就是一个四进制的编码体系，大自然中的花鸟虫鱼本质上都是G、T、C的排列组合。DNA作为一种生物亿万年进化选择的高分子材料，拥有一个和其他材料不同的特征，也就是可编程性，因此它的本质是一种由A、T、C、G 这4种核苷酸组成的、可编码的分子信息材料。

有一种叫作“DNA折纸”的技术，就像织毛衣一样，可以按照特定的程序把DNA编制成各种各样不同的图案。最早是美国加州理工学院的科学家利用这样的编程技术，用DNA编织了一个直径为70纳米的笑脸图案。2006年，中国科学家用DNA编织了一张中国地图，这是一个不对称的DNA纳米结构，也可能是最小的中国地图。后来，他们又用这张地图作为模块单元，拼出了一个熊猫图案。这个快速发展的技术领域我们称为“DNA纳米技术”或者“核酸纳米技术”。简单地理解，这种技术可以像织毛衣或3D打印一样，把DNA 这种信息材料编码成一维、二维、三维、多孔、曲面等各称各样的纳米尺度的结构。

在这本书中，还讲述了合成生物学的三大底层技术，也就是基因测序、基因合成和基因编辑 技术。书中讲到，基因测序是读出信息，基因合成是写入信息，基因编辑是改变信息。技术的进步推动了产业的发展。在基因测序方面，在20世纪90年代，以获得人类完整基因组信息为目标的“人类基因组计划”耗资30亿美金。而在2023年，华大智造宣称，可以提供单人基因组测序服务，让个人了解自己的基因组情况。 

在基因合成方面，由于无需模板，不受基因来源限制，因此不需要接触真实的生物。科学家们只需在数据库中检索基因，就能将其合成。在基因编辑方面，获得诺贝尔化学奖的新技术降低了基因编辑的操作难度，提升了编辑效率，相关研究人员宣称，甚至高中生经过简单的培训也可以编辑基因。现在，合成生物学的三大底层技术的实现难度大大降低，成本也大幅度下降，因此，这方面的应用也越来越广泛。

在合成生物学领域，国内的科学家站上了技术的潮头。早在1965年，我国科学家首先合成了人工蛋白质，也就是结晶牛胰岛素，这成为我国合成生物学的里程碑。2000年，正式提出了合成生物学的概念，从此以后，我国在这一尖端领域的研究就处于世界前列。 

随着国家对科普事业的高度重视，崇尚科学的理念逐渐深入人心，《万物生辉：未来时空的科技前沿》是一本大众科普性读物，也是对科研人员的一种呼吁，希望更多的科研人员加入科普工作中，共同提高公民的科学素质。

来源：百道网