问题

可控核聚变和癌症哪个会先被攻克?

回答
这是一个非常有趣且具有挑战性的问题,因为它涉及到两个领域——物理学(核聚变)和医学(癌症)——各自的复杂性和发展速度。要回答哪个会先被“攻克”,我们需要深入了解这两个领域的现状、挑战以及潜在的突破方向。

首先,我们需要明确“攻克”的定义。

对于可控核聚变: 我认为“攻克”意味着实现商业化、经济可行、持续稳定的聚变能源发电,能够大规模、可靠地为社会提供清洁能源。这不仅仅是实现“点火”(产出的能量大于输入的能量),更是将这一技术转化为实际应用,并克服工程、材料、安全等一系列挑战。
对于癌症: 我认为“攻克”意味着将癌症从一种主要的、常常致命的疾病,转变为一种可预防、可早期检测、可治愈率极高、或能被有效控制并维持长期健康状态的慢性疾病。这可能意味着一种或几种“万能药”,也可能是针对各种癌症类型高度个体化、高效且副作用小的治疗方案的普及。

现在,我们分别来分析两个领域:

可控核聚变:漫长而艰难的物理学工程挑战

可控核聚变的目标是模拟太阳产生能量的方式,将轻原子核(如氢的同位素氘和氚)在高压和高温下结合成更重的原子核(如氦),在此过程中释放出巨大的能量。

主要挑战:

1. 实现并维持极端条件:
高温: 需要将等离子体加热到超过1亿摄氏度,远高于太阳核心的温度。
高密度: 需要足够高的粒子密度,以便原子核有足够的机会发生碰撞。
高约束时间: 需要在足够长的时间内将这些极端的条件维持住,使反应能够持续进行并产生净能量。这通常用“聚变三要素”( Lawson 准则)来衡量。
2. 等离子体的不稳定性: 处于极端高温下的物质呈等离子体状态,这是非常难以控制的。等离子体容易产生各种不稳定性,导致能量损失、温度下降,甚至设备损坏。
3. 材料科学的瓶颈:
面向等离子体材料: 需要开发能够承受极高温、强中子辐照、高热负荷的材料。目前没有一种材料能完美满足所有这些要求。中子辐照会改变材料的结构和性能,导致材料脆化、膨胀,甚至产生放射性。
中子捕获与氚增殖: 为了可持续运行,反应堆需要通过锂层中捕获聚变产生的中子来增殖氚(一种放射性同位素,作为燃料)。这是一个复杂的化学和物理过程,对材料也有严苛要求。
4. 工程设计与建造的复杂性:
磁约束(如托卡马克和仿星器): 需要极其精确和强大的磁场来约束等离子体,这需要超导磁体技术、复杂的控制系统以及庞大而精密的工程结构。
惯性约束(如激光聚变): 需要极其强大的激光器以及精确控制的靶丸,将燃料压缩到极高的密度和温度。
5. 经济可行性: 即使实现了净能量输出,建造和运行聚变反应堆的成本也可能非常高。需要降低建设成本、提高效率、发展可靠的维护技术,才能使其在经济上与现有能源竞争。
6. 安全与放射性: 虽然聚变本身不会像核裂变那样产生长寿命的放射性废料,但反应堆结构会因中子活化而产生中等寿命的放射性物质,需要妥善处理和储存。

目前的进展与未来展望:

ITER(国际热核聚变实验堆): 这是目前全球规模最大、最复杂的国际合作科研项目,旨在验证聚变发电大规模能量输出的可行性。ITER已经完成了大部分建设,并计划在未来几年进行首批等离子体放电,并最终进行氘氚等离子体运行以产生净能量。ITER的成功将是历史性的里程碑,但距离商业化还有很长的路要走。
私营企业的崛起: 近年来,大量私营企业涌入聚变领域,带来了新的技术思路和投资。例如,一些公司在探索非托卡马克设计(如球形托卡马克、磁化靶聚变等)、更高效的加热技术、先进的材料等,希望加速聚变能源的商业化进程。
突破的可能性: 科学上的意外发现或工程上的重大创新都可能加速聚变的发展。例如,在等离子体控制、新材料研发或能源利用效率方面取得重大突破。

总体来说,可控核聚变是一项极其宏大且跨学科的工程物理挑战,涉及基础科学、工程技术、材料科学等多个前沿领域。虽然进展迅速,但将其转化为可靠的商业能源仍然需要数十年甚至更长时间的持续投入和技术攻关。

癌症:一个极其复杂且多变的生物学难题

癌症不是一种单一的疾病,而是由细胞基因突变、失控性生长和扩散引起的一大类疾病的总称。每个患者的癌症都可能是独一无二的,即使是同一种癌症类型,其基因组学、微环境和对治疗的反应也可能截然不同。

主要挑战:

1. 肿瘤的异质性:
细胞异质性: 在同一肿瘤内,细胞的基因突变、表观遗传特征、生长速度和转移能力都可能存在差异。这使得单一的治疗方法难以清除所有癌细胞。
时间异质性: 随着肿瘤的进展和治疗的进行,癌细胞会不断进化,产生耐药性,使治疗效果下降。
2. 免疫系统的逃逸: 癌细胞能够发展出多种机制来逃避免疫系统的识别和攻击,包括下调肿瘤抗原表达、产生免疫抑制因子、招募免疫抑制性细胞等。
3. 转移: 大多数癌症死亡是由癌细胞从原发部位扩散到身体其他器官(转移)引起的。转移过程涉及细胞的脱离、迁移、侵袭和在远处器官的定植,是治疗中最难控制的环节。
4. 耐药性: 癌症治疗药物(化疗、靶向药、免疫疗法等)往往在初期有效,但癌细胞会通过基因突变或获得新的生存通路来产生耐药性,导致治疗失败。
5. 早期诊断的困难: 许多癌症在早期并没有明显的症状,当症状出现时,肿瘤可能已经发展到晚期,治疗难度大大增加。开发高度敏感、特异且无创的早期诊断方法至关重要。
6. 个性化治疗的复杂性: 每位患者的癌症都需要根据其基因组学、分子特征、身体状况等进行个体化评估和治疗。这意味着需要开发大量不同的治疗药物和策略,并对患者进行精确的分子分型。
7. 副作用与毒性: 许多癌症治疗方法(如化疗)具有严重的副作用,影响患者的生活质量,甚至危及生命。开发副作用小、毒性低的治疗方法是重要目标。
8. 癌症的预防: 虽然我们已经了解一些癌症的风险因素(如吸烟、饮食、病毒感染等),但完全预防所有癌症仍然是一个巨大的挑战。

目前的进展与未来展望:

分子靶向治疗: 针对癌症细胞特有的基因突变或分子信号通路设计的药物,极大地提高了某些癌症的治疗效果。例如,EGFR抑制剂、BRAF抑制剂等。
免疫疗法: 激活患者自身的免疫系统来攻击癌细胞,如免疫检查点抑制剂(PD1/PDL1抑制剂、CTLA4抑制剂)在多种癌症中取得了革命性的突破。
基因编辑与细胞疗法: 如CART细胞疗法,通过基因工程改造患者的免疫细胞,使其能够识别和攻击癌细胞,在血液肿瘤领域取得了显著成功。
液态活检: 通过检测血液或其他体液中的肿瘤DNA、RNA或蛋白质,实现对肿瘤的早期发现、监测和耐药性预测,具有巨大的潜力。
人工智能(AI)在癌症研究中的应用: AI在影像诊断、药物研发、基因组学分析、临床试验设计等方面展现出巨大潜力,有望加速癌症的攻克进程。
癌症疫苗: 预防性疫苗(如HPV疫苗、乙肝疫苗)已成功降低了相关癌症的发病率。治疗性癌症疫苗也在积极研发中,旨在刺激免疫系统攻击已有的肿瘤。

总体来说,癌症研究是一个持续深入的生物学探索过程,我们对癌症的认识不断加深,治疗手段也在快速进步。但由于其固有的复杂性和高度的个体差异,完全“攻克”癌症,将所有癌症都变成可治愈或可控的疾病,同样需要漫长而艰巨的努力。

比较:哪个会先被“攻克”?

这是一个非常难预测的问题,因为两个领域都有巨大的不确定性。但我们可以从几个角度来分析:

性质上的差异:
核聚变 是一个相对“工程化”的问题。一旦我们掌握了所需的物理原理和工程技术,理论上可以通过持续的投入和建设来实现。它更像是在建造一台复杂的机器。
癌症 是一个“生物学”问题。它涉及复杂的生命系统、不断进化的生物体以及高度的个体差异。即使我们找到了对某种癌症有效的疗法,也需要不断地研发新的疗法来应对新的挑战。它更像是在与一个狡猾且不断变化的对手进行博弈。

技术进展的速度:
核聚变 的进展相对缓慢,但一旦取得重大工程突破(例如ITER的成功运行并输出净能量),商业化的路径可能会相对清晰(尽管仍然漫长)。
癌症 的研究进展非常迅速,尤其是在分子生物学、免疫学和数据科学的交叉领域。我们每天都在学习新的知识,新的疗法层出不穷。然而,这种快速进展往往是“点状”的,即针对特定癌症类型或特定基因突变的突破,要实现对所有癌症的普遍“攻克”,需要整合和发展众多不同的疗法和技术。

定义“攻克”的标准:
如果“攻克”是指实现商业化聚变能源发电,考虑到ITER项目的进展和私营企业的加速发展,有可能在未来2040年内看到商业聚变电站的雏形,甚至更早实现小规模示范性发电。
如果“攻克”是指将所有癌症都转变为可治愈或可控的慢性疾病,考虑到癌症的复杂性和异质性,以及“攻克”的普遍性要求,这可能需要更长的时间。也许我们会在未来1020年内实现对某些高发癌症(如特定类型的肺癌、乳腺癌、结直肠癌等)的显著控制率提升,使其死亡率大幅下降,甚至接近于慢性病的管理水平。但要实现“所有癌症都被攻克”,可能需要更长的时间,也许50年以上,甚至更久。

一个可能的推论是:

在实现“商业化、经济可行”的核聚变发电之前,我们更有可能在“控制或治愈特定类型癌症”方面取得更广泛、更显著的进展。

这意味着:

核聚变 可能在某个时间点实现一个明确的“工程目标”——即能够稳定发电的聚变反应堆。但这只是第一步,从技术可行到经济可行,再到大规模普及,还需要大量时间。
癌症 的进步则是一个持续的、渐进的过程。我们将看到越来越多的癌症被有效控制,甚至被治愈,患者的生存期和生活质量不断提高。但“攻克所有癌症”作为一个终极目标,可能比核聚变实现商业化发电的“阶段性目标”更加遥远。

举个例子:

我们可能会在2040年左右看到世界上第一座商业聚变电站投入运行,但它可能仍然昂贵且初期运行不稳定。与此同时,我们可能在2030年就已经将某种特定类型的白血病或肺癌的治愈率提高到90%以上,并能够将其他几种常见癌症的管理水平提升到类似慢性病的程度。

结论:

这是一个没有绝对答案的问题,因为两者都面临巨大的挑战和不确定性。然而,基于对当前科学技术发展路径的理解,以及对“攻克”定义的侧重:

我们更有可能在“控制或治愈特定类型癌症”方面,先取得令公众感知到的、普遍性的巨大进展。而可控核聚变要实现商业化普及,虽然在技术上存在清晰的路径,但其工程和经济上的挑战决定了它需要更长的时间。

换句话说,在聚变能源真正改变我们的生活方式之前,我们可能已经显著改变了癌症患者的命运。但是,这并不意味着核聚变的研究不重要,它代表了人类对能源问题的终极解决方案之一,其意义同样非凡。两者都是人类智慧和毅力的伟大体现,值得我们持续关注和支持。

网友意见

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可控核聚变和癌症在我看过去其实是一个问题,可控。

人类一直在可控两个字上徘徊不前。

可控的核聚变=用之不竭的能源

可控的癌症=长生不老的寿命

从上帝视角来看,目前有三个阶段性状况。

1.人类从封建社会跨越资本社会才二百多年。百年这个概念对历史来说实在不值一提。

2.人类个体寿命已经不能满足科学发展的需要,矛盾已经日趋尖锐。人类在个体奋斗上发展出了分工合作,然而分工合作下的寿命也日趋不够使用。

3.人类化石能源无论是燃烧值和供能量满足下一次的科学突破已经日趋力不从心。

所以在可控的问题上,人类无路可走,只能继续向前。然而目前这两条路居然是唯一的,找不到比可控核聚变更合适的能源突破口,找不到比可控癌症更合适的寿命突破口。

这才是最可怕的。

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当年美国已经发起过一个投票,询问民众登月和治疗癌症哪个可以先实现。几乎所有的民众都选的治疗癌症。因为在他们的印象里登月这种涉及太空,飞船,火箭的高大上的计划怎么可能先实现呢?结果后来12个人已经去过月球了,癌症依然没治好。

后来克林顿时期又宣布开展国家级攻克癌症的计划,宣称要在几十年后实现让cancer这个词在字典里只有巨蟹座的意思。结果到今天cancer这个词在大多数人的心中还是癌症的意思。

所以从历史的角度来看,应该还是可控核聚变可以先在意义上被攻克。因为人们总是低估癌症,低估生物学

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癌症。估计10-20年应该大部分能攻克。

永生是一个系统性难点,估计和可控核聚变难度差不多。50-100年以上。

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以当前医学的整体发展程度,连大多数病的发病原因和机理都搞不清楚,都是当成黑盒子瞎几把整,要不就手术,要不就各种抗生素瞎试。

我选可控核聚变。

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相较两者的难度,个人倾向癌症先攻克。

对核聚变的难度,普通人可能没有概念,参见专业人士的回答:



核聚变的中子不受磁场约束,对核心堆来说是灾难性的物理损伤且不可修复。


你以为完了?早了呢。核聚变在大气层应用要用到其他宏观管理,简单说就是熵增。足以破坏地球生态圈。


所以个人认为核聚变怕是只能局限在外太空真空区,在大气层内怕是不会大规模使用咯。


那么,在外太空就不担心散热问题吗?参考下面的内容:

真空里同样要考虑,无非是靠辐射还是靠物质中介,感觉辐射的模式不太靠谱,而物质中介的模式,又会给我们带来哪些星系级生态圈上限,也是个很烧脑的事情。

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