要对科学的未来说点有用的话，我们得先回顾过去。很久以前，科学的目标是哲学性的。随着时间推移，它变得越来越实用。我们已经从试图回答生命的意义或上帝的本质，转向了如何最高效地生产太阳能电池。
不过，尽管重心已经转移，我们仍然对追求这两个目标都感兴趣。在相对不远的将来，科学会有哪些发展？
在这篇文章里，我将审视科学的发展历程，看看能否对未来做出一些预测。
民主
先从一个科学思维长期趋势的简要分析开始。
大约两百年前，世界上很大一部分地区的政治制度从贵族制转向了民主制。这对社会本身的目标产生了深远的影响。
此前这些目标由少数无需劳作的人确定，此后则由一个大得多的群体来确定。尽管一开始并非所有人都有投票权。
社会目标的更新也改变了科学的目标。科学现在要为民主的多数人提供成果。而民主的多数人显然主要希望科学能改善生活水平。这就导致了对工程/实用科学的更多关注，对哲学的关注则减少了。
1900 年前后，人们进行了真实世界的实验（例如卢瑟福、居里等许多人），并发展出了背后的数学（例如麦克斯韦、爱因斯坦、玻尔，以及其他许多人）。新的工具让我们对周围的物理世界有了远为深入的理解，而这又推动了更好工具的发展。
科学方法也随之改变，变得更契合新的目标。试错成为一种重要机制，无论是在实际应用中，还是在发展新理论/模型时。如何尽快筛除错误成了一个重要问题（证伪：波普尔）。
1900 年之后，大多数民主社会确立了普选制。更多的人——如果不是大多数人的话——有了投票权，这很可能又一次改变了目标。
工程团队
随着科学工具的发展越来越精密，开发下一代工具所需的人数也越来越多。
安东尼·范·列文虎克当年能凭一己之力制造出当时最好的显微镜，而如今要制造下一代显微镜（它们还算得上是”显微镜”吗？），则需要一个庞大的团队。
更不用说欧洲核子研究中心（CERN）、ITER 托卡马克、太空旅行或DNA 测序这类项目了。它们都需要大批人员协作。
另一个例子是计算机的发展：计算机从来不是由某一个人发明的。它是一项工程成果，有非常多的人为之做出了贡献。最早的计算机帮助科学知识更上一层楼，进而促成了更好的计算机，如此循环。如今，没有计算机的科学几乎是不可能的。
那么，如今个人天才还有用武之地吗？我们有生之年还会出现另一个爱因斯坦吗？
既然每一代人都需要自己的英雄，大概会有的。但这些新英雄多半不会是”真正的”英雄：下一代科学工具的开发，很可能更多地是团队的成果。
数学
说到这里，我想深入谈几个具体的科学问题。科学领域的哪些部分陷入了停滞？哪些地方可以期待进一步的发展？先从数学总体谈起。
回望过去，可以说我们今天使用的数学大概是由勒内·笛卡尔”发明”的。最大的成功也许归于牛顿、麦克斯韦和爱因斯坦。他们都以能够真正描述观测现象的方式推进了数学，具有实际应用，从而使工程学大步向前。
这些数学家的成功（以及名声！）可能导致人们高估了数学的能力。许多人受到这些昔日成功带来的名声的激励，试图用数学来解释其他尚未解释的观测现象。尤其是那些引出量子力学的观测。
举例来说：尽管双缝实验可以有许多不同的解释，人们还是寻求并找到了一种数学解释。不幸的是，它变得如此繁复，以至于令人生疑（奥卡姆剃刀）。在我看来，它几乎过于玄奥，很可能会被某种更贴近现实的东西所取代。
到头来，我们让数学对上了号，却不再拥有一个关于实际发生了什么的真实世界模型。
布朗运动
在这个语境下，爱因斯坦关于布朗运动的论文很有意思。
把一些反光材料的小碎片放进一杯水里，用光照射，墙上的反光点（看起来像迪斯科球！）会移动。你可能会以为那是因为水刚倒进去，杯子里还有细小的水流。然而——这是关键的观测——即使把杯子放上很久，反光点的运动也不会减慢！这很奇怪。
要解释这一观测，可以轻而易举地提出好几种理论。也许有电流流过这些金属碎片，让它们互相吸引和/或排斥（并没有）。
但正是爱因斯坦，通过假设水分子存在、并且在不断运动碰撞——也撞击水中的小镜片——来解释了这些运动。他证明，只要做出这一假设并计算统计规律，就能解释小镜片以及墙上光点的运动。
实际上，他让”分子存在”这一假设（当时分子仍无法被观测）变得可信。他是用数学做到这一点的。
与此同时，他还为已知的科学世界增添了整整一个更小的尺度层级，一个新世界（原子！）。这些原子小到无法观测，比此前科学所运作的尺度更小。
尺度
爱因斯坦让一个比当时已知尺度更小的层级变得更可信。一个更小的世界。
随之而来的问题当然是：再下一个更小的尺度上，世界会是什么样子！它存在吗，还是我们已经发现了事物最小的（基本的）尺度？（没有）
大约一百年前，出现了大量新的物理观测。这主要得益于当时正在涌现的新工具。辐射就是一个好例子，卢瑟福和居里做了许多观测。这引出了原子尺度的发现。
原子（大概）早就存在，但科学家直到那时才发现它们。如今，我们确实相信在量子世界里还有下一个更小的尺度层级。
目前我们无法直接观测这个更小的尺度层级。但我们可以做一些统计性的观测。就像布朗运动的统计一样：我们可以在某些实验中观测大量光子，并据此推断下一个更小层级的情况。或者我们可以让大量基本粒子（从未被直接观测到）相互碰撞，追踪它们的轨迹，并从中得出统计规律（CERN）。这足以让我们有信心宣称希格斯玻色子必定存在。统计，统计……
但在那之下，是否还存在更小的尺度层级？会不会，比如说，有一群小小的火箭人驾着微型飞船四处飞行，把希格斯玻色子推向正确的方向？我们不知道。会不会有一种以太，承载着各种各样的波？它会不会其实是七维的？
我们”知道”存在的最小的东西，大概是普朗克长度。说来话长，但看起来物体运动存在一个最小的、离散的距离。没有物体能移动比它更短的距离。这就是普朗克长度，它非常非常非常小：约 1.6×10−35 米。
为了直观理解这个距离：一个水分子（H2O）的宽度估计约为 2.75×10-10 米——那可要大得多！
所以，如果一个小火箭人的大小是，比如说，10-30 米，那么一个水分子里就能装下 1020 个（即 100000000000000000000 个）。
看来，在原子尺度和有待发现的最小尺度之间，可能还有许许多多的尺度层级！
请看下面这张图，它展示了几个数量级的尺度：
在上图中，我大概会划分出三个尺度层级。左边是原子尺度，中间是生命—纳米—DNA—多肽尺度，右边是生物（人类）尺度。这张图从左到右的尺度差约为 1010 个数量级，包含了 3 个不同的尺度。
所以，非常粗略地，我们可以把 105 算作一个尺度层级。照此继续往小处推（除了想象力之外没有别的理由这么做），原子尺度和普朗克尺度之间就会有 5 个层级。5 个各有自己规则、有待发现的完整世界……哈哈！
下一个更小的层级
新工具的开发如今是一项巨大的团队工程。要发现一个比目前已知更小的世界（或一个比目前已知更大的宇宙），我们需要下一代科学工具。这些新工具将告诉我们更多关于实在本质的信息，也可能推动工程学和我们的生活质量向前发展。
这些下一代工具很可能也会极其昂贵，需要大型团队来建造。新发现会更难获得。
生命本身
我们甚至还没有探索完目前已知的尺度层级。例如，DNA/多肽/病毒尺度在很大程度上仍未被探索。
1700 年前后对世界的探索很简单：把已知的画下来，看看世界地图，凑齐一条船（团队协作），然后驶向尚未绘入地图的区域。
生命/DNA 尺度正是眼下有大量探索工作要做的地方。同样的配方：画出已知的，填补空白。显然，这将带来许多益处。
工程学将继续前进！