我们的未来
美国伟大的天文学家卡尔·萨根曾经打过一个比方,他说“我们一直生活在宇宙的打靶场里”。地球就像一个靶子,随时可能被太空中的小行星击中。
长远来看,人类在星际中殖民势在必行。殖民火星是一个不错的选择。
可如果真的要把火星打造成人类的新家园,难点在哪儿呢?难点当然有很多,但最重要的一个在于改造气候。
火星的平均气温只有零下55度,而且它虽然和地球一样有大气层,但大气密度只有地球的1%,含氧量极低。
用温室效应加热火星。可以先从木星的卫星木卫六上开采甲烷,或者从星际间的小行星上开采氨气。甲烷和氨气都是温室气体,有很强的保温能力。然后我们再把这些气体注入火星大气。这个过程还有个好处,就是会促进火星表面凝固的冰和干冰融化,释放出大量的水蒸气和二氧化碳,从而进一步加剧温室效应,提高火星的表面温度,同时增加火星的大气压。
火星的气温只需要升高6度,就能开启自主持续升温的良性循环。等到温度足够高之后,火星表面的冰盖就会进一步大规模融化,液态水会流入火星古老的河床,江河湖海就会出现在星球表面。有了水,后面的发展就很顺利了。人们可以着手开始种植庄稼,庄稼既可以释放出氧气来供人类呼吸,又可以制造出更多的土壤供更多的植物生长。
人类要想永远地生存下去,就必须在走出地球之后,进一步地走出太阳系,进入宇宙深处生存。
进入宇宙深处生存难点在于提高飞行器的速度。现在科学家认为可能适宜人类生存的两颗行星,比邻星b和开普勒452b。它们俩距地球的距离分别是4.2光年和1400光年。这么对比来看,好像4.2光年还挺近的,以光速飞行的话,4年多就能到。但你知道吗?截止到2018年,人类历史上最快的宇宙飞行器是帕克太阳探测器,它的极限速度可以达到每秒190多公里。可就算按照这个速度,它要想飞到比邻星b也需要6000多年的时间。这我们肯定等不了。所以人类要想走出太阳系,就必须研发出更快的飞行器。
人类科技的发展史,其实就是人类利用的能源的演变史。烧柴,煤炭、石油、电能和核能的能力,使用能量转化效率越高的能源,就能建造出来越快的飞行器。
今天我们要想把飞船送进太空,基本上都要靠火箭来发射,而驱动火箭运行的,是它内部储存的大量燃料。不管哪种火箭,本质上都是通过化学燃烧过程来释放能量的。
人类历史上最强大的火箭土星五号,起飞重量有3000多吨,其中光燃料就超过了2500吨,而且就算有这么多燃料,它最终也只能把45吨的东西送上月球轨道。
核聚变火箭的速度可以达到光速的10%以上,是帕克太阳探测器极限速度的150多倍。
但核聚变火箭还是不够快,你想想,就算它能以10%的光速航行,那从地球到达比邻星b也得40多年啊,到达开普勒452b就更别提了,要14000多年,所以核聚变火箭还是不够。
人类要是能制造出以反物质为能源驱动的火箭,就能获得更快的航行速度,甚至能让人以接近光速的速度飞行。
未来人类说不定能研发出超光速飞船,甚至打开虫洞,直接实现空间穿越。
假设人类已经克服了飞船速度上的困难,有能力到达任何一个适宜人类生存的星球上殖民。一个问题紧随其后——外星人。
外星人只要生活在这个宇宙里,就要遵守自然法则。类比人类的进化史,生物想要发展成智慧生命,有三个属性是必要的,分别是立体视觉、有抓握能力的肢体,还有语言。
假如人类真的能走出太阳系,在宇宙深处的各个星球上建立起殖民地,那人类就算是安全了吗?
不一定,那时候的人类可能还会面临最后一个致命的危机,那就是宇宙的终结。
宇宙的结局可能是大冻结、大挤压和大撕裂。
今天的宇宙是在逐渐膨胀的。那宇宙在遥远的未来就有可能无限地膨胀下去,所有的恒星距离越来越远,宇宙也就会越来越冷。最终,宇宙就会在膨胀中陷入彻底的黑暗,温度会无限接近绝对零度,分子的运动都会停止,一切事物都会冻结。宇宙的这种可能结局叫大冻结。当然,宇宙说不定也会停止膨胀,开始收缩,最终宇宙大爆炸逆向出现,宇宙重新收缩成一个点,这叫大挤压。
科学家们在观测宇宙的膨胀速度时发现,目前的宇宙不仅在膨胀,而且是在加速膨胀,膨胀得越来越快。第三种宇宙的结局:大撕裂。大撕裂说的是,宇宙会疯狂地膨胀下去,最后所有的物质都开始相互远离,不仅仅是星系之间,就连恒星、生物甚至是构成生物的原子,最终都会被彻底撕碎。
不管宇宙的结局是哪个,所有的生命和文明都会在这个过程中灭亡。
面对宇宙的终结,未来的人类可以做些什么呢?还是两种可能实现的人类自救方式。
今天宇宙之所以加速膨胀,是因为宇宙空间里存在着一种特殊的东西,名为“暗能量”。暗能量的效果和引力相反,引力会把各种东西都拉到一起,而暗能量能让它们相互远离。而且,暗能量越多,宇宙膨胀得就越快。
如果未来人类能够发展出非常先进的文明,那说不定就可以掌握能利用暗能量的技术,在宇宙里创造一个对抗大撕裂的安全区,这样人们就可以在安全区里正常生活。这是人类自救的第一种方式,可以帮我们应对宇宙大撕裂的结局。
一劳永逸的方法就是进入平行宇宙。
宇宙就像一个膨胀的巨大气泡。我们这个宇宙里的引力如果再强一点,那在几十亿年前,我们就应该已经经历了大挤压。如果它弱一点呢,我们就应该已经经历了大冻结。所以,我们身处的这个宇宙,它的引力不大不小刚刚好,特别适合诞生生命。问题就出在这儿,为什么它这么恰到好处,是个巧合吗?
最合理的解释就是,时时刻刻都有宇宙在诞生,但它们中的大多数就像气泡一样,还没长大就破裂了,最终能长期存在的宇宙只是一小部分。而就在这一小部分里,大多数宇宙的参数也不适合生命诞生。但正因为宇宙的数量足够多,所以总会存在一些个别的宇宙,既能稳定存在,各项参数又适合诞生生命,我们生存的这个宇宙就正是其中的一个。这恰恰证明了宇宙中很有可能存在无限多个平行宇宙。
目前理论物理学界最前沿的理论是弦论,弦论很有可能在未来统一物理学界的两大基石——量子理论和相对论,成为解释一切宇宙现象的大一统理论。在研究弦论的过程中,科学家们发现,弦论的方程有无数个解,每一个解都对应着一个可能存在的宇宙。如果未来人类能破解弦论的奥秘,就能确定是不是真的存在其他适合人类生存的平行宇宙。一旦确定,未来人类说不定就能开启连通不同宇宙的虫洞,在我们这个宇宙终结之前,进入到其他宇宙中生存。能做到这一点,人类才算是迈过了“生存危机”的最后一道坎儿。