如果想继续繁盛几十亿年,人类就需要解决一些棘手的问题,包括太阳的死亡到物质的衰变。

文章作者:管理一号 | 2019-07-23
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人类作为一个物种的存续时刻能比其他哺乳动物更长吗?

北京时刻7月23日音讯,文明能存在多久?假如想持续繁盛几十亿年,人类就需求处理一些扎手的问题,包括太阳的死亡到物质的衰变。

谈论悠远的未来真的有意义吗?假如咱们连下个月什么时候会下雨都不能猜想,那么猜想几十亿年后会发生什么好像是更不或许了。

不过,并不是一切的工作都像气候相同混乱。有时候,即便是十分悠远的未来也是或许猜想的,特别是在天体物理学和国际学中。咱们能够坚信,2090年9月23日英国将发生日全食,由于月球、太阳和地球运行在可猜想的安稳轨迹上,只要十分小的扰动,并且引力定律现已得到了很好的查验。相同,咱们能够使用已知的天体物理学来猜想国际胀大时或许发生的状况。

不断变亮的太阳或许会给咱们的后代带来严峻的问题

这种办法能够被称为“物理末世论”(physical eschatology)——这是天文学家马丁·里斯(Martin Rees)发明的一个术语,指的是用天体物理学来模仿国际的走向。里斯从神学中得到启示,其间“末世论”是指研讨诸如国际末日之类的终极事物。关于这个主题的经典著作是弗里曼·戴森(Freeman Dyson)在1979年发表的关于敞开国际中生命的论文,其间概述了或许存在并要挟到悠远未来生命的灾祸工作,从太阳的死亡到恒星与星系的分离。

那么,假如人类能一直活到悠远的未来,那咱们面对的最大应战是什么?咱们还不能说这些应战将怎么(或能否)被战胜,仅能做出一些猜想,但能够肯定的是,这些要挟人类生计的工作正在到来。

移居太空或许是咱们长时刻生计的时机

问题1:怎么比其他哺乳动物存续更久?

哺乳动物物种的典型存在期限大约是100万年左右。对人类来说,现在的天然灭绝率远远小于咱们给自己造成的危险。咱们明显还有其他迫切需求应对的要挟,比方核战争和流行病。想要处理当时存在的要挟和可持续发展问题,咱们就不得不应对一些其他应战。

首先,在数万年后,咱们将不得不面对间冰期的完毕:咱们正生活在一个绵长冰河年代的短暂中止之中。咱们的祖先在冰河年代幸存下来,所以这或许没什么大不了的——只不过他们是游牧的打猎搜集者,而不是一个全球文明。

咱们还或许面对不同地质年代之间剧烈的气候变化。曩昔的地球有时会比现在更冷,有时则更热。在始新世,地球气温升高了10摄氏度,北极呈现了棕榈树和短吻鳄,赤道区域由于太热而不适于没有维护措施的人类生计。在更悠远的曩昔,乃至还上演过“雪球地球”的剧情,几乎一切的地表都被冰雪掩盖。

此外,咱们还会迎来超级火山活动、流星碰击、伽马射线迸发或突发生态破坏等危险。古生物学研讨显现,这些灾祸现已导致了大约每1亿年一次的天然大灭绝。

智人作为一个物种或许不会持久,由于咱们还能够演化成其他物种。人类会不断地变异,遵守天然挑选。更不用说让人体与机器融合的技能了。在数百万年的时刻里,人类不太或许保持不变——除非在深思熟虑之后,咱们决议将人类基因维护起来,并且能够在地质时刻的尺度上坚持这一决议。

 

假如“咱们”在10亿年后还存在,咱们就将具有能够恣意持续发展的文明,能够在全球范围内应对灾祸,并提前为地质时期做好方案。并且很或许此刻的人类与今天咱们的差异就像咱们与三叶虫的差异相同大。具有挖苦意味的是,为了比其他哺乳动物存续得更久,人类必须变得与咱们现在十分不同。

在未来几百亿年内,国际中恒星的数量将抵达高峰

问题2: 怎么在生物圈消灭后存活?

在大约十亿年内(误差为几亿年),太阳亮度的添加将消灭地球的生物圈。具体而言,太阳的热量将导致岩石风化加剧,从而导致某些化学反应,耗费空气中很多的二氧化碳。作为碳循环的一部分,二氧化碳的缺失将终究导致植物的消亡。此外,跟着越来越多的水蒸气(一种强有力的温室气体)从海洋中蒸腾,地球终究会过热,成为一个失控的温室。

一种办法是运用大规划工程来维护生物圈,尽或许延伸其存在时刻。咱们能够在平流层中添加反射气溶胶,在地球和太阳之间树立一个遮阳板,乃至推进地球向太阳系外侧移动。

另一种处理办法是把生命转移到太空——这也是咱们正想要做的工作。自给自足的太空栖息地好像是或许的,那里具有的物质是地球表面的数十亿倍。即便太空殖民基地看起来很难制作,但咱们也应该记住,时刻是满足的。咱们有10亿年的时刻来变得更熟练、更赋有,能实现更多的或许性。

到这个时候,人类若想生计下去,就必须将活动范围扩展到整个太阳系的规划。

问题3: 怎么在太阳的主序星阶段完毕后存活?

大约50亿年之后,由于太阳中心积累的氦被重力加热升温,其亮度将开始更迅速地添加,变成一个巨大的红巨星。太阳的表面温度下降,但由于巨大的表面积,太阳光的总输出会变得更大。这或许意味着地球末日的到来,由于它很或许在太阳胀大时被吞没。假如没有被吞噬的话,地球也会在太阳的炙烤下变成一颗没有空气的焦黑行星。“不久”(10亿年左右)之后,太阳将以星云的形式排出大部分外气层,变成一颗微小的白矮星。

为了生计下来,任何生活在太阳系的智能生命都需求迁移到其他恒星系。当然,人类也能够挑选习惯,可是白矮星并没有太多的光和能量。

抵达其他恒星系要么需求十分高速的航天器,要么需求很长时刻。关于现已生活在自给自足的太空居住地的人来说,让他们前往新目的地或许是天但是然的工作。他们需求能持续运用很长时刻的动力和满足的物质来保持太空生活,并使太空居住地抵达合理的速度,以完成数千年的星际旅程。

不过,最有或许抵达其他恒星系的办法或许是借助微型纳米机器人飞船。与其用很多动力把巨大的星际飞船推到一个适中的速度,还不如用反射帆和强大的激光来发射高速的微型飞船。这些飞船体积虽小,但数量很多:假如一艘飞船不能完成任务,那就发送一千艘。它们还能够携带发明生命的基因元素——乃至是人类。一旦抵达目标恒星系,它们就会降落在适宜的小行星上,展开太阳能搜集器,挖掘原材料并制作更多的机器人、太阳能搜集器和工厂。终究,这些飞船能够树立新的居住地,供人们在其间生活。

很或许没有生物学意义上的人类会离开太阳系。从这一点上,咱们或许会质疑,未来咱们到底是作为人类,还是作为一个新物种在国际中传达?但假如咱们的后代能在红巨星太阳下幸存下来的话,那他们很或许就生活在银河系的其他恒星系中。

问题4: 怎么在恒星抵达生命止境时生计下来?

国际中恒星的构成现已抵达了最高点,在未来的几百亿年内,国际将抵达“恒星高峰”。当明亮而短命的恒星燃烧殆尽时,会留下一大堆稳重而长寿的红矮星。它们能够发光上万亿年。可是,恒星的构成速度将会下降。在10到100万亿年后,乃至红矮星也会喷发并消失。为了生计,生命需求星光以外的动力。

实际上存在很多或许性:使用褐矮星和气态行星的氢进行核聚变;将物质倾倒到黑洞吸积盘中,搜集释放出来的能量;乃至使用所谓的超辐射散射(又称为“黑洞炸弹”)直接使用黑洞的能量。无论怎么,这都需求大规划的工程。那一般的核能呢?当中子星和超新星合并产生的新放射性同位素消失时,核裂变能量就会停止。当行星内部的同位素衰变并冷却下来时,地热能也会耗尽。

此刻的“生命”或许也能习惯低温文奇异的环境。人工智能和硅基生物或许会在挨近绝对零度的环境中茁壮成长。跟着恒星的消失,以碳基生命和智能生物很有或许会退回到舒适的虚拟国际中,这个虚拟国际比外部国际要大得多,也杂乱得多。

假如人类在恒星抵达生命止境时幸存下来,那他们自身就将成为国际中最大的能量来源。

问题5: 怎么在星系消失之后生计下来?

随机的恒星运动终究会导致星系溶解:恒星之间会不时地擦肩而过,并随机地改动速度。有时这会给恒星一个脱离星系的逃逸速度,使其消失在巨大的虚空中,同时导致星系的其他部分略微紧缩。终究,在大约1万亿年后,一切的星系都会分散或落入中心黑洞。在与黑洞的近距离接触中,围绕恒星的行星也会被抛出。

为了生计,智慧生命需求引导恒星进入长时刻安稳的轨迹。听起来好像难以想象,但这在物理学上是或许的!至少在当今年代,人们能够经过放置反射镜来推进恒星,此刻恒星的辐射就像十分弱小的火箭发动机,让它们以可控的方法彼此擦肩而过。这类似于人类使用引力来帮助旅行者号探测器转向和加快,只不过规划更大。当这些恒星改动轨迹时,它们能够被用来进一步推进彼此,进行有史以来规划最大的台球比赛。

这将需求在每颗恒星周围制作大型结构,并事前拟定巨大的方案,每个恒星系所需求的物质总量大约相当于一颗较大的小行星,并且物理学相对简略。这个问题更多的是关于在十亿年的时刻尺度上怎么和谐,关于现已处理了前述问题的人类来说,这或许只是一个日常方案。

问题6: 怎么从物质的完结中幸存?

这儿所说的物质是由质子、中子和电子组成的原子构成的。质子和电子通常被认为是彻底安稳的(中子是经过质子来安稳的,其半衰期只要几分钟)。

但是,许多物理理论猜想质子并不是真的安稳,而是会在极长的时刻跨度内衰变。虽然物理学家现已进行了一些斗胆的研讨,但迄今为止还没有观察到质子衰变。不过,这仅仅告知咱们,假如衰变的确发生,需求数万亿年的时刻。

这种衰变将意味着咱们现在所知物质的完结。恒星和行星将渐渐变成辐射,加上自由电子和正电子,无法构成宜居体系。最终一颗冰冷的黑矮星将逐渐变成氦和氢晶体,在幽静中逐渐蒸腾。剩余的就只要辐射和黑洞了,一个空荡荡的国际。

咱们能绕过这一结局吗?正如艾萨克·阿西莫夫的短篇小说《最终的问题》(The Last Question)中那台伟大的电脑所说,“现在还没有满足的数据来给出一个有意义的答案。”

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