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 | 2019-07-24
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文明能存在多久?假想象继续茂盛几十亿年,人类就需求处理一些扎手的问题,包含太阳的逝世到物质的衰变。议论悠远的未来真的有意义吗?假定咱们连下个月什么时分会下雨都不能猜测,那么猜测几十亿年后会发作什么好像是更不或许了。

不过,并不是一切的作业都像气候相同紊乱。有时分,即便是十分悠远的未来也是或许猜测的,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日英国将发作日全食,由于月球、太阳和地球运行在可猜测的安稳轨迹上,只需十分小的扰动,并且引力定律现已得到了很好的查验。相同,咱们能够运用已知的天体物理学来猜测国际胀大时或许发作的状况。

这种方法能够被称为“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”是指研讨比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年宣告的关于打开国际中生命的论文,其间概述了或许存在并挟制到悠远未来生命的灾害作业,从太阳的逝世到恒星与星系的分别。

那么,假定人类能一向活到悠远的未来,那咱们面临的最大应战是什么?咱们还不能说这些应战将怎样(或能否)被打败,仅能做出一些猜测,但能够必定的是,这些挟制人类生计的作业正在到来。

问题1:怎样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形成的危险。咱们明显还有其他火燎需求应对的挟制,比如核战争和流行病。想要处理其时存在的挟制和可继续发展问题,咱们就不得不应对一些其他应战。

首要,在数万年后,咱们将不得不面临间冰期的完毕:咱们正日子在一个绵长冰河年代的时刻短中止之中。咱们的先人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采集者,而不是一个全球文明。

咱们还或许面临不同地质年代之间剧烈的气候变化。曾经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,北极出现了棕榈树和短吻鳄,赤道区域由于太热而不适于没有保护措施的人类生计。在更悠远的曾经,乃至还上演过“雪球地球”的剧情,简直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作态损坏等危险。古生物学研讨显示,这些灾害现已导致了大约每1亿年一次的天然大灭绝。

智人作为一个物种或许不会耐久,由于咱们还能够演化成其他物种。人类会不断地变异,遵循天然选择。更不用说让人体与机器交融的技能了。在数百万年的时刻里,人类不太或许坚持不变——除非在深思熟虑之后,咱们选择将人类基因保护起来,并且能够在地质时刻的尺度上坚持这一选择。

假定“咱们”在10亿年后还存在,咱们就将具有能够任意继续发展的文明,能够在全球范围内应对灾害,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。具有讽刺意味的是,为了比其他哺乳动物存续得更久,人类有必要变得与咱们现在十分不同。

问题2: 怎样在生物圈消除后存活?

在大约十亿年内(差错为几亿年),太阳亮度的增加将消除地球的生物圈。具体而言,太阳的热量将导致岩石风化加重,然后导致某些化学反应,耗费空气中许多的二氧化碳。作为碳循环的一部分,二氧化碳的缺失将究竟导致植物的消亡。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,地球究竟会过热,成为一个失控的温室。

一种方法是运用大规划工程来保护生物圈,尽或许延伸其存在时刻。咱们能够在平流层中增加反射气溶胶,在地球和太阳之间建立一个遮阳板,乃至推动地球向太阳系外侧移动。

另一种处理方法是把生命转移到太空——这也是咱们正想要做的作业。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造,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,能完结更多的或许性。到这个时分,人类若想生计下去,就有必要将活动范围扩展到整个太阳系的规划。

问题3: 怎样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增加,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。假定没有被吞噬的话,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,太阳将以星云的方式排出大部格外气层,变成一颗细微的白矮星。

为了生计下来,任何日子在太阳系的智能生命都需求迁移到其他恒星系。当然,人类也能够选择适应,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。关于现已日子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可是然的作业。他们需求能继续运用很长时刻的动力和满足的物质来坚持太空日子,并使太空居住地达到合理的速度,以完结数千年的星际旅程。

不过,最有或许抵达其他恒星系的方法或许是凭仗微型纳米机器人飞船。与其用许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壮的激光来发射高速的微型飞船。这些飞船体积虽小,但数量许多:假定一艘飞船不能完结任务,那就发送一千艘。它们还能够带着发明生命的基因元素——乃至是人类。一旦抵达方针恒星系,它们就会降落在适宜的小行星上,展开太阳能收集器,挖掘原材料并制造更多的机器人、太阳能收集器和工厂。究竟,这些飞船能够建立新的居住地,供人们在其间日子。

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,仍是作为一个新物种在国际中传达?但假定咱们的子孙能在红巨星太阳下幸存下来的话,那他们很或许就日子在银河系的其他恒星系中。

问题4: 怎样在恒星抵达生命止境时生计下来?

国际中恒星的构成现已达到了最高点,在未来的几百亿年内,国际将达到“恒星高峰”。当亮堂而短寿的恒星燃烧殆尽时,会留下一大堆慎重而龟龄的红矮星。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。

实际上存在许多或许性:运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,收集释放出来的能量;乃至运用所谓的超辐射散射(又称为“黑洞炸弹”)直接运用黑洞的能量。不管怎样,这都需求大规划的工程。那一般的核能呢?当中子星和超新星兼并发生的新放射性同位素消失时,核裂变能量就会终止。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”或许也能适应低温文独特的环境。人工智能和硅基生物或许会在接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。假定人类在恒星抵达生命止境时幸存下来,那他们本身就将成为国际中最大的能量来历。

问题5: 怎样在星系消失之后生计下来?

随机的恒星运动究竟会导致星系溶解: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,一起导致星系的其他部分稍微紧缩。究竟,在大约1万亿年后,一切的星系都会涣散或落入中心黑洞。在与黑洞的近距离触摸中,盘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。听起来好像不可思议,但这在物理学上是或许的!至少在当今年代,人们能够通过放置反射镜来推动恒星,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。这类似于人类运用引力来帮忙旅行者号探测器转向和加速,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动彼此,进行有史以来规划最大的台球竞赛。

这将需求在每颗恒星周围制造大型结构,并事先拟定巨大的方案,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样谐和,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: 怎样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完全安稳的(中子是通过质子来安稳的,其半衰期只需几分钟)。可是,许多物理理论猜测质子并不是真的安稳,而是会在极长的时刻跨度内衰变。尽管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,这只是奉告咱们,假定衰变的确发作,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。恒星和行星将逐渐变成辐射,加上自由电子和正电子,无法构成宜居系统。毕竟一颗酷寒的黑矮星将逐渐变成氦和氢晶体,在幽静中逐渐蒸腾。剩余的就只需辐射和黑洞了,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《毕竟的问题》(The Last Question)中那台巨大的电脑所说,“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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