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发布时间:2016-6-29 8:57   阅读:


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我们注定要灭亡的!

不管我们多么努力地使自己生存并繁衍下去,但这一切都将是徒劳的。我们有能力解决气候变化问题,处置我们的核武器,防止杀人的人工智能的出现,但是我们灭亡的日子最终还是会到来的。

这一切都来自物理学法则。因为我们的家园——地球、太阳系以及整个宇宙——是有着有限的寿命的。所以一切都将毁灭。宇宙可能毁灭在一场巨大的爆炸之中,也有可能毁灭在一场巨大的撕裂之中。但根据目前的观测结果显示,宇宙更有可能走向令人沮丧的黑暗时代——任何天体、任何原子都将而不复存在,宇宙最终变为空旷之地,黑暗且寒冷。宇宙中除了基本粒子的飞驰,和粒子偶尔碰撞产生微微光亮之外,将不会有任何事情发生。

难道这是真的吗?

我们不妨首先来了解一下,如果没有任何智慧生命试图干预的情况下,宇宙的命运将会是什么样的。

地球的末日

我们先从地球来开始分析。地球的年龄大约有46亿岁了,这个年龄与太阳和太阳系其他的天体差不多。太阳几乎是我们生活中所需的所有光和热的来源,而它正处在中年时期。这似乎表明,地球的生命还有40多亿年可以快乐地生活下去。

但事实并非如此。

当太阳逐渐消耗自己的氢燃料时,它会变得越来越热,最终这种变暖的趋势会威胁到地球上的生命。在未来,每过1000年,地球的平均气温将升高几摄氏度。几亿年后,赤道附近的海洋表面温度将逼近80℃,地球的大部分地区将无法居住。虽然那时的生命将会竭尽所能来适应这种巨变,但是糟糕的事情还在后面。

十几亿年之后,我们的地球会变成炎热潮湿的地狱,海洋上将刮起灼热的飓风,而大部分陆地则是沙漠。从太空中望去,地球不再是一个漂亮的蓝色星球,而是一个淡黄色星球——赤道附近裸露的岩石散发着黄光,而天空中充满了黄色尘埃。到了公元12亿年,那时的地球将变得与过去古老的地球一样,没有动物,没有植物,只有一些耐热的细菌存活在热水池里。最终,剩下的海洋将会沸腾。约50亿年之后,太阳将会膨胀起来,变成红巨星,吞噬水星和金星,并延伸到地球的表面。那时,地球的岩石都将发出红光。而这时,地球的生命故事就结束了。

恒星的灭亡

那么恒星呢?没有恒星,就不能提供能量,生命也就无法维持下去。但遗憾的是,每个恒星的寿命都是有限的。

大个的恒星的寿命从几千万年到几十亿年,小个的恒星的寿命可超过上万亿年。虽然现在新一代的恒星还会不断诞生,但最终宇宙所有形成新恒星的原料都会耗尽完。最后一批恒星将是低质量恒星,即红矮星,一种宇宙中最常见的恒星,其数量占了整个宇宙的85%左右。红矮星具有超长的寿命,一些红矮星会持续到20万亿年左右,超过太阳寿命的4000多倍。环绕红矮星的行星,可能会具有适宜生命存在的条件,并让生命存在足够久远。

但即使是红矮星也是有寿命的。到了大约200万亿年之后,最后一颗红矮星也将会暗淡下去。从那时候开始,宇宙中所有的恒星,包括红矮星都走向死亡,留下的只是更加暗淡的残留产物——白矮星、中子星或黑洞。宇宙几乎是寒冷幽暗的,之前即使有生命幸存了下来,也很难度面对没有阳光的日子。

宇宙的终结

恒星没有了,那么宇宙呢?对此,我们面对的是一个未知的领域,我们不能完全确定将会发生什么,但可以推测。

一种观点认为,宇宙应该有足够多的物质(包括暗物质)和能量,通过引力作用减缓宇宙的膨胀,直至停止,然后宇宙会反过来发生收缩,如同宇宙大爆炸的反演。这个结局叫做“大挤压”。

除了大挤压这种结局以外,还有一种观点认为,目前这种使得宇宙加速膨胀的暗能量,可能会在某一天变得更为强大。有的科学家分析,变得更为强大的暗能量(被称为幽灵能量)会把整个宇宙完全撕裂,一个原子一个原子地进行撕裂。这种灾难结局叫做“大撕裂”。

但目前的观测结果却显示,未来的宇宙很有可能既没有大挤压又没有大撕裂,宇宙只是会永远地膨胀下去。这种宇宙的结局看起来比较温和,但是也是一个糟糕的结局:未来的宇宙将是一个极其悲观、无聊和乏味的地方。随着最后一颗红矮星的死去,宇宙中的任何恒星都将不复存在。而另一种更暗的天体,褐矮星——一种比木星略大的但没有足够物质成为恒星的行星——将会成宇宙的主宰。它们内部的热量可以维持某些智慧文明上百亿亿年。留下的还有恒星死亡后的残留产物——白矮星,中子星和黑洞。那时,在广袤的宇宙空间中搜寻,最亮的物体也只不过如同一个40瓦白炽灯泡的亮度。

在约1亿亿亿年之后,褐矮星也将死去,虽然宇宙中还有白矮星、中子星和死寂的行星,但构成白矮星、中子星和行星的粒子也是有寿命的——中子会衰变为质子,而质子也会衰变。虽然质子的衰变周期极为漫长,如果质子的其半衰期可大约为1041年的话,那么白矮星、中子星和行星将会在约3×1043年之后瓦解,变成更为基本的粒子,剩下的将只有黑洞,宇宙将进入黑洞时代。

黑洞将是宇宙中最后一个哨兵,但就连黑洞也并非不朽。通过霍金辐射,它们会损失质量,最终会在一场爆发中消失——宇宙中最后的可见光爆发。最终在约1.7×10106年之后,任何的黑洞都将蒸发掉,宇宙将进入“黑暗时代”,那时,宇宙已经没有原子了。剩下的将是光子,以及一些其他的基本粒子,在广袤的空间之中穿行。除此之外,再也不会有什么事情发生了。

寻找新的居住地

那么,我们还能做什么?生命就应该接受这种悲伤的命运吗?我们能做到推迟——也许无限期地推迟——这种灭亡的命运吗?这听起来难度巨大,但是如果我们什么也不做,那么我们必将面临必死的命运。

我们首先可以避免因太阳的变化而走向灭亡。随着太阳变暖,我们可以搬到离太阳更远的地方,例如移民火星,或者去木星或土星的卫星上。例如,大约30亿年之后,土星的卫星泰坦(土卫六)可能是一个气候温和并且有水的天堂,它浓厚的大气层还可以抵挡任何致命的辐射。

如果我们对地球十分眷恋的话,我们还可以简单地把它移动到一个更远的新轨道。我们可以通过在离地球十分近的位置上推动一个小行星或彗星,产生的引力牵引作用,可以使得地球逃离太阳灼热的魔爪。

但是我们赢得的只是30亿到40亿年的时间。太阳灭亡后,我们未来的继承者,不管是否还是人类,还是一种替代物种,或者是人工智能,都将需要一个新的能源天体。但即使是红矮星和褐矮星也不能永久地存在。到那时,我们的继承者所要面对的还是要寻找新的获取能源的办法来维持他们的文明。

但是,如果宇宙的膨胀不断加快,那么随着时间的推移,我们在星际空间能够利用的大量的物质和能量,最终会以超过光速的速度离开我们,我们将永远无法利用它们。那时,未来的人类能使用的资源范围将极为有限。那么该怎么办呢?

有一种办法可以高效地获取能量。1960年,美国普里斯顿大学的物理学家弗里曼·戴森认为,先进的智慧文明可能会建立一个包裹恒星的巨大球形结构,来捕获和保存恒星的大部分或全部的能量输出。这种建筑叫做“戴森球”。即使在宇宙的黑洞时期,智慧生命可以建立类似的戴森球来收集黑洞释放出的能量,比如霍金辐射,一种在黑洞事件视界辐射由真空中虚粒子产生的一种辐射,是一种很微弱的辐射:一个稍大的黑洞产生的霍金辐射,相当于温度只有比绝对零度高一点点的物体产生的辐射。但是在黑暗的未来,我们必须利用我们所能利用的一切。

不过就像前面所说的,黑洞会最终因霍金辐射而消失,那时候可就怎么没有任何能量可以被智慧生命所利用了。那么之后,智慧生命还能有存活的希望吗?

逃离这个宇宙

有的科学家认为,当我们的宇宙不再适合任何生命生存时,可以简单地移居到一个新的宇宙之中。未来的人类在黑暗时代来临之前,将不得不制定这个长久的逃离计划。移居到新的宇宙将是我们唯一的希望。

科学家认为,既然宇宙的诞生是一个自然的事件,那么它必定遵循一定的物理学规律,足够先进的智慧文明将有能力根据这些规律制造一个新的宇宙。而且,主流的宇宙学家认为宇宙不止有一个,宇宙大爆炸只是发生在整个更大时空中的一部分,这就是说,和我们一样的宇宙很多很多,我们的宇宙灭亡了,我们可以制造出一个虫洞,来抵达另一个宇宙。

这并非易事。制造一个新的宇宙或者制造一个虫洞等隧道抵达另一个宇宙,都需要巨大的能量。这种能量,可能相当于有太阳系那么大的粒子对撞机产生的能量,或者相当于整个恒星或黑洞所具有的能量。这么多的能量可能要消耗先进智慧文明的大部分能量,而且完成这个任务得需要上千年乃至上万年的工作,使用的技术将是超乎想象地复杂和庞大。这将是宇宙中最伟大的工程项目。

当然还有其他的可能。几年前,瑞士的大型强子对撞机准备开启之时,一些怀疑论者认为它会在无意之中或者触发一种“相变”,类似冰变成水的一种时空结构的变化,从地球以光速的速度传播出去,改变整个宇宙本身的结构,而最终可能会使得宇宙重回年轻,而不会走向黑暗时代。不过,很显然大型强子对撞机的能量还不足够高。也许在未来,先进的智慧文明会产生更为强大的粒子加速器,来引发宇宙的相变,以此来把宇宙的未来引向另外一条道路。

当然,一切的计划并不是真的要去拯救宇宙,而是拯救宇宙中的生命。寻找一种办法使得生命处在永恒的道路上,则是任何智慧生命的都应追寻的终极目标。

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