麥克·漢隆
我們注定在劫難逃,不會(huì)永存。為了繁衍、維持和生存,我們付出的一切努力必將付諸東流。我們或許能理清氣候的變化,能解除核武器的威脅,能終結(jié)艾滋病的肆虐,但是,我們無法改變?nèi)祟愖陨淼拿\(yùn),正如白天過后注定是黑夜一樣。
一切都是宇宙的物理規(guī)律。我們賴以生存的家園有著固定的壽命。一切都注定毀滅,也許葬身火海,也許垂死掙扎直至命喪熱寂。星球都將消亡,膨脹擴(kuò)大的宇宙將成為一個(gè)浩瀚、黑暗并且冰冷的天地,毫無生氣,一片死寂。隨后,宇宙間的自然法則運(yùn)行依舊。真的會(huì)這樣嗎?
人類的聰明才智由來已久,而且宇宙的任何毀滅性后果都還比較遙遠(yuǎn),我們還有時(shí)間準(zhǔn)備一切。
讓我深有感觸的是,拯救宇宙的計(jì)劃不再只是想象中的工程。正如尋求應(yīng)對(duì)氣候變化的根本辦法需要全人類的不懈努力一樣,設(shè)計(jì)建造一個(gè)永久家園的任務(wù)必將落到我們子孫萬代的肩上——或是宇宙中其他生靈的肩上。宇宙蒼穹間的災(zāi)難太浩渺太遙遠(yuǎn),眼下的人類束手無策。但是,我們可以開始探索這個(gè)空間,尋找可行的出路。
要想知道宇宙怎樣才能永遠(yuǎn)適宜生存,我們必須弄清宇宙最終的命運(yùn)。那么,就從我們休養(yǎng)生息的地球開始談吧。
地球大約46億歲了,與太陽系中的太陽和其他星球大致同齡?,F(xiàn)在,作為我們所需熱量和光明來源的太陽,生命已過半。這似乎意味著生命在地球上還能存在40億年的時(shí)間。然而事實(shí)并非如此。
由于氫燃料的消耗,太陽將持續(xù)升溫。最終,太陽溫度的升高將使地球上的生命消亡。當(dāng)前,地球處于溫度適宜的宜居帶中:水不會(huì)因溫度太低而凝結(jié),也不會(huì)因溫度太高而沸騰。10億年以后,我們將處于宜居帶的最邊緣?,F(xiàn)在,地球溫度每千年就增加幾攝氏度,而且這個(gè)過程會(huì)由于全球變暖而加速(海水不斷蒸發(fā),幾十億噸的水蒸氣進(jìn)入大氣,加大溫室效應(yīng)氣體所占比例)。
因此,再過幾億年,地球的大部分地方將變得不適宜居住。赤道近海將成為一個(gè)溫度高達(dá)80℃的死亡地帶。令人擔(dān)憂的是,這只是根據(jù)目前情況做出的估計(jì),情況很可能持續(xù)惡化。
直到后來,生命將發(fā)生劇變,最終生物集群的滅絕如期而至。10億年以后,地球?qū)⒆兊醚谉岣稍?,狂風(fēng)肆虐,荒漠遍野。從太空遙望,地球不再是壯觀的藍(lán)綠色星球,而是一個(gè)淡黃色天體,塵埃遮天蔽日,赤道附近礪石遍布。直到公元12億年,地球?qū)⒒貧w原貌:沒有動(dòng)物,沒有植物,只有少量的微生物在炙熱的鹽堿地里掙扎維持。漸漸地,海洋沸騰蒸發(fā),太陽膨脹擴(kuò)大,吞噬水星、金星,乃至地球,直至變成一個(gè)紅巨星。地球的生命就此終結(jié)。
設(shè)想地球并不是太空里獨(dú)一無二的,智能生命在宇宙間普遍存在。太陽并不是最后一個(gè)消亡的星球。美國航空航天局的開普勒空間望遠(yuǎn)鏡觀測到的最新數(shù)據(jù)表明,僅在銀河系中就存在約10億個(gè)類似地球的天體。在地球消亡后的很長一段時(shí)間里,可能會(huì)有無數(shù)的文明誕生,并且消亡。
當(dāng)然,永恒的安全地帶是不存在的。到了一定的時(shí)間,所有的星星將不再閃爍。如太陽般的大型高溫星球,在少則數(shù)千萬年、多則數(shù)十億年的時(shí)間里會(huì)耗盡氫燃料。很長一段時(shí)間以后,新一代的星星將誕生。然而,宇宙中游離氫的來源最終將不可避免地全部耗盡。最終的幸存者將是宇宙中最常見的星星——紅矮星。紅矮星的顯著之處在于它們的壽命,有些紅矮星的壽命長達(dá)20萬億年,是太陽壽命的4000倍。圍繞紅矮星運(yùn)行的行星(我們已發(fā)現(xiàn)很多)有可能得到熱量和光明,使某種生命形式能夠得以維系。
但是,紅矮星也不是永恒的。100萬億年以后,以氫為燃料的末代天體將由殘留的空氣云產(chǎn)生。到公元200萬億年,最后的星星都將消亡。從此以后,宇宙將無比漆黑寒冷。生命,假如真有幸存者的話,也將舉步維艱。
現(xiàn)在,我們來看看更加神秘的水。需要指出的是,我們對(duì)宇宙最終命運(yùn)的預(yù)測并不完全確定。過去人們常認(rèn)為,宇宙間有足夠多的物質(zhì)(包括暗物質(zhì))和能量,能產(chǎn)生足夠大的引力,從而減緩并且阻止宇宙膨脹,甚至最終聚攏所有的星球。這是一個(gè)與大爆炸正好相反的過程,被稱作大擠壓。事實(shí)上,宇宙間似乎并沒有足夠量的物質(zhì)能促使大擠壓的發(fā)生。而且,還有其他一些可能的災(zāi)難。
1999年,新漢普郡達(dá)特茅斯學(xué)院的物理學(xué)家羅伯特·考德威爾指出,推進(jìn)宇宙膨脹的暗能量終將變得異常強(qiáng)大。據(jù)推算,一種叫作“幻想能量”的更強(qiáng)大的暗物質(zhì)能夠以原子為單位分割整個(gè)宇宙,該災(zāi)難被稱作大撕裂。這種災(zāi)難離現(xiàn)在只有200億年之“近”。為了充分討論,我們假設(shè)將來并沒有大擠壓和大撕裂。一種相對(duì)溫和的情境是:將來的宇宙會(huì)變得毫無生趣。正如天學(xué)家馬丁·里斯所言:“如果宇宙中的一切持續(xù)下去,那么宇宙將變得更加虛無和孤寂。遠(yuǎn)處的星系將退縮得更遠(yuǎn)更快,直至消逝。”
隨著各星系從彼此的視域中消失,在最后的紅矮星消失以后,宇宙將由全新的、更昏暗的天體棕矮星統(tǒng)治。它們獨(dú)立存在,有木星大小,溫度很低。它們絕不會(huì)成為明星,因?yàn)槠鋬?nèi)部的熱量只能維持某個(gè)文明10億年。然后是白矮星,它們是“惡化的”怪獸,是黑洞和中子星的殘骸。到那個(gè)時(shí)候,在比銀河系更浩瀚的蒼穹中,最明亮的天體也只能發(fā)出相當(dāng)于40瓦燈泡的微弱光。
到宇宙的年齡達(dá)到千的五次方時(shí),唯一的能量來源將只是星星和衛(wèi)星的殘留。它們的質(zhì)子將會(huì)衰變,釋放出微弱的能量氣體。永恒之路的最終防線也將崩潰,熵將勝出。億萬年以后,宇宙終將消亡,沒有氣勢(shì)恢宏的爆炸聲,只有一絲嗚咽嘆息。
那么,人類能做點(diǎn)什么呢?難道生命就應(yīng)該坐以待斃,等待熵的到來和宣判嗎?我們是不是應(yīng)該開始考慮推遲、或者無限期推遲我們唯一家園的滅亡呢?(因?yàn)槲覀兪俏ㄒ荒軌騽?chuàng)造奇跡的群體。)這些聽起來匪夷所思,與“順應(yīng)天意”的思想格格不入。但是,如果我們被動(dòng)等待,我們將永遠(yuǎn)滅亡。
其實(shí),我們可以延緩太陽系的終結(jié)。在太陽溫度升高的同時(shí),我們可以向外遷移——去相對(duì)方便的火星或是木星和土星的衛(wèi)星。10億年之后,火星將變得和今天的地球一樣溫暖。30億年之后,泰坦將變成溫暖怡人、水資源充盈、有大氣層保護(hù)而免于輻射的天堂。
如果人類無法脫離地球,也可以設(shè)法讓它轉(zhuǎn)移至新的運(yùn)行軌道上。小行星或彗星只需偏移很小的距離,就足以讓人類利用它們的引力拉動(dòng)地球,使地球偏離太陽的強(qiáng)大作用力。
但是,即使這樣人類也只能贏得三四十億年的時(shí)間。值得注意的是,沒人認(rèn)為到時(shí)候還會(huì)有類似人類的生命存在。我指的是我們的后繼者,也可能是替換性物種,甚至是機(jī)器智能。無論怎樣,我們,或是他們,必須找到新的安身立命的家園。
正如我們所知,紅矮星和棕矮星也不會(huì)永遠(yuǎn)存在。從現(xiàn)在開始,努力的焦點(diǎn)不是對(duì)抗逐漸減弱的太陽熱量,而是對(duì)抗隨之而來的寒冷,任何生命形式都必須尋求能量的新來源。
能量的短缺將成為全宇宙范圍的新焦點(diǎn)。密歇根大學(xué)的天體物理學(xué)家弗萊德·亞當(dāng)斯對(duì)宇宙的最終發(fā)展做過廣泛的研究和論述,認(rèn)為今天理論中的物質(zhì)和能量終有一天將從我們的視域中消失。宇宙中的資源由此從“屬于我們的”一潭死水中永遠(yuǎn)分離。“這種脫離會(huì)造成極大的能源短缺?!?亞當(dāng)斯告訴我,“(在遙遠(yuǎn)的將來,)你們獲得的所有能源只存在于今天某些局部的星系中。這也限制了能夠形成新星球的氣體。因此,生命的維持將更為艱難。”
幸運(yùn)的是,有效的能量成為創(chuàng)造生命的基石。長時(shí)間以來,時(shí)間一直都不是稀缺的事物。質(zhì)子衰變過程中產(chǎn)生的細(xì)微能量是可以收集起來以備后用的。
1960年,普林斯頓大學(xué)的物理學(xué)家弗里曼·戴森說,任何文明都應(yīng)該建立太陽能嵌板的殼體以包裹其母星,來確保每一縷光亮都可以得到收集,以免浪費(fèi)。即使在宇宙生命的后期,智能生物也可以建立戴森球來收集每一份黑洞釋放出來的能量。在黑洞視界中,作為虛擬微粒創(chuàng)造過程中生成的一種量子加工品,霍金輻射是非常微弱的事物:因?yàn)楹诙粗荒堋吧l(fā)”10-8℃的溫度。但是在黑暗的將來,這些微弱的能量將是稀罕之物,不容忽視。
然而,黑洞也會(huì)有終結(jié)的一天。通過散發(fā)能量,黑洞的質(zhì)量減少,最終爆炸——那是宇宙中最后的可見光。之后,宇宙進(jìn)入亞當(dāng)斯所說的“黑暗時(shí)代”。由于沒有了原子,也就沒有能夠形成光的原子聚變,宇宙間只有長波輻射和極小的微粒彌散在無邊無際的太空里。
智能生物有什么辦法嗎?請(qǐng)記住,即使我們的后繼者(或是任何外星人的后繼者)能建立起牢固的裝置以確保生命的維系,也沒有任何事物能逃脫宇宙間物質(zhì)的消亡。
這正是我們可以考慮的出路。亞利桑那州立大學(xué)的天體物理學(xué)家保羅·戴維斯指出,出路是在宇宙不再適宜之前轉(zhuǎn)移至另一個(gè)全新的宇宙。我們應(yīng)該在這個(gè)“黑暗時(shí)代”到來之前早早做好準(zhǔn)備,遷徙是我們唯一的出路。
“宇宙的起源是一個(gè)自然或是超自然的事件?!贝骶S斯解釋說,“按照科學(xué)家的方式考慮,假設(shè)這是一個(gè)自然事件,那么高度文明也應(yīng)該是一個(gè)自然事件?!痹谟钪鎸W(xué)家中,關(guān)于這個(gè)問題的普遍觀點(diǎn)是,宇宙大爆炸只是宇宙時(shí)空眾多爆炸中的一個(gè)?!靶纬捎钪娴臈l件是一致的,”他說,“大體上說,人類也可以做到,我們可以創(chuàng)造一個(gè)嬰兒宇宙,確保其健康發(fā)育,使之茁壯成長為和今天一樣的宇宙。”
這絕非易事。建立一個(gè)新的宇宙,并打通去到那里的路徑,需要大量能量。試想一下,為了操控所有星球或是黑洞的能量,按比例擴(kuò)大位于瑞士的歐洲核子研究所的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī),直到其體積相當(dāng)于太陽系。這是一個(gè)浩繁的機(jī)械工程,會(huì)使所有能預(yù)知的文明不堪重負(fù)。
戴維斯說:“很有必要讓所有生物在中央蟲洞關(guān)閉之前趕緊轉(zhuǎn)移到嬰兒宇宙。這是史上頂級(jí)的遷徙——永遠(yuǎn)遷出。要實(shí)現(xiàn)這一切并非易事,這將耗資巨大。不過,我們還有數(shù)十億年的時(shí)間,畢竟宇宙暫時(shí)安寧平靜,并無大礙?!?/p>
還有一些同樣匪夷所思的辦法。幾年前,正當(dāng)歐洲核子研究所準(zhǔn)備開啟大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的時(shí)候,就有人擔(dān)憂該機(jī)器可能會(huì)制造出一個(gè)吞噬地球的黑洞,或是引發(fā)宇宙結(jié)構(gòu)的某種變化,從而出現(xiàn)一個(gè)由地球出發(fā)、以光速展開的毀滅性范圍。
大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)可能無法勝任所有任務(wù)。但是,建立一個(gè)超大型事物,也許能開辟出一個(gè)超級(jí)領(lǐng)域,來干預(yù)宇宙膨脹。弗里曼·戴森提出,如果能儲(chǔ)存一定數(shù)量的超大能量,人類就可能操控一個(gè)主觀永恒,甚至改變宇宙最終毀于熱寂的命運(yùn)。
有關(guān)人類拯救——或者逃離——正在消亡的宇宙的事實(shí)是偉大的。物理學(xué)的研究成果能預(yù)測10億年之后的情況,這絕非天氣預(yù)報(bào)所能企及的。這項(xiàng)事業(yè)并不是拯救宇宙,而是拯救宇宙中的生命。畢竟,一旦沒有了生命,茫茫宇宙就不過是一片氣體、塵埃和死寂。這將是證實(shí)關(guān)于生命、宇宙等一切問題的最終答案,是尋求出路的一個(gè)方法。