人類逃離地球 蟲洞可望不可及

 

類地行星擁有自身的獨特生態,最好的情況是擁有一個無法呼吸和貧瘠的環境,最壞的情況是存在致命毒性。如果讓人類在這樣的行星上生存,需要對其進行改造,從無到有再建大氣層和生物圈,根除所有本地生態系統。圖片展示了美國宇航局和斯坦福大學的科學家設想的人造世界“環面”

據國外媒體報道,一些科學家認為現在出手逆轉氣候變化為時已晚,地球變成一個不適于居住的星球只是一個時間問題。最近的熱門大片《星際穿越》提出了一個設想,我們可能在將來不得不逃離瀕死的地球,尋找另一顆適居行星。這種科學幻想能夠成為現實嗎?物理學定律和工程學法則能夠給出我們答案。

大自然為我們設置了速度極限,也就是光速,每秒大約18.6萬英里(約合每秒30萬公里)。此外,這也是所有相對速度的極限。如果光線需要一年時間才能達到某個地方,我們不可能在一年內抵達這個地方。宇宙浩瀚無邊,從地球發出的光線需要大約8分鐘才能抵達太陽,抵達距太陽最近的恒星需要3年,抵達銀河系中心需要2.7萬年,抵達另一個星系則需要200多萬年。

由于恒星系統之間的超遠距離以及光速這一速度極限,上演星際旅行面臨怎樣的難度我們可想而知。每一個科幻小說作家在描述星際旅行時都需要解決這兩大難題。最近,科幻界將目光聚焦“蟲洞”或者“時空扭曲”,即扭曲時空的四維結構,讓宇宙內的兩個空間點之間形成一條捷徑。對這種可能性進行的分析雖帶有數學的嚴謹性,但相關研究顯示這種捷徑可望而不可及。研究發現除非能夠找到一種與我們所見到的任何物質的特性截然不同的物質,否則的話,這一想法只能是一種幻想。

當前以及可預見未來的太空旅行推進系統立基于牛頓定律。為了獲得前進的動力,我們需要向后噴射物質或者通過撞擊,利用反作用力向前行進。即使借助當前性能最為卓越的推進系統,宇宙中也沒有足夠的質量驅動只搭載一個人并且以半光速行駛的星際飛船。即使相對速度只有光速的0.01%,成本也是一個令人敬畏的數字。雖然科學家提出了熱核推進等更為先進的推進系統,但在不久的將來出現的先進推進系統設計也只能達到光速的百分之幾而已。

距離遠加之速度慢意味著星際探索需要耗費很長時間。天體生物學家認為銀河系存在大量適居行星,最少有萬分之一的恒星系統擁有適居行星,最多可達到十分之一。鑒于恒星之間的距離極遠以及我們所能達到的速度非常有限,往返于兩個恒星系統之間需要數百年到數千年之久。

何為適居行星?天體生物學家認為所謂的適居行星就是一顆環繞類日恒星運行并且存在液態海洋的行星。但人類需要的適居性光有水是不夠的,還需要能夠外出活動和定居。地球的大氣層和生態系統是地球獨特的進化史的結果,其他任何行星上出現同樣進化的可能性極低。盡管當前存在這樣和那樣的問題,地球仍舊是迄今為止我們能夠在銀河系找到的最適于人類生存的行星。

氣候學家警告稱地球大氣層中的二氧化碳增加不到10%便會給人類造成毀滅性影響。類地行星擁有自身的獨特生態,最好的情況是擁有一個無法呼吸和貧瘠的環境,最壞的情況是存在致命毒性。如果讓人類在這樣的行星上生存,需要對其進行改造,也就是所謂的地球化改造,從無到有再建大氣層和生物圈,根除所有本地生態系統。這是一項異常龐大的工程,要比將地球環境恢復到原始狀態復雜的多。

一個更為根本的問題是,人類是否愿意到其他行星上殖民?鑒于往返恒星系統之間需要數百年時間,星際旅行者在保持他們的生活方式時必須擺脫對行星的依賴。他們的飛船就是他們的棲息地,需要實現自治和自給自足。

實際上,他們不需要找到一顆適居星球并對其進行改造,只需要在太空中建造一個棲息地即可。從經濟的角度上說,建造一個太空棲息地要比改造整顆行星的成本低得多,也更節省資源。美國宇航局呼吁研究人員研究詳細的計劃,設計旋轉的棲息地,能夠容納數萬或者數十萬居民,建造這個棲息地所需的材料可以從直徑幾百米的小行星上開采。這種建造方式的成本遠低于太空殖民,后者需要將數百萬噸建筑材料送入太空。

太陽系擁有數百萬顆這樣的小行星,能夠支持數倍于地球的人口。利用小行星上的資源建造太空棲息地要比改造火星簡單得多,后者不僅需要耗費驚人的資金,同時還需要研發一系列新技術。

太空飛行商業化能夠大幅降低太空旅行的成本,借助于規模效應和可重復使用火箭,太空發射的成本將從每公斤數萬美元減至每公斤數百美元。這意味著越來越多的人有機會進入太空。小行星資源的誘惑加速了商業競爭。一顆數公里大小的金屬小行星蘊藏的鎳、金以及其他貴金屬數量可達到地球已探明儲量的數百倍。

天基太陽能設施能夠提供近乎無限的可再生能源,但前提是在太空建造太陽能設施的成本具有可行性。與汽車和電腦一樣,空間技術的發展將呈指數增長。在不久的將來,我們將建造軌道棲息地,利用來自太陽、地球和小行星的資源讓棲息地的居民擁有和地球上的人一樣的生活方式。如果地球失去適居性,我們無需前往另一個恒星系統,尋找新的人類家園。軌道棲息地的建造需要太空工業達到相當的規模,這可以在不久的將來成為現實,尤其是在人類活動導致地球失去適居性,迫使我們向太空移民的情況下。當然,如果我們能夠研制出曲速引擎,展現在我們面前的將是一幅完全不同的景象。