如果不出意外,人類文明可以在宇宙中存在多久?

2023年06月27日18:44:05 科學 1721

地球長達45.5億年的歷史相比,人類文明存在的時間可以說是「彈指一揮間」,不過我們似乎可以樂觀地認為,這只是一個開始,在未來的時間裡,人類文明還可以延續很久很久,那麼,如果不出意外的話,人類文明可以在宇宙中存在多久呢?這是一個值得探討的問題。

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正如我們所知,地球是人類在宇宙中唯一的家園,古往今來所有的人類都離不開地球。這對於人類文明來講,其實是一個不好的狀態,因為這就像「把所有的雞蛋裝在一個籃子里」一樣,一旦地球這個「籃子」出了什麼意外,人類文明就將從宇宙中消失。所以人類文明想要長久地存在,一個首要的條件就是,至少一部分人類應該離開地球,去別的星球去生存和發展。

需要知道的是,太陽每時每刻都在核心中進行核聚變反應,把氫轉化成氦,並且釋放出光和熱,但是太陽並不是永恆不變的,它也會隨著時間而變化,太陽核心中的氦會不斷增多。

由於太陽核心的條件不足以「點燃」氦的核聚變,因此這些氦就會不斷堆積,進而使太陽核心的反應殼層不斷擴大,這就會造成其更多的氫發生核聚變,進而導致太陽不斷地變亮,根據科學家的估算,自從太陽誕生以來,平均每10億年,太陽的亮度就會增加10%,按此計算的話,在大約10億年後,地表平均溫度將達到47至70℃,屆時的地球將不再適合人類生存。

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這就意味著,10億年,是太陽給人類留下的最後期限,人類必須在10億年內,找到一個新的家園,一個更適合人類居住的行星,應該去哪裡呢?

一個不錯的選擇就是火星。火星離太陽比地球遠一些,所以它現在比較冷,其平均溫度大約是零下63攝氏度,而且大氣層很稀薄,沒有液態水。不過根據已知的探測數據,火星上有很多冰,如果被融化,它們就可以成會形成海洋和大氣物質基礎,所以當太陽變亮變熱時,火星就將會變得更溫暖更濕潤。

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因此可以說,火星在未來將可能會成為一顆適合人類居住的星球,當然了,人類不能指望太陽來幫我們改造火星,這需要人類自己動手,用一些技術來讓火星變得更像地球,比如人類可以在火星附近建造一個巨大的磁場,並以此來抵擋太陽風的侵襲,還可以用一些機器人或者植物來釋放氧氣,讓大氣層變得更厚更富含氧等等。

從理論上來講,這些技術是可行的,只要人類有足夠的時間就可以實現。另一方面來講,隨著太陽的持續變亮,一些比火星更遠的星球也將可能具備人類定居的條件,比如說木星二、土衛六等等,相信不出意外的話,在10億年之內,人類文明完全可以在太陽系中的多顆星球上存在。

不過太陽系也不是一直都適合人類生存,在大約50億年之後,太陽會因為核心反應區的「燃料」耗盡而演化成一顆紅巨星,到那個時候,太陽的半徑將暴漲到現在的200多倍,而在其演化過程中還會出現可怕的「氦閃」。

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在此之後,變成紅巨星的太陽會逐漸拋離其外層物質,而其殘留的核心則會演化成一顆白矮星,僅憑其自身殘留的熱量來發光,而屆時的整個太陽系都將不適合人類生存和發展。

所以人類應該太陽演化成了紅巨星之前,投奔其他的恆星,只要一顆恆星附近存在著合適的行星,人類文明就可以繼續生存。儘管對於現在的我們來講,星際航行根本就無法實現,但假如說人類文明發展了50億年的時間,還不沒有掌握星際航行的技術,估計是沒有人會相信的。

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人類文明一旦掌握了星際航行的技術,至少就可以在銀河系中不斷擴散,去一顆又一顆的宜居星球上去發展,或許只需要幾千萬年、甚至幾百萬年,人類文明就可以遍布銀河系。

值得一提的是,根據科學家的觀測,銀河系「隔壁」的仙女座星系正在不斷接近,預計在大約40億年之後會與銀河系發生碰撞,而此次星系碰撞的結果就是,銀河系和仙女座星系合併成一個巨大的橢圓星系,那麼,人類文明會在這場星系碰撞中倖存嗎?答案是肯定的。

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因為銀河系和仙女座星系的碰撞與合併,需要長達70億年的時間,這其實是一個極為緩慢而漸進的過程,而由於這兩大星系的恆星分布極為稀疏,以至於在星系合併的過程中,恆星碰撞的事件幾乎不會發生,因此對於掌握了星際航行的人類來講,這根本就不會威脅到生存,與之相反,仙女座星系的到來,其實會給人類帶來更多的資源,有利於人類文明在宇宙中進一步地發展。

根據已知的觀測數據,銀河系有2000億至4000億顆恆星,而仙女座星系比銀河系還要大,其恆星數量高達1萬億顆以上。

所以我們不難想像,在擁有如此巨大的資源之後,人類文明應該是可以發展出「曲速引擎」、「蟲洞穿越」這樣的可以在宇宙中進行超長距離航行的技術,進而擁有了離開本星系的能力,在此之後,人類文明就可以去一個又一個的星系發展。

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不過宇宙中的恆星並不是永恆存在的,根據科學家的估算,在大約100萬億年之後,宇宙中的氫元素丰度就將不足以支持恆星的形成,在此之後,宇宙將變成一片黑暗,那麼,到了那個時候,人類文明又應該到哪裡去尋找能量來源呢?

黑洞或許是一個不錯的選擇,黑洞並不是想像中的那樣「只進不出」,它們其實會通過「霍金輻射」不斷地向外釋放出能量,除此之外,黑洞還蘊含著巨大的引力能,從理論上來講,這可以通過一種被稱為「彭羅斯過程」的方法被大量提取。

「彭羅斯過程」是由物理學家羅傑·彭羅斯提出的,他也是2020年的諾貝爾物理學獎的獲得者,他認為一個存在自轉的黑洞,其強大的引力會對周圍的時空造成拖曳效果,進而在黑洞的「事件視界」之外形成一個被稱為「能層」的區域。

而所謂的「彭羅斯過程」就是,讓一個物體進入黑洞的「能層」之中,這個物體分為兩個部分,當抵達特定位置時,其中的一部分就會直接墜入黑洞的「事件視界」,另一部分則會飛離黑洞,在這種情況下,如果速度和角度合適,那麼飛離黑洞的這一部分所攜帶的動能,就會遠遠超過其飛入「能層」時的動能。

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根據物理學家的計算,用這種方式提取到的能量,可以高達黑洞總質能的29%,而如果這個黑洞還帶有電荷的話,那提取能量的效率還可以進一步增加。

這只是我們目前能夠想到的方法,或許到了那個時候,人類還可以用更加奇妙的方式提取黑洞的能量,可以想像的是,如果人類文明真的掌握了從黑洞提取能量的技術,那即使是在一片黑蟬的宇宙中,人類文明照樣可以延續。

但問題是,黑洞也不是永恆的存在,因為它們會隨著時間的流逝而逐漸「蒸發」,原因就是「霍金輻射」,從整體上來講,黑洞的質量越大,它「蒸發」的速度就越慢,對於一個3倍質量的黑洞而言,它會在大約10的68次方年後消失,而對於那些存在於星系中心的超大質量黑洞,它們存在的時間可以長達10的92次方年至10的93次方年。

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那當宇宙中的黑洞也「蒸發」殆盡之後,人類文明的能量來源又來自哪裡呢?可以想像的是,憑藉黑洞提供的能量,人類文明是可以延續很長很長的一段時間的,在此期間,人類也應該發展出了更強大的技術,比如說提取「真空零點能」。

簡單來講,根據量子力學中的相關理論,真空其實並不是能量最低的狀態,而這也就意味著,真空中其實也蘊含著能量,這就被稱為「真空零點能」,可以想像的是,假如那時的人類能夠以某種奇妙的技術提取這種能量,那人類文明就再也不會為能量來源發愁了,在這種情況下,如果不出意外,人類文明就可以一直在宇宙中存在,直到宇宙終結的那一天(如果有的話)。

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