如果不出意外,人类文明可以在宇宙中存在多久?

2023年06月27日18:44:05 科学 1721

地球长达45.5亿年的历史相比,人类文明存在的时间可以说是“弹指一挥间”,不过我们似乎可以乐观地认为,这只是一个开始,在未来的时间里,人类文明还可以延续很久很久,那么,如果不出意外的话,人类文明可以在宇宙中存在多久呢?这是一个值得探讨的问题。

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正如我们所知,地球是人类在宇宙中唯一的家园,古往今来所有的人类都离不开地球。这对于人类文明来讲,其实是一个不好的状态,因为这就像“把所有的鸡蛋装在一个篮子里”一样,一旦地球这个“篮子”出了什么意外,人类文明就将从宇宙中消失。所以人类文明想要长久地存在,一个首要的条件就是,至少一部分人类应该离开地球,去别的星球去生存和发展。

需要知道的是,太阳每时每刻都在核心中进行核聚变反应,把氢转化成氦,并且释放出光和热,但是太阳并不是永恒不变的,它也会随着时间而变化,太阳核心中的氦会不断增多。

由于太阳核心的条件不足以“点燃”氦的核聚变,因此这些氦就会不断堆积,进而使太阳核心的反应壳层不断扩大,这就会造成其更多的氢发生核聚变,进而导致太阳不断地变亮,根据科学家的估算,自从太阳诞生以来,平均每10亿年,太阳的亮度就会增加10%,按此计算的话,在大约10亿年后,地表平均温度将达到47至70℃,届时的地球将不再适合人类生存。

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这就意味着,10亿年,是太阳给人类留下的最后期限,人类必须在10亿年内,找到一个新的家园,一个更适合人类居住的行星,应该去哪里呢?

一个不错的选择就是火星。火星离太阳比地球远一些,所以它现在比较冷,其平均温度大约是零下63摄氏度,而且大气层很稀薄,没有液态水。不过根据已知的探测数据,火星上有很多冰,如果被融化,它们就可以成会形成海洋和大气物质基础,所以当太阳变亮变热时,火星就将会变得更温暖更湿润。

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因此可以说,火星在未来将可能会成为一颗适合人类居住的星球,当然了,人类不能指望太阳来帮我们改造火星,这需要人类自己动手,用一些技术来让火星变得更像地球,比如人类可以在火星附近建造一个巨大的磁场,并以此来抵挡太阳风的侵袭,还可以用一些机器人或者植物来释放氧气,让大气层变得更厚更富含氧等等。

从理论上来讲,这些技术是可行的,只要人类有足够的时间就可以实现。另一方面来讲,随着太阳的持续变亮,一些比火星更远的星球也将可能具备人类定居的条件,比如说木星二、土卫六等等,相信不出意外的话,在10亿年之内,人类文明完全可以在太阳系中的多颗星球上存在。

不过太阳系也不是一直都适合人类生存,在大约50亿年之后,太阳会因为核心反应区的“燃料”耗尽而演化成一颗红巨星,到那个时候,太阳的半径将暴涨到现在的200多倍,而在其演化过程中还会出现可怕的“氦闪”。

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在此之后,变成红巨星的太阳会逐渐抛离其外层物质,而其残留的核心则会演化成一颗白矮星,仅凭其自身残留的热量来发光,而届时的整个太阳系都将不适合人类生存和发展。

所以人类应该太阳演化成了红巨星之前,投奔其他的恒星,只要一颗恒星附近存在着合适的行星,人类文明就可以继续生存。尽管对于现在的我们来讲,星际航行根本就无法实现,但假如说人类文明发展了50亿年的时间,还不没有掌握星际航行的技术,估计是没有人会相信的。

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人类文明一旦掌握了星际航行的技术,至少就可以在银河系中不断扩散,去一颗又一颗的宜居星球上去发展,或许只需要几千万年、甚至几百万年,人类文明就可以遍布银河系。

值得一提的是,根据科学家的观测,银河系“隔壁”的仙女座星系正在不断接近,预计在大约40亿年之后会与银河系发生碰撞,而此次星系碰撞的结果就是,银河系和仙女座星系合并成一个巨大的椭圆星系,那么,人类文明会在这场星系碰撞中幸存吗?答案是肯定的。

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因为银河系和仙女座星系的碰撞与合并,需要长达70亿年的时间,这其实是一个极为缓慢而渐进的过程,而由于这两大星系的恒星分布极为稀疏,以至于在星系合并的过程中,恒星碰撞的事件几乎不会发生,因此对于掌握了星际航行的人类来讲,这根本就不会威胁到生存,与之相反,仙女座星系的到来,其实会给人类带来更多的资源,有利于人类文明在宇宙中进一步地发展。

根据已知的观测数据,银河系有2000亿至4000亿颗恒星,而仙女座星系比银河系还要大,其恒星数量高达1万亿颗以上。

所以我们不难想象,在拥有如此巨大的资源之后,人类文明应该是可以发展出“曲速引擎”、“虫洞穿越”这样的可以在宇宙中进行超长距离航行的技术,进而拥有了离开本星系的能力,在此之后,人类文明就可以去一个又一个的星系发展。

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不过宇宙中的恒星并不是永恒存在的,根据科学家的估算,在大约100万亿年之后,宇宙中的氢元素丰度就将不足以支持恒星的形成,在此之后,宇宙将变成一片黑暗,那么,到了那个时候,人类文明又应该到哪里去寻找能量来源呢?

黑洞或许是一个不错的选择,黑洞并不是想象中的那样“只进不出”,它们其实会通过“霍金辐射”不断地向外释放出能量,除此之外,黑洞还蕴含着巨大的引力能,从理论上来讲,这可以通过一种被称为“彭罗斯过程”的方法被大量提取。

“彭罗斯过程”是由物理学家罗杰·彭罗斯提出的,他也是2020年的诺贝尔物理学奖的获得者,他认为一个存在自转的黑洞,其强大的引力会对周围的时空造成拖曳效果,进而在黑洞的“事件视界”之外形成一个被称为“能层”的区域。

而所谓的“彭罗斯过程”就是,让一个物体进入黑洞的“能层”之中,这个物体分为两个部分,当抵达特定位置时,其中的一部分就会直接坠入黑洞的“事件视界”,另一部分则会飞离黑洞,在这种情况下,如果速度和角度合适,那么飞离黑洞的这一部分所携带的动能,就会远远超过其飞入“能层”时的动能。

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根据物理学家的计算,用这种方式提取到的能量,可以高达黑洞总质能的29%,而如果这个黑洞还带有电荷的话,那提取能量的效率还可以进一步增加。

这只是我们目前能够想到的方法,或许到了那个时候,人类还可以用更加奇妙的方式提取黑洞的能量,可以想象的是,如果人类文明真的掌握了从黑洞提取能量的技术,那即使是在一片黑蝉的宇宙中,人类文明照样可以延续。

但问题是,黑洞也不是永恒的存在,因为它们会随着时间的流逝而逐渐“蒸发”,原因就是“霍金辐射”,从整体上来讲,黑洞的质量越大,它“蒸发”的速度就越慢,对于一个3倍质量的黑洞而言,它会在大约10的68次方年后消失,而对于那些存在于星系中心的超大质量黑洞,它们存在的时间可以长达10的92次方年至10的93次方年。

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那当宇宙中的黑洞也“蒸发”殆尽之后,人类文明的能量来源又来自哪里呢?可以想象的是,凭借黑洞提供的能量,人类文明是可以延续很长很长的一段时间的,在此期间,人类也应该发展出了更强大的技术,比如说提取“真空零点能”。

简单来讲,根据量子力学中的相关理论,真空其实并不是能量最低的状态,而这也就意味着,真空中其实也蕴含着能量,这就被称为“真空零点能”,可以想象的是,假如那时的人类能够以某种奇妙的技术提取这种能量,那人类文明就再也不会为能量来源发愁了,在这种情况下,如果不出意外,人类文明就可以一直在宇宙中存在,直到宇宙终结的那一天(如果有的话)。

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