百万年的文明意味着什么 ?在过去的几十年里 ,我们有了射电望远镜和太空飞船 ,我们的技术文明也已经有数百年之久 ……正如我们超越非洲丛林中的丛猴或者猕猴那样 ,一种数百万年之久的先进文明也大大超越了我们。
———卡尔 ·萨根 (CarlSagan)
一旦我们揭开了 “将所有力统一到单一超力 ”的神秘面纱 ,我们的愿景是什么呢 ?物理学家保罗 ·戴维斯 (PaulDavies)曾对此作了一番评论,他写道 :
我们可以改变时间和空间的结构 ,在虚无中产生物质 ,并建立秩序。控制这种超力 ,将使我们能够随意地构造和改变粒子 ,从而生成奇异形式的物质。也许 ,我们甚至可以改变空间本身的维度 ,创造奇异的有着不可想象性能的人造世界。我们真的成了宇宙的主人。
我们何时才能拥有利用超空间的力量呢 ?超空间理论的实验验证 (至少是间接的 ),或许要等到 21世纪。然而 ,掌握操控 (不只是验证 )十维时空并成为 “宇宙的主人 ”所必须的能量尺度 ,要超出今天的技术许多个世纪。如前所述 ,需要巨量的物质 -能量才能实现这个近乎神奇的业绩 ,如产生虫洞和改变时间的方向。
要成为第十维度的主人 ,我们要么遇到已能够利用天体级能量的银河系中的智慧生命 ;要么是在我们获得这种能力之前已为此奋斗了数千年。 例如 ,我们目前的原子加速器可以将粒子的能量提高到 1兆 (1万亿 )电子伏特 (1个电子由 1兆伏电压加速所产生的能量)。现在 ,世界上最大的加速器坐落于瑞士日内瓦 ,由14个欧洲国家的组成的一个财团掌管。但这种能量与探索多维空间所需的能量 (1020亿电子伏特 )相比是那么的微不足道。这个能量比超导超级碰撞机 (SSC)产生的能量大千万亿倍。
1万亿 (1015)或许看起来像一个不可企及的大数字。探测这个不可思议的能量所必需的技术 ,或许需要几十亿英里长的原子加速器 ,又或许干脆用一种全新的技术。即使我们用全世界国民生产总值之力建立一个超级强大的原子加速器 ,也无法接近这个能量。初看起来 ,要掌握这一水平的能量似乎是一个不可能完成的任务。
然而 ,如果我们理解技术其实是呈指数发展的 ,那么 ,这个数字看起来就不像上面所说的大到荒谬的地步了。为了理解技术的这种指数型发展到底有多快 ,可以通过细菌分裂实验加以比较。如果一个细菌每 30分钟分裂一次 ,且它的生长不受限制。那么几个星期之后 ,这个细菌将繁殖为一群细菌 ,其总重量将超过地球的重量。
虽然人类已在地球上存在了大约 200万年 ,但直到最近的 200年,才迅速上升到现代文明。这可能要归功于科学知识呈指数型增长这一事实。即,它的膨胀速度正比于人类已知的知识。我们知道得越多 ,我们就能以更快的速度认识更多的事物。例如 ,自第二次世界大战以来 ,我们积累的知识远比我们在地球上 200万年演化所积累的知识还多。事实上 ,我们的科学家所获得的知识总量 ,大约每 10年到 20年就翻一番。
因此 ,分析我们自己在历史上的发展变得尤为重要。要认识技术是怎样按指数增长的 ,让我们按照每个人可用的能量分析自己的演化。这有助于展望何时能拥有开发十维理论所需要的能量。
文明的指数发展
今天 ,我们驾驶一辆发动机 200匹马力的汽车去乡村度周末或许是很平常的事情。但是 ,对普通人来说 ,我们在这个行星上进化的大部分时间里能够获得的能量是较少的。
在这段时间里 ,最基本的能量来自于我们双手的力量 ,大约为 1/8匹 马力。人类以成群的方式生活在地球上 ,像动物一样成组地狩猎和觅食 ,只能使用自己肌肉的能量。从能量的角度来看 ,这种情况仅仅在最近 10万年里才发生改变。随着手用工具的发明 ,人类扩大了肌体的功能。矛扩大了手臂的力量 ,棍棒扩大了拳头的力量 ,刀扩大了牙齿的力量。在这期间,他们的能量输出加倍了 ,大约可达到 1/4匹马力。
大约在过去的 1万年间 ,能量输出又一次翻倍。发生这种变化的主要原因 ,可能是冰川期的结束。冰川期使人类的发展延误了数千年。
由成群猎人和采集者构成的人类社会 ,随着冰川融化后农业的发现改变了。居无定所的人群不再需要在平原和森林之间迁徙 ,他们可以在稳定的村子里安定下来。在那里 ,他们可以年复一年地收获谷物。此外 ,随着冰川融化 ,动物 (诸如马和牛 )的圈养也开始出现 ,人类所能获得的能量上升到大约 1匹马力。
随着阶层的兴起 ,农村生活开始出现了劳动分工 ,直到社会经历了重大变化 ———向奴隶制社会转变。这意味着 ,一个人 (奴隶主 )将掌握数百个奴隶的能量。能量的突然增加使非人道的野蛮成为可能。人们开始建造第一个真正的城市。在那里 ,国王们可以命令他们的奴隶使用大型起重机、杠杆、滑轮为他们建造堡垒和纪念碑。由于能量的增加 ,人们在沙漠和森林中建起了寺庙、塔、金字塔和城市。
从能量的角度看 ,地球上的人类在 99.99%的生存时间中所掌握的技术水平仅比动物超前一步。人类所能获得的能量超过 1匹马力也仅仅在最近的数百年里才得以发生。
具有决定性的变化发生于工业革命。牛顿发现了引力和运动的普遍规律,这使将力学化简为一组明确定义的力学方程成为可能。因此 ,牛顿的引力经典物理理论在某种意义上为现代机械原理铺平了道路。这有助于使蒸汽机的广泛使用在 19世纪成为可能。有了蒸汽机 ,一般人能掌握数十至数百匹马力。例如 ,铁路的发展促进了整个大陆的发展 ,轮船开辟了现代国际贸易。它们都是以煤加热的蒸汽能驱动。
人类花费了 1万年时间才创造出了遍及欧洲的现代文明。有了蒸汽机和内燃机 ,美国在 100年内就实现了工业化。因此 ,仅仅掌握一种基本的自然力 ,就能极大地增加人类所获取的能量以及不可避免地改变社会。
19世纪末 ,麦克斯韦掌握了电磁力 ,再次掀起了能量革命。电磁力使我们的城市和我们的家庭电气化 ,呈指数地增加了我们的机器的多样性和 功率。蒸汽机现在被强大的发电机所取代。
在过去的 50年里 ,核力的发现使人所能获得的能量增加了 100万倍。因为化学反应的能量以电子伏特来计量 ,而核裂变和聚变的能量则以百万电子伏特来计量 ,所以 ,我们在所能获得的能量上取得了 100万倍的增长率。
用图像法对人类的能量需求进行历史性分析 ,得出结论 ———人类仅用了历史生命中的 0.01%的时间 ,就掌握了远超动物所能控制的能量。最近几百年间 ,我们已能通过电磁力和核力释放巨大的能量。现在 ,让我们离开过去 ,讨论未来。使用同样的方法去了解我们何时才能利用超力。
Ⅰ型、Ⅱ型和 Ⅲ型文明
未来学 (根据合理的科学预测未来的科学 )是一门有风险的科学。有些人不称它为科学 ,称其为骗术或巫术。未来学理所当然地获得了这种狼藉名声 ,因为 ,未来学家所作的下个 10年的每个 “科学 ”预言都被证明为不切实际。使未来学变为一门落后的科学 ,是因为我们的大脑思维是线性的,而知识的发展却是指数型的。例如 ,对未来学家的调查表明 ,他们采取的预测方法是将已知的技术简单地增加 2—3倍来预测未来。20世纪 20年代的未来学家在他们所作预测中预言 ———未来几十年内 ,会出现庞大的舰队携带旅客横跨大西洋。
但是 ,科学也以不可预料的方式发展着。在短期内 ,以几年的时间作为基础进行外推 ,会得到科学将稳定发展的结论 ,科学将在业已存在的技术上通过量变而持续发展。然而 ,以几十年作为基础进行外推时 ,你会发现质变才是新领域突破的主要因素 ,在新领域里 ,新产业在出乎意料的地方出现。
未来学发生错误最著名的例子 ,或许是约翰 ··诺依曼 (Johnvon Neumann)作出的预测。他是现代电子计算机之父和冯20世纪最伟大的数学家之一。他在战争结束后作了两个预测 :第一 ,未来的计算机将变得巨大而昂贵 ,只有大型的政府机构才能购买得起 ;第二 ,未来的计算机可以准确地预报天气。实际上 ,计算机的发展恰恰走上了相反的方向 :便宜的、能放在我们手掌上的微型计算机到处都是。计算机芯片的价格变得低廉、货量充足 ,以至它们成为了一些现代电器的组成部分。我们已经拥有了 “智能 ”打字(文字处理 ),最终将会拥有 “智能 ”真空吸尘器、“智能 ”厨房、“能机”电视等。同时 ,计算机无论多么强大也不能预报天气。虽然在原则智上,计算机可以预测单个分子的经典运动 ,但天气太复杂了 ,即使某个人打喷嚏也会造成新的扰动。这种扰动逐渐扩散并跨越千里 ,最终或许会形成一次飓风。
作了这些重要的开场白后 ,让我们来判断一种文明 (我们的文明或外太空的文明 )什么时候才能获得掌握第十维度的能力。苏联的天文学家尼古拉 ·卡尔达舍夫 (NikolaiKardashev)曾将未来文明按照下面的方式进行了分类。
Ⅰ型文明 ,是能控制整个行星能量的文明。这种文明能控制天气、防止地震、在地壳深处开矿、获取海洋资源。这个文明将能够完成对太阳系的探险。
Ⅱ型文明 ,是能控制太阳自身能量的文明。这并不意味着被动地获取太阳能。这个文明可以全面开采并利用太阳的能量 ,直接用太阳的能量驱动任何机器。这个文明将开始局部恒星系统的殖民化。
Ⅲ型文明 ,是能控制整个银河系的能量的文明。它可以将几十亿个星系的能量作为自己可利用的能源。这个文明也许已全面掌握了爱因斯坦方程,能够随意管理时空。
这种分类的基础相当简单 :不同的文明级别是根据掌握不同级别的能源进行的分类。Ⅰ型文明使用整个行星的能量。Ⅱ型文明使用整个太阳系的能量。Ⅲ型文明使用整个银河系的能量。这种分类忽视了与未来文明的详细特征相关的预言 (这必然是错误的 ),而集中在诸如能量供给等物理定律能够予以合理解释的方面。
按照这种分类法 ,我们的文明可被归为零型文明。因为我们刚进入行星能量开发领域 ,还没有足够的技术全面掌握并控制它们。像我们这样的零型文明 ,能量来自 :石油、煤炭等化石燃料 ;在第三世界的大部分地区,能量来自人类的原始劳动。我们最大的计算机也不能预测天气 ,更别说对它实现操控了。从更大的角度看 ,我们的文明就像一个初生的婴儿。
尽管人们或许会猜想 ,从零型文明到 Ⅲ型文明的慢步发展或许要经历数百万年的时间。但是 ,有关这种分类方法的一个异常事实是 ———我们的 发展攀升呈指数型增长 ,因此这个过程比我们原先预想的要快得多。
有了这些限制条件 ,我们可以对我们的文明何时能到达这些里程碑作出有条理的猜想。考虑到我们现在文明的增长速度 ,我们也许能在几个世纪内达到 Ⅰ型文明的状态。
例如 ,我们的 0型文明所能获得的最大能量来自于氢弹。我们的技术是如此原始 ,只有引爆炸弹才能将氢聚变产生的能量释放 ,而不是用一种能量控制器对它进行控制。然而 ,一次简单的飓风就能产生数百个氢弹所能带来的能量。因此 ,控制天气作为 Ⅰ型文明的一个重要特征 ,距离今天的技术至少还有一个世纪。
类似地 ,Ⅰ型文明完成了对太阳系的探险 ,已掌握了太阳系大部分区域的能量运用。相反 ,今天我们的空间旅行发展的是以几十年为尺度衡量的,因此 ,空间殖民应以几百年为尺度衡量。例如 ,美国国家航空航天局载人登陆火星的最早计划日期是 2020年。因此 ,火星的殖民化也许会在 40—50年后发生 ,而太阳系的殖民化也许要等到 100年以后了。
相比之下 ,从Ⅰ型文明到 Ⅱ型文明的过渡可能需要 1000年。鉴于文明呈指数倍增长 ,我们可以预计在 1000年内 ,文明对能量的需求将会变得非常巨大 ,大到我们必须全面开采太阳的能量才能供应我们的需求。
Ⅱ型文明的一个典型的例子是 ,在《星际迷航》系列影片中描绘的 “行星联盟 ”。这个文明刚学会控制引力 ,即掌握了通过虫洞使时空弯曲的方法 ,因此 ,他们第一次具备了到达邻近恒星的能力。它逃脱了爱因斯坦广义相对论限定的光速极限。在这些系统上已建立了一些小型的殖民地 , “企业 ”号星船发誓要保卫这些殖民地。该文明的飞船是由物质与反物质碰撞来提供能量。事实上 ,拥有制造高密度的适用于空间旅行的反物质的能力 ,需要等待几个世纪甚至上千年的时间。
从 Ⅱ型文明推进到 Ⅲ型文明 ,可能需要几千年或更长的时间。事实上,这是艾萨克 ·阿西莫夫在他的经典小说《基地》系列中预言的时间尺度,它描述了银河文明的兴盛、衰落和复兴。不同阶段所涉及的时间尺度都超过了千年。这个文明可以利用银河系本身所包含的全部能量。对这一文明来说 ,利用弯曲驱动而并非外来驱动实现恒星旅行 ,成为了银河系中不同区域间贸易和商业活动的标准途径。因此 ,尽管我们这个物种离开森林这个安全家园 ,建立一种现代文明总计花费了 200万年的时间。但是我们离开太阳系这个安全家园 ,建立一种星系文明或许只需要几千年就能 达到。
开创Ⅲ型文明的一个选择是,学会获取并利用超新星或黑洞的能量。这种文明的星际飞船甚至可以探测银河系的核心,这也许是最神秘的能量源。天体物理学家分析,由于银河系的核心无比巨大,银河系的中心可能含有几百万个黑洞。如果真是那样的话,银河系将能提供无限的能量。
在这一阶段,掌握比现今大几千万亿倍的能量将成为可能。因此,Ⅲ型文明可以掌握无数恒星系统的能量,甚至可以掌握银河系核心的巨大能量。于是,掌控第十维度,也许成为了可能。
太空鸡
我曾与普林斯顿高等研究院的物理学家弗里曼 ·戴森 (Freman Dyson)共进午餐。在物理学界,戴森是一位资深级的人物,他善于解决一些最理智的、最具挑战性的、最有趣的,人类面临的问题。如:太空探索的新方向、地外生命的特征、文明的未来。
戴森与那些过分专注某个狭窄的完全确定的专业领域的其他物理学家不同,他丰富的想象力漫游于整个银河系。“我不像玻尔和费曼那样,可以将自己的整个思想集中在一个深奥的问题上长达数年之久。我的兴趣分散于太多的不同方向。”他坦白地说。他身体单薄但却充满朝气,他有着牛津大学教师所具有的严谨风格,说话时带有英国口音。我们进行了一场长时间的、范围广泛的午餐会谈,触及了许多在这些年里让他着迷的思想。
戴森审视了我们的文明向Ⅰ型文明过渡的过程,他发现我们原先的太空计划被引导到了错误的方向上。目前的趋势是 “太空计划朝着更重的有效载荷”、 “太空船发射的时间间隔越来越长”。这严重阻碍了空间探索。在他的著作中,他提出了一种彻底偏离这种趋势的方案。这种方案建立在他所谓的太空鸡上。
太空鸡体积小、重量轻、智能化,是多功能的太空探测器。相比过去的飞船,太空鸡有着显著的优势。过去的飞船笨重,太空飞行成本也非常昂贵,这成为了太空探索的一个瓶颈。“与太空飞船动辄几吨的重量相比,太空鸡仅有1公斤重,”戴森继续说道,“太空鸡将不用建造,它是生长出 来的。”他继续补充道 ,“太空鸡可以像大脑重量不足 1克的蜂鸟那般敏捷。”
太空鸡利用了生物工程中最先进的技术。它部分是机器 ,部分是动物。它身躯虽小 ,但却有充足的能力探索外层行星 ,如天王星和海王星。它不需要大量的火箭燃料 ,它被培育出来 ,并按照制定的程序 “吃”在外行星周围的环上所能找到的冰和碳氢化合物。它用遗传工程设计的胃 ,将这些材料消化为化学燃料。一旦它的胃口得到满足 ,它会发射到下一个卫星或者行星上。
太空鸡依靠遗传工程、人工智能以及太阳能电力推进器方面的技术突破。由于这些领域的显著进步 ,戴森预计 ,太空鸡所需的各种技术在 2016年前可以到位。
戴森以长远的观点审视文明的发展 ,他相信 ,以现在文明的发展速度,我们在几百年后就可以进入 Ⅰ型文明。戴森认为 ,促进各种类型之间的文明过渡并不困难。他估计 ,划分不同类型文明时所用的尺度和能量的差别大约为 100亿倍。尽管这个倍数看起来像一个巨大的数字 ,但是以每年1%的增速缓慢发展的文明可以在 2500年后实现不同类型文明之间的跨越。因此 ,一个文明稳步发展到 Ⅲ型文明的水平几乎是可以得到保证的。
戴森写道 ,“一个偶然的具有较强扩张力的社会 ,将在几千年的时间内把自己的居住地从单一的行星 (Ⅰ型)扩张到占据整个恒星的生物圈 (Ⅱ型)。在几百万年的时间内 ,从单个恒星 (Ⅱ型)发展到整个星系 (Ⅲ型)。已经超越了 Ⅱ型文明的种族将不再惧怕天灾人祸带来的种族灭绝。”
然而 ,还存在一个问题。戴森认为 ,从 Ⅱ型文明向 Ⅲ型文明过渡 ,可能会遇到强大的物理困难 ,即如何突破光速的限制。Ⅱ型文明的扩张 ,必然会以低于光的速度行进 ,戴森认为这个问题极大地限制了它的发展。
Ⅱ型文明能够利用超空间的能量打破光障和狭义相对论的约束吗 ?戴森不敢肯定。他提醒我 ,普朗克长度是一个非常小的距离 ,要探测到这个距离需要不可想象的能量。他觉得 ,或许普朗克长度是所有文明都必须面对的天然屏障。
太空中的Ⅲ型文明
假如说达到Ⅲ型文明的漫漫长路对我们自己的文明似乎非常遥远,那么,或许有朝一日我们将遇上地外文明。它为了自身的需要已经掌握了超空间并能为其所用,且愿意与我们一起分享它的技术。然而,我们面临的难题是———在我们的太阳系乃至银河系中,几乎看不到任何先进文明的迹象。我们的空间探测器,无论是20世纪70年代登陆火星的 “海盗号”,还是20世纪80年代发射到木星、天王星、海王星上的 “旅行者”,都发回的是令人沮丧的信息。这表明了我们的太阳系是凄凉的,没有生命的。
两个最有希望出现生命的行星———金星和火星———已被证明不存在生命的迹象,更不用说先进文明了。金星以爱的女神命名,天文学家以及浪漫主义者曾设想它是一个郁郁葱葱的热带星球。而事实正好相反,我们的空间探测器发现它是一个严酷的、荒芜的星球。它的大气层由令人窒息的二氧化碳构成,温度超过400摄氏度。它下的是有毒的硫酸雨。
1938年,广播电台广播了奥逊·威尔斯 (Orson Weles)关于火星人入侵地球的科幻小说,这在美国的大萧条时期引起了恐慌。火星其实在此之前就引起了人们的极大关注,但它同样令人失望。我们知道它是一个荒凉的布满沙漠的星球,这里没有地表水的痕迹。古老的河床和消失的海洋在火星表面留下了鲜明的印记,但我们没有看到任何文明的废墟或迹象。
科学家们分析了太阳系以外从邻近恒星发出的辐射,同样没有结果。戴森强调,根据热力学第二定律,任何先进的文明都必然会产生大量的废热。它的能源消耗应该是巨大的,一小部分废热应该很容易地用我们的仪器检测到。因此,戴森主张对我们附近的恒星进行观察,用仪器去探测先进文明产生的废热的踪迹。但无论我们如何扫描天空,也看不见来自 Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型文明的踪迹或通讯信号。比如在我们自己的地球上,在过去半个世纪,我们已经掌握了广播和电视艺术。因此,围绕着我们的星球有一个半径为50光年左右的无线电波的球体。在离开地球 50光年内的任何恒星,如果它包含智慧生命,应该能探测到我们的存在。同理,任何 Ⅱ型或Ⅲ型文明在过去的几千年中应该会不断地发出大量的电磁辐射,因此,在这个文明的行星几千光年的范围内的任何智慧生命都能检测到它的 存在。
1978年,天文学家保罗 ·霍罗威茨 (PaulHorowitz)扫描了所有类似于太阳系的恒星系 (总共85个)。遗憾的是,他没有发现任何来自智慧生命的无线电发射踪迹。天文学家唐纳德 ·戈德史密斯 (Donald Goldsmith)和托比乌斯 ·欧文 (TobiusOwen)在 1979年报告说,他搜索了超过600个恒星系统,没有发现任何信号。这个被称为SETI (搜寻外星智慧)的搜索遭到了持续的失败。[为了鼓励大家进行天文探索,1992年美国国会表现出了少有的慷慨,划拨了 1亿美元的专款用于为高分辨率微波测量建立一个10年计划。这种微波测量将负责检测附近恒星系统上是否存在智慧生命。利用这些资金,政府在波多黎各阿雷西沃建立了巨大的口径为305米的固定无线电盘,系统地扫描距离地球 100光年范围内的星球。它将辅助加利福尼亚戈德斯的口径为34米的移动无线电天线,辅助其扫描夜空的宽广地区。在出现否定结果的数年后,加州大学圣塔克鲁斯分校的天文学家弗兰克·德雷克 (FrankDrake)对他们将会找到智慧生命表示了谨慎的乐观。他评论说,“许多人类社会通过将好奇心与创造美好生活的努力结合起来,都独立地发展了科学。我认为这些相同的动机亦存在于其他生物中。”]
当我们意识到,在我们银河系中出现智慧生命的概率大得出奇时,我们更加困惑了。德雷克甚至导出了一个简单的方程,用以计算银河系中有智慧生命形式的行星的数量。
例如,我们的银河系包含大约 2000亿颗恒星。为了给存在智慧生命形式的恒星数量一个大致准确的数字,我们可以做以下的粗略估计。我们保守地认为,这些恒星中的 10%是黄恒星 (类似我们的太阳),黄恒星中有10%拥有围绕自己运转的行星,行星中有10%的类地行星,类地行星中有10%拥有适合生命的大气,类地行星且拥有适合生命的大气的10%拥有类地大气层并孕育出了生命形式,而这其中的 10%拥有某种形式的智慧生命。这意味着一个惊人的数字,银河系中有20万个恒星拥有某种形式的智慧生命。德雷克方程较乐观的一组解表明,智慧生命距离我们太阳的平均距离也许可以低到15光年。
科学家用近代的高级计算机技术可以使德雷克原始的粗略的计算得到改进。例如,华盛顿卡耐基学院的乔治 · W.韦瑟里尔 (George W.Wetheril)对我们太阳系的早期演化进行了计算机模拟。他从围绕太阳的一个大的涡旋气盘开始模拟。他让计算机演化该气盘 ,直到灰尘凝聚成小的岩石。他惊喜交加地发现 ,与我们地球大小相近的行星可以很容易地从这些岩石核心中演化出来。事实上 ,大多数时候 ,地球般大小的行星都会自发地由一块块物质合并而成 ,这些物质到恒星的距离则为地球到太阳的距离的 80%—130%。(奇怪的是 ,他还发现 ,距离太阳很远的木星大小的行星的形成对于地球大小的行星的演化非常重要。木星大小的行星通常为清扫彗星的碎片和残核而形成。这些残核如未被清扫 ,就会撞击类地行星 ,灭绝类地行星上的任何原始的生命形式。韦瑟里尔的计算模拟分析表明 ,如果没有木星这类的行星以其巨大的引力清理彗星碎片 ,则类地行星遭遇彗星撞击的概率将比现实提高 1000倍。这意味着 ,每10万年就有一次毁灭生命的撞击。)因此 ,一个引人注目的 (并非严谨的 )的结论是 ,概率法则支持银河系存在其他智能生命的说法。事实上 ,我们的银河系已有 100亿岁了 ,这意味着它有充足的时间让众多的智慧生命形式在其中孕育发展。Ⅱ型和 Ⅲ型文明已经掌握了无线电技术数百年甚至数千年 ,它们应当发射出很容易被探测到的电磁辐射球面波。这些球面波的直径在数百光年到数千光年。然而 ,到目前为止 ,我们并未看到太空中的智慧生命形式的任何迹象。
为什么 ?
科学家已提出了好几个推测性理论 ,来解释为什么我们目前还不能探测到距离我们行星 100光年外的地方的智慧生命的踪迹。这些解释没有一个令人特别满意 ,最终的真相也许是所有的这些解释的组合。
一个理论认为 ,德雷克方程可以告诉我们有多少行星包含智慧生命的粗略的概率。但他并不能告知我们 ,这些行星要到什么时候才可以发展到拥有智慧生命这个水平。鉴于天文时间尺度 ,也许德雷克方程预测的智慧生命形式存在于我们之前的数百万年前 ,或者在我们数百万年之后的未来。
例如 :我们的太阳系已存在了大约 45亿年时间 ,地球上的生命开始于 30亿—40亿年前 ,但实际上 ,仅在过去的几百万年前才开始出现智慧生(并且这个文明仅在过去几十年时间里才建造出了能够向外层空间发射信命号的无线电台)。然而 ,100万年的时间放在几十亿年的时间尺度中仅是一瞬间。因此 ,我们有理由假设 ,数以千计的高级文明曾在我们遥远的祖先离开森林之前就已存在 ,并经历了发生、发展、衰亡的全过程。又或者,一些高级文明会在我们死亡后的很长时间才会发展起来。无论是前者还是后者 ,我们都不能用当下的仪器探测到他们。
第二个理论认为 ,银河系实际上充满了许多先进的文明 ,它们先进到可以隐藏自己的踪迹。故而 ,我们的仪器无法窥探到他们。他们比我们先进数百万年 ,因此 ,他们对我们并不在意。例如 :我们在田野中偶然碰见一个蚂蚁群 ,我们的第一反应肯定不是与蚂蚁接触 ,要求与它们的领袖相见,在它们眼前挥动小玩意儿并为它们提供无与伦比的繁荣以及分享我们先进的技术成果。我们的正常反应 ,通常将它们忽略 (甚至踩死几只蚂蚁)。这些长期存在的问题使我困惑。我问戴森 ,他是否考虑过在不久的将来,我们会与地外生命相接触。他的回答完全出乎我的意料。他说 ,“希望不 ”。我对此非常不解 ,某个对外层空间中的智慧文明思考了数十年我的人对真正与他们会面持保留态度实在令人不可思议。然而 ,了解英国历史的人必定有恰当的理由不鲁莽地闯入或接受其他文明。英国文明可能只比其他许多文明 (如被英国陆军和海军征服的印度文明和非洲文明 )先进几百年的时间。
虽然大多数科幻作家抱怨空间探索中由光速所设置的限制 ,但戴森的观点则是非正统的 ,他认为这也许是一件好事。考虑到贯穿在我们世界历史中频发的血腥的殖民主义历史 ,他陷入沉思 :各种 Ⅱ型文明将遥远的距离分割 ,致使普朗克能量无法达到。他打趣地说 ,看到光明的一面 ,“至少,我们可以逃避税收 ”。
不幸的是 ,两个不平等的文明之间的碰撞通常会给较弱的一方带来灾难性的影响。例如 ,阿兹特克文明在墨西哥中部地区经历了数千年的发展已变得非常优秀。在某些方面 ,它掌握的科学、艺术、技术可与欧洲的成果媲美。然而 ,在该地区的阿兹特克人的火药和军舰却落后西班牙人几个世纪。1521年,400名西班牙的衣衫褴褛的征服者与先进的阿兹特克文明之间的一场意外冲突 ,以阿兹特克的悲剧告终。在一个非常短的时间内 ,人口几百万之众的阿兹特克人被彻底打败 ,并沦为西班牙人的奴隶作业于矿上。他们的财富被掠夺 ,他们的历史被抹去 ,甚至他们伟大的阿兹特克文明也被汹涌而来的传教士抹杀了。
我们考虑当自己遇到外太空的来访者时我们会作何反应。读一读阿兹特克人遇到西班牙来访者是如何反应的。这是发人深省的 ,“他们像猴子 一般抢夺黄金。显然 ,他们对黄金的渴望永不满足。他们渴望黄金、贪求黄金 ,他们像猪一般想用黄金将自己填饱。因此 ,他们拿起亮闪闪的黄金,将黄金据为己有 ,喋喋不休地胡言乱语。” [鉴于此 ,也许我们不应如此热情地期待与智能的外星人接触。科学家指出 ,在地球上有两种类型的动物 :一类是捕食者 ,如:猫、狗和虎 (它们的眼睛位于脸的前方 ,能凭借立体的视觉瞄准目标 );另一类是被捕食者 ,如:兔子和鹿 (它们的眼睛位于脸的侧方 ,以便 360度观察捕食者)。通常情况下 ,捕食者比被捕食者更聪明。试验表明 ,猫比老鼠更智能、狐狸比兔子更聪明。人的眼睛位于脸的前方 ,也是捕食者。我们在寻找智慧生命的历程中 ,应保持谨慎。我们遇到的外星人也许同样是从食肉动物进化而来。]
在宇宙尺度上 ,文明之间的突然碰撞可能会更富戏剧性。因为我们正在谈论的是天文学的时间尺度 ,所以一种比我们超前 100万年的文明也许根本对我们没有兴趣 (我们在他们眼中就像 “蚂蚁”)。此外 ,我们的行星也几乎不能为他们提供大量的别的恒星可使用的自然资源。
然而在《星际迷航》系列影片中 ,“行星联盟 ”遇到了其他行星的敌对文明 ———克林贡和罗慕伦人。他们恰好与 “行星联盟 ”处在相同的技术水平。这明显增加了这个系列影片的戏剧性和紧张性 ,但这个事件发生的概率是天文数字。实际情况中更可能出现的是 ,我们驾驶星际飞船冒险进入星系时 ,将会遇上与我们处于不同技术发展水平的文明。有些文明或许比我们领先成百上千万年。
文明的兴衰
除了 “我们可能与其他文明错过了几百万年 ”或者 别“的文明太先进以至于对我们不屑一顾 ”这两个理论外 ,还存在第三个理论 ,它比之前的两个理论更有意思。该理论认为 ,数以千计的智慧生命形式均从沼泽中产生,但他们都无法跨越一系列的自然灾害和自致灾害两方面的惩罚。如果这个理论是正确的 ,那么或许在有朝一日 ,我们的飞船将在遥远的行星上发现古老文明的遗迹。或者更可能的是 ,我们自己的文明也将面临这些灾难。我们不但没有成为 “宇宙的主人 ”,还走上了一条自我毁灭之路。因此,我们要问的问题是 :先进文明的命运是什么 ?我们 (他们 )是否能存 活足够长的时间去掌握第十维度的物理?
文明的兴起并不是以技术和知识稳定且确定的增长为标志。历史告诉我们,文明的崛起、成熟、消亡,有时无轨可循。在未来,人类也许会打开技术恐怖的潘多拉盒子。从原子弹到二氧化碳,这些技术恐怖到可以威胁我们的生存。一些未来学家预言,我们也许等不到新时代的到来,就会迎来技术和生态的崩溃。对于未来,他们凭空给出了一幅人类的恐怖图像,它浓缩为查尔斯 ·狄更斯 (CharlesDickens)小说中可怜的、受到恐吓的守财奴。他跪自己的坟墓里,卑躬屈膝地恳求上苍再给他一次机会。
不幸的是,大部分人几乎都选择忽视或未意识到面向我们的潜在的灾难。有些科学家认为,也许我们可以将人类这个单一的实体比作一个横冲直撞的失控的少年。例如,心理学家告诉我们,青少年的行为通常都是无法无天的。他们开车、饮酒、吸毒的习惯就是他们漫不经心和鲁莽的最鲜明的证明,影响着他们的生活方式和前景。在美国,青少年死亡的主要原因不再是疾病,而是意外事故。这些事故也许正是由于他们天真地认为谁也管不了他们,他们能永久活下去造成的。
如果这是真的,那么我们在滥用技术和环境,就好像我们能永久活下去似的,丝毫未注意到潜在的未来的巨大的灾难。社会作为一个整体,也有 “小飞侠彼得潘情结”。不希望长大,不希望面对由于自己缺少责任心而导致的后果。
为了使我们的讨论具体化,我们可以利用已有的知识找出一些重要的在未来漫长的时间里必须跨越的障碍,才能成为第十维的主人:铀的屏障、生态崩溃、新冰川期、天体碰撞、复仇和灭绝、太阳和银河系之死。
铀的屏障
乔纳森·谢尔 (JonathanSchel
)在其划时代的小说《地球的命运》中指出,我们已非常危险地接近了相互毁灭的阶段。虽然最近苏联的解体使得大规模的武器削减成为可能,但全世界仍存在至少 5万枚战术和战略核武器,还配有相当准确的用于发射它们的火箭。人类已最终掌握了彻底毁灭自己的可能性。
假如在核战争中公开发射导弹,我们又恰好幸免于难未被摧毁,那么,我们仍有可能在核冬天导致的极度痛苦中死去。在核冬天中,燃烧着的城市产生的浓烟和灰烬慢慢挡住了生命赖以生存的所有阳光。计算机研 究表明 ,1亿吨的核爆炸不仅会在城市中造成巨大的火灾 ,它还可以有效地遮蔽大气层。随着温度的急剧下降 ,农作物歉收、城市封冻 ,最后残剩的那一点文明将像蜡烛似的熄灭。
核扩散最终加剧了危险。美国情报机构估计 ,印度在 1974年引爆了第一颗核弹之后 ,现已储存了大约 20颗原子弹。美国情报机构声称 ,巴基斯坦在其秘密的卡胡塔核工厂已经建造了 4颗原子弹 ,其中还有一颗原子弹的重量未超过 400磅 (181公斤)。在以色列迪莫纳核安装厂的工人声称 ,他看到在内盖夫沙漠有足够建造 200颗原子弹的材料。南非承认 ,它制造了7颗原子弹 ,并在 20世纪 70年代末在其海岸进行了两次原子弹试验。美国间谍卫星 “贝拉 ” (Vela)在南非海岸附近拾取到了原子弹的 指“纹”,当时还有以色列的军舰在场。像朝鲜、韩国这样的国家和地区正处于核危机的边缘。这是非常可能的 ,美国情报局披露 ,到 2000年底 ,有 20个国家将拥有核弹。核弹将扩散到世界上最热点的地方 ,包括中东。
这种局面是极其不稳定的 ,并将变得更加不稳定 ,以至于国家之间将为了争夺日益减少的资源和势力范围而竞争。不仅是我们的社会 ,银河系中的每一个正在建立工业社会的智能文明都会发现 92号元素 (铀)以及它的大规模杀伤力。铀元素有维持链式反应和释放存储在原子核内巨大能量的奇妙性质。有了主宰铀元素的能力 ,我们就有了把自己这个物种从贫困、愚昧和饥饿中解放出来的能力 ,或者用核爆炸把我们这个行星毁灭的能力。但是 ,铀元素的能量只有在智能生命达到零型文明的特定发展水平时才能被释放出来。它依赖于有内聚力的社会单元的规模大小和它的工业发展状态。
例如 ,火的利用可以由孤立的一群聪明的个体 (例如部落 )掌握。为制造武器所需要的熔炼和原始冶金技术 ,则需要一个更大的社会单位才能掌握 ,大约需要数以千计 (如一个小村庄 )的个体。内燃机的发展 (如,汽车引擎 )需要更为复杂的化学和工业基础为前提 ,它只能由数百万例以上的个体组成的社会单位来完成 (例如 ,一个国家或一个州)。
铀元素的发现打乱了这种缓慢的社会单位稳步上升与其技术发展之间的平衡。核能的释放使化学炸药相形见绌 ,它们甚至可以带来 100万倍的差距。有的能够利用内燃机的国家 ,也能提炼铀元素。因此 ,一个严重的错配发生了 ,尤其是当这个假想文明的社会发展仍旧停留在敌对国家的形式时。由于铀元素的发现 ,用于故意损害和破坏的技术在发展速度上突然 超越了社会关系的缓慢发展。
因此 ,我们可以得出一个很自然的结论 :零型文明大量出现 ,是在我们的银河系的 50亿—100亿年期间 ,他们最终都发现了铀元素。如果一个文明的技术能力的发展速度超过了社会发展的速度 ,那么随着敌对的民族国家的兴起 ,这个文明极有可能自我毁灭。[1]令人遗憾的是 ,假如我们的寿命足够长 ,能达到银河系中我们所在区域的附近的恒星系上 ,我们或许会看到为数众多的已故文明的灰烬。他们用核弹解决了民族感情、个人嫉妒和种族仇恨。
正如海因茨 ·帕格尔斯 (HeinzPagels)所言 :
对我们的文明的挑战 ,必然会碰到道德秩序和政治秩序的建立。这种文明产生于我们对供给恒星燃料支持其燃烧的宇宙能量的认知 ,我们对光和电子通过物质的运动的认知 ,我们对生命的生物基础分子秩序的认知。道德秩序和政治秩序主要起协调作用 ,否则 ,我们将被摧毁。这种挑战将考验我们最深处的理智和情感之源。
因此 ,理性分析 ,我们的银河系中偶然产生了许多先进的文明。但他们都未跨越铀的障碍 ,尤其是当他们的技术超越了他们的社会发展速度时。
例如 ,我们在图表上绘制一个无线电技术的产生图 ,我们看到我们的地球在演化了 50亿年后才有了一个智能的人种发现如何操纵电磁和核力量。然而 ,如果我们在核战争中进行了自我消灭 ,那么 ,这条曲线将成为一根竖线或归零。因此 ,为了与先进的文明交流 ,我们必须审视准确的纪元,精度在几十年 ,在这个文明毁灭自己之前。存在一个几乎看不见的 “小窗口 ”,通过它 ,我们可以与另一个活着的文明在其自我毁灭之前接触。在图 13.1中,我们看到整个银河系中外星文明的产生 ,它们用一系列峰线表示 ,每个峰线代表了一种文明的迅速崛起 ,以及由核战争导致的迅速衰落。因此 ,在太空中扫描智慧生命也许是一项艰巨的任务。也许在过去的几十亿年的时间中 ,已出现了成千上万的峰线 ,或者说 ,有成千上万的行星在自我毁灭之前掌握了无线电技术。不幸的是 ,每一个短暂的峰线都发生在不同的宇宙时间。
图13.1为什么我们在银河系中看不到其他智慧生命 ?也许能够建造射电望远镜的智慧生命在过去几百万年间频繁出现过 ,但他们最终都消亡于核战争。我们的银河系可能曾经充满了无数智慧生命 ,但它们或许大多数都消亡了。我们的文明会有所不同吗 ?
生态崩溃
假设一个零型文明可以掌握铀而不会遭致核战争的毁灭 ,那么 ,他将面临的下一个障碍将是生态崩溃。
我们回忆之前提到过的单一细菌的例子。它进行着频繁的细胞分裂且不受限制 ,最终 ,它的重量将超过地球。然而 ,我们在地球上并不能看到这种大量的细菌。事实上 ,细菌菌落在通常情况下几乎长不到一分钱硬币的大小。我们将实验室里的细菌放在一个盛满营养液的盘子里 ,它确实会呈指数倍地增有人长 ,但它们最终会死亡 ,因为它们产生了太多的废物并耗尽了食品供应。这些菌落在它们自己生产的废物中窒息而亡。
与细菌菌落相似 ,我们也可能会耗尽自己的资源而淹死在我们不断产生的废物中。我们的海洋和大气层并非是无限的 ,它们是地球表面的极薄的一层薄膜。一个零型文明发展为 Ⅰ型文明之前 ,人口通常会膨胀到数十亿,从而带来资源紧张和污染加剧的问题。一个最直接的危险是大气中毒。人们会产生大量的二氧化碳 ,这些二氧化碳会吸收阳光并提高地球的 平均温度 ,还可以带来失控的温室效应。
自1958以来 ,大气中的二氧化碳的浓度增加了 25%,其中绝大多数来自石油和煤炭的燃烧 (全球 45%的二氧化碳来自美国和苏联)。这在极大程度上加速了地球平均温度的上升。从1880年始 ,世界平均温度 100年才上升 0.5摄氏度。但今天 ,世界平均温度每 10年就会上升 0.3摄氏度。气温的这种加速上升将转化为海水的持续上涨。科学家预计 2050年,海水将上涨 1—4英尺 (0.3—1.2米)。类似孟加拉国、洛杉矶和曼哈顿地区将被海水淹没。甚至更为严重的是 ,它会造成美国中西部地区粮食歉收 ,加速沙漠扩张 ,以及热带雨林破坏。这反过来又加剧了温室效应。饥荒和经济崩溃可能在全球范围内蔓延。
问题在于一种不协调的全球性政策。污染发生在全球数以百万计的个体工厂里 ,但能遏制这种肆无忌惮的污染的力量在于一种全球性政策。如果占统治地位的有凝聚力的国家拥有上亿的人口 ,这个政策的执行即便是可能的 ,也会非常困难。在短期内 ,这或许意味着需要采取紧急政策 ,急剧削减内燃机及煤和石油的燃烧。它可能会导致生活水平的下降。这意味着,发展中国家会面临更多的困难 ,因为他们需要获得廉价的能源。然而,从长远来看 ,我们的社会可能会被迫采取以下三个可能的解决方案之一———太阳能、核聚能、增殖反应堆。因为它们不会产生二氧化碳 ,且是用之不竭的能源。其中 ,太阳能和核聚能最有希望。核聚变发电 (聚变在海水中发现的氢原子 )和太阳能虽然距离实际应用还有数十年 ,但它们应当能为以后的数个世纪提供大量能量 ,直到社会过渡到 Ⅰ型文明。
问题再次出现在技术的发展超过社会文明的发展。只要 ,污染是由单个国家产生的 ,而纠正这种状况所必须的措施又是全球性的。那么 ,造成灾难的致命的不协调性就会显现出来。在解决这种不协调性之前 ,对零型文明来说 ,铀屏障和生态崩溃的存在将一直威胁零型文明的生命。
然而 ,一旦文明超过了零型状态 ,就较为乐观了。要达到 Ⅰ型文明 ,需要在全球范围进行非凡的社会合作。试图开发铀、内燃机和化学品资源,需要聚集几千万甚至几亿的人。试图利用全球资源 ,则需要聚集几十亿的人。因此 ,Ⅰ型文明的社会组织必须是复杂且先进的 ,否则技术将难以得到发展。
根据定义 ,Ⅰ型文明需要的一个团结的社会单位就是整个地球的人口。Ⅰ型文明的本质必须是行星文明 ,它不能在较小的尺度上运行。
从某种意义上说 ,这可以比作生孩子。最危险的时期是婴儿初生的几个月。因为婴儿在这个阶段要完成内部环境向外部环境的过渡 ,外部环境中有大量潜在的敌对细菌威胁婴儿。一年后 ,他们很大程度上适应了外部环境 ,死亡率大幅下降。同样 ,一个文明最危险的时期是它取得核能力后的最初的几个世纪。文明一旦建立了全球性的政治体系 ,那么 ,危险时期也就过去了。
新冰川期
没有人知道是什么原因导致了冰川期的产生 ,它持续存在了几万年乃至几十万年的时间。一种理论认为 ,冰川期是由于地球自旋的细微变化引起的。这个变化太微小 ,以至在几个世纪的期间内 ,我们也无法观察到它。在几十万年的时间内 ,这些微小的影响逐渐累积 ,并造成极地射流的极细微的变化。最终 ,射流改道 ,冻结的极地气团跑到越来越远的地方 ,造成全球气温剧降 ,直到一个新冰川期的开始。这个新冰川期确实大大地损坏了地球的生态 ,消灭了大批哺乳动物的生命形式 ,隔绝了各个大陆的人群 ,甚至产生了各种不同的种族 ,这是一个比较新的现象。
不幸的是 ,我们的计算机太原始 ,甚至无法预测明天的天气 ,更不用说下一个冰川期的来临了。例如 ,计算机现在正准备步入了第五代。回想一下 ,无论第四代计算机多么复杂和强大 ,它也在同一时刻进行单线程的数值计算。这是一个巨大的瓶颈 ,也正是第五代计算机要解决的问题。第五代计算机将拥有并行处理器 ,可以在同一时间进行多线程的计算。
我们的文明 (如果它成功跨过了铀屏障和生态崩溃 )有了控制天气的能力 ,在数百年内达到 Ⅰ型文明是非常可能的。如果人类在下一个冰河期到来之前达到 Ⅰ型文明或更高的文明 ,那么 ,有充分的理由相信新冰川期不会将人类毁灭。人类要么改变天气阻止冰川期 ,要么离开地球。
天体碰撞
在几十万年到几百万年的时间尺度上 ,零型文明和 Ⅰ型文明都必须时刻警惕小行星碰撞和附近的超新星爆发。
在本世纪内 ,人类拥有了精确的天文测量能力 ,故而明白了地球的公转轨道与许多小行星的轨道相交。这种轨道相交使得地球与小行星发生碰撞的概率大大增加。(零型文明和 Ⅰ型文明防止发生类似碰撞的一种方法 是———在小行星距离地球尚有数千万英里时,发射载有氢弹的火箭,使小行星偏离初始轨道。事实上,这种方法是国际上大批科学家提出的。)这种碰撞发生的频率比一般人认识的要大。最近一次的碰撞发生在 1993年1月3日,美国国家航空航天局的天文学家用雷达拍摄到了全程照片。小行星图塔蒂斯的照片显示它由两个岩石核心构成,每个直径 2英里 (3公里)。它在距离地球 220万英里 (350万公里)的范围内出现。1989年3月23日,一个直径大约0.5英里 (0.8公里)的小行星运行到离地球更近的地方,大约70万英里 (110万公里) (这个距离只有地球到月球距离的3倍)。
事实上,1992年底,科学家还宣布了一个巨大的彗星或许将在 2126年8月14日撞击地球。这次撞击也许会结束地球上的所有生命。哈佛-史密森天体物理中心的天文学家布莱恩·马斯登 (Brian Marsden)预计这次彗星撞击地球的概率是万分之一。斯威夫 -特塔特尔 (Swift-Tutle)彗星 (以内战期间首次发现它的两名美国天文学家命名)很快被媒体称为 “末日石”。即将失业的核武器物理学家们指出,他们应该被获准去建造巨大的氢弹,以便在末日来临之前将它炸成碎片。
事实上,斯威夫-特塔特尔彗星的碎片早已影响了地球。它每 130年围绕太阳公转一周,并释放出了大量的碎片,形成了太空中的流星和粒子流。当地球穿过粒子流时,我们将会看到一年一度的英仙座流星雨,好像烟花一样照亮天空。(我们应该指出,预测彗星侥幸脱险是一件没有把握的事情。由于太阳的辐射热使彗星上的冰表面不规则地蒸发,显现出成千上万个小鞭炮一样的溅射,使它的轨道发生轻微的但却重要的偏离。马斯登几周后就收回了他之前说的话,因为它是不正确的。“我们在下一个千年是安全的”,马斯登更正道。)美国国家航空航天局的一个研究小组在 1991年 1月估计,大约有 1000—4000个直径大于 0.5英里 (0.8公里)的小行星的轨道与地球相交。这足以构成对人类文明的威胁。然而,雷达只对这其中的 150个较大的小行星进行了跟踪。此外,据估计,大约还有30万个半径较小的小行星穿越地球轨道,它们的直径大约为300英尺 (0.1公里)。不幸的是,科学家对这些更小的小行星的轨道一无所知。
在1967年的冬天,我还是哈佛大学的一名大四学生。在那时,我有一次与外星物体的近距离接触的经历。我宿舍中的一位密友在哈佛大学天文 台有一份兼职工作。他告诉了我一个严格保守的秘密 :天文学家发现了一个直径有好几英里的巨大的小行星 ,且正向地球的方向飞来。此外 ,他还告诉我 ,虽然具体时间还未有定论 ,但通过计算的演算 ,它可能会在 1968年6月撞击地球 ,即我们毕业的时候。这样尺寸的物体与地球的地壳发生碰撞 ,地球会喷出数十亿吨岩浆 ,并在全世界范围内引起巨大的地震和海啸。随着时间的推移 ,我定期得到了这个世界末日小行星行程的新版本。天文台的天文学家显然非常小心 ,他们担心这些信息会引来不适当的恐慌。
20年后 ,我几乎忘记了这件事 ,直到最近 ,我浏览到一篇关于小行星侥幸脱离的文章才联想起曾经的记忆。果然 ,这篇文章提到了 1968年的那个小行星。显然 ,这个小行星当时从距离地球大约 100万英里 (160万公里)的地方经过。
比小行星碰撞更罕见的且更壮观的是 ,在地球附近发生的超新星爆炸。一个超新星会释放出巨量的能量 ,甚至超过了数千亿的恒星所放出的能量总和。它最终发出的光或许比整个银河系还亮。它会产生一场 X射线暴,它们足以在附近的恒星系统造成严重的干扰。即便在最小的情况下 ,附近的一个超新星爆炸也会产生巨大的电磁脉冲 (EMP),类似于在外层空间引爆一个氢弹所释放的电磁脉冲。X射线暴最终会撞击我们的大气层 ,将电子从原子中破碎出来。之后 ,电子会在地球磁场中旋转 ,产生巨大的电场。这些电场足以毁坏数百英里内的电器和通讯设备 ,造成混乱和恐慌。在大规模的核战争中 ,电磁脉冲将彻底摧毁或破坏在地球范围内的任何形式的电子器件。事实上在最坏的情况下 ,在一个恒星系统附近的超新星爆炸足以毁灭所有生命。
天文学家卡尔 ·萨根 (CarlSagan)推测 ,也许就是这样一个事件致使恐龙灭绝 :
如果在大约 6500万年前 ,距离太阳系 10光年 —20光年的范围内,碰巧有一个超新星。超新星会向四周发射致密的宇宙射线 ,这些射线中的一部分进入了地球的大气层 ,使大气层中的氮气燃烧并生成了氧化氮。氧化氮会将大气层中的臭氧保护层清除 ,致使地球表面太阳紫外线的辐射剧增。故而 ,地面上许多未能得到保护 ,未能避开紫外线的生物备受煎熬 ,并发生变异。
不幸的是 ,超新星在爆炸之前不会给出任何警示。超新星爆炸非常迅速,它的辐射以光速传播。因此 ,Ⅰ型文明必须迅速进入外层空间。文明所能采取的唯一的预防措施就是 ,谨慎地监视那些临近的濒临爆发的超新星。
复仇和灭绝
1980年,现已故的路易斯 ·阿尔瓦雷斯 (LuisAlvarez)和他的儿子沃尔特 (Walter),还有弗兰克 ·阿萨罗 (FrankAsaro)和加州大学伯克利分校的海伦 ·米歇尔 (HelenMichel)共同提出 ———6500万年前彗星或小行星撞击地球 ,从而引发了巨大的大气扰动 ,导致恐龙突然灭绝。通过对6500万年前的河床上的岩层的检验 ,他们确定出有大量铱的存在。铱这种元素在地球非常少见 ,它通常存在于像流星那样的地外星体中。这个理论是合理的 ,因为一个直径为 5英里 (8公里 )的彗星以每秒约 20英里的速度 (32公里 )(比飞行的子弹快 10倍)撞击地球 ,会产生 100万亿吨的力 (或全世界核武库的 10000倍)。它会形成一个 60英里 (96公里 )宽 20英里深 (32公里 )的撞击坑 ,并释放出大量的碎片 ,足以在很长一段时间里遮蔽所有的阳光。这必然导致行星上的温度急剧下降 ,而温度下降又致使这个行星上的大量物种消亡或者严重减员。
事实上 ,科学家在 1992年宣布 ,他们已经确定了一个杀死恐龙的彗星或小行星的强有力的候选者。众所周知 ,在墨西哥的尤卡坦靠近克苏鲁伯村的附近 ,有一个直径为 110英里 (176公里 )的超大撞击坑。1981年,墨西哥国家石油公司和地球物理学家告诉地质学家 ,他们偶然发现了重力和磁力的奇异点 ,它们呈环状。然而 ,只有在阿尔瓦雷斯的理论变得广为人知后 ,地质学家才主动去分析那引起巨大灾变的冲撞的遗迹。采用氩 -39放射性年代测定法检测说明 ,尤卡坦地坑的年龄是 (6.498±0.005)×610年。令人印象更深刻的是 ,地质学家在墨西哥、海地 ,甚至佛罗里达州发现了地面上铺着一层小的、像玻璃似的碎片。它们或被称为玻璃陨石,它们可能是一些硅酸盐 ,受到小行星或彗星的冲撞发生玻化的结果。这些玻璃陨石可以在第三纪和白垩纪之间沉淀的泥沙中找到。地质学家对 5种不同的玻璃陨石样品所作的分析表明 ,它们的平均年龄是 (65.07±0.10)百万年。假如这些独立测量的数据是准确的 ,那么 ,地质学家现在 为杀死恐龙的小行星或彗星找到了确凿的证据。
但是,恐龙的灭绝只是地球上生命灭绝的有文献记录的大规模灭绝之一。其他的生物大灭绝比 6500万年前的白垩纪时期的恐龙大灭绝更糟。例如,2.5亿年前结束的二叠纪时期的大灭绝破坏了当时地球上 96%的植物和动物物种。三叶虫曾是统治海洋的地球上的一种主要的生命形式,在这次大灭绝中神秘地消失了。事实上,过去总共发生过 5次动物和植物生命的大灭绝。假如我们将那些尚未被完全证实的大灭绝加入进来,则会得出一个显而易见的模式———地球上每 2600万年左右将会发生一次大规模的物种大灭绝。古生物学家戴维 ·劳普 (DavidRaup)和约翰 ·塞普科斯基 (i)表明,如果我们画出任何给定时间地球上已知物种数JohnSepkosk目,那么,这张图将显示出,地球生命形式的数目每 2600万年呈现一条陡峭的下降线,就像时钟一样准确。这张图显示出,过去的 2.6亿年中有 10次这样的循环 (有2次循环不包括在内)。
在6500万年前白垩纪末期的那次灭绝循环中,绝大多数恐龙被灭绝。在另一次发生在3500万年前的始新世末期的灭绝循环中,陆地上的许多哺乳动物物种被灭绝。困扰我们的一个中心论题出现了———究竟有什么具有2600万年的循环周期?通过生物学、地质学,乃至天文学数据搜索表明,没有任何一个事物的循环周期为2600万年。
伯克利的理查德 ·穆勒 (Richard Mul
er)分析认为,我们的太阳实际上是一个双星系统的一部分,我们的姐妹星 (称为复仇女神或死星)决定了生活在地球上生命的周期性大灭绝。他猜想,我们的太阳有一个巨大的看不见的合作配偶子,每 2600万年绕太阳转一圈。当它穿过奥尔特云 (被认为存在于冥王星轨道之外的彗星云)时,会带来不受欢迎的彗星崩落物。部分崩落物会袭击地球,这些足够多的碎片将挡住太阳的光线到达地球表面。
这种不寻常理论的实验证据,来源于过去的每一个灭绝循环末期对应的地质层出现的不寻常的大量的铱元素。因为我们在地外流星中发现了天然的铱,很可能这些铱的踪迹是复仇女神发出的彗星的残留。目前,我们处于灭绝周期的中间时期,这意味着复仇女神如果存在的话,它此时应处于它轨道的最远点 (几光年之外)。距离它下次到来,我们还有 1000万年的时间。(还有一个理论可以解释这种巨大尺时间尺度上的周期性灭绝。那就是我们的太阳系环绕银河系运行的轨道。太阳系环绕银河系的轨道时 而高于银河平面 ,时而低于银河平面 ,就像旋转木马转圈时木马上下移动那样。当它周期性地沉浮并穿越银河平面时 ,太阳系可能会遭致大量的尘埃,这些尘埃会干扰奥尔特云 ,并带来一阵彗星雨。)值得庆幸的是 ,当来自奥尔特云轨道的彗星再次迅速经过太阳系的时候,我们应已到达了 Ⅲ型文明的水平。这意味着 ,我们不仅征服了邻近恒星,同时还征服了穿越时空的旅行。
太阳之死
科学家有时会思考一个问题 ———在我们死亡很久之后 ,我们身躯中的原子最终会发生什么。最大的可能性是 ,我们以分子的形式回归太阳。
我们的太阳是一个正值中年的恒星。它大约有 50亿岁了 ,在未来的 50亿年 ,它也许将持续保持黄恒星的状态。当太阳耗尽它的氢燃料后 ,会继续燃烧氦燃料 ,并快速膨胀成为红巨星。此时 ,它的大气层会迅速膨胀并最终延伸到火星的轨道。地球的轨道将完全掩埋在太阳的大气中 ,因此地球将被太阳带来的高温蒸发。组成我们躯体的分子 ———实际上也是地球自身的分子 ,将被太阳的大气所毁灭。
萨根做了以下描述 :
亿万年之后 ,地球将迎来最后一个完美的一天 ……北极和南极的冰盖将融化 ,使全世界海滨泛滥。高高的洋温会释放更多的水蒸气到空中 ,云量大量增加并屏蔽了来自太阳的阳光 ,延缓末日的到来。但是,太阳的进化演变不可避免。最终 ,海洋将会沸腾 ,大气将被蒸发而逃逸进入太空。一个最巨大的无法想象的灾难将会突然袭击我们的星球。
因此 ,对于那些想知道地球最终是毁灭于冰还是毁灭于火的人 ,物理学已给出了明确的答案 ———它将毁灭在火中。然而 ,如果我们能在这样长的时间里幸存下来 ,人类很可能已离开了太阳系。与超新星的突然爆炸不同,太阳的死亡有大量前兆可以预测。
银河系之死
在几十亿年的时间尺度上 ,我们必须面对这样一个事实 ———我们生活 在其中的银河系最终也会死亡。更准确地说 ,我们居住在银河系的 “猎户座旋臂 ”上。我们凝视夜空 ,会看到无数的天空中的巨量的星灯。此时 ,我们会感叹于自己的渺小。实际上 ,我们看到的仅是位于猎户臂上的极小部分的恒星。这些激发历代恋人和诗人情怀的数以百万计的恒星 ,只占猎户臂的极小部分。银河系内其余的 2000亿个恒星位于非常遥远的地方 ,它们像一根截断夜空的模糊带状物勉强可以被我们看见。
离我们最近的邻近星系是仙女座大星系 ,它比银河系大 2—3倍,距离银河系大约 200万光年。两个星系正以每秒 125公里的速度互相靠近 ,原则上 ,它们会在 50亿年到 100亿年的时间内相撞。正如加州大学圣塔克鲁斯分校天文学家拉尔斯 ·赫恩奎斯特 (LarsHernquist)所说 ,这次碰撞将类似于 “恶意的接管。我们的银河系将被消耗和摧毁 ”。
从外层空间观看仙女座星系 ,它看上去将要与银河系相撞 ,然后慢慢地将银河系吸收。对星系碰撞的计算机模拟表明 ,引力较大的星系将压倒引力较小的星系。在旋转几圈之后 ,引力较小的星系将被引力较大的星系吞噬。相较于恒星的碰撞 ,其概率远低于星系。因为银河系内的恒星相距甚远且其间均为真空 ,所以恒星之间的碰撞次数非常少 ,数量级为每世纪几次。所以 ,我们的太阳也许在一个超长的时间周期内不会发生恒星碰撞事件。
最根本的是 ,在几十亿年的时间尺度上 ,我们有着更致命的命运 ———宇宙自身的死亡。聪明的智慧生命形式会设法制造空间方舟 ,以避免大多数的自然灾害。但当空间本身成为了我们最大的敌人时 ,我们应如何应对才能躲避宇宙之死呢 ?
阿兹特克人相信 ,当太阳又朝一日从天空坠下时 ,世界末日将会来临。他们预言 ,“当地球变得疲惫不堪 ……当地球的种子消耗殆尽 ”,这一天就会到来。太空中的恒星将会被摇落。
也许 ,他们接近了真理。
人们可以希望 ,我们在太阳开始熄灭之前逃离太阳系并到达别的星球。(事实上 ,在阿西莫夫的 “基地 ”系列科幻小说中 ,我们离开原来的恒星系统的位置已经数千年了。)然而 ,一个不可避免的事实是 ———太空中所有恒星都有核燃料耗尽并熄灭的那天。在几十亿年到几百亿年的时间尺度上 ,我们正面临着宇宙自身的死亡。如果宇宙是开放的 ,在这种情况下,它将永远膨胀下去 ,直到温度逐渐接近绝对零度 ;如果宇宙是封闭 的,在这种情况下 ,宇宙膨胀将被逆转 ,宇宙会葬身于火海。即便是 Ⅱ型文明 ,这也是一个巨大的威胁。掌握超空间 ,能将文明从它的最终灾难 (宇宙之死 )中解救出来吗 ?
[1]事实上 ,亿万年前自我毁灭更加容易。为了制造原子弹 ,任何种族都必须面对的根本问题是 ,将铀 -235从它更丰富的双胞胎铀 -238中分离出来 ,因为铀 -238不能维持链式反应 ,只有铀 -235会维持链式反应。但铀 -235在天然的铀中极少 (所占比例仅为 0.3%)。为了维持失控的链式反应 ,我们必须将铀 -235的浓度保持在 20%以上。实际上 ,武器等级的铀中 ,铀-235的浓度通常能达到 90%以上。(这也是铀矿山不会自发性发生核爆炸的原因。因为铀矿山中的天然铀 -235富含量太低。铀 -235的浓度不足 ,将无法维持失控的核链式反应。)因为铀 -235相比其丰富的双胞胎铀 -238寿命更短 ,所以在远古以前,在我们宇宙中天然形成的铀 -235的浓度远大于 0.3%。换句话说 ,当时的任何文明制造原子弹都比当下的我们轻松许多 ,因为,天然形成的浓度远大于今天。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
