科普丨《人类的未来》：物理学家设计的星际旅行方案，探寻人类文明的终极命运

物理学家设计的星际旅行方案，探寻人类文明的终极命运

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精华笔记 

致命病毒、自然灾害、小行星撞击，各种各样的灾难在威胁着地球。这本《人类的未来》认为，我们要把眼光放得长远，通过移民到其他星球，来躲避这些灭顶之灾，并获得更大的发展空间。

 本书作者加来道雄，是日裔美籍理论物理学家，同时也是一位科普畅销书作者。在他的设想下，人类的宇宙移民将会经历三个阶段：首先是在太阳系中移民火星，成为“跨星球文明”；第二阶段将飞向宇宙中的其他星系，成为“跨星系文明”；而在第三阶段，人类将会对宇宙的终局发起挑战，通过前往平行宇宙的方式，成为“永恒的文明”。

飞向火星——如何实现火星移民？

火星，距离地球足够近，而且环境相对适宜，这里将成为人类在宇宙中的第一个落脚点。

以目前的技术，火星之旅单程就要9个多月。漫长的太空飞行，会对人的身体与精神产生严重影响。所以，需要打造更先进的火箭，以缩短飞往火星的时间。

 衡量火箭性能的重要指标，叫做“比冲量”，代表着火箭的推力与火箭燃烧时间的乘积。比冲量越高，火箭获得的总动力越大，最终的速度也就越快。当前，大部分火箭使用的是化学发动机，可以达到450的比冲量。

 “离子发动机”能将比冲量提高到化学火箭的10倍以上。所谓的离子，是一种带电的原子碎片。通过电场让离子加速，并从发动机喷射而出，就能产生推力。使用离子发动机推动的火箭，有希望将到火星之旅缩短到40天。

 在抵达火星后，为了让这里更适宜人类生存，可以在火星大气层中引入“温室气体”，从而改造“火星气候”。这一方案即会提高火星大气密度，也能提升温度，从而让火星上的冰转变为液态水。

 为了找到足够多的温室气体，可以从土星的卫星上开采甲烷，甲烷保存热量的能力比二氧化碳强20倍。同时，也可以就近捕获一些小行星，将其中的温室气体引入火星大气之中。

 当温室效应将大气温度提升得足够高，就能让火星的冰融化形成海洋，从而让移民们有条件来种植植物。经过基因改造的特种植物，能更好地适应火星环境，并释放大量氧气，逐步改善火星的大气成分，最终将这里改造成“第二地球”。

飞向宇宙——怎样航行到光年之外？

太阳系里的宜居地点十分有限，人类的目光要望向太阳系之外。此时，我们要面对的主要问题是，怎么在茫茫银河中找到合适的行星？以及怎么穿过光年级别的距离到达那里？

 虽然行星本身并不发光，但天文学家可以使用“掩星法”找到它们。绝大多数行星都在围绕母恒星运动。如果从地球上观察一颗恒星的亮度，它可能会呈现出周期性地变暗。而这种变暗就表明，有一颗行星飞过了它的表面。掩星法就是捕捉、分析恒星的变暗现象，来推断其附近行星的轨迹。使用掩星法发现的众多行星中，就包括“比邻星b”，它距离太阳系4.2光年，是一个潜在的移民目标。

 为了抵达这些遥远的行星，加来道雄认为可以建造“反物质火箭”，以实现光年级别的航行。

 “反物质”，可以理解成是普通物质的对立面。当反物质与普通物质碰撞时，就会发生湮灭，放出巨大能量，从而推动飞船。反物质火箭的比冲量能够达到100万到1000万的级别。现阶段的技术已经造出了反物质，但要想利用其推动火箭，还需要解决反物质产量、成本、储存等问题。

 一旦有能力实现光年尺度的航行，我们就可以飞出银河系，从跨星球文明，发展为跨星系文明。

飞向永恒——能否突破宇宙的极限？

成为跨星系文明之后，我们要面对的挑战将是如何超越人类以及宇宙的寿命极限，让人类文明实现真正意义上的永恒。

 为了获得永生，学者们提出了很多方案，其中一种是修复“端粒”。“端粒”是一小段DNA和蛋白质的复合体，位于细胞内的染色体顶端。随着细胞分裂，端粒会不断缩短。当端粒变得非常短，甚至消失时，细胞也随之开始衰老、甚至死亡。科学家发现一种叫“端粒酶”的物质，可以对端粒进行修复和延长，从而大大提高细胞的分裂次数，并延长了细胞寿命。

 除了肉体的永生，还有另一种“数字化永生”，就是把我们的意识上传到电脑，从而摆脱肉体的衰老。使用这种方法，人类能把自己的意识变成一股信息流，通过激光束的方式，方便快捷地传输到遥远星球。

 然而，不止生物个体会死亡，我们身处的这个宇宙也有着寿命极限。数百亿年后，宇宙可能会逐渐冷却，温度降到绝对零点；也可能会温度急剧上升，再次上演大爆炸。在面对宇宙终结之时，人类或许还有一线生机，那就是借助“虫洞”前往“平行宇宙”。

 想要开启虫洞，我们就要掌握普朗克能量。普朗克能量被认为是单个粒子所能达到的能量上限。如果人类的文明足够先进，就可以在太空中建造一个太阳系大小的粒子加速器，将粒子不断加速，注入能量，直到它到达普朗克能量。我们再将这些能量集中在一个点，就能打开一个通向平行宇宙的虫洞。

 如果人类能够选择进入一个年轻的宇宙，作为新的家园。那么，当下这个宇宙的死亡并不是结局，而将是另一个全新故事的开始。

 总结

 人类在成为宇宙文明的发展中，暗藏着一条主线，就是我们可以利用的能量越来越多。从化学火箭，到离子发动机，从反物质，到普朗克能量。有了能量，我们的脚步就能达到更远。从太阳系，到银河系，再到宇宙的尽头，甚至抵达平行宇宙。

我们的文明将跨越星球、跨越星系，最终成为永恒，这就是人类的未来。

书           名：人类的未来

作           者：加来道雄

主    讲   人：圆的方块

主讲人简介：理工科博士，科普作者，科学松鼠会会员

主           播：刘波林

策 划  编 辑：陈艳