如何生存到宇宙終結？未來人類度劫指南

人類進化之路，已經歷了數百萬年，若是算上生命進化的時間，則有三十五億年了，其間所經歷的劫難不可計數，比較著名的大劫難就有，新元古代雪球事件(8億—5.5億年前)、二疊紀末大滅絕事件(約2.52億年前)、白堊紀-第三紀滅絕事件(約6500萬年前)、始新世極熱事件(約4000萬年前)。在人類進化史上，則有7萬年前全球人類只剩2000人的巨大災難。生命和人類的進化，是一部波瀾壯闊的史詩，讀之使人感嘆。但是，與即將到來的宇宙劫難相比，這隻能算是一部偉大的太空歌劇上演前的序曲。

1992年，現在的加州大學聖克魯茲分校的天文學家格雷戈·勞克林，剛剛從大學畢業，他和我們的劉電工一樣，也喜歡擺弄些小軟體，這大概是當時高智商人士的一種普遍愛好吧。劉電工當年在電腦上計算宇宙文明之間的關係，而勞克林則在電腦上模擬恆星的形成。當時的電腦性能和現在是沒法比的，所以他不能在電腦邊上乾等著計算結果，自己出去吃午飯去了，等吃完飯回來，發現電腦中的宇宙已經到達了1億年後的世界。那個電腦中的宇宙是個什麼樣子，我們已無從知曉，不過借用劉電工的一句話，其詭異程度是很難用憑空想像出來的。這個簡陋電腦上計算出的宇宙未來，是否符合實際，不得而知，但是勞克林中受到了啟發，就像蘋果啟發了牛頓一樣，他從此迷上了建立物理模型推演宇宙未來，一路走到了今天。他說「我的眼界豁然開朗，宇宙萬物不斷演變，而且將隨著時間發展繼續演變，與之相比，現在的宇宙歷史相形見絀。」

後來，他與弗雷德·亞當斯合作，這是密歇根大學的一位物理學教授，開始認真地研究宇宙的誕生和演化問題。在他們的業餘時間，這兩位研究者合著了一篇57頁的論文發表在《現代物理評論》雜誌上，論文的題目是《死亡中的宇宙：天體的演化和長期的趨勢》(A dying universe: the long-term fate and evolutionof astrophysical objects)。這篇論文詳細描繪了一系列未來的宇宙末日景象：太陽之死，恆星末日，以及宇宙整體命運的各種可能情況。根據他們的研究，宇宙的壽命將長達10^200年，現在的宇宙不過才150億年，簡直就是一個初生的嬰兒。

這篇論文在大眾媒體中激起了很大的反響，甚至登上了紐約時報的頭版。很快，勞克林和亞當斯發現他們成了巡迴演講的紅人，與具有相同興趣的同好們討論一些重大的話題，諸如永恆的物理學和在難以想像的宇宙災變中生存下去的策略(有一種關於未來的假說，認為宇宙時空結構將會在瞬間土崩瓦解，所有的物質將在30分鐘內徹底滅亡。)克利夫蘭市西儲大學的理論物理學家格倫·斯塔克曼，也寫過這方面的論文，例如《生與死，在一個不斷膨脹的宇宙中》，他說:「沒有人把思考宇宙的命運當作自己的終身使命，有很多比這個更急迫的問題，但是對宇宙命運的思考充滿了樂趣。」

下面，讓我們跟隨這些宇宙預言家們，一同欣賞這部規模宏大到無法想像的太空歌劇吧。如果你被裡面的數字弄暈了，不要怨我，原文如此，我也在暈。

第一幕 飛離地球

現在，冰期和隕石撞擊之類的災難已經不能阻止人類了，我們的祖先就已經戰勝了冰期生存了下來，而現在，我們已經有能力防禦小行星或慧星的撞擊了。但是斯塔克曼和其他未來學家指出，有一個無可避免的災難在等著我們：太陽衰變。

像太陽這樣穩定的恆星，它的發光原理是氫原子核聚變，在這一過程中產生氦原子核和能量，但是恆星終將老去，氦元素不斷在核心處累積，將激烈的氫原子核聚變反應向外推移。結果，恆星體積不斷增大，而且向宇宙中釋放出越來越多的熱量。今天的太陽與46億年前它剛剛誕生時相比，亮度已經增加了40%。根據英國蘇克塞斯大學的天文學家羅伯特·科農·史密斯和墨西哥瓜納華託大學的天文學家克勞斯·皮特·施羅德於2008年建立的模型，在10億年內，太陽的能量釋放水平將比現在提高10%，這會導致地球不可避免地變暖。海洋會沸騰，大氣層中的水氣會完全散失到太空中，氣溫將猛增700華氏度。這會把我們的地球變成金星一樣的地獄－在金星上，厚厚的硫酸雲層和二氧化碳阻止了向外的熱量輻射。細菌還可以在地表下殘存的液態水中暫時倖存，但人類的歷史就此終結了。

雖然如此，如果人類能夠在這之前開發火星，移居火星，這樣的災難性結局也許可以避免。這顆紅色的星球作為移民目標，有很多有利的條利：它相對而言更接近地球環境，顯示出包含許多生命生存必需的要素。從70年代的海盜號到今天的好奇號，有一系列機器人在火星上執行考察任務，已經發現了遠古的河床和極地的冰帽，其中儲存著充足的水，如果融化，可以將整個火星淹沒在40英尺深的海洋中。2011年8月，火星勘測軌道飛行器發回的圖像顯示火星表面仍有含鹽液態水流過的跡象。

人類在火星上定居的主要障礙是那裡過於寒冷，不過那時太陽亮度大增，火星的溫度也會升高，這一點也不成問題了，或者人類乾脆自己動手解決，不必等到10億年後。NASA的行星科學家克里斯托弗·麥凱說：「根據我們所掌握的信息，火星曾經擁有生命，海洋和濃厚的大氣層，我們可以恢復這一切。」

麥凱是火星改造項目中的首席科學家，該項目旨在通過一個叫做地形改造的過程將火星變成地球一樣的世界。通過實驗室實驗和氣候模型，他已經論證了只要製造和釋放三十億噸全氟化碳和其他強效溫室氣體就可以暖化這個行星。火星上的自然進程將被扭轉：冰帽將融化，釋放出水和二氧化碳，然後進一步加速暖化進程，直到這個行星披上一層濃密，穩定的大氣。按照麥凱的設想，建設一個火星定居點並且用飛船將我們帶往火星，10億年的時間實在太綽綽有餘了。他指出，即使只依靠現有的技術，在理論上也可以在三個月內將宇航員送上火星，未來我們還可以使用更先進的技術。

現在，讓我們進一步思考，我們成功達成了目的，人類成功地移居火星以後會發生什麼？根據勞克林的計算，當地球因太陽膨脹而不適於生存後，我們可以在火星上再過上45億年相對舒適的生活，直到太陽膨脹逼近火星，我們不得不再次遷移。根據星體演化的標準模型，到那時，太陽內核中的氫含量將大大減少，隨著聚變反應的進一步外移，太陽將像氣球一樣膨脹。天文學學已經通過望遠鏡看到了在其他恆星上，這一幕是如何上演的，所以他們有相當大的把握判斷下一步會發生什麼：在驚心動魄的爆發之後，太陽變成了一顆紅巨星，體積是現在的250倍，亮度是現在的2700倍。它將氣化水星，金星和地球，並把火星變成熔岩地獄。

那麼，下一步我們去哪兒呢？火星上的人們可以坐飛船遷居到木星的衛星歐羅巴上，科學家相信那裡的冰層下隱藏著巨大的海洋。此時有一顆更加明亮的太陽作熱源，歐羅巴將會變成了一個生機盎然的海洋星球。當歐羅巴也過熱不適於生存時，土星的衛星泰坦，將成為人類新的避難所，那裡也將擁有濃密的大氣層和豐富的有機物。但是太陽最終將吞沒這些邊遠的定居點以及太陽系中的一切。即便是極度嚴寒的冥王星(現在的溫度是零下400華氏度，即零下240攝氏度)，也將熱得無法定居。最後，在進入紅巨星階段1.3億年的，太陽將經歷最後的爆發，將它的外層拋到宇宙空間，只剩下一顆白矮星：一個熾熱的，由碳和氧組織的密度極大的天體，體積比現在的地球還小。在整個劇本中，人類在太陽系內的遷移只是微不足道的一小步，就像是為了避開潮水，把海灘邊的小屋向內陸移動了幾英寸而已。

泰坦，這是卡西尼探測器傳回的合成圖像，可以供人類定居60億年，到那時太陽比今天更大更明亮。這顆土星最大的衛星也可以提供濃密的大氣層等必需的生存條件。

第二幕 飛向半人馬座

面對太陽滅亡的局面，勞克林相信延續人類生存的唯一道路，就是發展可以承載大量人口的恆星際飛船，使用核聚變或反物質湮滅技術推進，將人類迅速轉移到其他恆星系的行星上去。面對恆星間遙遠的距離，現在的化學火箭太慢了，乘坐它們抵達最近的恆星也要10萬年之久。目前，天文學家已經觀察到了超過600個圍繞其他恆星運轉的行星，其中一些與地球大小相仿，相信在我們的銀河系中還有數十億個這樣的行星存在。

出於長遠考慮，勞克林建議在一顆圍繞更加穩定的恆星運轉的行星上建立定居點，比如半人馬座比鄰星。這是離我們最近的恆星，離地球只有4.2光年。它是一顆紅矮星，比我們現在的太陽小很多，溫度也低很多，內部壓力也小很多，不足以發生氦聚變反應，氫聚變反應的速度也比太陽慢很多，因此壽命也更長。算上在火星上生存的時間，生命已經持續了100億年，而一顆紅矮星可以就可以支持生命再生存4萬億年，是之前生命存在時間的400倍之久。天文學家尚未發現圍繞它運轉的行星，但是他們已經發現了圍繞類似星體運轉的行星。紅矮星也是銀河系中最普遍的恆星類型，因此即使不去比鄰星，我們也還有大量的居住地可供選擇。

如果人類能夠成功地移民到圍繞比鄰星或其他紅矮星運轉的行星上，我們就可以享受萬億年無憂無慮的生活，所以，勞克林說：「我們的未來就在紅矮星。」

半人馬座阿爾法星是一個三星系統，其中有一顆紅矮星：比鄰星。紅矮星的壽命長達幾萬億年，因此它們是當我們離開太陽系後理想的長期定居地。

第三幕 建造盒中恆星

人類從此過上幸福的生活，直到……紅矮星死亡為止。當比鄰星死亡了，人類可以遷移到其他紅矮星上，但是這一策略並不能永遠有效。恆星需要燃料，大如宇宙者也需要，但總量只有這麼多。新形成的恆星正在不斷消耗著宇宙中的氫元素。大約100萬億年後，它們將耗盡宇宙中的氫儲備。當恆星消耗掉最後一滴燃料，一個接一個地熄滅，宇宙將陷入完全的黑暗。

然後怎麼辦？沒有光和熱，人類如何生存下去？勞克林說，答案就在宇宙的秘密燃料儲備中：褐矮星，由氫元素組成，比普通的行星要大，卻又不足以像普通恆星那樣發生聚變反應，發光發熱。

2009年，NASA發射了一顆1433磅重的衛星，搭載了一個廣角紅外線測量探測器，用來探測這一類矮星，到現在為止，它已經在20光年半徑以內發現了100個此類星體。據此推斷，銀河系中存在著數十億個褐矮星。勞克林期望人類有夠利用這些褐矮星，在紅矮星死亡後，繼續延續文明。他說，如果褐矮星偶然互相碰撞，融合到一起，就會引發聚變反應，誕生一顆新的可以支持生命的恆星。勞克林說：「在很長一段時間裡，銀河系中將長期維持存在10到15顆恆星，每一顆都可以持續萬億年。褐矮星之間的碰撞可以持續1000億億年。」我們依靠褐矮星維持生存的時間將比依靠紅矮星的時間長1000倍。

但是我們無需依賴機率渺茫的褐矮星碰撞事件。格倫·斯塔克曼，西儲大學的物理學家，認為無光時代也挺不錯的，而且他提出了一個應對方案。他說，到了無法自然產生新的恆星的時候，我們可以自己造一個。斯塔克曼寄希望於將來的人們可以開發死亡恆星的殘骸，從中獲取能量。他說：「我們可以從一個恆星到另一個恆星，慢慢地使用它們。」

中子星，巨型恆星塌縮後的遺迹，是提供能量的最佳選擇。它們是宇宙中密度最大的物體之一，質量數倍於太陽，而體積卻壓縮到半徑只有10到20公里。中子星的能量輻射是太陽的100萬倍。按照目前世界上的用電情況.它在一秒鐘內輻射的總能量若全部轉化為電能，就夠我們地球用上幾十億年。所以，斯塔克曼說：「每一個都可以在極其漫長的時間裡為人類文明提供能量。」至於如何控制利用這些能量，那就是另一個問題了。

蟹狀星雲是幾千年前一顆巨星爆發後的遺迹。中心的白點是一顆中子星，質量與太陽相當，直徑卻只有12英里。在遙遠的未來，當明亮的恆星熄滅殆盡，人類或許能夠開發中子星的能量。

第四幕 宇宙的終結

當物理學家分析100萬億年以後的宇宙時，他們看到了更加可怕的潛在威脅，這威脅超過了太陽膨脹，甚至超過了所有恆星的死亡。斯塔克曼說，我們必須認識到一種在宇宙中無所不在的力量，它有可能終結一切，這就是就暗能量。「簡單的說」，他說，「暗能量對生命非常可怕。」

科學家還不知道暗能量的真實面目，但是他們知道它發揮的作用非常可憎，它會使宇宙不斷膨脹，加速膨脹。乍一看，這是件好事，一個膨脹的宇宙會創造更多的空間，而且由於宇宙的擴展，日益增長的新邊疆可供生命探索和開發，但是暗能量有一個極其嚴重的負面作用：它會使星系間的距離越來越大。

一些像斯塔克曼一樣的物理學家相信，當未來的人類正在半人馬座比鄰星附近享受1000億年的美好生活的時候，暗能量將擴張出極其巨大的空間把銀河系和其他星系完全分隔開，在它們之間製造出無法逾越的鴻溝，所有的河外星系都將最終無法看見更無法到達。面對這樣巨大的距離，在星系間旅行的嘗試都會像慢跑一樣毫無意義。即使未來的人類得到了像科幻電影《星際旅行》中那樣的恆星際飛船，以光速飛奔前進，他們也無法到達河外星系的目的地。

這一現像的最終結局，就是物理學家所說的大冷寂，這是將是一場資源災難。所有銀河系以外的物質和能量，將根本無法得到，我們甚至再也無法看到其他星系的恆星和行星。斯塔克曼在2000年發表的論文《探究生命的最終命運》中寫道：「再也沒新世界可供征服，我們將真的成為宇宙中的孤島。」在這個劇情設定中，人類將不得不最大限度地利用銀河系中殘留的中子星和褐矮星，但是一旦我們消耗掉了最後一點能量和物質，然後就沒有然後了，人類將走向滅絕。

宇宙將永遠存在下去，儘管與充滿生氣的往昔相比，這只是一個暗淡的影子。隨著殘餘的物質不斷衰變，或者被各大星系核心裡的大黑洞所吸收，它將逐漸變得黑暗，寒冷和空曠。一旦黑洞吞食掉了所有可見的物質，在10^100年內，甚至連黑洞也將蒸發和消失。

這是一個凄涼的結局，但還不算最凄涼的，達特默斯大學的物理學家羅伯特·考德威爾說。根據他的計算，與另一種情況相比，大冷寂還算是一種美好的結局，他和他的同事，麥克·卡米科維斯基稱之為大撕裂。在他2003年發表的論文《暗能量和宇宙末日》中，考德威爾探討了在未來暗能量變得更加強大的可能性。目前，暗能量只是在極其巨大的尺度上顯示其存在，比如星系團和星系團之間的巨大空間，但是考德威爾說某些理論指出暗能量可能只是剛剛開始發動。如果是這樣的話，在200億年內－我們在紅矮星周圍的生活才剛剛開始－暗能量就要開始毀滅大量小型天體。

銀河中的恆星將被拋離，行星也將從恆星邊被拖走。在那無法想像的半個小時內，暗能量將洶湧澎湃地撕裂一切，哪怕是宇宙中最細微的結構。一層一層地，人類居住的星球被拆解，首先是大氣層，然後是地殼，一直分解到地核，這是一場奇幻般地大爆炸。考德威爾說：「任何存在於行星上的東西都會飛起來，漂浮起來。」在最後的10到19秒，暗能量將把物質分解成離散的原子，最後它會從根本上粉碎時空結構，這就是宇宙的正式結局。唯一的安慰是，生命將在瞬間結束，沒有痛苦。

關於暗能量，科學家知道的太少了，根本無法斷定宇宙的命運是大冷寂，大撕裂，抑或太平無事。考德威爾和其他宇宙學家正在研究遙遠的超新星，以便測算宇宙的膨漲速率，並探索隨著時間推移暗能量的演變趨勢。「我們正好處在大冷寂和大撕裂之間的分界線上，」考德威爾說，「二者皆有可能。」

這幅銀河中心的X射線圖片，捕捉到人馬座A源黑洞吸收明亮星雲中心的氣體的影像。黑洞可能將是宇宙中的最後的天體，所以可能要依賴於駕馭黑洞的巨大能量以延續生命。

第五幕 最後的逃離

即使在最樂觀的預言中，暗能量也會最終以大冷寂的結局來吞沒我們賴以生存的資源，但這是距我們現在1000億億年以後的事了，我們有足夠的時間來實施最極端的生存策略：逃離這個宇宙，搶在宇宙熱寂、破裂、崩潰、收縮或者化為烏有之前——沒錯，這些劇情都是物理學家深思熟慮的結果。

現在，許多宇宙學家相信，在我們的視線之外還有別的宇宙。根據弦論，一種接近於大統一理論的物理學說，有多達10500個宇宙。2011年8月，希臘和德國物理學家運用弦論方程，推導出通過蟲洞連接我們的宇宙和其他宇宙是可能的。現在，我們有10500個可供選擇的宇宙，至少有一個適於我們生存。

通過蟲洞到達其他宇宙的想法，顯然在科學預言和2012神話之間划了一條微妙的界線，儘管二者看起來一樣虛幻。還是聽聽斯塔克曼的建議吧，他說：「現在，我們真在要開始思考了。」