人類文明能遍布銀河系嗎?聽聽未來學家怎麼說

2020-12-06 天文在線

本文參加百家號 #科學了不起# 天文航天系列徵文賽。

圖解:在帕瑞納天文臺的夜空中觀賞到的銀河系的核心(雷射為望遠鏡創造出一顆導引星)

人類文明能遍布銀河系嗎?我們能在這個小小的藍色星球之外的廣袤星系建立殖民地嗎?這個問題還挺嚇人的。銀河系有3000億顆恆星左右,從一邊到另一邊的距離是160000光年。現在為止,我們就發送了一艘宇宙飛船到太陽系外,以0.006%光速緩慢前行。以那個速度,得花不止25億年才能橫跨一個星系。然後就有了這個人類生存的問題。

恆星間的距離簡直大無邊際,在多數星球上我們都不能持續生存,而且我們需要很多資源才能存活下來。然而幾十年前,學者發現從理論角度在銀河系傳播人類文明不僅是可行的,而且還能很快實現,還不違背現有的物理定律,這個想法源於一名叫約翰·馮·諾依曼的數學家的研究。他在紙上設計了一臺能進行自動複製和創造新一代的機器,後來這些機器被稱為馮·諾依曼機器。在太空探索的背景下,馮·諾依曼機器可以建在地球上,然後發射進太空。太空中,這種自給機器會在遙遠的星球著陸然後開採可用資源、搜集能量,進行自我複製,把複製的機器發射到最近的星球,然後不斷循環這個過程。最後結果就是無數探測器,像水裡的一點墨水一樣不斷向外在宇宙中蔓延。

(圖解:馮·諾伊曼機器假想圖; 圖源:Youtube)

學者進行計算之後發現,一臺馮·諾依曼機器以5%光速飛行要花400萬年才能通過不斷複製穿越銀河系。聽起來時間很長,但想到140億歲高齡的宇宙,從宇宙尺度看來已經非常快了,也就是一整年裡的兩個半小時。造一臺馮·諾依曼機器需要幾項目前沒有的新技術,包括先進的人工智慧、微型化科技、更好的推進系統。如果想運用這些技術把人類送進銀河系,我們還得需要另一項技術性飛躍。通過原始元素和基因信息來人為造出生物有機體和生物機體,不管怎麼說,如果過去10億年間有外星文明造出了類似的機器,通過不斷複製的方式向我們駛來,我們的銀河系應該已經到處都是這些機器了。

(圖解:Space X發射巨型獵鷹號火箭將特斯拉跑車和一個假太空人」Starman」送上太空; 圖源:SpaceX)

但是那些機器在哪兒呢?一些天文學家,比如卡爾·薩根,說聰明的外星人不可能建造自我複製機器。這些機器會在橫衝直撞後失去控制,為了實現自我複製把星球洗劫一空。另外一些人認為這種機器不存在是因為根本不存在智慧的外星文明,或者在他們發展出必要科技前就已經滅絕了。但這些想法並不妨礙人類想像,如果存在外星文明將是怎樣一番景象?

(圖解:馮·諾伊曼機器布滿宇宙假想圖; 圖源:Mark Molnar)

科幻小說作家大衛·布林描寫了一個存在許多不同的馮·諾依曼機器並同時擴散的宇宙。一些機器跟年輕文明打招呼,另一些則定位年輕文明,並且在年輕文明成為威脅前將其摧毀。實際上,布林的小說「Lungfish"裡面,一些馮·諾依曼機器正密切關注著地球,等我們成熟到一定階段後,他們才採取行動。目前,我們有的只是好奇心和理論,但下次你仰望夜空時,想像無數自我複製的機器正在銀河系的恆星間穿梭。如果它們存在,最後一定會降臨地球。也許,它們已經到地球了。

相關知識

銀河星系,是一個包含太陽系的棒旋星系。直徑介於100,000光年至180,000光年。估計擁有1,000億至4,000億顆恆星,並可能有1,000億顆行星。太陽系距離銀河中心約26,000光年,在有著濃密氣體和塵埃,被稱為獵戶臂的螺旋臂的內側邊緣。在太陽的位置,公轉周期大約是2億4,000萬年。從地球看,因為是從盤狀結構的內部向外觀看,因此銀河系呈現在天球上環繞一圈的帶狀。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3. Gabriella Hu- Shengwei Cai-質子教授- Roey Tzezana

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