重建整個人類文明需要多少人?

2020-12-05 快科技

電影《雪國列車》中,人類調節全球氣候的地球工程出現意外,世界陷入新的冰川期,所有倖存的人類都在一輛高速飛馳的先進列車上苟延殘喘。這趟列車不但有近乎無限的動力,還自帶相當完整的生態系統,保證衣食無憂。但是人類總不能永遠困居在車上,他們還能不能重建人類文明呢?按照雪國列車的原漫畫設定,列車全長1001節車廂,不過電影只設定了100節,承載量約為數千人。這些人夠嗎?

假如不是有列車中的階級隔離,應該是足夠了。

雖說理論上只需要一男一女就可以繁衍後代,但是只需一代就要面臨無可挽回的近親結婚問題……就算他倆經過完美的遺傳優化,剔除了所有已知的有害基因,遺傳多樣性的匱乏也會帶來巨大的麻煩。比如——如何對付病原體。

無論是背井離鄉去殖民,還是世界末日掙扎求生,大部分病原體都不會自動消失,時機成熟時它們都是會「復活」的。更何況,很多所謂的病原體其實平時和我們是共生的,只有當出現了外傷、免疫問題、噬菌體感染等情況時才會去到它們不該去的地方,導致發病。某些細菌(比如腸道的大腸桿菌)甚至在正常情況下是和人體共生的。

而遺傳多樣性之所以必要,很大程度上就是為了對抗病原體。沒有多樣性,倖存的人類就算能繁衍壯大,恐怕遲早也要重演1846年愛爾蘭土豆被疾病橫掃的慘劇。

因此,這種事情只靠兩個人,太冒險。

那多少人才夠用呢?

佛羅裡達大學的人類學家約翰·摩爾做過計算,不過他考慮的是太空殖民。他的計算表明,假如列車,哦不,是太空船,需要旅行200年,那麼需要的最少人數是——160人。差不多就是一個村莊的大小

換言之,兩節普通硬座或者三節硬臥的滿載客量就足以維持人類延續了——假如性別比例和年齡組成合適的話。

這樣甚至還能為自由戀愛保留一丁點的餘地:平均每人能有10個左右的潛在對象。看起來是不多,不過用摩爾自己的話說,「你結婚前談的朋友也沒幾個嘛」……

事實上,這個數字還可以再往下削減。如果我們限定,這個人群中全都是已婚尚無子女的年輕配偶,就能用更少的人數達成同樣的遺傳多樣性。當年玻里尼西亞人乘著小舟徵服太平洋的時候,殖民者組成就是這樣的。

還有一種策略是推遲繁殖,延長代際時間,這樣就等於變相延長了一群人可維持的時間。假如女性全部推到35-40歲才繁殖(同時採用醫學手段防止出生缺陷),那麼只需80人左右就能穩定旅行200年。

猶他大學的遺傳學家丹尼斯·羅克計算了這樣帶來的遺傳多樣性損失,發現在200年的尺度下損失很小,地球上頗有一些成功的小種群其多樣性還不如他們高。只要時候一到,他們能遇見其他人類、或者環境好轉可以放開繁殖,就基本不用擔心人類作為一個物種的未來了。

以上推算是假定男女比例相等。如果不等呢?那麼「多出來」的人對於遺傳多樣性的貢獻就沒那麼大了。這時不妨借鑑生態學上的「有效種群大小公式」,當性別比例不是一比一時,N = 4 N1 * N2 /(N1 + N2)。譬如,若群體中有90位男性和10位女性,那麼雖然表面上有100人,實際上遺傳多樣性只相當於36人。這時,需要的總人數就應當相應擴大。

不過,摩爾和羅克的計算還是忽略了一個極其重要的問題。性取向怎麼辦?也許由於年代原因,他們沒有考慮過這個變數……當然,在科技高度發達的未來,我們完全可以通過技術手段解決這個問題。

但是,重建文明呢?

根據一些粗略的估計,人類迄今為止創造的一切數字信息總計約有1澤字節(也即1,000,000,000 T的容量)。假設其中百分之一是「有價值」的,那把它們都裝進固態硬碟裡,大約會佔據450立方米的空間(約2節列車車廂容積)。這不是什麼難以想像的工作,殖民飛船或者準備充分的末日倖存者完全可能事先備好。

不過,需要的人數就多了。

如果想一步到位、立刻重建整個工業體系,那麼幾千人顯然是不夠用的。不可能從海邊捧起一把沙子就搖身一變成了晶片。電力、交通、礦業、冶金業、化工業、微電子……現代文明的基礎錯綜複雜,除非準備了全自動的埋了機器人大軍,否則就算人人都是專家也不可能夠。

正確的辦法是和人類歷史上經濟發展的次序一樣:循序漸進。

假設我們的倖存者乘坐著方舟(火車、核掩體、太空殖民船)熬過了災難,成功抵達了新天地。除了方舟之外,人類文明的遺留物要麼不存在,要麼都已損毀。怎麼活下去?

首先,是基本的維生系統改造。方舟也許已經維持了數百年的生存,但是文明要復興就意味著人口要恢復,遲早會超過方舟的容納範圍。所以,第一件事就是把方舟拆掉。取暖改用明火和石頭爐,飲水改用煮沸消毒,食物改用耕田和狩獵,一切能用低技術完成的都不要再勞煩方舟主反應堆,把能量用在關鍵的地方——通訊,醫療,資料庫,還有最重要的,金屬冶煉。

一座設計合理的方舟應該儲備有關鍵的牲畜胚胎和農作物種子。假如末日結束之後的氣候依然適宜,那麼復甦這些動植物,再重新熔化船體外殼等部件、鑄成基本工具農具和武器,就可以一步到位抵達工業革命之前的水平。如果地理環境適宜,水力和風力當然不要忘記。

前工業時代拓荒期人類人口年增長率最高在4%左右,人口翻倍要花18年。當社會組織形態穩定下來,農業、畜牧業、木匠和鐵匠都已成熟,生產力和人口都能穩定增加,資料庫中最重要信息全部抄錄成紙張等更可靠的媒介,這時第一階段就算完成,我們可以進步到工業時代了。

因為科學原理和工程設計都是現成的,因此制約的主要因素是材料。如果有現成的工廠廢墟可供回收利用,那麼這個過程會快很多;否則就只能像歷史上的工業革命一樣,從手工業者打造零件緩慢地進步到機械零件。

另一方面,工業時代意味著煤和石油的大量使用——不幸的是,地球上多數易於開採的煤炭和石油資源(露天礦、自噴井等等)都已經採完了;幸運的是,這些東西不會腐爛,發電廠等地可能還有一些庫存,足以支持一段時間。

當第一次工業革命完成之後,基本的化學工業就可以隨之開展,消毒劑、農藥、無機肥料、機械農具也可以投入使用。農業的革命必將促成人口的廣泛爆炸,這時社會重建就可算是步上正軌。之後向電力、先進化工和材料、微電子、資訊時代的擴張,就基本上是水到渠成了。

當然,這一切的前提是,這些人都能活下來、都能團結一致地充分利用一切資源。如果這一群人首先分裂了,帶來災難性的衝突,那麼一切都將化為泡影。很多時候,決定我們命運的不是自然氣候和物理規律,而是我們自己的社會組織形態。

相關焦點

  • 若地球發生「世界末日」,倖存者需多少人,才可以重建人類文明?
    如果有一天,災難降臨在地球上,人類最終只剩下一男一女兩名倖存者,其他所有人都死亡了,他們可以重建人類文明嗎?
  • 若地球遭到重創,要留下多少倖存者,才能夠重建人類文明?
    相信大家都看過一些災難題材的科幻片,幾乎很多災難片的結尾,倖存下來的人類都肩負著重建人類文明的使命,災難後的地球一片狼藉,在廢墟之中,他們需要完成災後重建,讓地球重新恢復生機,也讓人類文明的火種得到延續。那麼,究竟要留下多少名倖存者,才可以在遭到重創的地球上完成重建人類文明的任務呢?先讓我們看一下人類是如何誕生的。
  • 至少要多少人才能延續文明?孤島效應或正在扼殺人類文明
    許多科幻災難電影,都會有一個災後重建的設定。全球人類的命運,最後總會落到一小撮人的身上。他們每一個人身上,都肩負著重建整個人類文明的使命。那麼問題來了,劫後餘生最少需要多人才能維持現有文明?即便是帶著整個地球流浪,也需抽籤才能移居暫時避難所在聖經中,只需亞當夏娃兩人,就足夠孕育後代了。但這在理論上,當然是不可行的。只需要一代人,他們就得面臨近親繁殖的難題。
  • 英媒探討:人類如何應對末日並重建文明
    一次猛烈的病毒災害侵襲了人類。它以驚人的速度在城市密集、國際航班來來往往的現代世界傳播。幾周後,這場災難便擊垮了我們。文明崩潰,大部分人相繼死去。但是你活了下來。你的身體是如此羸弱,然而憑藉體內的免疫系統,你熬過了這場席捲全世界的災難,在自己冰冷的家中清醒過來。家裡已經沒有電了,水龍頭流不出水,也沒有燃氣,導致沒法使用熱水壺和爐子。
  • 英媒文章:人類如何應對末日並重建文明
    參考消息網1月13日報導英國廣播公司網站1月5日發表題為《如何應對世界末日並重建文明?》的文章,全文摘編如下:讓我們做一個思想實驗。一次猛烈的病毒災害侵襲了人類。它以驚人的速度在城市密集、國際航班來來往往的現代世界傳播。幾周後,這場災難便擊垮了我們。文明崩潰,大部分人相繼死去。但是你活了下來。
  • 把現代75億人穿越到白堊紀能否再次稱霸地球、重建人類文明?
    在只帶個人極限承重量的水、食物、藥品以及阻氧面罩和衣物外其他任何東西都不帶的前提條件下把現代的75億人口穿越到白堊紀時期(避開小行星撞擊地球的6800萬年前的霸王龍出現的那時候)那麼僅憑全球75億人口的聰明才智在白堊紀一年後還能活下多少人
  • 讀書筆記 | 重建文明秩序——讀《文明的衝突與世界秩序的重建》
    西方人常常忘記這個事實,但非西方人卻從未忘記。02普世文明下的現代化和西方化現代社會中,人們的態度、價值、知識和文化都與傳統社會有著較大的差別。而西方社會作為第一個實現現代化的文明社會,首先獲得了具有現代性的文化。無論是基督教、語言、法治還是社會思潮,西方化都在一定程度上促進了現代化。
  • 如何應對世界末日、重建文明?
    一次猛烈的病毒災害侵襲了人類。它以驚人的速度傳播於城市稠密、國際班機來來往往的摩登世界。幾周後,這場災難便擊垮了我們。文明崩塌,大部分人相繼死去。但是你活了下來。你的身體是如此羸弱,然而憑藉身體內部的免疫系統,你熬過了這場席捲全世界的疾病災難,在自己冰冷的家中清醒過來。家裡已經沒有電,水龍頭流不出水,也沒有燃氣讓熱水壺和爐子運轉起來。
  • 重建文明秩序 《重返文明》背景故事曝光
    在由星輝遊戲傾力打造的全球同服未來戰爭策略手遊《重返文明》中,您將扮演指揮官的角色,降臨27世紀未來世界,於全球數百萬玩家之中搶奪有限的資源、攻佔更多的土地,重建這個星球的文明秩序!末日浩劫,地球重建在《重返文明》中,曾經繁榮璀璨的人類文明在一顆直徑超過100千米的小行星撞擊下幾乎毀於一旦。
  • 人類文明終將走向崩潰?一個真實例子,答案細思極恐
    問題來了:幾個或者十幾個人,真的能夠重啟和重建人類文明嗎?答案其實很殘酷。因為少量的人口基數會帶來一個極為嚴重的問題——近親繁殖。那麼究竟多少的人口基數,才能保證人類基因的正常化呢?其實這個問題科學家早已給出精確的答案——100人以上。
  • SCP-2000機械降神 K級世界末日拯救人類 重建文明
    SCP-2000稱號為「機械降神」,它能在K級世界末日情景不能被及時阻止的情況下重建文明,以此防止人類走向滅絕或近乎滅絕。機械降神是基金會所建造的大型設施,其具體建造的時間已經無法考證,現位於黃石國家公園地底深處。當世界陷入毀滅,人類面臨滅絕,那麼SCP-2000將解除鎖定開始運轉,並通過一條地下傳送管道,從溫泉和地底巖漿中收集原料,重新製造出重建世界所需的所有工具。
  • 未來人類可能移居火星,但要在上面改造重建,或許需要一百年
    未來人類可能移居火星,但要在上面改造重建,或許需要一百年這個美麗的地球,已經在這個宇宙中,存在有四十六億年了。在這漫長的時間中,這個地球很多生物,經歷了從無到有,再從有到無的歷程。恐龍就是一個很好的例子,他們出現後就成為了這個地球上的「霸主」,還統治了這個地球1.6億年之久。
  • Ⅴ型外星文明有多可怕?如果人類達到這種文明,將不再需要肉體
    Ⅲ型文明:這樣的文明已經擴展到了自己所在的星系,可以利用整個星系的能源,稱為星系文明。如果我們想進入Ⅰ型文明還需要將自身的能量產出提高10萬倍以上。而且Ⅰ型文明已經完全掌握了自己的星球,不再懼怕任何本星球內的自然災害,如各種災難性的天氣、地震和超級火山,而是可以隨心所欲的掌控自然。而現在的人類還遠遠達不到這個級別,我們現在整天擔心的就是地球的環境問題,擔心地球不再適宜生存,我們無處可去。
  • 人類目前的文明是0.75級,地球只是整個宇宙中一個微不足道的存在
    地球是整個宇宙中一個微不足道的存在,可能連一粒小小的沙子都算不上,但是正是在這顆藍色的小點上,奇蹟般的誕生的生命,並且頑強地延續了40億年,更可貴的是,還誕生了人類這樣的智能物種,通過可靠計算,得到宇宙的年齡為138億年,人類既渺小又偉大,我們是宇宙中的唯一文明嗎?
  • 人類需要什麼樣的文明
    科學文明是人類需要的文明嗎?如果不是,人類需要的是什麼文明呢?科學產生了現代的物質文明,人類的物質生活獲得了極大的豐富,使人類獲得了徵服自然.改造自然的能力。於是人類社會產生了科學是第一生產力,科學能解決人類的一切問題的迷信。中華文明倍受打壓。科學是人類將物質從冰凍狀態解鎖,使物質恢復活力,並利用物質的活力為人類服務的一種學問。對人類來說,科學產生人類的熱運動,具有陽的屬性。
  • 人類文明目前是多少級?想要達到一級文明,需要什麼條件?
    在這個等級劃分的方法中,主要講文明分為三個等級,第一級文明能夠利用行星資源,並掌控行星的變化,能夠控制行星上的一切;第二級文明是恆星級,也就是能夠完全掌握控制恆星的技術,可以隨意的進行星際旅行;第三級文明上升為星河文明,能夠使用整個星河系的恆星能量。在這些劃分中,主要看的就是科技的先進程度,如果科技達到了相應技術,那麼久能夠算做那個等級。
  • 人類誤解了外星人;人類文明不是宇宙唯一的文明
    宇宙中最不可理解的事,就是宇宙居然是可以理解的——愛因斯坦一,人類文明是不是宇宙唯一存在的智慧文明?如果人類文明是被某種超級力量控制的?人類文明有可能反抗或者脫離這種控制嗎?二,人類是不是誤解了外星人?
  • 《三體》中最被低估的文明:以一個質子的能量,對抗整個三體文明
    《三體》中最被低估的文明:以一個質子的能量,對抗整個三體文明提起劉慈欣的《三體》,相信許多喜歡科幻的朋友,一定不會陌生。而如果要說在《三體》構築的科幻世界當中,哪個文明最強大?可能每個人的答案都不盡相同。
  • 殖民火星需要多少人?研究人員:只要110人就能自給自足
    地球將要被人類過度使用,地球環境遭到破壞,不可再生資源被大量開採,而人類想要將文明延續下去,就必須想到應對之策。而英國偉大的物理學家史蒂芬·霍金生前也一直在勸說人類要儘早離開地球。那如果要實現星際移民,搬離地球,我們能去哪呢?
  • 疫病影響人類文明進程
    《記疫》一書講述了疫病與自然、人類歷史的關係,並通過生動、翔實的事例和數據,記錄了世界歷史上數次大疫病的故事,以及疫病對歷史進程、人類文明的影響,進而在一次次生死之間體悟人類與疫病共生、共存的智慧。  本書作者、歷史文化學者武斌介紹,人類文明幾乎從童年開始,就與疫病相伴。疫病的大規模暴發和蔓延,有著巨大的殺傷力,還會帶來嚴重的社會危機和文化危機。