地球流浪记:流浪不只是一种生存方式

2017-05-24 | 见丰网
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如果用整个地球和地质年代的眼光来看,人类不管做什么事情其实都无关紧要,都要随着地球的消失而被遗忘——只除了一点:太空航行。所有的成就和所有的破坏在几十亿年之后都将毫无意义,但大规模飞出太阳系却可能坚持到宇宙灭亡之日,甚至更久。而且,这似乎是一项唯有智慧生命才能达成的壮举。如果说人类对地球有什么价值的话,大概就是这一条了。而把整个地球都带走,大概是太空航行的一种登峰造极的形式了吧……

在刘慈欣的小说《流浪地球》中,当地球文明因为太阳氦闪而面临灭亡的时候,人类不但决心彻底抛弃太阳,还要给地球挂上强力发动机、推着它一起远行,直到两千五百年后抵达四光年以外的南门二(半人马α),一切再重新开始。

但是,这样说走就走,真的没问题吗?

1 起因

流浪的直接原因看起来很简单:地球即将遭遇氦闪,要完蛋了。不过按照现有的恒星模型,氦闪本身的持续时间极短,瞬时释放出的大量能量并不能对外界产生重大影响,相反氦闪之前的恒星膨胀危害更大。不过反正随着太阳的演化,总会走到不适合人类居住的阶段,这不是一个关键伤。

但是虽说是流浪,也得有些生活质量标准,只送大脑或者无线电信号什么的可不成。人类的流浪之旅至少要满足在两千五百年的行程里稳定存在,到了目的地还能恢复可持续的生活,这才算是合格的流浪方式。因此,流浪的目的不是简单的“离开太阳”,而是“离开太阳之后还要好好活着”。地球

如果人类“好好活着”的方式就是尽量维持现状的话,那么带走整个地球初看起来似乎不错,因为地球上似乎找不到“没用”的东西。寒冷的两极地区是深海洋流传送带的起始点,而洋流传送带几乎塑造了全球的气候面貌;广阔的大洋地区提供了地球一半的光合作用产量;无人居住的热带丛林是生物多样性的主要源泉。就连看似无用的内部岩浆,其实也是地球物质循环的主导者——如果没有岩浆带来的板块运动和火山活动,大气和海洋中的二氧化碳只需三十万年就会全部变成碳酸钙躺在海底,这时候光合作用当然也就得全部中断了。更别提地幔还是地磁场的来源,而没了地磁场就没了对宇宙射线的主要防护。人类试图制造简装版地球的努力迄今为止尚未成功。

但问题是,地球不是一个孤立体系,驱动它运作的是源源不断的太阳辐射输入;而人类在离开太阳的过程中,竟然没有对这一缺失做出任何弥补。

地球每秒钟从太阳获得1.73*10^17焦耳的能量,其中70%被吸收,30%被直接反射。这些吸收的能量占了地球能量总收支的99.9%以上,相比之下地球内部每秒产热只有4.5*10^13焦耳左右,潮汐能和人类燃料产能更少。来自太阳的能量不但维持了地表温度,保证了光合作用的进行和生物圈能量循环,还直接驱动了大气环流和洋流,促成了地表的物质循环。说合格的太阳辐射是宜居星球的第一标准,并不为过;也难怪NASA仅仅是确认了一个太阳辐射正合适的行星、别的信息还几乎一无所知,就急着要开个新闻发布会了。

其实太阳辐射倒也不是无可替代,理论上我们可以像《诗云》那样拿一个小白洞绕着地球转冒充太阳,或者给地球围一层发光膜。后者花费的能量大致相当于每秒消耗1kg反物质,还没到“完全不可能”的程度。话说回来,如果这种科技都有了,地球人可能也不需要逃跑了……

但小说中不仅没有任何补救,还明确出现了这样的描写:

“这时的太阳已成了一个棒球大小,一动不动地悬在天边,它的光芒只在自己的周围映出了一圈晨曦似的亮影,天空呈暗暗的深蓝色,星星仍清晰可见。举目望去,哪有海啊,眼前是一片白茫茫的冰原。”

如此温度剧变,原有地球生态系统当然是基本全毁了。看来人类的目的并不是“保存“全部现有生态系统,而是到了目的地再重建。这期间,人类将独自度过两千五百年的漫漫长夜。

到此为止,地球派的逻辑倒还没错:其它条件相同时,大体系通常比小体系更稳定,这对生态系统和人类社会都是大致适用的。一千万人一起发疯的概率总比一百人要低。

只是,带着一颗残破的地球流浪,真的能拯救人类吗?

2 旅途

地球尚且可以近似为一个封闭体系(和外界以能量交流为主,物质交流可以忽略),人类社会就是彻头彻尾的开放体系,需要大量来自地球生态系统的物质输入。但是现在地球生态系统毁了,人类就要面临一些很基本又很难堪的问题,比如食物和空气从哪来。

自然界物质循环的效率确实不怎么高,光合作用的核心酶之一Rubisco经常被嘲笑为有史以来最差劲的酶,效率奇低无比,专一性又差;但架不住它同时也是地球上数量最多的酶。人类从中夺走了一个零头,就有每年22亿吨的谷物出产来养活70亿人。很难想象没有了生态系统,人类从哪里搞来这么多食物……作为光合作用副产物的氧气亦然。

理论上,一切这类物质都是可以纯化学合成的,我们可以手动拆散所有的化学键、以最彻底最denovo的方式合成出我们需要的产物。相关的技术如果诞生,大概会彻底改变人类工业的面貌——当然成本也是惊人的。其实我很想见识一下一个由人类从分子角度主宰全部物质循环的类地社会——可惜大刘对此一字没写。路途艰难

那么只剩下一条路:全力发展大规模地下温室无土农场。这样的农场总占地面积一定远远超过全部人类地下城市总和,也许会是一个庞大的透明培养箱阵列,其间穿插着错综复杂的水肥管线和不计其数的机械手。地下城市应当拥有廉价的地热能源,所以人工照明大概可以满足对光线的需求;强力通气设施则负责栽培区和居住区的气体交换。这些倒不是什么新鲜技术,但是总计上百万平方公里的地下温室阵列海洋……想想都热血沸腾。大刘你为什么不写啊……也许是因为,这样一个系统遭受岩浆渗入灾难的可能性要大得多,后果也严重得多?

还有一系列小小的坏消息:比如,我们可能没法吃牛肉了。目前全世界的牛每年产生约五万吨甲烷,自然情况下大部分甲烷是和对流层里的羟基自由基反应从而消耗掉;但是地下牧场要和地表大气充分对流,好像难度大了一点。像甲烷这样看似不起眼的物质,在地球物质循环中还有很多。在一个简化的人类-农业体系里,很难保证这些物质都能得到妥善的出路。

3 目的地

经过了两千五百年的漫长征程,我们终于抵达了半人马阿尔法星。

”我好像看到半人马座三颗金色的太阳在地平线上依次升起,万物沐浴在它温暖的光芒中。固态的空气融化了,变成了碧蓝的天。两千多年前的种子从解冻的土层中复苏,大地绿了。我看到我的第一百代孙子孙女们在绿色的草原上欢笑,草原上有清澈的小溪,溪中有银色的小鱼……“

但是,且慢。复苏很可能没有这么简单。

首先,我们要避开冷却的岩浆区。强大的发动机推力一定会促使板块运动更为活跃,带来大量的火山爆发。含硅量高的酸性岩浆问题还不大,因为它们比较粘稠,最多形成一大批新的富士山。但是含硅少、流动性极强的基性岩浆怎么办?地史上着名的西伯利亚玄武岩,一次喷发的覆盖面积高达700万平方公里,就算只考虑最低限度的影响,它所覆盖的全部土壤和里面的生物也都肯定完蛋了。

然后,检视残余的地表。考虑到地球之前经历了快速的温度变化(发动机的作用,还有日地距离的大幅变动),地表植被一定早就大批死去了,由此带来的严重水土流失,也会损失大批的土壤。半人马座恒星列表

再然后,考虑土壤里的种子。鉴于地球的降温不可能像人体冷冻技术那样迅速,其中的水分一定都结成冰晶了,这就宣告了绝大多数植物种子的死刑;可能相当一部分土壤微生物也不能幸存。这些生物会重建出怎样的生物圈我不清楚,但很可能会让人类觉得相当陌生吧。

至于多细胞动物,那肯定是近乎全灭了。水熊虫这样极个别顽强的无脊椎动物可能幸存,别的我不抱什么希望。

如果人类事先做些准备呢,会不会好一些?比如预备一堆冷冻胚胎?但就算人类有能力为已知的二百万物种和未知的千万甚至上亿物种各备胚胎,也将永远损失绝大部分种内基因多样性,毕竟胚胎只能带几个,远远比不上自然界中生活的个体数目。只保存数字化的基因序列倒是会容易一些,但用纯粹的基因序列从零开始造出细胞生物,目前还是科幻中的科幻,文特尔的合成生命也需要现成的细胞作原料。(类似的,这些手段也还不能用来真正挽救地球眼下的多样性危机。)失去这些多样性,这些生物就算在目的地复苏,生存能力也要大打折扣。

更何况,地球上绝大部分生态系统是漫长的生物-环境相互作用而演替出来的,一个典型的顶级群落通常要几百年才能产生,无法简单复刻;把一堆生物扔在一起是不能立刻变出一个完整生态系统的。也许在目的地,我们还要花上一千年,一点一点地耐心播种,缓慢地分批引入新物种,改造地表环境,直到类似地球的生态系统在新世界逐渐扎根。而这一切的前提都是人类有足够的理性,足够的知识,和足够的耐心。这些东西我们都很缺。

所以我想,那个目的地大概会有朝霞,会有白云,会有蓝天,但其它的东西,我不知道。

(至于半人马α/南门二是个三体的问题嘛……咳咳,《流浪地球》可比《三体》早多了。再说,现实中三体问题虽无通解,但却是有某些稳定特解的,如果人类能自由调节地球轨道,那么找到一个稳定的恒纪元轨道并非不可能。)

4 应该怎样流浪

在我看来,大刘笔下的人类之所以选择了地球方式,根本原因还是因为四光年之外的目的地就有一颗完好的恒星在等待着他们;他们盼望,带着行星过去,经过两千五百年的长夜和噩梦之后,人类可以从头开始,重新恢复很久以前那种有希望的、高贵的、传统的生活方式。我们不怕改变,我们害怕的是永不回头的改变。虽然名为《流浪地球》,但其实在人类心中这只是一次漫长的短途旅行,最终我们还是要回家的。一种共同的情感,往往可以压倒一切技术难题。

但是,如果最后流浪真的不可避免,怎么办?最终到哪停下?

关于流浪的最佳方式,我依然是《流浪家园:如何打造太空方舟?》 里的观点:大量生态船组成的庞大舰队(对,就是质量效应里Quarian族那种方式)。单只飞船的体积不足,我们可以用数量来弥补。小生态圈造成的物质循环局限,我们可以用旅行途中的星体缓冲。如果没有自由的超光速旅行和通讯,星舰文明可能确实会成为我们社会的终极形态。

那时的人类就是真正的流浪了,成为宇宙的游牧民。但是从另一个角度来看,也许这样的人类,才是真正的自由。

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【责任编辑:阿诺】
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