北京時間 10 月 8 日消息，別老想著造宇宙飛船了。你可以留著你的千年隼、木星二號和企業(yè)號航空母艦。恒星便車是宇宙觀光的最快的方式。
羅切斯特大學(xué)的天文學(xué)家喬納森?卡羅爾-內(nèi)倫巴克說：“快速移動的恒星可不比宇宙飛船差?！?/span>
這個想法很簡單。允許你在恒星系統(tǒng)靠近時被它的引力俘獲，然后讓這顆恒星在太空中的移動把你帶到新的恒星系統(tǒng)?；蛟S你會在其他的某個恒星系統(tǒng)“下車”，然后在那個全新的世界建立自己的定居點(diǎn)。最后，另一顆恒星掠過，你又搭上便車前往下一個新世界。
卡羅爾-內(nèi)倫巴克已經(jīng)開發(fā)出一種計算機(jī)模擬，可以展示恒星便車可以如何幫助太空探索文明在銀河系的大多數(shù)地區(qū)定居。
模擬始于銀河系懸臂偏遠(yuǎn)地帶的文明，剛剛開始探索宇宙。該文明已經(jīng)在其最接近的幾個恒星系統(tǒng)中定居，有點(diǎn)類似于地球上的人類定居于繞比鄰星或沃爾夫 359 運(yùn)行的行星之上。然后，一顆移動速度更快的恒星飛過來，接著該文明迅速跳入軌道，穿越星系，遇見更多可以定居的恒星系統(tǒng)。
卡羅爾-內(nèi)倫巴克說：“生命在這個快速移動的恒星經(jīng)過時搭乘便車。”最終，當(dāng)擴(kuò)展波前接近星系中心時，“由于在星系中心恒星之間的距離非常小，行星殖民地將爆炸式增長，殖民波前將以盡可能快的速度增長。”
這也是外星智慧搜尋計劃（SETI）應(yīng)該將精力集中在我們銀河系中心以及其他星系中心的另一個原因。賓夕法尼亞州立大學(xué)天體物理學(xué)教授兼賓州外星智慧中心的主任杰森?賴特說，該模擬“顯示了任何物種的星際膨脹模式，無論該物種消耗了多少能量”。
費(fèi)米問題
搭便車的概念是作為對更古老、或許更根深蒂固的想法的回應(yīng)而發(fā)展起來的。這些古老的想法涉及生命如何在整個星系中擴(kuò)張，在星系的每一個恒星系統(tǒng)中定居。之前關(guān)于星際殖民可能需要多長時間的估測都曾假設(shè)恒星保持固定位置，而我們使用航天器穿越恒星之間的廣闊空間。
這些估測的時間從 500 萬年（由倫敦大學(xué)伯貝克學(xué)院伊恩?克勞福德給出）到數(shù)千萬乃至數(shù)十億年（由威廉?紐曼和卡爾?薩根給出）。但是，對于大多數(shù)估測，值得注意的是，估測的時間都比銀河系的存在時間要短許多，銀河系大約已存在 130 億年。當(dāng)然，這些對我們來說是難以想象的漫長時間尺度，但對于任何持久的太空探索文明來說，或許這樣的時間尺度并不是很漫長，并且也有足夠的時間去實(shí)現(xiàn)。
這就提出了一個問題，也是恩里克?費(fèi)米在 1951 年的時候就提出過的著名疑問：“人都去哪了？”
對費(fèi)米來說，最簡單的回答是，外星人不存在，因為星際旅行即便可能，也一定非常困難。但是，現(xiàn)在，我們知道情況并非如此。無論是緩慢的機(jī)器人探測器、世代飛船、搭乘星際彗星或掠過的恒星系統(tǒng)的便車，又或者是突破攝星太空探索項目的納米級光帆飛行器“星片”，只要有耐心并且也有必要的資源和能量，星際旅行的辦法有很多。
杰弗里?蘭迪斯試圖用他的滲透理論，來解釋星際旅行框架中似乎沒有外星人存在這件事。他指出，不是每個定居點(diǎn)都會衍生出子定居點(diǎn)，有些定居點(diǎn)，甚至可能所有定居點(diǎn)最終都會失敗，導(dǎo)致進(jìn)一步擴(kuò)張終止。他為每個定居點(diǎn)分配了一個個概率，以確定該定居點(diǎn)的居民是否會繼續(xù)向更多恒星系統(tǒng)定居，而那些失敗的定居點(diǎn)或在銀河系中造成未被定居者占據(jù)的空缺。
他還表示，地球可能就是這些空缺之一。
一切都在移動中
除了在現(xiàn)實(shí)中，星星看上去是靜止不動的之外，事實(shí)上，恒星都在移動。例如，太陽每 2.2 億年繞銀河系運(yùn)行一周。比鄰星是目前距離太陽最近的恒星，距離約為 4.2 光年，但也不是一直都是最近的恒星，未來也不會是最近的恒星。例如，七萬年前，一顆名為“舒爾茨星”的紅矮星在距離太陽 1.9 光年的范圍內(nèi)經(jīng)過，剛好掠過奧爾特云的外圍區(qū)域。
如果七萬年前有探索太空的人類活著，我們可能會搭上舒爾茨星的便車。今天，舒爾茨星距離我們 22 光年。
所以，隨著恒星的運(yùn)動，定居點(diǎn)空缺未必永遠(yuǎn)是空缺，定居的系統(tǒng)會來了又去，去了又來，生命會熱切地從這些地方涌入新的領(lǐng)地?；诖?，卡羅爾-內(nèi)倫巴克和賴特與羅切斯特大學(xué)的天體物理學(xué)家亞當(dāng)?弗蘭克以及哥倫比亞大學(xué)的凱勒?沙爾夫共同開發(fā)了一種新的星際定居和擴(kuò)張模型。
他們發(fā)現(xiàn)，一旦定居擴(kuò)張前陣形成，所有后邊的無人定居的恒星系統(tǒng)也都會被占領(lǐng)，但是由于定居點(diǎn)和文明的壽命很可能是有限的，星系不會同時被定居?？傆杏锌杖?，在數(shù)百萬年時間里無人定居。這或許可以回答費(fèi)米的問題：他們可能現(xiàn)在不在這里，但很久之前 —— 甚至在恐龍出現(xiàn)之前 —— 他們可能在這里。
我們究竟能不能證明這樣的場景呢？弗蘭克和蓋文?施密特以志留紀(jì)假設(shè)為掩飾提出了這樣一個問題：外星人可能在數(shù)百萬年或數(shù)十億年前定居地球。地球的地質(zhì)記錄遠(yuǎn)談不上完整，風(fēng)化和構(gòu)造更替也會消除許多其他人曾經(jīng)在地球上居住過的痕跡。任何留存的證據(jù)或許可以在深海沉積物中所含的同位素和化合物中找到。
弗蘭克和施密特并不是想說，數(shù)百萬或數(shù)十億年前，外星人真的在地球上生活過，只是我們并不能排除這樣的可能性。太陽系可能從那之后就一直處于空缺狀態(tài)，但可能在未來某一天重新成為太空探索文明的定居點(diǎn)。
卡爾達(dá)肖夫文明的模式
卡羅爾-內(nèi)倫巴克的模擬還可以告訴我們，其他星系中的星際文明可能的樣子。2014 年到 2015 年，賴特發(fā)表了一系列論文，系列標(biāo)題為“窺探外星技術(shù)釋放的熱量”（簡稱“G-HAT”）。這是一項雄心勃勃的搜索，旨在在數(shù)百萬各個星系中尋找卡爾達(dá)肖夫 III 型文明。
卡爾達(dá)肖夫文明，指的是蘇聯(lián)天文學(xué)家尼古拉?卡爾達(dá)肖夫?qū)夹g(shù)文明提出的三大分類?？栠_(dá)肖夫 I 型（K1）文明可以使用行星上所有可用的能量；卡爾達(dá)肖夫 II 型（K2）文明可以利用單個恒星的全部能量輸出，這通常被描述為需要一個戴森群（或戴森球），但不會是一個太陽能電池板收集恒星發(fā)出的所有光芒的固體物體；卡爾達(dá)肖夫 III 型（K3）文明將能夠收集和利用整個星系的能量輸出，通過周圍的戴森群在每一個恒星之間自由旅行。
戴森群或任何收集能量的東西存在一個問題，就是它們會變熱，因此必須將熱量輻射出去，否則它們就會融化。因此，雖然戴森群可能會阻擋恒星的光芒，但我們可以通過其自身的熱紅外輻射來檢測到戴森群的存在。一個 K3 文明可能會將其星系的所有光轉(zhuǎn)化為熱紅外輻射。因此，賴特和他的同事準(zhǔn)備通過仔細(xì)篩查來自 NASA 廣域紅外巡天探測器（WISE）任務(wù)的數(shù)據(jù)，以尋找具有異常過量紅外輻射的星系，來找到 K3 文明。
搜索結(jié)果一片空白。似乎壓根沒有什么 K3 文明。但是，賴特提醒說，這并不能排除有的文明正在邁向 K3 文明?？赡芩麄儸F(xiàn)在還只是 K2.9 或 K2.8 文明，他們已經(jīng)在自己的星系中殖民了許多恒星，但還沒有遍布所有的恒星。
卡羅爾-內(nèi)倫巴克的計算機(jī)模擬讓我們得以了解亞 K3 文明可能的樣子。星系的中心已經(jīng)完全被占領(lǐng)，而大塊的螺旋盤可能還未被征服。一個在這種模式下紅外輻射過多的星系，可能會泄漏星際文明的存在。
等待
需要注意的問題依舊存在。對于任何有關(guān)假想外星人的模型，其中也涉及很多猜想、很多假設(shè)。杰森?賴特在討論卡羅爾-內(nèi)倫巴克的計算機(jī)模擬時也承認(rèn)了這一點(diǎn)。
他說：“當(dāng)然，模擬做了很多假設(shè)。特別是這個特定的動畫是針對以特定頻率發(fā)射的具有特定范圍的飛船?！?/p>
如果一個文明可以建造飛得更快的宇宙飛船或技術(shù)有限不能走得更遠(yuǎn)，那么星際定居的速度就會相應(yīng)地發(fā)生變化。如果可居住且可以定居的行星在星系中較少出現(xiàn)，這也會影響擴(kuò)張的速度，因為定居的恒星系統(tǒng)會更分散。
定居點(diǎn)和整個文明的壽命也起到了相當(dāng)大的決定作用。該模型的缺點(diǎn)是，它只強(qiáng)調(diào)了等待恒星靠近我們，而不是我們主動接近恒星。然而，盡管我們可能會在不久的將來嘗試向最近的恒星啟動發(fā)射任務(wù)，但我們?nèi)詫⒉坏貌坏却L時間才能等到恒星靠近我們。歐洲航天局的蓋亞衛(wèi)星測量了超過 10 億顆恒星的運(yùn)動和位置。結(jié)果顯示，一顆名為“格利澤 710”的紅矮星將在 130 萬年后在 2.3 萬億公里（約 16000 個天文單位）的位置穿過奧爾特云。
在接下來的 500 萬年里，97 顆恒星會進(jìn)入太陽系的 150 萬億公里范圍內(nèi)，16 顆將到達(dá) 60 萬億公里（約 6 光年）范圍內(nèi)。
我們無從知曉，130 萬年后人類是否還存在。所以，如果我們想殖民銀河系，那么除了搭乘恒星便車之外，我們還需要首先乘坐宇宙飛船前往離我們最近的恒星。
技術(shù)過時
卡羅爾-內(nèi)倫巴克意識到，航天器技術(shù)與幸運(yùn)恒星會和之間的平衡。為此，他和他的團(tuán)隊的下一步是研究航天器技術(shù)的變化（改進(jìn)和降級）將如何影響星系擴(kuò)張的模式。
卡羅爾-內(nèi)倫巴克說：“隨著時間的流逝，你會獲得足夠先進(jìn)的技術(shù)，讓你可以開始建立殖民系統(tǒng)，給你帶來競爭優(yōu)勢。這會對技術(shù)產(chǎn)生選擇壓力，直至整個星系都被占領(lǐng)，然后技術(shù)水平將回落到維持穩(wěn)定狀態(tài)所需的水平?！?/p>
改進(jìn)技術(shù)還可能導(dǎo)致“不斷過時假設(shè)”。該假設(shè)由俄亥俄航空航天研究所的馬克?米里斯提出。假設(shè)描述了技術(shù)如何快速改進(jìn)，以至于第一批尋找恒星的探索者出發(fā)后幾個世紀(jì)甚至幾千年后，后來的探索者會超越第一批人，他們會發(fā)現(xiàn)他們的種族在他們到達(dá)時已經(jīng)在目的地定居。
這一切對人類的未來有什么意義呢？無論哪種方式，銀河系擴(kuò)張都是非常困難的一件事。我們會是殖民星系的那些人，還是我們的機(jī)器人化身會替代我們？在銀河系定居無疑可以確保人類的長期存在。一旦在許多世界定居后，人類遭遇滅頂之災(zāi)的可能性越低。在個別星球上，個別定居點(diǎn)可能會失敗，但其他定居點(diǎn)至少會堅持一陣子。在一個生存危機(jī)籠罩我們所有人的時代，殖民銀河系帶來的安全（不把所有雞蛋放在一個籃子里）確實(shí)有一定的吸引力。
如果我們可以前往最近的恒星，我們可以讓恒星完成余下的工作，然后，星系擴(kuò)張拉開序幕。
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