北京時(shí)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(hào)和企業(yè)號(hào)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(shuō)：“快速移動(dòng)的恒星可不比宇宙飛船差?！?/span>
這個(gè)想法很簡(jiǎn)單。允許你在恒星系統(tǒng)靠近時(shí)被它的引力俘獲，然后讓這顆恒星在太空中的移動(dòng)把你帶到新的恒星系統(tǒng)。或許你會(huì)在其他的某個(gè)恒星系統(tǒng)“下車”，然后在那個(gè)全新的世界建立自己的定居點(diǎn)。最后，另一顆恒星掠過(guò)，你又搭上便車前往下一個(gè)新世界。
卡羅爾-內(nèi)倫巴克已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種計(jì)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(kāi)始探索宇宙。該文明已經(jīng)在其最接近的幾個(gè)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(dòng)速度更快的恒星飛過(guò)來(lái)，接著該文明迅速跳入軌道，穿越星系，遇見(jiàn)更多可以定居的恒星系統(tǒng)。
卡羅爾-內(nèi)倫巴克說(shuō)：“生命在這個(gè)快速移動(dòng)的恒星經(jīng)過(guò)時(shí)搭乘便車。”最終，當(dāng)擴(kuò)展波前接近星系中心時(shí)，“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(zhǎng)，殖民波前將以盡可能快的速度增長(zhǎng)?！?/p>
這也是外星智慧搜尋計(jì)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(gè)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(shuō)，該模擬“顯示了任何物種的星際膨脹模式，無(wú)論該物種消耗了多少能量”。
費(fèi)米問(wèn)題
搭便車的概念是作為對(duì)更古老、或許更根深蒂固的想法的回應(yīng)而發(fā)展起來(lái)的。這些古老的想法涉及生命如何在整個(gè)星系中擴(kuò)張，在星系的每一個(gè)恒星系統(tǒng)中定居。之前關(guān)于星際殖民可能需要多長(zhǎng)時(shí)間的估測(cè)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(cè)的時(shí)間從 500 萬(wàn)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(wàn)乃至數(shù)十億年（由威廉?紐曼和卡爾?薩根給出）。但是，對(duì)于大多數(shù)估測(cè)，值得注意的是，估測(cè)的時(shí)間都比銀河系的存在時(shí)間要短許多，銀河系大約已存在 130 億年。當(dāng)然，這些對(duì)我們來(lái)說(shuō)是難以想象的漫長(zhǎng)時(shí)間尺度，但對(duì)于任何持久的太空探索文明來(lái)說(shuō)，或許這樣的時(shí)間尺度并不是很漫長(zhǎng)，并且也有足夠的時(shí)間去實(shí)現(xiàn)。
這就提出了一個(gè)問(wèn)題，也是恩里克?費(fèi)米在 1951 年的時(shí)候就提出過(guò)的著名疑問(wèn)：“人都去哪了？”
對(duì)費(fèi)米來(lái)說(shuō)，最簡(jiǎn)單的回答是，外星人不存在，因?yàn)樾请H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(wú)論是緩慢的機(jī)器人探測(cè)器、世代飛船、搭乘星際彗星或掠過(guò)的恒星系統(tǒng)的便車，又或者是突破攝星太空探索項(xiàng)目的納米級(jí)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(lái)解釋星際旅行框架中似乎沒(méi)有外星人存在這件事。他指出，不是每個(gè)定居點(diǎn)都會(huì)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(huì)失敗，導(dǎo)致進(jìn)一步擴(kuò)張終止。他為每個(gè)定居點(diǎn)分配了一個(gè)個(gè)概率，以確定該定居點(diǎn)的居民是否會(huì)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(dòng)中
除了在現(xiàn)實(shí)中，星星看上去是靜止不動(dòng)的之外，事實(shí)上，恒星都在移動(dòng)。例如，太陽(yáng)每 2.2 億年繞銀河系運(yùn)行一周。比鄰星是目前距離太陽(yáng)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(lái)也不會(huì)是最近的恒星。例如，七萬(wàn)年前，一顆名為“舒爾茨星”的紅矮星在距離太陽(yáng) 1.9 光年的范圍內(nèi)經(jīng)過(guò)，剛好掠過(guò)奧爾特云的外圍區(qū)域。
如果七萬(wàn)年前有探索太空的人類活著，我們可能會(huì)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(dòng)，定居點(diǎn)空缺未必永遠(yuǎn)是空缺，定居的系統(tǒng)會(huì)來(lái)了又去，去了又來(lái)，生命會(huì)熱切地從這些地方涌入新的領(lǐng)地。基于此，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(kāi)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(wú)人定居的恒星系統(tǒng)也都會(huì)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(huì)同時(shí)被定居?？傆杏锌杖保跀?shù)百萬(wàn)年時(shí)間里無(wú)人定居。這或許可以回答費(fèi)米的問(wèn)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(chǎng)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(gè)問(wèn)題：外星人可能在數(shù)百萬(wàn)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(huì)消除許多其他人曾經(jīng)在地球上居住過(guò)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(shuō)，數(shù)百萬(wàn)或數(shù)十億年前，外星人真的在地球上生活過(guò)，只是我們并不能排除這樣的可能性。太陽(yáng)系可能從那之后就一直處于空缺狀態(tài)，但可能在未來(lái)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(jiǎn)稱“G-HAT”）。這是一項(xiàng)雄心勃勃的搜索，旨在在數(shù)百萬(wàn)各個(gè)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。卡爾達(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(gè)恒星的全部能量輸出，這通常被描述為需要一個(gè)戴森群（或戴森球），但不會(huì)是一個(gè)太陽(yáng)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(gè)星系的能量輸出，通過(guò)周圍的戴森群在每一個(gè)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(gè)問(wèn)題，就是它們會(huì)變熱，因此必須將熱量輻射出去，否則它們就會(huì)融化。因此，雖然戴森群可能會(huì)阻擋恒星的光芒，但我們可以通過(guò)其自身的熱紅外輻射來(lái)檢測(cè)到戴森群的存在。一個(gè) K3 文明可能會(huì)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(guò)仔細(xì)篩查來(lái)自 NASA 廣域紅外巡天探測(cè)器（WISE）任務(wù)的數(shù)據(jù)，以尋找具有異常過(guò)量紅外輻射的星系，來(lái)找到 K3 文明。
搜索結(jié)果一片空白。似乎壓根沒(méi)有什么 K3 文明。但是，賴特提醒說(shuō)，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(méi)有遍布所有的恒星。
卡羅爾-內(nèi)倫巴克的計(jì)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(pán)可能還未被征服。一個(gè)在這種模式下紅外輻射過(guò)多的星系，可能會(huì)泄漏星際文明的存在。
等待
需要注意的問(wèn)題依舊存在。對(duì)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(jì)算機(jī)模擬時(shí)也承認(rèn)了這一點(diǎn)。
他說(shuō)：“當(dāng)然，模擬做了很多假設(shè)。特別是這個(gè)特定的動(dòng)畫(huà)是針對(duì)以特定頻率發(fā)射的具有特定范圍的飛船?！?/p>
如果一個(gè)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(huì)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(huì)影響擴(kuò)張的速度，因?yàn)槎ň拥暮阈窍到y(tǒng)會(huì)更分散。
定居點(diǎn)和整個(gè)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(dòng)接近恒星。然而，盡管我們可能會(huì)在不久的將來(lái)嘗試向最近的恒星啟動(dòng)發(fā)射任務(wù)，但我們?nèi)詫⒉坏貌坏却L(zhǎng)時(shí)間才能等到恒星靠近我們。歐洲航天局的蓋亞衛(wèi)星測(cè)量了超過(guò) 10 億顆恒星的運(yùn)動(dòng)和位置。結(jié)果顯示，一顆名為“格利澤 710”的紅矮星將在 130 萬(wàn)年后在 2.3 萬(wàn)億公里（約 16000 個(gè)天文單位）的位置穿過(guò)奧爾特云。
在接下來(lái)的 500 萬(wàn)年里，97 顆恒星會(huì)進(jìn)入太陽(yáng)系的 150 萬(wàn)億公里范圍內(nèi)，16 顆將到達(dá) 60 萬(wàn)億公里（約 6 光年）范圍內(nèi)。
我們無(wú)從知曉，130 萬(wàn)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(guò)時(shí)
卡羅爾-內(nèi)倫巴克意識(shí)到，航天器技術(shù)與幸運(yùn)恒星會(huì)和之間的平衡。為此，他和他的團(tuán)隊(duì)的下一步是研究航天器技術(shù)的變化（改進(jìn)和降級(jí)）將如何影響星系擴(kuò)張的模式。
卡羅爾-內(nèi)倫巴克說(shuō)：“隨著時(shí)間的流逝，你會(huì)獲得足夠先進(jìn)的技術(shù)，讓你可以開(kāi)始建立殖民系統(tǒng)，給你帶來(lái)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。這會(huì)對(duì)技術(shù)產(chǎn)生選擇壓力，直至整個(gè)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(guò)時(shí)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(gè)世紀(jì)甚至幾千年后，后來(lái)的探索者會(huì)超越第一批人，他們會(huì)發(fā)現(xiàn)他們的種族在他們到達(dá)時(shí)已經(jīng)在目的地定居。
這一切對(duì)人類的未來(lái)有什么意義呢？無(wú)論哪種方式，銀河系擴(kuò)張都是非常困難的一件事。我們會(huì)是殖民星系的那些人，還是我們的機(jī)器人化身會(huì)替代我們？在銀河系定居無(wú)疑可以確保人類的長(zhǎng)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(gè)別星球上，個(gè)別定居點(diǎn)可能會(huì)失敗，但其他定居點(diǎn)至少會(huì)堅(jiān)持一陣子。在一個(gè)生存危機(jī)籠罩我們所有人的時(shí)代，殖民銀河系帶來(lái)的安全（不把所有雞蛋放在一個(gè)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(kāi)序幕。
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