從人類誕生的那天起,他們就開始仰望星空,思考:天空中的世界是什么樣的?我們還有希望看到天空嗎?正是深深印在骨子里的人類探索基因,使人類在進(jìn)入文明時(shí)代后發(fā)展得非???。短短5000多年后,我們走上了科技發(fā)展的道路。
隨著科技時(shí)代的到來,我們飛翔的夢(mèng)想終于實(shí)現(xiàn)了。20世紀(jì)50年代,人類終于走出了地球,看到了浩瀚的宇宙星空。隨著人類科技的不斷發(fā)展,我們?cè)诓粩嗵剿鞯厍虻臍v史和生命的奧秘。在探索地球歷史和生命進(jìn)化的過程中,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)我們不得不面對(duì)的事實(shí),那就是地球的生命是以輪回的方式存在的。
地球有46億年的歷史,最早的生命誕生于38億年前。那么,在這漫長(zhǎng)的生命歷程中,進(jìn)化之路是否一帆風(fēng)順呢?當(dāng)然不是。事實(shí)上,地球上生命的進(jìn)化一點(diǎn)也不順利。在幾十億年的時(shí)間里,地球的生態(tài)發(fā)生了許多巨大的變化和無數(shù)的微小變化。每一次生態(tài)變化都會(huì)給生命的進(jìn)化和生存帶來巨大的威脅。
眾所周知,雖然地球的生命史已經(jīng)有38億年,但直到5億年前生命才迎來大爆炸,各種復(fù)雜高級(jí)的生命才開始大量涌現(xiàn)。在之前的33億年里,由于各種生態(tài)限制,生命一直無法發(fā)展,可見生命的進(jìn)化是多么艱難。
即使在5億年前有過生命的爆發(fā),但在隨后的幾億年里,生態(tài)環(huán)境并沒有讓生命的進(jìn)化一帆風(fēng)順,還帶來了生存的五大變化,引發(fā)了五次大滅絕。最嚴(yán)重的一次是地球上的生命滅絕了96%,幾乎完全結(jié)束并重新開始了生命。
通過這些研究,我們知道未來地球生態(tài)將發(fā)生巨大變化,第六次大滅絕即將到來。如果人類一直留在地球上,等待我們的命運(yùn)將和恐龍一樣。為了擺脫恐龍的命運(yùn),人類必須走出去,尋找其他適合人類生存的新家園。
因此,人類在離開地球后開始探索太陽(yáng)系,太陽(yáng)系被金星和火星環(huán)繞,與地球處于同一宜居地帶,與地球有很多相似之處。但是后來的探測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)金星是一顆表面溫度高達(dá)460攝氏度的煉獄行星,各種環(huán)境非常惡劣,不適合生命和人類生存。
火星雖然比金星好,但也不是適合人類生存的天然星球。改造后的火星可以讓一部分人類生存和生活,但并不是人類最終的新家。要找到新的家園,我們?nèi)匀恍枰P(guān)注太陽(yáng)系以外的其他星系,因此科學(xué)家們?cè)?977年發(fā)射了旅行者1號(hào),這是一個(gè)太陽(yáng)系外的探測(cè)器,最終目標(biāo)是飛出太陽(yáng)系,進(jìn)入無邊無際的宇宙。
經(jīng)過木星和土星的兩次加速,旅行者1號(hào)的速度達(dá)到了每秒17公里,這在我們看來是一個(gè)超快的速度。以這樣的速度,旅行者1號(hào)于2012年8月25日穿越了日光層,成為第一架通過太陽(yáng)圈進(jìn)入星際空間的飛機(jī)。
現(xiàn)在航海家1號(hào)已經(jīng)到達(dá)了216億公里外的星空,這是人類的驕傲,是人類歷史上從未踏足過的星空。雖然我們?yōu)槁眯姓?號(hào)感到驕傲,但它也給我們帶來了一個(gè)悲觀的結(jié)果:我們不能飛出太陽(yáng)系。是的,雖然旅行者1號(hào)的速度很快,達(dá)到每秒17公里,但以這個(gè)速度飛出太陽(yáng)系是不可能的。
可能在很多人眼里,太陽(yáng)系的范圍就是太陽(yáng)圈,也就是太陽(yáng)圈的頂端,只要穿過太陽(yáng)圈就是出了太陽(yáng)系。這是早期科學(xué)家的認(rèn)知。但是隨著人類觀測(cè)技術(shù)的不斷提高,我們觀測(cè)到太陽(yáng)系外有一個(gè)更大的星云結(jié)構(gòu)——奧爾特云,它是一個(gè)一光年厚的恒星云,其中有大量的天體和塵埃。
旅行者1號(hào)穿越太陽(yáng)圈后,也得到這樣的結(jié)果。理論上講,星系中的物質(zhì)比星際空間中的物質(zhì)大,其實(shí)很好理解。宇宙中的物質(zhì)主要聚集在大質(zhì)量天體附近,而星系是宇宙的基本單位,大量的物質(zhì)集中在星系中,而銀河系中大量的物質(zhì)除了向中心聚集外,都聚集在恒星系統(tǒng)中。
在恒星系統(tǒng)之間的星際空間中,物質(zhì)相對(duì)較小。只有當(dāng)我們確認(rèn)觀測(cè)到的星際物質(zhì)明顯少于星系中的物質(zhì)時(shí),才能認(rèn)為它已經(jīng)飛出了太陽(yáng)系。但旅行者1號(hào)穿越日光層頂部后,監(jiān)測(cè)結(jié)果是太陽(yáng)圈外的物質(zhì)密度遠(yuǎn)高于太陽(yáng)系邊緣,說明旅行者1號(hào)可能并沒有真正走出太陽(yáng)系,只是穿越了太陽(yáng)圈。
如果奧爾特云被包括在太陽(yáng)系的范圍內(nèi),它的直徑將至少達(dá)到2光年,旅行者1號(hào)目前航行的距離只有9牛一頭發(fā)。以這樣的速度飛出太陽(yáng)系至少需要15700年。這個(gè)時(shí)間對(duì)于人類文明來說是極其漫長(zhǎng)的。
那么人類離開太陽(yáng)系至少需要什么樣的速度呢?根據(jù)科學(xué)家的研究,根據(jù)太陽(yáng)系的新范圍,我們至少要以亞光速飛行才能脫離太陽(yáng)系。以1%的光速穿越太陽(yáng)系需要400年,以10%的光速穿越需要40年。再加上人類壽命短,我們不可能花400年走出太陽(yáng)系。宇宙復(fù)雜而惡劣的環(huán)境,只能讓我們?cè)诙虝r(shí)間內(nèi)走出太陽(yáng)系。
所以要40年才能出太陽(yáng)系,人類勉強(qiáng)可以接受,所以飛船的速度至少要達(dá)到光速的10%。當(dāng)然,這個(gè)速度只能讓我們走出太陽(yáng)系,但不足以探索最近的恒星系統(tǒng),因?yàn)橹雷罱暮阈窍到y(tǒng)距離我們4.2光年。
所以人類想在短時(shí)間內(nèi)探索太陽(yáng)系附近的星系,尋找適合人類生存的第二個(gè)家園。那么飛船的速度至少要比光速高30%。宇宙中有許多類似地球的類地行星。目前,科學(xué)家通過天文望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了許多幾千光年內(nèi)的類地行星,其中一些與地球非常相似,可能適合人類生存。
但是,我們看好的這些類地行星距離我們有100多光年。要達(dá)到它們,我們至少需要更強(qiáng)的亞光速,比如超過光速的90%。對(duì)于更遙遠(yuǎn)的星系,需要比光飛得更快,對(duì)我們來說太遠(yuǎn)了。
地球的生態(tài)惡化正在加速。找第二個(gè)家不能走太遠(yuǎn),只能在太陽(yáng)系附近找。然而,以30%的光速飛行并不是一件容易的事情。至少,它需要人類能源技術(shù)發(fā)生質(zhì)的變化,需要更強(qiáng)大的能源??煽睾司圩兛赡艹醪綕M足要求,但科學(xué)家無法給出實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)技術(shù)的具體時(shí)間,可能是50年、100年,也可能是幾百年。
無論如何,走出地球,走出太陽(yáng)系,尋找第二個(gè)家,是人類能夠繼續(xù)生存下去的保證。不管有多難,都要一個(gè)一個(gè)克服。
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