文明能存在多久?如果想繼續(xù)繁盛幾十億年，人類就需要解決一些棘手的問題，包括太陽的死亡到物質(zhì)的衰變。

　　談?wù)撨b遠(yuǎn)的未來真的有意義嗎?如果我們連下個(gè)月什么時(shí)候會(huì)下雨都不能預(yù)測(cè)，那么預(yù)測(cè)幾十億年后會(huì)發(fā)生什么似乎是更不可能了。

　　不過，并不是所有的事情都像天氣一樣混亂。有時(shí)候，即使是非常遙遠(yuǎn)的未來也是可能預(yù)測(cè)的，特別是在天體物理學(xué)和宇宙學(xué)中。我們可以確信，2090年9月23日英國將發(fā)生日全食，因?yàn)樵虑�、太陽和地球運(yùn)行在可預(yù)測(cè)的穩(wěn)定軌道上，只有非常小的擾動(dòng)，而且引力定律已經(jīng)得到了很好的檢驗(yàn)。同樣，我們可以利用已知的天體物理學(xué)來預(yù)測(cè)宇宙膨脹時(shí)可能發(fā)生的情況。

　　這種方法可以被稱為“物理末世論”(physical eschatology)——這是天文學(xué)家馬丁·里斯(Martin Rees)創(chuàng)造的一個(gè)術(shù)語，指的是用天體物理學(xué)來模擬宇宙的走向。里斯從神學(xué)中得到啟示，其中“末世論”是指研究諸如世界末日之類的事物。關(guān)于這個(gè)主題的經(jīng)典著述是弗里曼·戴森(Freeman Dyson)在1979年發(fā)表的關(guān)于開放宇宙中生命的論文，其中概述了可能存在并威脅到遙遠(yuǎn)未來生命的災(zāi)難事件，從太陽的死亡到恒星與星系的分離。

　　那么，如果人類能一直活到遙遠(yuǎn)的未來，那我們面臨的挑戰(zhàn)是什么?我們還不能說這些挑戰(zhàn)將如何(或能否)被克服，僅能做出一些猜測(cè)，但可以肯定的是，這些威脅人類生存的事件正在到來。

　　問題1：如何比其他哺乳動(dòng)物存續(xù)更久?

　　哺乳動(dòng)物物種的典型存在期限大約是100萬年左右。對(duì)人類來說，目前的自然滅絕率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于我們給自己造成的風(fēng)險(xiǎn)。我們顯然還有其他迫切需要應(yīng)對(duì)的威脅，比如核戰(zhàn)爭和流行病。想要解決當(dāng)前存在的威脅和可持續(xù)發(fā)展問題，我們就不得不應(yīng)對(duì)一些其他挑戰(zhàn)。

　　首先，在數(shù)萬年后，我們將不得不面臨間冰期的結(jié)束：我們正生活在一個(gè)漫長冰河時(shí)代的短暫中斷之中。我們的祖先在冰河時(shí)代幸存下來，所以這可能沒什么大不了的——只不過他們是游牧的狩獵采集者，而不是一個(gè)全球文明。

　　我們還可能面臨不同地質(zhì)時(shí)代之間劇烈的氣候變化。過去的地球有時(shí)會(huì)比現(xiàn)在更冷，有時(shí)則更熱。在始新世，地球氣溫升高了10攝氏度，北極出現(xiàn)了棕櫚樹和短吻鱷，赤道地區(qū)因?yàn)樘珶岫�不適于沒有保護(hù)措施的人類生存。在更遙遠(yuǎn)的過去，甚至還上演過“雪球地球”的劇情，幾乎所有的地表都被冰雪覆蓋。

　　此外，我們還會(huì)迎來超級(jí)火山活動(dòng)、流星撞擊、伽馬射線爆發(fā)或突發(fā)生態(tài)破壞等風(fēng)險(xiǎn)。古生物學(xué)研究顯示，這些災(zāi)難已經(jīng)導(dǎo)致了大約每1億年一次的自然大滅絕。

　　智人作為一個(gè)物種可能不會(huì)長久，因?yàn)槲覀冞�可以演化成其他物種。人類會(huì)不斷地變異，服從自然選擇。更不用說讓人體與機(jī)器融合的技術(shù)了。在數(shù)百萬年的時(shí)間里，人類不太可能保持不變——除非在深思熟慮之后，我們決定將人類基因保護(hù)起來，并且能夠在地質(zhì)時(shí)間的尺度上堅(jiān)持這一決定。

　　如果“我們”在10億年后還存在，我們就將擁有可以任意持續(xù)發(fā)展的文明，能夠在全球范圍內(nèi)應(yīng)對(duì)災(zāi)難，并提前為地質(zhì)時(shí)期做好計(jì)劃。而且很可能此時(shí)的人類與今天我們的差異就像我們與三葉蟲的差異一樣大。具有諷刺意味的是，為了比其他哺乳動(dòng)物存續(xù)得更久，人類必須變得與我們現(xiàn)在非常不同。

　　問題2： 如何在生物圈毀滅后存活?

　　在大約十億年內(nèi)(誤差為幾億年)，太陽亮度的增加將毀滅地球的生物圈。具體而言，太陽的熱量將導(dǎo)致巖石風(fēng)化加劇，進(jìn)而導(dǎo)致某些化學(xué)反應(yīng)，消耗空氣中大量的二氧化碳。作為碳循環(huán)的一部分，二氧化碳的缺失將最終導(dǎo)致植物的消亡。此外，隨著越來越多的水蒸氣(一種強(qiáng)有力的溫室氣體)從海洋中蒸發(fā)，地球最終會(huì)過熱，成為一個(gè)失控的溫室。

　　一種方法是使用大規(guī)模工程來保護(hù)生物圈，盡可能延長其存在時(shí)間。我們可以在平流層中添加反射氣溶膠，在地球和太陽之間建立一個(gè)遮陽板，甚至推動(dòng)地球向太陽系外側(cè)移動(dòng)。

　　另一種解決辦法是把生命轉(zhuǎn)移到太空——這也是我們正想要做的事情。自給自足的太空棲息地似乎是可能的，那里擁有的物質(zhì)是地球表面的數(shù)十億倍。即使太空殖民基地看起來很難建造，但我們也應(yīng)該記住，時(shí)間是足夠的。我們有10億年的時(shí)間來變得更熟練、更富有，能實(shí)現(xiàn)更多的可能性。

　　到這個(gè)時(shí)候，人類若想生存下去，就必須將活動(dòng)范圍擴(kuò)展到整個(gè)太陽系的規(guī)模。

　　問題3： 如何在太陽的主序星階段結(jié)束后存活?

　　大約50億年之后，由于太陽核心積累的氦被重力加熱升溫，其亮度將開始更迅速地增加，變成一個(gè)巨大的紅。太陽的表面溫度下降，但由于巨大的表面積，太陽光的總輸出會(huì)變得更大。這可能意味著地球末日的到來，因?yàn)樗�很可能在太陽膨脹時(shí)被吞沒。如果沒有被吞噬的話，地球也會(huì)在太陽的炙烤下變成一顆沒有空氣的焦黑行星。“不久”(10億年左右)之后，太陽將以星云的形式排出大部分外氣層，變成一顆微小的白矮星。

　　為了生存下來，任何生活在太陽系的智能生命都需要遷移到其他恒星系。當(dāng)然，人類也可以選擇適應(yīng)，但是白矮星并沒有太多的光和能量。

　　到達(dá)其他恒星系要么需要非常高速的航天器，要么需要很長時(shí)間。對(duì)于已經(jīng)生活在自給自足的太空居住地的人來說，讓他們前往新目的地可能是自然而然的事情。他們需要能持續(xù)使用很長時(shí)間的能源和足夠的物質(zhì)來維持太空生活，并使太空居住地達(dá)到合理的速度，以完成數(shù)千年的星際旅程。

　　不過，最有可能到達(dá)其他恒星系的方法可能是借助微型納米機(jī)器人飛船。與其用大量能源把巨大的星際飛船推到一個(gè)適中的速度，還不如用反射帆和強(qiáng)大的激光來發(fā)射高速的微型飛船。這些飛船體積雖小，但數(shù)量很多：如果一艘飛船不能完成任務(wù)，那就發(fā)送一千艘。它們還可以攜帶創(chuàng)造生命的基因元素——甚至是人類。一旦到達(dá)目標(biāo)恒星系，它們就會(huì)降落在合適的小行星上，展開太陽能收集器，開采原材料并建造更多的機(jī)器人、太陽能收集器和工廠。最終，這些飛船可以建立新的居住地，供人們?cè)谄渲?a class="infotextkey" href="http://www.riderofthewaves.com/news/kjsh/" target="_blank">生活。

　　很可能沒有生物學(xué)意義上的人類會(huì)離開太陽系。從這一點(diǎn)上，我們可能會(huì)質(zhì)疑，未來我們到底是作為人類，還是作為一個(gè)新物種在宇宙中傳播?但如果我們的后代能在紅太陽下幸存下來的話，那他們很可能就生活在銀河系的其他恒星系中。

　　問題4： 如何在恒星到達(dá)生命盡頭時(shí)生存下來?

　　宇宙中恒星的形成已經(jīng)達(dá)到了點(diǎn)，在未來的幾百億年內(nèi)，宇宙將達(dá)到“恒星頂峰”。當(dāng)明亮而短命的恒星燃燒殆盡時(shí)，會(huì)留下一大堆穩(wěn)重而長壽的紅矮星。它們可以發(fā)光上萬億年。但是，恒星的形成速度將會(huì)下降。在10到100萬億年后，甚至紅矮星也會(huì)噴射并消失。為了生存，生命需要星光以外的能源。

　　實(shí)際上存在很多可能性：利用褐矮星和氣態(tài)行星的氫進(jìn)行核聚變;將物質(zhì)傾倒到黑洞吸積盤中，收集釋放出來的能量;甚至利用所謂的超輻射散射(又稱為“黑洞炸彈”)直接利用黑洞的能量。無論如何，這都需要大規(guī)模的工程。那普通的核能呢?當(dāng)中子星和超新星合并產(chǎn)生的新放射性同位素消失時(shí)，核裂變能量就會(huì)終止。當(dāng)行星內(nèi)部的同位素衰變并冷卻下來時(shí)，地?zé)崮芤矔?huì)耗盡。

　　此時(shí)的“生命”或許也能適應(yīng)低溫和奇異的環(huán)境。人工智能和硅基生物可能會(huì)在接近零度的環(huán)境中茁壯成長。隨著恒星的消失，以碳基生命和智能生物很有可能會(huì)退回到舒適的虛擬世界中，這個(gè)虛擬世界比外部宇宙要大得多，也復(fù)雜得多。

　　如果人類在恒星到達(dá)生命盡頭時(shí)幸存下來，那他們本身就將成為宇宙中的能量來源。

　　問題5： 如何在星系消失之后生存下來?

　　隨機(jī)的恒星運(yùn)動(dòng)最終會(huì)導(dǎo)致星系溶解：恒星之間會(huì)不時(shí)地擦肩而過，并隨機(jī)地改變速度。有時(shí)這會(huì)給恒星一個(gè)脫離星系的逃逸速度，使其消失在巨大的虛空中，同時(shí)導(dǎo)致星系的其他部分稍微壓縮。最終，在大約1萬億年后，所有的星系都會(huì)分散或落入中央黑洞。在與黑洞的近距離接觸中，圍繞恒星的行星也會(huì)被拋出。

　　為了生存，智慧生命需要引導(dǎo)恒星進(jìn)入長期穩(wěn)定的軌道。聽起來似乎不可思議，但這在物理學(xué)上是可能的!至少在當(dāng)今時(shí)代，人們可以通過放置反射鏡來推動(dòng)恒星，此時(shí)恒星的輻射就像非常微弱的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，讓它們以可控的方式彼此擦肩而過。這類似于人類利用引力來幫助旅行者號(hào)探測(cè)器轉(zhuǎn)向和加速，只不過規(guī)模更大。當(dāng)這些恒星改變軌道時(shí)，它們可以被用來進(jìn)一步推動(dòng)彼此，進(jìn)行有史以來規(guī)模的臺(tái)球比賽。

　　這將需要在每顆恒星周圍建造大型結(jié)構(gòu)，并事先制定龐大的計(jì)劃，每個(gè)恒星系所需要的物質(zhì)總量大約相當(dāng)于一顆較大的小行星，而且物理學(xué)相對(duì)簡單。這個(gè)問題更多的是關(guān)于在十億年的時(shí)間尺度上如何協(xié)調(diào)，對(duì)于已經(jīng)處理了前述問題的人類來說，這可能只是一個(gè)日常計(jì)劃。

　　問題6： 如何從物質(zhì)的終結(jié)中幸存?

　　這里所說的物質(zhì)是由質(zhì)子、中子和電子組成的原子構(gòu)成的。質(zhì)子和電子通常被認(rèn)為是完全穩(wěn)定的(中子是通過質(zhì)子來穩(wěn)定的，其半衰期只有幾分鐘)。

　　然而，許多物理理論預(yù)測(cè)質(zhì)子并不是真的穩(wěn)定，而是會(huì)在極長的時(shí)間跨度內(nèi)衰變。盡管物理學(xué)家已經(jīng)進(jìn)行了一些大膽的研究，但迄今為止還沒有觀察到質(zhì)子衰變。不過，這僅僅告訴我們，如果衰變確實(shí)發(fā)生，需要數(shù)萬億年的時(shí)間。

　　這種衰變將意味著我們目前所知物質(zhì)的終結(jié)。恒星和行星將慢慢變成輻射，加上自由電子和正電子，無法形成宜居系統(tǒng)。最后一顆冰冷的黑矮星將逐漸變成氦和氫晶體，在寂靜中逐漸蒸發(fā)。剩下的就只有輻射和黑洞了，一個(gè)空蕩蕩的宇宙。

　　我們能繞過這一結(jié)局嗎?正如艾薩克·阿西莫夫的短篇小說《最后的問題》(The Last Question)中那臺(tái)偉大的電腦所說，“目前還沒有足夠的數(shù)據(jù)來給出一個(gè)有意義的答案。”(任天)