席亞洲：請問，如何才能征服1400光年
7月23日，整個地球都被震動了，因為NASA又有大發現，這次他們説發現了一個與地球相似度達98%的行星。雖然所用的觀察方法依然是間接方法，而且從理論上説，搜索到與地球相似的行星也只是一個時間問題，但不論如何，發現迄今為止與我們的家園最類似的行星依然是一件重要的事，這證明地球並不是宇宙中的“孤兒”，與地球類似的行星在宇宙中是廣泛存在的，進一步説，生命存在的條件在宇宙中也是廣泛存在的。儘管這些想法從概率論角度説是很正常的事情，但從科學方法角度而言，有實證才能説明理論的正確，其意義依然是很大的。
地球的另一個“兄弟”——開普勒452b
NASA發現的這顆開普勒452b行星距離地球1400光年，以我們還停留在化學火箭時代的技術能力，想要到達那裏顯然是不現實的，似乎這個發現只是科學家們吸引人們注意力的小把戲而已。
當然了，它也不是完全沒有現實作用。今天早上筆者在QQ羣裏看到一位開公司的科幻愛好者説，他發給員工一封電子郵件：“第二地球的發現和無智慧生物可能是費米·哈特悖論的明證，大過濾極有可能存在，人類只有通過高度集中的快速且不懈的奮鬥，才能找到走出地球逃離過濾的機會，拋棄浮躁的思維和享樂主義，努力工作研發才是文明意志延續的出路。所以，我決定這週六大家加班……”所以你瞧，至少第二地球也不是完全沒有現實意義不是？不過你可能要問：“那貨到底説什麼？”
如果你看到這裏還有興趣，那下面這些內容是寫給你看的。
所謂“費米·哈特悖論”，簡單來説，就是“照理這個宇宙中應該到處都有生命，智慧生命的數量也不會少，形成文明並達到高度階段的也應該很多，那麼為什麼我們看不到他們？”
看過《三體》的讀者們一定已經想起了“黑暗森林”假説：宇宙是一個赤裸裸的叢林社會，總的資源是有限的，但文明對資源的需求是無限的，那麼為了避免其他文明有朝一日威脅自己，無法互相交流的文明之間一旦觀察到別人存在的證據，就會把它們當作對手消滅。根據這個“猜疑鏈”，還有人繪製了一張兩個文明之間關係的表格。
幸好，我們沒發現開普勒452b上有任何文明存在的證據，所以這張可怕的表格我們還可以暫且放在一邊。
“黑暗森林”假説是一個對“費米悖論”略有點極端的解讀，不過它並非不可思議，霍金也曾在一檔科普節目中表達過類似的觀點，認為冒然接觸其他文明是危險的。最近幾天霍金與俄羅斯億萬富翁合作搞搜尋外星人行動，也主要是通過“聆聽”來搜索外星文明存在的標誌。
其實類似的行動NASA也早已展開，比如他們有一個通過分辨恆星的紅外信號來搜尋是否有“戴森球”存在的項目——所謂“戴森球”也是一個科幻概念，就是文明的造物將恆星完全圍繞起來的“球體”，早期人們設想認為這可以最大限度利用恆星的能量，但最近大家認為，如果這樣的造物真的存在，那更可能是為了最大限度擴展可居住空間……
此外，NASA還有一個尋找“人為”干涉恆星運行軌道的計劃，顯然這樣的文明如果存在，他們的技術能力將超出我們好多個層次。
不過，上述搜索計劃也一樣還沒有結果，這讓“費米悖論”聽起來更加耐人尋味。
開普勒太空望遠鏡
所以，“大過濾”理論也就應運而生，簡單來説，它認為文明要走向宇宙，要經過很多個階段，從形成可自我複製的分子到星際殖民擴張，其中一定有一個階段是難以實現的。而在這個階段實現之前，文明可能因為各種原因毀滅，或者經歷了很長的時間也無法走出關鍵一步……
……所以，你們要好好加班，人類説不定就因為你的發現突破這一步啦！……好吧，我承認不是所有人都認為這樣的説話方式是幽默。
那麼，我們還是來説點嚴肅的吧，接下里的問題就是，既然已經發現了，怎麼去開普勒452b呢？
根據NASA公佈的數據，開普勒452b距離地球1400光年。顯然，這個數字對於普通人來説實在是沒什麼概念的距離，當你連1光年有多遠都沒概念的時候，1400光年和1400公里沒什麼區別。
著名科幻作家劉慈欣曾經形容過，“大家容易對它冷淡麻木。但我能感觸到它有多長，是很讓人驚恐、敬畏的東西。”劉慈欣説，“你就想光一秒鐘可以繞地球7圈半，如果它在直線中走一年，你能體會到那種廣闊、遙遠嗎？”
那麼，我們能跨越1400光年的漫長時光，最終抵達開普勒452b嗎？
至少有一種可能性，讓我們能在有生之年抵達那裏。愛因斯坦當年曾説“如果我騎在一束光上，看旁邊的一束光，它看起來會是靜止的嗎？”經過好多年研究，他發現，身邊那束光的速度依然以光速疾馳而去。換句話來説，真空光速不變，變的是時間和空間。簡單而言，速度越快，時間越慢——這就是“鐘慢效應”，要在0.1C以上這個效應才能被顯著觀測到。在《星際穿越》中我們就看到了“雙胞胎效應”的形象演示，女兒已經垂垂老矣，而父親還停留在壯年，多麼神奇的一幕。
這樣一想，似乎坐上一艘亞光速飛船前往開普勒452b，在有生之年內看到第二地球還是有可能的啊……
開普勒452b距離地球1400光年
然而即使我們忽略將飛船加速到亞光速需要多少能量的問題，相對論效應也指出，慣性會毀了一切。這已經在粒子加速器上得到了證明，現代最大的粒子加速器可以將廣島核彈爆炸放出的能量用來加速幾個質子，它們最大可以被加速到光速的99.9999991%。在這麼做的時候，那些質子可能會因為質量的增加而變成微型的黑洞。幸運的是，在這種情況下，這些微型黑洞的“視界”範圍極小，不足以吞噬其他粒子，同時它會在形成的瞬間就以輻射能的形式“蒸發”掉，所以不必擔心加速器一開，地球就噗嗤一下被吸進了黑洞裏面去。
一個微觀粒子被加速到亞光速後都會出現黑洞這樣驚天動地的現象，我們可以想象一下如果是一個宏觀物體被加速到接近光速會是如何？反正我想至少可以肯定的是，在現代技術條件下，你別想從一個已經被加速到亞光速的飛船上平安地走下來。不過霍金在他的《時間簡史》裏説，如果我們能補完愛因斯坦大廈最後缺失的那一塊磚——大一統理論，或許就能找到消除慣性的方法，就可以解決這個問題了。嗯，在《星際穿越》裏就實現了不是麼？
既然亞光速都已經如此複雜，那超光速就更是近乎於玄妙的問題了。不過，其實某種意義上説，“超光速”現象在整個宇宙中是廣泛存在的。例如，宇宙膨脹引起兩個銀河系之間互相遠離的速度就超過了光速，這涉及空間扭曲現象。
既然觀察到了空間扭曲，有人就由此想到了一種超光速飛行的方法，即“阿庫別瑞引擎”，它主要是依靠“船”前後的空間被極度扭曲來實現“飛行”，“船”會被前後兩個空間“波”推拉着前進。它是一個“繞過”廣義相對論實現超光速的方法，不過這種“推進”方式並沒有克服慣性的部分，因此不會出現“鐘慢效應”。《三體》中就是用這個概念來實現光速飛行。
這一設想是1991年美國《星際迷航》電影中為了解釋“超光速”飛行而做的一個設定。令人吃驚的是，1994年，一位物理學家成功建立了這個假想的數學模型，也就是説，理論上來説，這還真能實現。科幻和科學現實在這裏奇妙地交織在一起了。
不過，讓科幻迷們失望的是，目前還沒有什麼（哪怕是看起來）合理的方法能夠實現這一切——日本動畫《飛躍巔峯》裏是通過“幾十個超能力者和海豚來改寫飛船前後空間的物理定律”來實現“阿庫別瑞引擎”效果的，聽起來就有點詭異……
開普勒望遠鏡發現的一系列類地行星
還有一種超光速現象也是廣泛存在的——量子隧穿效應，這就涉及到大家都熟悉的那個“虐貓壞人”薛定諤了，有一個以他的名字命名的方程，用來描述微觀粒子的規律。根據這個方程的描述，單個粒子是根據概率存在於一個範圍內的，也就是所謂“概率雲”。當一個粒子射向一堵牆的時候，它有一定概率出現在牆的另一面。這個粒子會瞬間消失在原位，同時又突然出現在了牆的另一面。
也就是説，我們理論上確實可以穿過牆壁，當然，這需要組成我們的粒子同時實現“穿越”，你覺得可能性有多少？不過量子隧穿效應對於我們的生命有着重要的意義，可別以為它只是理論物理學家們自娛自樂的工具哦。有觀點認為，化學反應中的量子隧穿效應是宇宙中眾多有機分子得以合成的基礎。隧穿效應提供了由簡單的無機原料突破傳統化學反應的禁阻，合成很多複雜的有機化合物的可能性。這些有機分子很可能與生命起源有重要關聯。
所以你瞧，我們今天能夠存在，很可能就是由於某些不安分的粒子“穿越”的結果。至少我是挺享受這個結果的。
看了上面拉拉雜雜關於亞光速的玄妙現象，是不是感覺這些方法聽上去有些過於可怕了呢？或許你更傾向於“傳統”的辦法了。
那麼，最現實的，也是霍金在科普作品裏大力推薦過的，就是“世代飛船”了，造出一個超級巨大的飛船，讓人類可以在上面一邊生息繁衍一邊飛往最終的目的地。這聽起來可靠譜多了，雖然可能有幾千代人都看不到最後的目的地，甚至最後船員們都忘記了自己到底是為什麼踏上這漫漫旅程。
劉慈欣的《流浪地球》裏把整個地球改造成了一艘超巨大的世代飛船，人類坐着它飛往比鄰星——儘管在《三體》裏我們知道比鄰星是一個變幻不定的三體星系，那兒可一點也算不上是理想的目的地。類似的設想在美國黃金年代的科幻小説作品裏屢見不鮮了。近些年的日本動漫作品裏也有像《最終流放》這樣把故事放在超巨大的世代飛船裏的設定。
其實“世代飛船”相對而言技術上還真是比較簡單，只要解決了能源問題就什麼都好辦——“只要”解決能源問題。
但如果能實現容納全人類的世代飛船，那我們何必還要居住在行星上？為什麼不能來一場“説走就走的旅行”，從此成為宇宙間的“遊吟詩人”呢？説不定走着走着就技術爆炸，成了《詩云》裏的“李白”那樣擁有超級技術的文明瞭呢？多浪漫！
呃，醒醒吧，今天是週六，你還在加班哪！
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