劉慈欣的預言有點準,但他畢竟不是羅輯_風聞
马前卒-马前卒工作室官方账号-万丈高楼平地起,NB社区在这里2018-11-20 07:43
《自然》雜誌14號發表論文,證實距離地球6光年的巴納德星擁有行星。這個論斷並非基於最近的發現,而是因為研究人員分析了過去20年、多台設備的觀測數據,認定巴納德星被一個很靠近的引力源牽引,以200多天的週期震盪。因此,可以非常肯定地説,巴納德星擁有一顆不小的行星。
巴納德星是距離人類第三近的恆星系統(第一是太陽),同時也是距離人類最近的孤立行星。雖然6光年的距離目前還是不可逾越的天塹,但畢竟也算隔壁鄰居。更有趣的是,巴納德星正在向太陽系方向運動,如果一萬年後人類還存在,會發現巴納德星已經進入地球4光年半徑,成為距地球第二近的恆星。所以,長期以來,巴納德星就是科幻小説的重要角色,在此次證實巴納德星有行星之前,很多科幻小説已經設想了巴納德星的行星。
更有甚者,冷戰期間的工程師曾經大膽設想,用核聚變火箭推進探測器,在一個世紀內探測巴納德星,算是人類第一個進入到預可研階段的恆星際探測方案——“代達羅斯計劃”。雖然計劃無疾而終,但最近發現巴納德星行星的消息,還是激發了科幻愛好者的熱情——原來科幻和現實的結合點並不遠!
中國最著名的科幻作品是《三體》,它的最後一部出版於2010年。三體從小眾讀物走向大眾現象級作品的年代,一系列新型探測器被髮射到地球軌道上,人類對周邊恆星系的認識突飛猛進。很多科幻讀者發現,劉慈欣的作品居然也成功“預言”了比鄰星行星和比鄰星耀斑的存在,神蹟幾近於書中一言碎星的羅輯。這種巧合……難道只是巧合?
1**“咒語”**
早在20世紀初,人類就意識到,全天最亮的幾顆恆星之一,半人馬座α星不是一顆孤立的恆星。在望遠鏡下,半人馬座α星先是被分解為A\B兩顆亮雙星,然後又發現了較暗的C伴星,它們共同構成了三體的外星主角——半人馬α三星。
看着顯示屏上閃動的綠色字跡,葉文潔已經無法冷靜思考,她那被激動和震撼抑制了的智力只能理解以下的事實:現在距地上次向太陽發送信息不到九年,那麼這些信息的發射源距地球只有四光年左右。它只能來自距我們最近的恆星系:半人馬座三星!
半人馬α三星中,距離地球最近的是C星,即常説的比鄰星。(這一稱號還能保持一萬多年)2013年,天文學家在半人馬座比鄰星(Proxima
Centauri)觀測數據的分析中,發現了恆星擺動的多普勒效應現象。2016年8月,通過比對上百次的觀測結果,天文學家首次確認了距地球最近的恆星擁有一顆質量約為地球1.3倍的岩石星球,且處於宜居帶內。該行星被命名為比鄰星b(Proxima b)——三體行星被證實了。
此前在2012年,曾有天文學家宣稱發現半人馬座α星B擁有一顆行星,但事後證明這是一次數據分析錯誤。為避免這一尷尬的情況再現,2017年1月,天文學家通過智利拉西拉天文台(LaSilla)3.6米口徑高精度視向速度行星搜索者(HARPS),對比鄰星進行了持續60天的跟蹤觀測,再次確認了比鄰星b的存在。雖然比鄰星b從恆星接收到的輻射超出地球百倍,但這樣體積的行星有較大概率存在穩定的磁場以及大氣層,適宜温度也允許海洋的存在,該星球具備孕育生命,尤其是海洋生命的可能。
比鄰星是一顆直徑僅為太陽1/7的小型紅矮星(木星直徑的1.5倍),作為距地球最近的恆星,其光度尚不足以滿足肉眼觀察。因此,偏“冷”的比鄰星宜居帶僅限恆星附近的“薄殼”空間。比鄰星b的公轉軌道高度僅為730萬公里,不到地球和太陽距離的5%,公轉週期為11.2個地球日——這幾乎意味着該行星已經與比鄰星形成潮汐鎖定。
比鄰星b想象圖,背景中明亮的雙星是半人馬座α三合星系統中的A、B星
這一發現既讓人興奮,又讓人恐懼。興奮在於距離地球最近的恆星就擁有一顆與地球高度相似的行星,星際移民似乎有了希望;恐懼在於宜居帶行星如此普遍,外星文明卻杳無音訊——這似乎説明人類的未來並不樂觀。
2017年天文學家在使用智利阿塔卡馬大毫米/亞毫米射電望遠鏡(ALMA)對比鄰星做跟進觀測時進一步發現,比鄰星存在一個小行星帶,小行星帶與比鄰星距離約為地球到太陽距離的1~4倍,而且可能還有第二個環狀塵埃帶——這意味着整個半人馬座α三合星可能擁有一套複雜的多重行星系統。
比鄰星系想象圖
天文觀測新成果沒法不讓人想起劉慈欣和《三體》。在小説中,半人馬座α三星系統曾一度擁有12顆行星,經歷漫長的宇宙災難,到最後只剩下三體文明所在的一顆行星。而無論是12顆行星還是剩下的一顆行星,這在劉慈欣寫作三體時,都屬於未知領域。
與小説巧合的細節還不止於此。
在《三體1》中,花樣百出的宇宙災難輪番打擊三體星,三體人經歷了195輪文明,才爬到星艦時代,之前經歷了多次恆星爆發。《三體3》中,“光粒”擊中恆星,引發超級耀斑,吞沒了留守本土的三體人。總之,小説中的半人馬座α三星是一個壞脾氣的組合。
現實中,正在人類歡呼尋找到家門口的“孿生地球”時,2017年3月24日,ALMA觀測到比鄰星一次超級耀斑事件。比鄰星在10秒內亮度提升了超過1000倍,持續不到2分鐘。在比鄰星最亮的一剎那,這顆平常不可見的恆星可以直接用肉眼看到。
比鄰星超級耀斑
很顯然,比鄰星b就算有文明,這回也成鐵板燒了。《三體》中描寫的宇宙災難清洗文明,在太陽系門口展示了一遍。
在《三體2:黑暗森林》裏,“面壁者”羅輯向宇宙廣播了針對編號187J3X1恆星的座標公示“咒語”,隨後進入冬眠;146年後,該星系被高級文明用“光粒”擊毀。在現實世界中,《三體》不僅“預言”了半人馬座α星系存在宜居帶行星,還“預言”了宇宙災難,“演示”了足以毀滅文明的超級耀斑,如此看到,《三體》幾乎是“咒語”的現實版,劉慈欣的確有幾分羅輯的氣質。
這是巧合,卻也不僅僅是巧合。
2****陰差陽錯
雖然有巧合,但小説與現實的偏差更大。
劉慈欣是一個習慣於安靜思考、緩慢推敲故事細節的作者。《三體》中的很多概念設定,在寫進書裏之前,已埋在他心底很多年。
早在2000年,登載於《科幻世界》7月刊的劉慈欣短篇小説《流浪地球》的結尾,劉慈欣就用三體運動概念描述了半人馬座α星:
我好像看到半人馬座三顆金色的太陽在地平線上依次升起,萬物沐浴在它温暖的光芒中。
(“三星連珠”……)
為了滿足劇情需要,還要給人類用一百代人的時間將整個地球遷居到其它星系一個絕對必要的理由:
半人馬座沒有行星,最近的有行星的恆星在八百五十光年以外,目前人類能建造的最快的飛船也只能達到光速的百分之零點五,這樣就需十七萬年時間才能到那兒,飛船規模的生態系統連這十分之一的時間都維持不了。
(由此可見,在劇情需要面前,一切現實情況都可忽略。)
包括劉慈欣在小説中構建的“黑暗森林”理論,也是早在上世紀90年代初就萌發的想法。在《三體1》的後記中,劉慈欣寫到:
我曾經陷入宇宙文明點狀化的這種思維遊戲中不可自拔,上世紀九十年代初,為打發時間,我常常編些無聊但自覺有趣的軟件,現在網上重新流行的電子詩人就是那時的產物。那個時期,我還編過一個宇宙點狀文明體系總體狀態的模擬軟件,將宇宙間的智慧文明簡化為點,每個點只具有描述該文明基本特徵的十幾個簡單參數,然後將文明的數量設置得十分巨大**,在軟件中模擬這個體系的整體演化過程。**為此我請教了一位可敬的學者,他是研究電網理論的,是建立教學模型的高手,算不上科幻迷但也是愛好者,他對我那個錯誤百出的模型進行了修正。軟件運行時最多的一次曾在十萬光年半徑內設定了三十萬個文明,這個用現在看來很簡陋的TUBO C編的程序在286機上運行了幾個小時,結果很有趣。當然,我只是個工程師,沒有能力進行這樣級別的研究,只是一個科幻迷玩玩兒而已,從科學角度講得出的結果肯定沒什麼意義,但從科幻角度講卻極有價值,因為那些結果展示的宇宙間點狀文明的演化圖景,不管正確與否,其詭異程度是很難憑空想出來的。
我認為零道德的文明宇宙完全可能存在,有道德的人類文明如何在這樣一個宇宙中生存?這就是我寫《地球往事》的初衷。
但事實上,半人馬座α星雖然是三恆星結合,但並不是一個三體緊湊互動的三合星系統,而是以A、B互旋,比鄰星在遠方圍繞兩星旋轉的方式穩定運行。
黃色星體為半人馬座α星A、B,白色箭頭指向位置為比鄰星
木星、比鄰星、半人馬座α星B、太陽、半人馬座α星A的大小、顏色比較
打個並不算恰當的比喻,如果半人馬座α星的A、B兩星分別是上海浦東、浦西,那麼C星就是山東黃河邊的一個小鎮,C星周圍的行星差不多相當於一棟房子(太陽系則是美國的紐約)。ABC三星之間的互動雖然有導致災變的可能性,但在可觀測歷史和可預計的未來中,該系統會非常穩定。不會出現山東房子忽然變成上海房產證的事情。
該偏差成了整個《三體》最大的bug,但按事後劉慈欣的採訪,這是編輯的安排:
《三體》這本書寫作時根本沒有説這三顆星是半人馬座,它是一個想象出來的東西,真實的半人馬座不是小説寫的那個樣子。
其實我當時寫《三體》的時候沒有説那三顆星是半人馬座,那是後來編輯改的,説是有點根據,因為是離地球最近的恆星嘛。
一個小説作家主要任務是講好一個故事,而不是做科研。一個好的故事往往是先有了創意和靈感,然後再根據創意拼湊出所需要的劇情條件——這是劉慈欣寫作的基本思考方法。因此,為了描寫一個受“三體運動”折磨的文明,要憑空假想出一個星系;為了讓三體文明與地球文明形成威懾關係,要拉低三體文明的技術水平(尤其是星際航行技術),相應的,在空間上就要貼近太陽系。三體星系的原型顯然還是半人馬座α星,劉慈欣不想造成不必要的誤會,因此試圖隱去星系名字,但最後還是在編輯部“打回原形”。
不過從作品傳播效果來説,編輯部做對了。
3殘酷的現實
半人馬座α星A、B的質量分別是太陽的1.1倍與0.907倍,亮度分別是太陽的1.519倍與0.445倍。半人馬座α星A、B的組合亮度達到了-0.27視星等,是半人馬座南部星座中最亮的恆星,也是整個地球星空中第四亮的恆星,僅次於太陽、天狼星與老人星,尚在大角星之前。
恆星亮度排名
由於該雙星的間距過近,其互旋在地面的變化僅有以約80年為週期的2~22弧秒變化,而肉眼的極限分辨率僅為60弧秒,在望遠鏡出現之前,人類長期誤以為這是一顆星。如此明亮的星體,早在公元2世紀就被列入托勒密的觀星模型中。
吉恩·理查德(Jean Richaud)在1689年12月,第一次發現了半人馬座α星A、B是一對雙星。直到1915年,蘇格蘭天文學家羅伯特·因尼斯(Robert T.A. Innes)憑藉照相技術進行星體運動對比,才發現C星,也就是比鄰星,以十萬年數量級的週期繞A/B兩星運轉。半人馬座α星“升級”為三合星系統,羅伯特本人也因此青史留名。羅伯特一生共發現了近1600對雙星,為人類天文觀測做出了突出貢獻。
在比鄰星b行星存在證據日益顯著之時,激動的霍金提出了“突破攝星”計劃,一時之間成為全球熱點話題。但沒過多久,就出現了文章第一部分提到的超級耀斑事件:
2017年3月24日觀測到的比鄰星超級耀斑事件
在那一瞬間,比鄰星從星空中一顆視星等11.05的恆星,提升到6.8等:
2017年3月24日觀測到的比鄰星超級耀斑事件
而在回溯Evryscope望遠鏡過往數據時,研究人員發現,在算法上漏掉了超級耀斑事件。按事後估測,超級耀斑事件每年要在比鄰星上發生約5次。
擁有24個鏡頭的千兆像素級望遠鏡Evryscope
一年烤五遍,這比《三體》裏的宇宙災難還可怕,啥文明都受不了……
天文學家還期待在半人馬座α星A、B尋找類地行星。據稱按觀測數據,有望在半人馬座α星B的宜居帶裏側發現一顆岩石行星。還可能在AB星外圍找到繞雙星公轉的岩石行星。
但緊密互旋雙星的引力場、輻射環境已經相當複雜,這種環境下是否具備孕育生命的條件,還有待論證。
不論如何,半人馬座α星系,絕不是一個比小説裏更美好的地方。
4****另一種“大過濾器”
比鄰星看起來是沒戲了,但地球周圍還有很多恆星,它們的條件如何?
地球周圍的恆星
千年時間單位下,較近恆星與太陽距離變化
前面提到過即將(1萬多年後)成為比鄰星的巴納德星,但1998年,巴納德星爆發了一次超級耀斑事件,證明這顆紅矮星一樣是一顆“死星”。
銀河系中絕大部分恆星都是紅矮星。此前,人們寄希望於這些紅矮星的類地行星具備孕育文明的條件,但隨着觀測與數據分析技術的提升,現實潑來了一盆冷水。
賓法大學的gPhoton項目組通過對星系演化探測器(Galaxy Evolution Explorer/GALEX)的10年紫外線觀測數據進行梳理後,將半小時曝光成像數據,回溯到持續數秒的恆星亮度變化。在總量達100TB的GALEX數據中,該團隊用定製軟件搜索了數百顆紅矮星數據,檢測到了數十次在幾秒內恆星亮度暴增數百倍的超級耀斑事件。證明紅矮星和巨星一樣,對周邊的行星都是殺手。
頻繁的耀斑會消磨掉行星的輻射屏障,紫外輻射會抹掉所有生命可能。這或許就是宇宙如此空寂的原因。
物理學家費米在世時,面對空寂的宇宙,提出了疑問:宇宙如此龐大,卻沒有任何文明的通訊痕跡。原因可能是大多數恆星不適合生命,也可能是大多數宇宙文明會快速自殺。劉慈欣“預言”了三體星羣的行星,預言了比鄰星的耀斑,卻唯獨預測錯了一點——三體星羣根本不具備文明生存的條件。可見劉慈欣終究不是羅輯。
然而,這對人類來説倒是一個好消息——既然宇宙空寂的主要原因可能是環境惡劣。那麼在證實環境尚可的地球上,文明也許有很大的概率茁壯成長。在中程導彈條約被廢,中美俄三國積極發展新一代戰略武器的今天,讓我們好自為之。
(作者:高流)
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