人類在地球上還能苟多久？｜袁嵐峯_風聞

人類在地球上還能苟多久？這個看似天馬行空的問題，其實是可以給出定量解答的。我的朋友、著名科普作家“老和山下的小學僧”寫了一篇文章《帶着太陽流浪：戴森球》（帶着太陽流浪：戴森球 | 老和山下的小學僧），從能源的角度，詳細計算了人類在地球上有望獲取的各種類型的能源。在地球上的意思，就是沒有移民到其他星球，那是我的其他一些朋友如中國科學院上海天文台葛健研究員乾的事，他在主持一個尋找“地球2.0”的項目（尋找第二個地球和生命 |葛健）。

到目前為止，人類使用的能量，包括人力畜力和化石能源，絕大部分都來自太陽。因此，老和山下的小學僧把地球比作一顆大號太陽能電池，從地球誕生以來充電了46億年，從工業革命以來揮霍了300年。請問以地球的能量，如果讓全世界人民都過上現代生活，能夠苟多久？按照現在發達國家的人均能源消耗，再假設全球人口穩定在100億人，那麼可以算出，全球共同富裕後每年需要消耗900億噸標準煤。900億噸，這就是全人類共同奔小康的代價。

目前化石能源的探明可開採儲量是多少呢？石油2300億噸，煤炭1萬億噸，天然氣205萬億立方，一共摺合1.3萬億噸標準煤。除以900億噸，只夠用15年而已！難怪大夥要打成一鍋粥。

且慢，化石能源還在不斷勘探出來，開採技術也在不斷進步。如果不管有沒有探明、能不能開採，那麼可以大致估計地球總共有10萬億噸石油，10萬億噸煤炭，1000萬億立方天然氣，摺合22.8萬億噸標準煤。這雖然提高了一個量級，但也只夠全人類小康250年——真是一個吉利的數字。

下一步，把可燃冰加上。2017年有一個新聞，中國率先實現在海域可燃冰試開採中連續穩定產氣，我當時也解讀了一番（可燃冰的自白：五萬公里黑不倒，我為人類續一秒 | 袁嵐峯）。可燃冰就是天然氣水合物，主要埋藏在海底，儲量巨大，但開採困難，目前還沒有實現商業開採。現在估計全球可燃冰的儲量是2.1萬萬億立方，摺合26萬億噸標準煤。可燃冰能夠讓全人類小康290年，加上前面傳統化石燃料的250年，真是應了那句歌詞：向天再借500年！

再來翻翻地球自身的家當，跟太陽沒關係的，也就是核能。

已探明的鈾儲量大約有500萬至1000萬噸，但考慮到用中子把鈾238轟成鈈239，就摺合14萬億噸標準煤，比已探明的化石燃料1.3萬億噸高了一個量級。無論有沒有探明，可開採的鈾礦有多少呢？專家估計是3500萬噸，這就摺合100萬億噸標準煤，可供小康1000年，足足是所有化石燃料加起來的兩倍。這下子，來到了千年的量級。

還有一類地球自身的家當，就是地熱能，其中80%來源於地球自身放射性元素（如鉀40）衰變釋放的能量。整個地球的發熱功率是442億千瓦，相當於現在人類文明總功率的兩倍。

一個有趣的問題是，你認為地球平均温度是多少？回答是2300度。因為地殼雖然温度低，但只佔地球質量的0.4%，而地幔平均温度1100度，佔地球質量的68%，地核平均温度高達5000度，佔地球質量的31.5%。平均算下來，地球是一個兩千多度的天然核反應堆！從這個角度看來，地球藴含的熱量相當於5萬億億噸標準煤。

當然，熱力學第二定律決定了，我們不可能把地熱能都用來做功。即使可以，我們也不能把地球變成冰球啊。專家評估，可利用的地熱資源只有總量的十萬分之一。那麼就相當於5000萬億噸標準煤，可供小康5萬5千年。一傢伙，又來到了萬年的量級。

再開動一下腦筋，還可以在哪裏挖潛？回答是潮汐能。我在以前一期評論科幻電影《月球隕落》的節目中（科幻電影中的民科理論，你能看出多少？| 科技袁人），介紹了潮汐的原理。許多人以為潮汐是永動機，這是完全錯誤的，實際上它來自地球自轉的動能和月球的引力勢能。潮汐能會因為摩擦而變成熱量，導致地球自轉變慢，月球遠離地球。目前月球與地球的距離每年增加3.8釐米，這會在幾億年後產生可觀的效應：人類會失去自己最古老的宇宙景觀之一——日全食（https://baijiahao.baidu.com/s?id=1714186128430665676）。

潮汐能每天定點定量供應，使用不便，但它提供了一個清奇的思路：利用地球自轉的動能發電。地球自轉的動能高達900億億噸標準煤，足夠人類揮霍一億年。如果不夠，還有地球繞着太陽公轉的動能，它又是自轉動能的一萬倍。

我們雖然來到了億年的量級，但如果淪落到要靠地球、月球的動能苟且偷生，是不是太慘了點？其實大圖景是這樣：星球的動能來自太陽系演化早期的引力勢能，它跟化石能源相比是巨無霸，但跟真正的土豪相比就是小兒科了。真正的土豪是什麼？熟悉我節目的朋友們肯定知道，就是核聚變。宇宙中絕大部分物質是氫，核聚變才是宇宙中最常規的能源。

最容易發生的是氘氚聚變，如果搞成了，大海里有45萬億噸氘，足夠我們奔小康50億年。如果把氘氘聚變也搞成了，就一傢伙足夠用一億億年。宇宙目前的年齡也不過137億年而已！

回過頭看，人類誕生200萬年，不過是消耗了化石能源的一個零頭，化石能源不過是核能、地熱能的一個零頭，核能、地熱能不過是聚變能的零頭的零頭……人類連地球能源的零頭的零頭的零頭的零頭都尚未完全發掘，科技水平有多高，大家心裏有數了吧。

琢磨完了地球的潛力，下面進入天馬行空時間。如果真的搞定了聚變，人類就可以縱橫太陽系，去月球出差就相當於現在去北京出差，人均能耗必然暴漲。所以原來能苟一億億年的，也許只夠用一億年了。那麼一億年之後，又該怎麼辦？

回答是看向太陽系。木星和土星是太陽系最大的兩顆行星，它們的質量加起來是地球的413倍，而且75%以上都是氫。所以地球如果真要流浪，請千萬記得把這倆燃料罐帶上。

如果還是不夠呢？請想想，太陽系裏最大的扛把子是誰？回答當然是太陽，它佔了整個太陽系質量的99.86%，而且全都是燃料。換句話説，整個太陽系的能源幾乎都在太陽上，地球那點家當不知排在小數點後多少位！太陽對外輻射1秒鐘的能量，就足夠全球人民小康15萬年，其中只有22億分之一照到了地球，再其中的萬分之一被人類利用，實在太浪費了！

這就順理成章引出了戴森球的想法（想為新冠疫情出一份力？有電腦就行！| 科技袁周慮第40期），即造一個殼子把太陽包起來，接收到太陽發出的大部分光。這對人類的能量，立刻就是一個22億倍的提升。

人無遠慮，必有近憂。當我們掌握了太陽的能量後，視線就會放到太陽系之外。在50億年後太陽變成紅巨星之前，我們有可能被什麼搞死？例如700光年外的獵户座α星在幾百萬年內發生超新星爆炸放出的伽馬射線，例如40億年後銀河系與仙女座星系的相撞……（天地大沖撞！人類會毀於星系合併嗎? | 袁嵐峯）為了應對這些，我們就需要在宇宙中改變地球的位置。

《流浪地球》談的是拋棄太陽去流浪，但從另一個角度看，太陽就是我們最大的資產，所以有人提出了，帶着太陽去流浪。這不是科幻，而是正兒八經的學術文章。2019年12月，美國天體物理學家馬修·卡普蘭（Matthew E. Caplan）基於前人的研究，在《宇航學報》（Acta Astronautica）上提出了一種推動恆星的發動機模型（https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0094576519312457），原則上只需要現有的物理理論就能實現。

第一，建造一個戴森球。

第二，利用戴森球反射陽光到太陽某一點，使其加熱到極高温度，從而掀起大量氫和氦。

第三，收集氫和氦，注入到聚變發動機內，變成兩束高速等離子體噴射出去。

第四，其中一束向後噴射，作為推動太陽的動力，另一束噴向太陽，維持引擎和太陽的距離，防止引擎墜落太陽。

根據卡普蘭的計算，這個引擎每秒燃燒數百萬噸物質，可以在100萬年內將太陽系整體移動50光年，足夠逃脱超新星伽馬爆或恆星相撞的威脅。

你也許會擔心，這麼燒下去，太陽豈不是很快就燒完了？答案是正好相反，恆星的質量越大燒得越快，質量越小燒得越慢。這種引擎從太陽薅了大量物質，反而可以延長太陽壽命，太陽系保持宜居狀態的時間會多出幾十億年。

太陽用完了以後怎麼辦呢？那時我們可以換一顆太陽，繼續推着恆星走出銀河系，穿越各大星系，遊歷整個宇宙！

此情此景令我想起《古詩十九首》：“生年不滿百，常懷千歲憂。晝短苦夜長，何不秉燭遊。”只不過，這次我們秉的燭是太陽！

不過，真正的危機也許剛剛開始。近年來，天文學家發現1480光年外的天鵝座KIC8462852恆星的亮度在短時間內快速下降，像是被什麼東西遮住了，目前還沒有靠譜的解釋。一個猜想是，那邊的智慧文明正在建設戴森球。這也啓發我們，如果地球開始建設戴森球，會不會被三體文明盯上呢？光粒打擊是不是已經在路上了？