我们将永远无法离开太阳系

小夏 科学 更新 2024-01-29

我们将永远无法离开太阳系

24世纪初,人类离开地球,前往星际。 过去300年的生态和气候破坏已经完全耗尽了我们的星球,把它变成了一个贫瘠和不适合居住的世界。

冰川的迅速融化导致海平面上升,导致整个城市和沿海地区消失。 森林砍伐导致贫困、破坏以及人类和动物生命的丧失。 与此同时,我们继续燃烧化石燃料,知道它们正在毒害我们,逐渐使我们的世界不适合我们的生存。

与此同时,我们一小群人正在寻找星星,寻找重新开始的地方。 但是在**?我们有多大机会找到一个与地球如此相似的星球,可以欢迎并保护人类免受它造成的混乱?结果,强大的望远镜被建造起来,并很快发现了数百个围绕遥远恒星运行的类地双胞胎。

毕竟,我们的家并不是那么独特。 宇宙中到处都是类似地球的行星!数以百计的宇宙飞船和古代跨大西洋飞船一样大,已经离开了地球,有些前往半人马座星系,有些则前往更遥远的恒星。 尽管在翘曲引擎的推动下以相对论的速度行进,但旅程将持续几个世纪,也许只有逝去的后代才能看到应许之地......

好吧。 很吸引人,不是吗?但这个情节有多现实呢?当然,一旦考虑到我们目前的所有技术进步,就很容易让我们相信我们正在接近(或多或少)星际探索的时代。 但是你真的认为有一天我们会离开地球,把所有的烦恼抛在脑后,还是我们会开始漫游整个银河系,殖民和**?不。 我们坚信不会,我在这里重申并证明这一点。 人类永远不会超越太阳系的边界。

关注我们,我会解释的!我可以合理地断言,人口向星际空间的扩张是由三个重要目的驱动的:1 - 科学研究,2 - 获取资源,3 - 寻找新的宜居行星,以防地球即将变得不适合居住。

第一点是我觉得有必要分享的。 探索作为科学研究,无论如何都应该而且应该追求。 这也是我们太空活动中最不复杂的方面。 越来越智能的机器人探测器可以在我们的地方运行,而不必像征服恶魔或绝望的殖民者那样降落到行星上。

但是,如果我们把注意力转向清单上的第二点,就很容易强调没有必要离开我们的太阳系。 至少在不久的将来不会,特别是考虑到在月球、小行星和火星之间,我们仍然有很多资源可以开发。

即使是在寻找宜居行星,什么样的灾难会推动我们飞向星际?人口过剩吗?在 20 世纪 60 年代和 70 年代,在太空时代的鼎盛时期,人类和工业向其他天体的迁移似乎是解决人口过剩和环境退化的可能解决方案。

为什么要担心地球上有太多人 - 问题是 - 当我们有整个宇宙可以扩张时?欧洲不是通过将过剩的人口送到哥伦布发现的新大陆来解决人口问题吗?那么,为什么我们不能继续这个过程呢?从斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)和罗伯特·祖布林(Robert Zubrin)到埃隆·马斯克(Elon Musk),许多科学家和太空移民的支持者都强调成为"星际"从长远来看,这是防止灭绝的唯一途径。

无论原因是人为的(气候变化、核战争等),还是由于小行星、伽马射线暴或其他宇宙现象的影响,被限制在一个地方都会使人类文明变得脆弱。 嗯,有"B计划"能够逃脱宇宙危险似乎是个好主意。 但是,每个人都可以被转移到一个假想的新星球上的想法对每个人都应该很清楚。 这只是一种救赎——让我说——人类有一千种方式让我们的物种有机会永生,但绝对不适合所有人!

同样,不幸的是,我们不得不放弃这样一种想法,即地球过度拥挤的问题可以通过大规模大规模移民来解决。 要排除这种可能性,只需考虑到目前地球上的人口每年增长约 8000 万单位。

这意味着,如果我们想维持目前的居民数量,我们每年将不得不将8000万人送上火星或月球!即使使用比我们更先进的技术,这也是一项绝对不可能完成的任务。 总之,只是为了理解,是无处可逃的;解决这个巨大而被低估的问题的方法必须在我们自己身上找到。 我们愿意改变!

然而,让我们假设由于这些原因之一,甚至所有三个原因,人类决定离开太阳系并到达最近的恒星之一。 那么我们该怎么办呢?如果我们谈论的任务是由人类机组人员执行的,而不是通过发送小型机械探测器,那么很明显,有必要建造能够容纳数十人甚至数百人的宇宙飞船。 即使这也不是一项非常简单的任务。

无论如何,这些船将使用什么类型的推进系统?众所周知,太空探索的主要问题是恒星之间的巨大距离和不可逾越的光速极限。 不可能超过这个速度,使用传统的推进方法,无论是化学推进还是核推进,旅行所需的时间可能是数千年,在超星系旅行的情况下可能是数百万年。

还必须考虑到,不仅不可能超过光速,而且即使达到其速度的很大一部分也是技术和科学上的史诗般的挑战。 以今天的技术,到达半人马座需要数千年的时间(请记住,这只是最近的恒星,其他恒星则更远)。

然而,即使使用某种神奇的装置,我们也可以瞬间达到光速,仍然需要4才能到达半人马座3年!这意味着,即使以宇宙中最快的速度,我们的物种充其量也只能探索太阳附近,但肯定无法建立贯穿整个银河系的商业路线网络!

但是,让我们假设我们想殖民一个合适的星球,距离地球 50 光年,忽略迄今为止对这一行动的合理性提出的所有反对意见。 我们该如何进行?

考虑到旅行时间,唯一可能的解决方案是代船:这些是假设的大型宇宙飞船,能够容纳数百或数千人,以及需要食物和入侵行星生态系统来殖民的相应动物,所有这些都在一个自给自足的环境中。

考虑到旅行时间,一代将取代旧的一代,直到到达目的地。 当然,还有很多问题。 我们有技术问题,比如如何建造一艘能够在没有帮助或船上没有备件的情况下在太空中旅行几个世纪的宇宙飞船。

更不用说移动如此大型航天器的能量**或推进系统了。 化学火箭是不可能的,核能也不例外。 太阳帆的荒谬想法只能用于微型探测器。 简而言之,我们没有任何牌可打。 旅途中也存在风险,例如微米级陨石或辐射。

最后,还有人的因素:第一代可能是志愿者,后来的可能是被迫的个人。 另一种方法是冷冻船员 - 假设这是可能的 - 或发送胚胎,然后在他们到达目的地后由人工智能教育计划培育。 但我要让你想象一下这种行为的伦理辩论,考虑到风险和一千个完全孤立在50光年外的星球上的孩子。

此外,道德问题并不是唯一的问题。 适合殖民的星球是充满各种植物和动物生命形式的生物星球。 撇开有知觉的物种居住的星球不谈,即使是没有文明的星球也可能与我们的生态系统不相容,导致本土生物的灭绝。

还有一个问题:如果我们留在地球上,将很难提前确定望远镜确定的哪些行星适合殖民。 那么,我们该怎么办?我们会被迫盲目地踏上这段旅程吗?我们是否会朝着一颗行星前进,希望太空望远镜在其一颗行星上探测到的少数宜居迹象能够得到证实?当然不是!考虑到星际旅行的成本和风险,如果没有仔细的计划,我们就无法开始这样的冒险。

无论是旅程还是目的地,殖民任务都需要一个或多个探索任务来确定合适的星球。 假设一颗合适的行星在50光年之外,2024年发送的探测器将在2024年后找到这颗行星。

潜在的殖民探险队只有在 3100 年后才会到来。 这足以理解,通过殖民另一个星球来规避地球的毁灭不是一个可行的前景。 要做到这一点,最好的办法是投资于能够修复环境破坏或改变我们经济发展范式的技术。 但是,我们不要这么快放弃。 也许我们忽略了什么......

是的,因为质量并不是受太空旅行速度影响的唯一因素。 相对论旅程中的另一个关键因素是时间膨胀。 与经典物理学的假设相反,对于所有观察者来说,时间不会均匀流动;测量事件的观察者越接近光速,时间的流动就会减慢!撇开详细的物理和数学解释,我们必须相信一个已证明的事实,即在一艘离开地球并以相对论速度加速的宇宙飞船上,时间流逝的速度比刚刚留在地球上的人慢得多。

想象一下,一艘飞船以95%的光速行驶5光年外行星上的宇宙飞船。 地球上静止的观测者将测量旅行时间为10年。 然而,对于经历过时间膨胀的飞船船员来说,这次旅行似乎只持续了 3 年12年!换句话说,从离开地球到到达目的地,船员的年龄只增加了三年多,而地球上的人已经过去了10年。 如果速度达到光速的99%,航天器上的时间将减慢7倍。

接近光速,宇宙飞船上的时间减慢了 70 倍;当速度接近光速的99时在9999999%时,航天器上的时间将减慢22,300倍,直到达到光速的100%,时间似乎是......完全停止!这些关于在银河系内自由移动的可能性的相对乐观的数字揭示了一些令人惊讶的事情。

基本上,他们告诉我们,对于一个以接近光速移动的宇宙飞船的观察者来说,任何目的地,无论是100光年还是100,000光年,几乎都是瞬间的!难以置信,不是吗?如果这是真的,我们可以实现一个期待已久的类似于《星际迷航》的情节,宇宙飞船可以毫不费力地从银河系的一个点到达另一个点!那么,时间膨胀能解决问题吗?很遗憾,不行。

正如我们之前所看到的,将质量加速到几乎接近光速最终需要无限的能量。 没有已知的推进方法可以为我们提供这份礼物。 即使以我们目前无法预见的方式解决了能源问题,也存在一个问题,即以非常接近光速的速度飞行的航天器将处于特别危险的境地。

空间不是空的;它充满了漂浮的原子,有时会形成更复杂的结构,如星际星云、星系、恒星和行星的气体和尘埃云。 在其他时候,有一些孤立的原子进入无人区,可能在数千年内不会与另一个原子碰撞。 然而,在太空旅行中,碰撞的概率是一回事;在航天器的旅程中与航天器碰撞的巨大粒子通量实际上是另一回事。 这些粒子在低速时几乎是无害的,但当加速时,它们会变成致命的射弹和具有高穿透能力的电离辐射。 这种辐射会严重损坏航天器的外壳,并使航天器的乘客处于危险的放射性状态。

更不用说以这种速度,仅仅穿过一层薄薄的星际云层就可能导致宇宙飞船被彻底摧毁。 一些科学家认为,仅仅星际物质的存在就足以阻止航天器达到光速的十分之一以上。 正如我们所看到的,这个速度绝对不足以支持商业路线和庞大的探索网络。

而且,即使克服了所有这些困难,仍然存在一个无法克服的问题:时间膨胀将切断飞行中的航天器与地球之间的所有连接。 宇航员将带着这样的意识出发,他们再也见不到家人、亲戚和朋友了,除非他们带着他们或根本没有家人。

当他们回来时,他们会发现社会已经变得与他们离开的社会截然不同。 不仅如此,假设技术和社会进步的水平是统一的,这段旅程还不允许依赖不同种族之间商业和文化交流的星际机构的形成和存在。 这种均匀性与设想的星际旅行所需的时间不相容。 为什么一个商业企业有动力将其货物运送到银河系的另一端,因为它知道它永远无法与委托其货物的宇宙飞船相遇或交流?

当资助者消失了数千年时,一颗行星的**有什么动力来资助关于宇宙飞船何时返回地球的星际任务?任何进入爱因斯坦相对论领域的宇宙飞船本质上都变成了一个世界:没有家,没有过去。 这种做法对其有效性和实用性提出了深刻的质疑。

简而言之,考虑这些是徒劳的。 无论是现在还是将来,都没有技术或宇宙学捷径可以使巨大的飞跃飞向星星。

曲速驱动、Alcubier 推进、虫洞......相信我们,它们都是毫无根据的胡言乱语。 而且,如果我们的东西到达恒星,它将不代表我们的物种,而只是一个机器人,或者最多是一个超人。 几千年来,我们是唯一能够从一颗恒星穿越银河系到另一颗恒星的继承人。 至于目的,我们甚至无法想象。

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