地球流浪記:流浪不只是一種生存方式

  如果用整個地球和地質年代的眼光來看,人類不管做什麼事情其實都無關緊要,都要隨著地球的消失而被遺忘——只除了一點:太空航行。所有的成就和所有的破壞在幾十億年之後都將毫無意義,但大規模飛出太陽系卻可能堅持到宇宙滅亡之日,甚至更久。而且,這似乎是一項唯有智慧生命才能達成的壯舉。如果說人類對地球有什麼價值的話,大概就是這一條了。而把整個地球都帶走,大概是太空航行的一種登峰造極的形式了吧……

  在劉慈欣的小說《流浪地球》中,當地球文明因為太陽氦閃而面臨滅亡的時候,人類不但決心徹底拋棄太陽,還要給地球掛上強力發動機、推著它一起遠行,直到兩千五百年後抵達四光年以外的南門二(半人馬α),一切再重新開始。

  但是,這樣說走就走,真的沒問題嗎?

  1 起因

  流浪的直接原因看起來很簡單:地球即將遭遇氦閃,要完蛋了。不過按照現有的恆星模型,氦閃本身的持續時間極短,瞬時釋放出的大量能量並不能對外界產生重大影響,相反氦閃之前的恆星膨脹危害更大。不過反正隨著太陽的演化,總會走到不適合人類居住的階段,這不是一個關鍵傷。

  但是雖說是流浪,也得有些生活質量標準,只送大腦或者無線電信號什麼的可不成。人類的流浪之旅至少要滿足在兩千五百年的行程裡穩定存在,到了目的地還能恢復可持續的生活,這才算是合格的流浪方式。因此,流浪的目的不是簡單的“離開太陽”,而是“離開太陽之後還要好好活著”。

地球

  如果人類“好好活著”的方式就是盡量維持現狀的話,那麼帶走整個地球初看起來似乎不錯,因為地球上似乎找不到“沒用”的東西。寒冷的兩極地區是深海洋流傳送帶的起始點,而洋流傳送帶幾乎塑造了全球的氣候面貌;廣闊的大洋地區提供了地球一半的光合作用產量;無人居住的熱帶叢林是生物多樣性的主要源泉。就連看似無用的內部岩漿,其實也是地球物質循環的主導者——如果沒有岩漿帶來的板塊運動和火山活動,大氣和海洋中的二氧化碳只需三十萬年就會全部變成碳酸鈣躺在海底,這時候光合作用當然也就得全部中斷了。更別提地幔還是地磁場的來源,而沒了地磁場就沒了對宇宙射線的主要防護。人類試圖製造簡裝版地球的努力迄今為止尚未成功。

  但問題是,地球不是一個孤立體系,驅動它運作的是源源不斷的太陽輻射輸入;而人類在離開太陽的過程中,竟然沒有對這一缺失做出任何彌補。

  地球每秒鐘從太陽獲得1.73*10^17焦耳的能量,其中70%被吸收,30%被直接反射。這些吸收的能量佔了地球能量總收支的99.9%以上,相比之下地球內部每秒產熱只有4.5*10^13焦耳左右,潮汐能和人類燃料產能更少。來自太陽的能量不但維持了地表溫度,保證了光合作用的進行和生物圈能量循環,還直接驅動了大氣環流和洋流,促成了地表的物質循環。說合格的太陽輻射是宜居星球的第一標準,並不為過;也難怪NASA僅僅是確認了一個太陽輻射正合適的行星、別的信息還幾乎一無所知,就急著要開個新聞發佈會了。

  其實太陽輻射倒也不是無可替代,理論上我們可以像《詩雲》那樣拿一個小白洞繞著地球轉冒充太陽,或者給地球圍一層發光膜。後者花費的能量大致相當於每秒消耗1kg反物質,還沒到“完全不可能”的程度。話說回來,如果這種科技都有了,地球人可能也不需要逃跑了……

  但小說中不僅沒有任何補救,還明確出現了這樣的描寫:

  “這時的太陽已成了一個棒球大小,一動不動地懸在天邊,它的光芒只在自己的周圍映出了一圈晨曦似的亮影,天空呈暗暗的深藍色,星星仍清晰可見。舉目望去,哪有海啊,眼前是一片白茫茫的冰原。”

  如此溫度劇變,原有地球生態系統當然是基本全毀了。看來人類的目的並不是“保存“全部現有生態系統,而是到了目的地再重建。這期間,人類將獨自度過兩千五百年的漫漫長夜。

  到此為止,地球派的邏輯倒還沒錯:其它條件相同時,大體系通常比小體系更穩定,這對生態系統和人類社會都是大致適用的。一千萬人一起發瘋的概率總比一百人要低。

  只是,帶著一顆殘破的地球流浪,真的能拯救人類嗎?

  2 旅途

  地球尚且可以近似為一個封閉體系(和外界以能量交流為主,物質交流可以忽略),人類社會就是徹頭徹尾的開放體系,需要大量來自地球生態系統的物質輸入。但是現在地球生態系統毀了,人類就要面臨一些很基本又很難堪的問題,比如食物和空氣從哪來。

  自然界物質循環的效率確實不怎麼高,光合作用的核心酶之一Rubisco經常被嘲笑為有史以來最差勁的酶,效率奇低無比,專一性又差;但架不住它同時也是地球上數量最多的酶。人類從中奪走了一個零頭,就有每年22億噸的穀物出產來養活70億人。很難想像沒有了生態系統,人類從哪裡搞來這麼多食物……作為光合作用副產物的氧氣亦然。

  理論上,一切這類物質都是可以純化學合成的,我們可以手動拆散所有的化學鍵、以最徹底最denovo的方式合成出我們需要的產物。相關的技術如果誕生,大概會徹底改變人類工業的面貌——當然成本也是驚人的。其實我很想見識一下一個由人類從分子角度主宰全部物質循環的類地社會——可惜大劉對此一字沒寫。

路途艱難

  那麼只剩下一條路:全力發展大規模地下溫室無土農場。這樣的農場總佔地面積一定遠遠超過全部人類地下城市總和,也許會是一個龐大的透明培養箱陣列,其間穿插著錯綜複雜的水肥管線和不計其數的機械手。地下城市應當擁有廉價的地熱能源,所以人工照明大概可以滿足對光線的需求;強力通氣設施則負責栽培區和居住區的氣體交換。這些倒不是什麼新鮮技術,但是總計上百萬平方公里的地下溫室陣列海洋……想想都熱血沸騰。大劉你為什麼不寫啊……也許是因為,這樣一個系統遭受岩漿滲入災難的可能性要大得多,後果也嚴重得多?

  還有一系列小小的壞消息:比如,我們可能沒法吃牛肉了。目前全世界的牛每年產生約五萬噸甲烷,自然情況下大部分甲烷是和對流層裡的羥基自由基反應從而消耗掉;但是地下牧場要和地表大氣充分對流,好像難度大了一點。像甲烷這樣看似不起眼的物質,在地球物質循環中還有很多。在一個簡化的人類-農業體系裡,很難保證這些物質都能得到妥善的出路。

  3 目的地

  經過了兩千五百年的漫長征程,我們終於抵達了半人馬阿爾法星。

  ”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,萬物沐浴在它溫暖的光芒中。固態的空氣融化了,變成了碧藍的天。兩千多年前的種子從解凍的土層中復甦,大地綠了。我看到我的第一百代孫子孫女們在綠色的草原上歡笑,草原上有清澈的小溪,溪中有銀色的小魚……“

  但是,且慢。復甦很可能沒有這麼簡單。

  首先,我們要避開冷卻的岩漿區。強大的發動機推力一定會促使板塊運動更為活躍,帶來大量的火山爆發。含硅量高的酸性岩漿問題還不大,因為它們比較粘稠,最多形成一大批新的富士山。但是含硅少、流動性極強的基性岩漿怎麼辦?地史上著名的西伯利亞玄武岩,一次噴發的覆蓋面積高達700萬平方公里,就算只考慮最低限度的影響,它所覆蓋的全部土壤和裡面的生物也都肯定完蛋了。

  然後,檢視殘餘的地表。考慮到地球之前經歷了快速的溫度變化(發動機的作用,還有日地距離的大幅變動),地表植被一定早就大批死去了,由此帶來的嚴重水土流失,也會損失大批的土壤。

半人馬座恆星列表

  再然後,考慮土壤裡的種子。鑒於地球的降溫不可能像人體冷凍技術那樣迅速,其中的水分一定都結成冰晶了,這就宣告了絕大多數植物種子的死刑;可能相當一部分土壤微生物也不能倖存。這些生物會重建出怎樣的生物圈我不清楚,但很可能會讓人類覺得相當陌生吧。

  至於多細胞動物,那肯定是近乎全滅了。水熊蟲這樣極個別頑強的無脊椎動物可能倖存,別的我不抱什麼希望。

  如果人類事先做些準備呢,會不會好一些?比如預備一堆冷凍胚胎?但就算人類有能力為已知的二百萬物種和未知的千萬甚至上億物種各備胚胎,也將永遠損失絕大部分種內基因多樣性,畢竟胚胎只能帶幾個,遠遠比不上自然界中生活的個體數目。只保存數字化的基因序列倒是會容易一些,但用純粹的基因序列從零開始造出細胞生物,目前還是科幻中的科幻,文特爾的合成生命也需要現成的細胞作原料。(類似的,這些手段也還不能用來真正挽救地球眼下的多樣性危機。)失去這些多樣性,這些生物就算在目的地復甦,生存能力也要大打折扣。

  更何況,地球上絕大部分生態系統是漫長的生物-環境相互作用而演替出來的,一個典型的頂級群落通常要幾百年才能產生,無法簡單復刻;把一堆生物扔在一起是不能立刻變出一個完整生態系統的。也許在目的地,我們還要花上一千年,一點一點地耐心播種,緩慢地分批引入新物種,改造地表環境,直到類似地球的生態系統在新世界逐漸扎根。而這一切的前提都是人類有足夠的理性,足夠的知識,和足夠的耐心。這些東西我們都很缺。

  所以我想,那個目的地大概會有朝霞,會有白雲,會有藍天,但其它的東西,我不知道。

  (至於半人馬α/南門二是個三體的問題嘛……咳咳,《流浪地球》可比《三體》早多了。再說,現實中三體問題雖無通解,但卻是有某些穩定特解的,如果人類能自由調節地球軌道,那麼找到一個穩定的恆紀元軌道並非不可能。)

  4 應該怎樣流浪

  在我看來,大劉筆下的人類之所以選擇了地球方式,根本原因還是因為四光年之外的目的地就有一顆完好的恆星在等待著他們;他們盼望,帶著行星過去,經過兩千五百年的長夜和噩夢之後,人類可以從頭開始,重新恢復很久以前那種有希望的、高貴的、傳統的生活方式。我們不怕改變,我們害怕的是永不回頭的改變。雖然名為《流浪地球》,但其實在人類心中這只是一次漫長的短途旅行,最終我們還是要回家的。一種共同的情感,往往可以壓倒一切技術難題。

  但是,如果最後流浪真的不可避免,怎麼辦?

最終到哪停下?

  關於流浪的最佳方式,我依然是《流浪家園:如何打造太空方舟?》 裡的觀點:大量生態船組成的龐大艦隊(對,就是質量效應裡Quarian族那種方式)。單只飛船的體積不足,我們可以用數量來彌補。小生態圈造成的物質循環局限,我們可以用旅行途中的星體緩衝。如果沒有自由的超光速旅行和通訊,星艦文明可能確實會成為我們社會的終極形態。

  那時的人類就是真正的流浪了,成為宇宙的遊牧民。但是從另一個角度來看,也許這樣的人類,才是真正的自由。




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