这才是真的“逆天”理论?高度发达的文明可以抵抗宇宙加速膨胀
阅读 · 发布日期 2018-07-10 · 金人网络当谈论到对人类生存的威胁的问题时,其中有些问题注定比其他问题更紧迫。疾病、核战争、饥荒、小行星撞击:在当今时代,似乎所有的东西都有可能会破坏社会。这些威胁让许多人的心里和头脑中产生了恐惧,这是对的。
而在所有威胁中,一个位列在最后的威胁是宇宙加速膨胀。事实上,到目前为止,它还没有被明确地认为是一种威胁。
但是今天,情况有变,至少有一点点改变,这要归功于在伊利诺斯州巴达维亚费米国家加速器实验室的粒子物理学家Dan Hooper的研究成果。Dan Hooper指出,我们无法研究、影响宇宙视界之外的事物,也不能与宇宙视界之外的事物进行交流,因为那超出了光在宇宙形成到现在这段时间内所能到达的最大距离。
宇宙视界之外可能有很多东西——恒星、星系,甚至是其他文明。但是由于它们发出的光永远无法到达地球上,所以我们无法接触或看到它们。
但是宇宙视界正在改变。Hooper已经研究出这将如何影响我们在宇宙中的群体——天文学家称之为“本星系群”。这是一个由大约50个附近的星系组成的集合体,它们被引力束缚在银河系中,并将在未来的万亿年里的某一时刻碰撞形成一个超级星系。
因此,在可预见的未来,“本星系群”有可能成为人类的家园。在十亿年的时间里,我们甚至可以把它开拓为人类的殖民地,人类希望能从一个星系转到另一个星系,从而在这个过程中能不断地利用太阳的能量。
然而,宇宙的加速膨胀使得它正在以一种逐渐增加频率发射星系。Hooper说:“因此,在接下来的大约1000亿年里,所有处在“本星系群”之外的恒星都将超越宇宙的视界,不仅无法观测到,而且完全无法进入。”
这是关乎能否创造出更发达的文明的问题,因为它限制了可以继续利用的新恒星的数量。
因此,Hooper所研究的问题是,先进的文明是否能做些什么来减轻这种宇宙加速扩张的影响。答案是:可以。
首先,我们应该了解一些背景知识。早在20世纪60年代,传奇物理学家弗里曼·戴森提出了“戴森球”理论,他认为,地球这样的行星,本身蕴藏的能源是非常有限的,不足以支撑其上的文明发展到更发达的阶段。而在一个恒星——行星系统中,绝大部分能源来自恒星的能量都被浪费掉了。他推测,先进的文明将试图从他们的太阳中收集尽可能多的能量。最显著的方法是用一个能捕获所有光的球体来完全包围这颗恒星,然后恒星产生的能量就可以被利用,而废热会辐射到太空中,就像亚毫米波或红外光。只有这样才可以长期支持这个文明,使其发展到足够的高度。
所谓的“戴森球”理论已经达到了狂热的地位。科幻作家们已经写了很多关于这个理论的书。
更重要的是,天文学家们也一直在寻找“戴森球”必须生产的独特的辐射信号,但迄今为止还没有找到相应的信号。
而Hooper的研究成果为这个故事增添了新的变数。他的想法是,一个足够发达的文明应该能够建造一个球体,这个球体可以向一个特定的方向放射出废物辐射。而这种辐射会加速球体以及它所包含的恒星向相反的方向加速。
随着时间的推移,这个高度发达的文明可以利用这种技术来收集恒星作为能量的来源,从而使它们在宇宙膨胀时保持在宇宙的视界之内。
这里涉及的一个重要的问题是,什么样的恒星适合这项工作。Hooper说,大的恒星往往形成时间更早,它们的年龄更老,所以在被操纵时,它们更容易耗尽能量。但是另一方面,非常小的恒星产生的能量又很少,而且它们不能快速地加速。这些恒星都不具有迅速地移动到足以停留在视界之内的能力。
Hooper的结论是,与太阳质量相同的恒星可能最适合这种星系间的传送。他说,以这种方式聚集恒星将会使一个文明的可用的能量增加几千倍。而这可能会让他们的文明持续的更长久。
Hooper的工作有一个可衡量的预测。如果某个足够发达的文明已经开始了这一恒星收集过程,天文学家就应该可以观测到。他总结说:“这样的文明可能会出现在半径为数十兆的被‘戴森球’包围的区域内,其中大多数或所有的恒星比‘两个太阳的质量’更轻。”
毫无疑问,天文学家们会急切地寻找到这样的信号。
然而,Hooper的工作依赖于两个假设。首先,一个先进的文明会试图最大化其所能消耗的能源。这一点其实不确定,也许这个先进的文明能学会如何有效利用他们所目前所拥有的东西。但地球肯定需要。
第二个假设是基于宇宙学家关于宇宙膨胀正在加速的观点是正确的。而同样,这点也是不确定的。
许多研究人员对宇宙将永远膨胀下去的观点是持怀疑态度,而对于宇宙将膨胀正在加速的观点则更加不认同。也许他们之所以不认同考虑最多的理由是,这种加速违背了能量守恒的原理,而这是现代物理学的基石。
一个高度发达的文明是有可能解决这个难题的。因此,在Hooper的设想中,“戴森球”的缺失可能只是我们的宇宙学家没有发现正确的证据而已。