((This article is translated from "Beyond Star Trek" of L. M. Krauss))
((未經譯者同意, 請勿轉載))
隨著千禧年的到來, 現在正是加入群眾宣佈世界末日的大好時機. 至於何時到來 (或許更重要的是如何發生) 卻還不太清楚.
整體來說, 我認為 "地球末日" 的輿論普遍不佳. 我將在此主張, 它包含了人類的偉大潛能. 以一般的天文學精度, 我們可以推斷人類存在於地球的上限是由現在算起 50 億年, 誤差正負五億年. 因此現在你仍有足夠的時間打電話給股票經紀人, 把你的股票賣掉, 同時也不需放棄你 1999 年聖誕節晚上在巴黎訂的餐廳位置. 然而, 以邏輯學家的語言來說, 這個上限 (代表的是整個行星的滅絕) 是我們滅絕日期的充分 [sufficient] 條件, 但不是必要 [necessary] 條件. 我們很可能因為世界末日 [Armageddon], 或是某種新病毒, 或是大隕石衝擊之類的天文災難的緣故, 而早在那之前就滅種了. 當然, 還有一個可能是外星人消滅了我們.
當 ID4 的外星人開始行動時, 它們的目標很明確 - 耗盡地球的資源, 然後就像吃完的蘋果核一樣丟掉. 與我最喜愛的毀滅世界裝置之一 - 舊 Star Trek "毀滅世界機器" [The Doomsday Machine] 那一集中的中子素行星殺手 [neutronium planet killer] 相比 (另一個是史丹利˙庫伯力克在奇愛博士 [Dr. Strangelove] 中的古怪發明), 這個機器摧毀了創造出它的文明, 當沒有東西可以再摧毀的時候, 就流浪銀河, 摧毀每一個它遇到的行星. 我特別喜歡這個構想, 因為它的毀滅完全沒有目的; 我十分希望這會是我們行星終結的方法.
這裡有個微妙的問題. 如果我想中止太陽的核反應 (像是 ST7: 日換星移 [Generations] 那樣), 那麼太陽需要多久才會停止發光? 正確答案是很驚人的. 19 世紀的兩位理論物理巨擘, 英國的羅德˙凱爾文 [Lord Kelvin] 跟德國的亨利˙荷姆霍玆 [Heinrich Helmholtz] 都嘗試要解出這個答案. 他們的問題基本上相同, 但有點小小的差異, 因為那時沒有任何人了解太陽中的核反應. 凱爾文跟荷姆霍玆都假設太陽的熱來自於內部的重力塌陷, 所以會隨著放熱而漸漸縮小並冷卻. 假設太陽本身的質量是它的能量來源, 他們希望知道從它形成開始算起, 還要多久才會燒光. 他們算出的答案大約是三千萬到一億年之間.
我認為, 這真的是非常棒的結果. 它顯示如果我今天把太陽關掉, 它光靠重力塌陷就能繼續燃燒至少三千萬年, 然後才會變成餘燼! (像 "日換星移" 那樣突然變暗是不可能的, 但是照真實情況演, 會慢到讓最忠實的星迷都不耐煩.) 三千萬年看起來很長, 但是它卻讓凱爾文跟荷姆霍玆顏面大失 (原諒我的雙關語) (譯註: 原文為 got into hot water, 浸在熱水中). 因為他們對內部能源一無所知, 所以他們推測因為太陽仍在發光, 它目前的年齡絕對不到一千萬年. 問題在於, 當時人們早就知道, 化石證據顯示地球的年齡遠大過一千萬年.
當可靠的科學理論產生宇宙弔詭 [paradox] 時, 神造主義者 [Creationist] (譯註: 相信萬物皆由上帝一次造成者) 老是特別高興. 但這種弔詭真正提供給我們的是發現的機會. 太陽至少必須跟地球一樣老的事實, 顯示太陽內部必有某種能源機制在維持它的燃燒. 在凱爾文-荷姆霍玆預估之後不到 50 年, 人們在實驗室中發現了天然的放射線 [radioactivity], 又過不到五十年, 人類就開始利用核能了. 偉大的理論物理學家漢斯˙貝特 [Hans Bethe], 這個到今天都還活著並且還在推導公式的人, 終於在 1938 年證明了核反應是太陽的能量來源, 並且因此贏得諾貝爾獎.
正好, 若你喜歡跟認為太陽系只有 5,000~7,000 歲的神造主義者辯論, 我這裡有些有用的論調 [ammunition]. 猜猜光從太陽核心輻射到表面需要多長時間? 答案再次令人驚訝: 大約需要一萬年! 理由很簡單. 太陽是很大的: 它的半徑大約是 432,000 英哩, 而內部輻射出的量子平均每走 1 公分就會撞到別的東西並且轉向. 要靠隨機漫步 [random walk] 走到表面就需要 (再強調, 是平均) 10,000 年. 這表示如果太陽只有 5,000 歲的話, 它現在還沒開始發光呢 - 至少決不會像現在這麼亮.
決定太陽何時燒盡的, 有兩個因素 - 隨機漫步, 以及重力收縮和核燃燒之間的消長. 決定地球上生命極限的, 就是核燃燒的速率.
自從太陽系在大約 45 億年前形成開始, 地球就是太陽的俘虜. 地球歷史上的每項過程, 每項重大事件, 都跟我們在宇宙中最鄰近的星際伴侶息息相關. 地球平均每天接受到的太陽能是很可觀的 - 大約每平方公尺 1,350 瓦. 這樣日復一日, 45 億年來太陽提供地球的能量將近 10 萬兆 (100 million billion) 瓦. 這些太陽輻射使得地球上有了生命, 但同時也敲響了太陽的喪鐘.
太陽自從形成以來放出的總共 100 兆兆 (100 million billion billion) 瓦能量, 並非直接來自星塵與氣體塌陷而釋出的能量. 相反地, 是太陽核心持續不斷地 (從原子觀點來看, 也是很慢地) 將每秒 10 的 38 次方個氫原子核轉變成次輕的元素, 氦 [helium], 才能造成足夠的核反應, 放出相當於每秒一百萬個一千萬噸氫彈的能量. 這些反應造成不可思議的強大壓力, 才足以抵抗導致太陽塌陷的重力收縮.
當核燃燒結束, 太陽的核心幾乎已全部由氫轉變成氦. 因為相對成分的改變, 太陽的整體結構也會隨之變化. 在人的一生之中, 這樣的改變是微不足道的 (不過有些改變不是, 例如人類尚未瞭解的 13 年太陽黑子 [sunspot] 週期). 然而, 從宇宙的時間看來, 太陽的結構改變了很多. 比方說, 自從生命起源於地球以來, 太陽的亮度大約增加了將近 25%. 也就因為這樣, 終有一天太陽會燒光它的氫燃料. 雖然太陽內部發生的反應如此複雜, 要決定氫燃料何時燒完卻是很直接簡單的事: 只要把太陽每秒放出的總能量除以四個氫原子核融合成一個氦原子核所放出的能量, 就可以得到每秒消耗的氫原子數, 然後再除以太陽核心剩下氫的量. 答案大約是 50 億年.
然而, 不像許多其他較大的恆星, 太陽最後的終結方式不是砰地一聲, 而是緩慢的嗚咽. 燒光了氫之後, 太陽並不會沒東西可燒. 在更高的溫度下, 氦本身也可作為核燃料, 融合成更重的元素, 例如硼 [boron], 碳 [carbon], 氧跟氮 [nitrogen]. 太陽的核心 (核燃燒發生的區域) 是如何達到更高的溫度, 讓氦可以燃燒的呢? 很簡單. 核心會因為太陽本身重力而收縮, 內部氣體的壓力跟溫度會隨之上升, 直到達到足以讓氦燃燒的溫度為止.
太陽其餘的部分也不會呆站著沒事, 圍觀這個反應發生. 在氫燃燒的末期, 當核開始收縮的時候, 太陽的外層會因為內部額外放出的熱量而膨脹. 太陽的大小會增加許多倍, 變成所謂的紅巨星 [Red Giant]. 雖然這只是太陽一生中一連串變身的一小步, 但對地球卻十分重要, 因為在膨脹的過程中, 太陽的表面會擴大到足以包圍地球軌道. 從那時開始, 我們微不足道的存在將就此終結.
太陽膨脹這麼多倍, 聽起來可能有點神奇, 那麼我再告訴你一些更神奇的事. 目前已知最大的恆星是仙王座μ星 [Mu Cephei] (譯註: 它是一顆紅超巨星 [Red Supergiant]), 半徑是十一個天文單位 [astonomical unit, AU]. 天文單位指的是地球到太陽的距離 (九千三百萬英哩), 所以這顆恆星若位在太陽的位置, 它的體積大到可以包圍土星. 那真是難以想像的驚人.
太陽在吞食地球之後, 仍會繼續成長; 最後氦燒成碳, 碳燒成氧, 一直下去, 直到變成鐵為止. 到這個時候, 核燃燒就停止了, 因為鐵是現存最緊密的原子核, 無法再經由核融合形成更重的元素而放出能量. 到此抵抗重力的核能抗爭就輸了, 太陽會向內潰縮形成一顆黯淡的星體, 也就是所謂的白矮星 [white dwarf], 從此緩慢地放射剩餘的能量. 最後它會像灰燼一樣燒光, 散入周邊太空的黑暗中. 殘餘的地球將會和周圍的星際物質結合; 就像博格集合體 [Borg Collective] 中的一員, 地球將徹底喪失它的身分.
這極端的天災離我們還很遠, 所以可以說與我們, 我們的孩子, 孩子的孩子....等等都毫不相干. 但就算我們夠幸運, 能躲過其他所有對我們生存的挑戰, 我們種族的日子還是有限的.
當然, 那是指如果我們還留在地球上的話 - 這是個很大的 "如果". 我想未來如果我們的種族存活得夠久, 可以發展出離開的辦法的話, 我們會選擇在太陽膨脹之前就先離開 - 這是另一個很大的 "如果". 從約五億四千萬年前, 在寒武紀 [Cambrian] 初期萌芽的物種形成 [speciation] 以來, 已經有過五次大滅絕 [mass extinction], 每一次都造成大量的物種消失. 最嚴重的一次發生在二疊紀 [Permian] 的末期, 大約是兩億五千萬年前, 行星上高達 96% 的物種都絕種了. 最有名的大滅絕, 當然就是六千五百萬年前讓恐龍絕種的那一次, 大約是在白堊紀跟三疊紀 [Tertiary] 之間. 有證據顯示, 這次滅絕起因於地球跟外星物體相撞, 可能是隕石或彗星.
為了解釋這些大滅絕, 生物學家, 地質學家跟物理學家已經檢查過所有可能的原因, 並且發現更多可能的說法. 對地球生命的可能潛在威脅名單, 已經多到讓人不禁懷疑我們是怎麼能活到今天的. 怎麼說呢? 且讓我細數從頭:
1. 人類的愚蠢 [Human Folly]: 雖然並非全球性的, 但這是最即時的威脅. 我的意思是, 即使是全球性的熱核交換 [thermonuclear exchange], 也一定有某些人 (及許多其他的物種) 可以躲過. 但不幸的倖存者所處的環境將十分醜惡, 而這就是生命. 我相信, 更致命的威脅並非來自於全球的戰爭, 而是全球的自滿. 我們現在正不斷地污染水源, 向大氣層釋放溫室氣體, 無限量地繁殖而不顧地球的資源等等. 我們造成的改變以人類世代的眼光看來行進很緩慢, 但是當你將效應加總時, 我們正身處於地球歷史上最大的一次滅絕之中; 平均每年有 30,000 種生物絕種. 我們人類顯然比寒武紀以來的任何自然災難都更善於進行此項工作. 或許我們不至於因為自滿而完全消滅自己的種族, 但卻可能讓地球上的生命都不爽到寧可離開.
2. 外來撞擊 [Extraterrestrial Impact]: 如之前提過的, 有顆大隕石或彗星曾與地球相撞, 是目前最可能造成白堊三疊紀大滅絕的原因. 雖然類似的衝擊很罕見, 可能一億年才一次, 但它們卻是無可避免的. 或許我們能在數月或數年之前就先發現這類物體接近; 並且擁有足夠的科技在撞擊之前消滅入侵者. 否則, 地球可能會變成完全不適合人類居住.
3. 超新星 [Supernovae]: 當一顆相當太陽 10 倍質量的恆星到達核燃燒的最後階段, 並形成鐵核時, 中心附近重力的壓力會大到使星球內部在數秒鐘之內崩塌, 並形成超乎想像的稠密物體, 中子星 [neutron star]. 在這個過程中, 恆星的外殼會炸開, 形成宇宙中最壯觀的煙火. 一顆超新星的亮度可能超過 (達數天之久) 整個銀河. 每個世紀我們的銀河大約有兩到三次這樣的爆炸. 我們通常看不到它們的原因是 (令人驚訝地) 它們雖然很亮, 還是會被銀河的星塵遮住. 我們銀河中有紀錄的最後一顆超新星, 是由偉大的約翰˙克普勒在 1604 年觀察到的. 目前我們的太陽沿銀河系外圍運行的速度大約是每秒 200 公里 - 大約每兩億年可繞銀河一圈. 在這段期間, 我們的星際鄰居也在不斷改變. 如果, 在我們沿銀河中心旋轉的的旅程中, 正好掠過一顆爆炸的恆星, 即使距離只有數十光年, 結果也可能傷亡慘重, 至少可以這麼說: 地球會被轟出軌道之外 - 甚至被蒸發. 對附近正接近中的超新星發布事前警報是有可能的, 但這要看我們當時的觀測技術 - 不過如果真遇上的話, 也實在很難想像有什麼方法可以保護我們免於災難.
4. 中子星碰撞 [Neutron Star Collision]: 有時超新星爆炸形成的中子星會形成雙星系統, 另一顆可能是中子星或是某顆還在進行核燃燒的恆星. 有時 (銀河中大約每 100,000 年到 1,000,000 年一次) 這兩顆星, 因為能量的流失而向內旋轉, 最後相撞形成巨大的火球. 這聽來或許很罕見, 不值得重視. 然而, 在過去幾十年中, 原本設計用來監視冷戰核武測試的衛星掃描到Ｘ射線 [X rays] 跟伽瑪射線 [gamma rays] (能量比Ｘ射線還高). 結果很讓人驚訝. 天空中到處都可觀測到短暫而高能的伽瑪射線暴衝 [bursts], 長度從數秒到數天不等. 因為它們的平均分布, 天文學家猜測它們的距離非常遠 - 意思是不一定在我們的銀河之中. 這就表示, 它們所放出的能量極度的巨大. 關於它們距離的假設, 已由加州理工學院 [Caltech] 的天文學家們在 1997 年觀測伽瑪射線暴衝像位的視訊互補 [visual counterpart] 時, 測定此物體距離我們 20 億光年. 關於此一現象, 目前最好的解釋是中子星雙星系統的崩潰. 似乎近年來每次一發現新等級的高能天文物體, 就會有人推測它與地球的大滅絕有關. 有個這樣的團體就計算出, 如果在銀河中我們的這一區有中子星雙星系統崩潰的話 (或許幾億年才一次), 放出的高能宇宙射線對大多數人類來說將是致命的輻射量.
5. 晚年 [Old Age]: 終有一天, 除了上面提過的任何極度天災之外, 地球還可能單純因為本身沉默的演化方式而變得不適合生命居住. 比方說, 一般認為地球的熔融鐵質地核是行星磁場的來源. 這個磁場可以偏折大部分有害的宇宙射線. 當地球冷卻之後, 它的核心也會隨同冷卻. 一旦核心凝固, 產生磁場的帶電岩漿流就會消失. 至於凝固所需的時間, 是否大於我們還剩下的 50 億年, 目前還不清楚.
另外也別忘了月球. 如我在第一章提過的, 它的潮汐力會減慢地球的自轉週期. 在數十億年之後, 地球的一天會延長到跟月球的公轉週期相同. 地球的氣候, 絕對早在那之前就會變得不適生存.
呃, 該發生的還是會發生. 如果人類想逃過這些災難, 我們必須登上開往其他世界的宇宙航程, 或是建造我們自己的新世界. 希望我已說得夠清楚, 幾乎所有提過的星際旅行障礙, 都是基於來回雙程的考量, 而且時間限於幾個世代之內. 一旦我們決定永遠離開地球, 條件就會有相當的改變. 比方說, 速度已經不是問題. 如果我們沒有特定的航向, 那麼要多久才能達到也就不重要. 我們需要的是一個自給自足的環境, 夠大到足以藉旋轉產生人工重力, 並且保護我們免於有害的宇宙射線 (或是足以產生夠大的磁場來偏折它們.) 這些需求都不算小, 但我認為我們有數百萬年的時間來準備, 就算像人類這麼短視近利的生物, 應該也來得及才是.
這把我們再次帶回 ID4. 或許 15 哩寬的船不適合在大氣層中穿梭. 但就如同地球是一艘自給自足, 環繞太陽的的太空船, 而太陽又繞著銀河每兩億年轉一圈一樣, 我們未來建造用來離開太陽系的太空船, 可能也是艘龐然大物, 用來養育不只一代而是數千代的子孫, 它的用途不是為了戰鬥, 而是為了求生. 我相信如果我們的太空船能穿越宇宙的海洋, 到達彼岸的安全港口, 我們一定會表現得比 ID4 裡面的訪客更寬厚.
然而, 同樣可能 (或許更可能) 的, 是那時我們仍尚未掌握離開這個世界所需要的資源, 組織跟邏輯技巧. 那麼我們存在的遺跡, 會隨著我們以及我們的太陽一起毀滅嗎? 那也未必. 撞擊地球的大彗星, 或是宇宙天體震波, 除了造成無法估計的傷害之外, 也會拋射大量的物質進入太空之中. 這些東西裡面必然包含藏有我們生命藍圖的有機物質. 就像我們的 DNA 的有機組成可能來自於星際的污染, 或許有一天我們也會將自己的有機物質遺留給宇宙.
我所知道最重要的天文事實之一, 就是基本上我們體內的每個原子, 都曾位於某顆爆炸恆星的內部. 滲透我們全身的碳, 我們呼吸的氧氣跟氮氣, 在物質剛形成的時候都不存在. 這些元素, 都是在恆星的核鎔爐中產生的. 我們的生存, 仰賴於好幾代的巨大恆星出生而又死亡. 在這些星體臨終的超新星火焰中, 所有構成今日世界的重元素被噴放到宇宙的虛無之間. 最後, 某些這樣的物質與收縮的氫氣與星塵凝聚成我們的太陽系. 有許多生物在這樣的爆炸中犧牲, 提供部分必要的原始物質, 讓我們今天可以進化而繁榮. 或許, 我們有一天也會以某種方式報答這些恩惠.
((未經譯者同意, 請勿轉載))
隨著千禧年的到來, 現在正是加入群眾宣佈世界末日的大好時機. 至於何時到來 (或許更重要的是如何發生) 卻還不太清楚.
整體來說, 我認為 "地球末日" 的輿論普遍不佳. 我將在此主張, 它包含了人類的偉大潛能. 以一般的天文學精度, 我們可以推斷人類存在於地球的上限是由現在算起 50 億年, 誤差正負五億年. 因此現在你仍有足夠的時間打電話給股票經紀人, 把你的股票賣掉, 同時也不需放棄你 1999 年聖誕節晚上在巴黎訂的餐廳位置. 然而, 以邏輯學家的語言來說, 這個上限 (代表的是整個行星的滅絕) 是我們滅絕日期的充分 [sufficient] 條件, 但不是必要 [necessary] 條件. 我們很可能因為世界末日 [Armageddon], 或是某種新病毒, 或是大隕石衝擊之類的天文災難的緣故, 而早在那之前就滅種了. 當然, 還有一個可能是外星人消滅了我們.
當 ID4 的外星人開始行動時, 它們的目標很明確 - 耗盡地球的資源, 然後就像吃完的蘋果核一樣丟掉. 與我最喜愛的毀滅世界裝置之一 - 舊 Star Trek "毀滅世界機器" [The Doomsday Machine] 那一集中的中子素行星殺手 [neutronium planet killer] 相比 (另一個是史丹利˙庫伯力克在奇愛博士 [Dr. Strangelove] 中的古怪發明), 這個機器摧毀了創造出它的文明, 當沒有東西可以再摧毀的時候, 就流浪銀河, 摧毀每一個它遇到的行星. 我特別喜歡這個構想, 因為它的毀滅完全沒有目的; 我十分希望這會是我們行星終結的方法.
這裡有個微妙的問題. 如果我想中止太陽的核反應 (像是 ST7: 日換星移 [Generations] 那樣), 那麼太陽需要多久才會停止發光? 正確答案是很驚人的. 19 世紀的兩位理論物理巨擘, 英國的羅德˙凱爾文 [Lord Kelvin] 跟德國的亨利˙荷姆霍玆 [Heinrich Helmholtz] 都嘗試要解出這個答案. 他們的問題基本上相同, 但有點小小的差異, 因為那時沒有任何人了解太陽中的核反應. 凱爾文跟荷姆霍玆都假設太陽的熱來自於內部的重力塌陷, 所以會隨著放熱而漸漸縮小並冷卻. 假設太陽本身的質量是它的能量來源, 他們希望知道從它形成開始算起, 還要多久才會燒光. 他們算出的答案大約是三千萬到一億年之間.
我認為, 這真的是非常棒的結果. 它顯示如果我今天把太陽關掉, 它光靠重力塌陷就能繼續燃燒至少三千萬年, 然後才會變成餘燼! (像 "日換星移" 那樣突然變暗是不可能的, 但是照真實情況演, 會慢到讓最忠實的星迷都不耐煩.) 三千萬年看起來很長, 但是它卻讓凱爾文跟荷姆霍玆顏面大失 (原諒我的雙關語) (譯註: 原文為 got into hot water, 浸在熱水中). 因為他們對內部能源一無所知, 所以他們推測因為太陽仍在發光, 它目前的年齡絕對不到一千萬年. 問題在於, 當時人們早就知道, 化石證據顯示地球的年齡遠大過一千萬年.
當可靠的科學理論產生宇宙弔詭 [paradox] 時, 神造主義者 [Creationist] (譯註: 相信萬物皆由上帝一次造成者) 老是特別高興. 但這種弔詭真正提供給我們的是發現的機會. 太陽至少必須跟地球一樣老的事實, 顯示太陽內部必有某種能源機制在維持它的燃燒. 在凱爾文-荷姆霍玆預估之後不到 50 年, 人們在實驗室中發現了天然的放射線 [radioactivity], 又過不到五十年, 人類就開始利用核能了. 偉大的理論物理學家漢斯˙貝特 [Hans Bethe], 這個到今天都還活著並且還在推導公式的人, 終於在 1938 年證明了核反應是太陽的能量來源, 並且因此贏得諾貝爾獎.
正好, 若你喜歡跟認為太陽系只有 5,000~7,000 歲的神造主義者辯論, 我這裡有些有用的論調 [ammunition]. 猜猜光從太陽核心輻射到表面需要多長時間? 答案再次令人驚訝: 大約需要一萬年! 理由很簡單. 太陽是很大的: 它的半徑大約是 432,000 英哩, 而內部輻射出的量子平均每走 1 公分就會撞到別的東西並且轉向. 要靠隨機漫步 [random walk] 走到表面就需要 (再強調, 是平均) 10,000 年. 這表示如果太陽只有 5,000 歲的話, 它現在還沒開始發光呢 - 至少決不會像現在這麼亮.
決定太陽何時燒盡的, 有兩個因素 - 隨機漫步, 以及重力收縮和核燃燒之間的消長. 決定地球上生命極限的, 就是核燃燒的速率.
自從太陽系在大約 45 億年前形成開始, 地球就是太陽的俘虜. 地球歷史上的每項過程, 每項重大事件, 都跟我們在宇宙中最鄰近的星際伴侶息息相關. 地球平均每天接受到的太陽能是很可觀的 - 大約每平方公尺 1,350 瓦. 這樣日復一日, 45 億年來太陽提供地球的能量將近 10 萬兆 (100 million billion) 瓦. 這些太陽輻射使得地球上有了生命, 但同時也敲響了太陽的喪鐘.
太陽自從形成以來放出的總共 100 兆兆 (100 million billion billion) 瓦能量, 並非直接來自星塵與氣體塌陷而釋出的能量. 相反地, 是太陽核心持續不斷地 (從原子觀點來看, 也是很慢地) 將每秒 10 的 38 次方個氫原子核轉變成次輕的元素, 氦 [helium], 才能造成足夠的核反應, 放出相當於每秒一百萬個一千萬噸氫彈的能量. 這些反應造成不可思議的強大壓力, 才足以抵抗導致太陽塌陷的重力收縮.
當核燃燒結束, 太陽的核心幾乎已全部由氫轉變成氦. 因為相對成分的改變, 太陽的整體結構也會隨之變化. 在人的一生之中, 這樣的改變是微不足道的 (不過有些改變不是, 例如人類尚未瞭解的 13 年太陽黑子 [sunspot] 週期). 然而, 從宇宙的時間看來, 太陽的結構改變了很多. 比方說, 自從生命起源於地球以來, 太陽的亮度大約增加了將近 25%. 也就因為這樣, 終有一天太陽會燒光它的氫燃料. 雖然太陽內部發生的反應如此複雜, 要決定氫燃料何時燒完卻是很直接簡單的事: 只要把太陽每秒放出的總能量除以四個氫原子核融合成一個氦原子核所放出的能量, 就可以得到每秒消耗的氫原子數, 然後再除以太陽核心剩下氫的量. 答案大約是 50 億年.
然而, 不像許多其他較大的恆星, 太陽最後的終結方式不是砰地一聲, 而是緩慢的嗚咽. 燒光了氫之後, 太陽並不會沒東西可燒. 在更高的溫度下, 氦本身也可作為核燃料, 融合成更重的元素, 例如硼 [boron], 碳 [carbon], 氧跟氮 [nitrogen]. 太陽的核心 (核燃燒發生的區域) 是如何達到更高的溫度, 讓氦可以燃燒的呢? 很簡單. 核心會因為太陽本身重力而收縮, 內部氣體的壓力跟溫度會隨之上升, 直到達到足以讓氦燃燒的溫度為止.
太陽其餘的部分也不會呆站著沒事, 圍觀這個反應發生. 在氫燃燒的末期, 當核開始收縮的時候, 太陽的外層會因為內部額外放出的熱量而膨脹. 太陽的大小會增加許多倍, 變成所謂的紅巨星 [Red Giant]. 雖然這只是太陽一生中一連串變身的一小步, 但對地球卻十分重要, 因為在膨脹的過程中, 太陽的表面會擴大到足以包圍地球軌道. 從那時開始, 我們微不足道的存在將就此終結.
太陽膨脹這麼多倍, 聽起來可能有點神奇, 那麼我再告訴你一些更神奇的事. 目前已知最大的恆星是仙王座μ星 [Mu Cephei] (譯註: 它是一顆紅超巨星 [Red Supergiant]), 半徑是十一個天文單位 [astonomical unit, AU]. 天文單位指的是地球到太陽的距離 (九千三百萬英哩), 所以這顆恆星若位在太陽的位置, 它的體積大到可以包圍土星. 那真是難以想像的驚人.
太陽在吞食地球之後, 仍會繼續成長; 最後氦燒成碳, 碳燒成氧, 一直下去, 直到變成鐵為止. 到這個時候, 核燃燒就停止了, 因為鐵是現存最緊密的原子核, 無法再經由核融合形成更重的元素而放出能量. 到此抵抗重力的核能抗爭就輸了, 太陽會向內潰縮形成一顆黯淡的星體, 也就是所謂的白矮星 [white dwarf], 從此緩慢地放射剩餘的能量. 最後它會像灰燼一樣燒光, 散入周邊太空的黑暗中. 殘餘的地球將會和周圍的星際物質結合; 就像博格集合體 [Borg Collective] 中的一員, 地球將徹底喪失它的身分.
這極端的天災離我們還很遠, 所以可以說與我們, 我們的孩子, 孩子的孩子....等等都毫不相干. 但就算我們夠幸運, 能躲過其他所有對我們生存的挑戰, 我們種族的日子還是有限的.
當然, 那是指如果我們還留在地球上的話 - 這是個很大的 "如果". 我想未來如果我們的種族存活得夠久, 可以發展出離開的辦法的話, 我們會選擇在太陽膨脹之前就先離開 - 這是另一個很大的 "如果". 從約五億四千萬年前, 在寒武紀 [Cambrian] 初期萌芽的物種形成 [speciation] 以來, 已經有過五次大滅絕 [mass extinction], 每一次都造成大量的物種消失. 最嚴重的一次發生在二疊紀 [Permian] 的末期, 大約是兩億五千萬年前, 行星上高達 96% 的物種都絕種了. 最有名的大滅絕, 當然就是六千五百萬年前讓恐龍絕種的那一次, 大約是在白堊紀跟三疊紀 [Tertiary] 之間. 有證據顯示, 這次滅絕起因於地球跟外星物體相撞, 可能是隕石或彗星.
為了解釋這些大滅絕, 生物學家, 地質學家跟物理學家已經檢查過所有可能的原因, 並且發現更多可能的說法. 對地球生命的可能潛在威脅名單, 已經多到讓人不禁懷疑我們是怎麼能活到今天的. 怎麼說呢? 且讓我細數從頭:
1. 人類的愚蠢 [Human Folly]: 雖然並非全球性的, 但這是最即時的威脅. 我的意思是, 即使是全球性的熱核交換 [thermonuclear exchange], 也一定有某些人 (及許多其他的物種) 可以躲過. 但不幸的倖存者所處的環境將十分醜惡, 而這就是生命. 我相信, 更致命的威脅並非來自於全球的戰爭, 而是全球的自滿. 我們現在正不斷地污染水源, 向大氣層釋放溫室氣體, 無限量地繁殖而不顧地球的資源等等. 我們造成的改變以人類世代的眼光看來行進很緩慢, 但是當你將效應加總時, 我們正身處於地球歷史上最大的一次滅絕之中; 平均每年有 30,000 種生物絕種. 我們人類顯然比寒武紀以來的任何自然災難都更善於進行此項工作. 或許我們不至於因為自滿而完全消滅自己的種族, 但卻可能讓地球上的生命都不爽到寧可離開.
2. 外來撞擊 [Extraterrestrial Impact]: 如之前提過的, 有顆大隕石或彗星曾與地球相撞, 是目前最可能造成白堊三疊紀大滅絕的原因. 雖然類似的衝擊很罕見, 可能一億年才一次, 但它們卻是無可避免的. 或許我們能在數月或數年之前就先發現這類物體接近; 並且擁有足夠的科技在撞擊之前消滅入侵者. 否則, 地球可能會變成完全不適合人類居住.
3. 超新星 [Supernovae]: 當一顆相當太陽 10 倍質量的恆星到達核燃燒的最後階段, 並形成鐵核時, 中心附近重力的壓力會大到使星球內部在數秒鐘之內崩塌, 並形成超乎想像的稠密物體, 中子星 [neutron star]. 在這個過程中, 恆星的外殼會炸開, 形成宇宙中最壯觀的煙火. 一顆超新星的亮度可能超過 (達數天之久) 整個銀河. 每個世紀我們的銀河大約有兩到三次這樣的爆炸. 我們通常看不到它們的原因是 (令人驚訝地) 它們雖然很亮, 還是會被銀河的星塵遮住. 我們銀河中有紀錄的最後一顆超新星, 是由偉大的約翰˙克普勒在 1604 年觀察到的. 目前我們的太陽沿銀河系外圍運行的速度大約是每秒 200 公里 - 大約每兩億年可繞銀河一圈. 在這段期間, 我們的星際鄰居也在不斷改變. 如果, 在我們沿銀河中心旋轉的的旅程中, 正好掠過一顆爆炸的恆星, 即使距離只有數十光年, 結果也可能傷亡慘重, 至少可以這麼說: 地球會被轟出軌道之外 - 甚至被蒸發. 對附近正接近中的超新星發布事前警報是有可能的, 但這要看我們當時的觀測技術 - 不過如果真遇上的話, 也實在很難想像有什麼方法可以保護我們免於災難.
4. 中子星碰撞 [Neutron Star Collision]: 有時超新星爆炸形成的中子星會形成雙星系統, 另一顆可能是中子星或是某顆還在進行核燃燒的恆星. 有時 (銀河中大約每 100,000 年到 1,000,000 年一次) 這兩顆星, 因為能量的流失而向內旋轉, 最後相撞形成巨大的火球. 這聽來或許很罕見, 不值得重視. 然而, 在過去幾十年中, 原本設計用來監視冷戰核武測試的衛星掃描到Ｘ射線 [X rays] 跟伽瑪射線 [gamma rays] (能量比Ｘ射線還高). 結果很讓人驚訝. 天空中到處都可觀測到短暫而高能的伽瑪射線暴衝 [bursts], 長度從數秒到數天不等. 因為它們的平均分布, 天文學家猜測它們的距離非常遠 - 意思是不一定在我們的銀河之中. 這就表示, 它們所放出的能量極度的巨大. 關於它們距離的假設, 已由加州理工學院 [Caltech] 的天文學家們在 1997 年觀測伽瑪射線暴衝像位的視訊互補 [visual counterpart] 時, 測定此物體距離我們 20 億光年. 關於此一現象, 目前最好的解釋是中子星雙星系統的崩潰. 似乎近年來每次一發現新等級的高能天文物體, 就會有人推測它與地球的大滅絕有關. 有個這樣的團體就計算出, 如果在銀河中我們的這一區有中子星雙星系統崩潰的話 (或許幾億年才一次), 放出的高能宇宙射線對大多數人類來說將是致命的輻射量.
5. 晚年 [Old Age]: 終有一天, 除了上面提過的任何極度天災之外, 地球還可能單純因為本身沉默的演化方式而變得不適合生命居住. 比方說, 一般認為地球的熔融鐵質地核是行星磁場的來源. 這個磁場可以偏折大部分有害的宇宙射線. 當地球冷卻之後, 它的核心也會隨同冷卻. 一旦核心凝固, 產生磁場的帶電岩漿流就會消失. 至於凝固所需的時間, 是否大於我們還剩下的 50 億年, 目前還不清楚.
另外也別忘了月球. 如我在第一章提過的, 它的潮汐力會減慢地球的自轉週期. 在數十億年之後, 地球的一天會延長到跟月球的公轉週期相同. 地球的氣候, 絕對早在那之前就會變得不適生存.
呃, 該發生的還是會發生. 如果人類想逃過這些災難, 我們必須登上開往其他世界的宇宙航程, 或是建造我們自己的新世界. 希望我已說得夠清楚, 幾乎所有提過的星際旅行障礙, 都是基於來回雙程的考量, 而且時間限於幾個世代之內. 一旦我們決定永遠離開地球, 條件就會有相當的改變. 比方說, 速度已經不是問題. 如果我們沒有特定的航向, 那麼要多久才能達到也就不重要. 我們需要的是一個自給自足的環境, 夠大到足以藉旋轉產生人工重力, 並且保護我們免於有害的宇宙射線 (或是足以產生夠大的磁場來偏折它們.) 這些需求都不算小, 但我認為我們有數百萬年的時間來準備, 就算像人類這麼短視近利的生物, 應該也來得及才是.
這把我們再次帶回 ID4. 或許 15 哩寬的船不適合在大氣層中穿梭. 但就如同地球是一艘自給自足, 環繞太陽的的太空船, 而太陽又繞著銀河每兩億年轉一圈一樣, 我們未來建造用來離開太陽系的太空船, 可能也是艘龐然大物, 用來養育不只一代而是數千代的子孫, 它的用途不是為了戰鬥, 而是為了求生. 我相信如果我們的太空船能穿越宇宙的海洋, 到達彼岸的安全港口, 我們一定會表現得比 ID4 裡面的訪客更寬厚.
然而, 同樣可能 (或許更可能) 的, 是那時我們仍尚未掌握離開這個世界所需要的資源, 組織跟邏輯技巧. 那麼我們存在的遺跡, 會隨著我們以及我們的太陽一起毀滅嗎? 那也未必. 撞擊地球的大彗星, 或是宇宙天體震波, 除了造成無法估計的傷害之外, 也會拋射大量的物質進入太空之中. 這些東西裡面必然包含藏有我們生命藍圖的有機物質. 就像我們的 DNA 的有機組成可能來自於星際的污染, 或許有一天我們也會將自己的有機物質遺留給宇宙.
我所知道最重要的天文事實之一, 就是基本上我們體內的每個原子, 都曾位於某顆爆炸恆星的內部. 滲透我們全身的碳, 我們呼吸的氧氣跟氮氣, 在物質剛形成的時候都不存在. 這些元素, 都是在恆星的核鎔爐中產生的. 我們的生存, 仰賴於好幾代的巨大恆星出生而又死亡. 在這些星體臨終的超新星火焰中, 所有構成今日世界的重元素被噴放到宇宙的虛無之間. 最後, 某些這樣的物質與收縮的氫氣與星塵凝聚成我們的太陽系. 有許多生物在這樣的爆炸中犧牲, 提供部分必要的原始物質, 讓我們今天可以進化而繁榮. 或許, 我們有一天也會以某種方式報答這些恩惠.
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