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看見有人提問:“作為普通人,研究宇宙學有意義嗎?可能是沒有身處其間吧,感覺研究宇宙的意義不大,不管是應用價值還是經濟價值,你覺得呢?”

有它這樣的想法並不奇怪,人類本身就是追求利益的動物,有了利益就有人去追求,上世紀80~90年代為什麼湧現出形形色色的“氣功大師”?還不是因為利益。但是對於宇宙學來說,它真的是“屠龍之術”嗎?又可以給人類帶來什麼樣的利益呢?

宇宙學家霍金(電影劇照)

在我個人來看:從利益的角度來看,懂得宇宙學最起碼給人類帶來六個利益。

奇妙的宇宙

第二,解決地球上的能源危機。

2020年12月17日,中國的“嫦娥五號”探測器從月球上帶回來不少月球土壤,大約為2千克多。我們中國人終於可以“敞開來”研究它了。美國曾經在幾十年前贈送給我們1克月球土壤物質,就這很稀少的1克月壤,我國科學家就圍繞它進行了無數次實驗。歐陽自遠院士在年輕時就靠它寫了十幾篇論文。透過對月壤物質的直接研究,人類開始真正地瞭解月球,繼而考慮開發月球的經濟價值。比如,氦-3是一種被公認為安全、高效的核聚變能源燃料,但在地球上存有量極為稀少,科學家甚至認為它在地球上的儲存總量僅為500千克。但是在月球上,預估氦-3的儲存量很大,至少有950萬噸以上,如果都開發出來,至少管地球上用幾千年。這個就是開發月球給人類帶來的好處之一。如果可以掌握開採月球上的氦-3的高效技術,未來地球上的能源危機就能得到緩解。現在做不到,不代表以後就做不到。

月岩標本,一克價值1噸黃金

第三,研究和了解宇宙,會導致我們回過頭來更加珍惜地球。

人類社會經濟發展與生態保護是存在一定結構性矛盾的。為了追求經濟發展,一些地方的森林、湖泊快速地消逝了,很多生物物種被滅絕了。但是很多人並沒有意識到破壞自然環境對子孫後代帶來的危險。

當我們仰望茫茫星空,我們會驚詫地發現,儘管宇宙空間是那麼的無窮無盡、廣闊無邊,星辰數量億億萬萬,但所見之處,都環境極端惡劣,到處是脈衝星射線爆、白矮星、黑洞,行星要麼過於熾熱,地表幾百上千攝氏度的比比皆是,要麼極度寒冷,冰層硬度超鋼鐵百倍。之前被媒體廣泛報道的行星“開普勒-452”,一度被寄予厚望為“地球2號”,但是結果被證明那裡並不對人類友好。

金星表面

那些環境對於我們人類來說,顯然都是地獄一般的存在。就說那太陽系中離地球很靠近的金星,科學家研究認為,它的過去可能與地球一樣有過大量的水,但都被蒸發,消散殆盡,以至於變得非常乾燥。而在金星的地表附近,雲層中是高強度硫酸,其大氣壓足足是地球表面的92倍,地表平均溫度是464℃。這不就是神話傳說中的“地獄”嗎?按自然科學的說法,金星在遙遠的過去一度和現今的地球環境類似,但由於溫室效應,如今變成了魔鬼都不願意去的地方。

瞭解到宇宙的真相,再回顧我們地球本身,就知道如果我們不重視保護自然環境,不遏制溫室效應的進一步惡化,明天的地球必然就是下一個金星。

第四,將宇宙研究透徹,將可能是人類在“宇宙末日”中活命的本錢。

站在科學的角度看,人類對一切事物喜好背後的原始驅動力,都源於基因本能。人類的一切行為皆是為了複製和傳遞DNA。之所以研究宇宙學,其本質的意義,其實也是為了人類更好的生存,更好的儲存和傳遞本物種的DNA。因為也許有一天,宇宙學對人類自身的延續有用。

未來小行星撞擊地球的危機將帶來生態災難。而這是大機率事件。6500萬年前一顆直徑不算特別大的行星撞擊在墨西哥猶加敦半島,就造成了全球80%以上物種的集體滅絕,當時稱霸一億六千萬年的龐大恐龍家族迅即走向衰亡。

毀神星“阿波菲斯”

2004年6月19日,人類天文學家就透過監控發現了一顆直徑420米左右的小行星,命名為“阿波菲斯”(又叫毀神星)。這顆小行星將於2029年4月14日4時49分到達距離地球東半球最近位置,當日5時20分左右與地球相撞機率為1/37左右。這是一個極其危險的機率。但是後來的觀測計算發現又認為它可能與地球擦肩而過,但也僅僅距離37000千米。這依然是相當危險的距離。假設“阿波菲斯”與地球相撞,會發生什麼呢?世界上有史以來當量最大的“沙皇炸彈”——大伊萬,它的爆炸當量為6000萬噸TNT烈性炸藥的爆炸威力。在試爆當日,所產生的火球在將近1000公里外的地方都可以直接看見。爆炸產生的蕈狀雲寬近40公里,高約64公里,比世界第一高的珠穆朗瑪峰還高7倍多。其巨大的威力甚至讓整個歐亞大陸位移了9毫米。而如果這直徑420米左右的“阿波菲斯”真的撞擊到地球,其威力將是大伊萬的40~50倍,是西伯利亞通古斯大爆炸的150倍。

區區直徑420米左右的小行星撞擊地面就可以造成這樣慘烈的影響,如果是直徑更大的小行星呢?天文學家預估,直徑在1千米左右的小行星與地球碰撞的機率為每60萬年一次。如果我們在太陽系內建立成熟、高效的防撞預警機制,就可以有效的避免人類文明遭遇滅頂之災。

規避危機

這還是直接可以預見的危險。而按照物理學中的熵增定律,宇宙的命運最終將走向極度冰寒,所有的能量交換活動將停息。到了那個終極時刻,我們的宇宙會死亡。那麼,能不能透過技術手段延續人類文明呢?宇宙學有一些假設,認為我們的宇宙之外還有其他宇宙,如果有一天我們找到方法,就可以逃生到其他宇宙中去。比如,將人類的資訊用引力波投射過去,在另外的宇宙中進行重組。甚至懂得萬物創生的秘密,直接創造出一個新的宇宙出來。儘管這些說法看起來有點天方夜譚,但在科學原理上並不違反。與其坐以待斃,還不如放手一搏,也許可以得到一線生機。宇宙學其實就是人類生存的最後希望。

即使我們不考慮太過於遙遠的“宇宙末日”,僅僅考察我們所在的太陽,也會產生危機感。按照宇宙學的定義,我們的太陽遲早要變為紅巨星,宇宙學研究的結果使我們清晰地預見到了十多億年後地球的末日。由於太陽體積的不斷膨脹,太陽的表面將恰好推進到當前地球執行軌道的位置,這將徹底地把地球這顆行星烤乾。研究宇宙學,就能提前預知風險,激勵科技發展,對人類未來面臨的災難制定規避風險的計劃。

第五,研究宇宙,奠定人類未來太空時代的理論基礎。

由於資源、戰爭等因素,人類不可能一直待在地球上苟延殘喘,必然要邁入星空深處。而太空中是有各種危險的,比在行星上生存要危險幾千倍。最致命的,還是黑洞這種特殊的時空陷阱。一旦進入黑洞,即使飛船擁有無限大的動力,最終都會墜入奇點。在黑洞的視界內,無論你朝著哪個方向飛,重力梯度都是一樣的,可以說你往哪飛都一樣了。如果懂得宇宙學,就可以提前預知黑洞所在的位置,從而讓飛船及時規避,保障航線的安全。

此外,在宇宙中還有很可怕的超新星爆發,這種巨大的能量風暴的所到之處,足以摧毀周圍半徑10光年範疇內一切生命、飛船。不懂宇宙學,人類將在太空中寸步難行,難逃覆滅之危機。

懂得宇宙學,還可以在浩瀚宇宙中為人類尋找到移民的宜居帶。在那裡,條件包括有合適的大氣層、液態物質、地磁場、穩定的恆星、衛星的守護、類似木星的屏障、遠離超新星等等。只有在宜居帶,才適合人類的繁衍生息。

銀河系的宜居帶

第六,研究宇宙學,促進基礎學科的大發展。

沒有基礎學科的積累,就沒有應用技術的進步。我們在今天看起來沒有意義的研究,在未來就可能是一種關鍵技術的基礎。

按照相對論的定義,一切資訊的傳遞速度都不能超越光速。這樣的話,如果人類要去幾百、幾千光年以外,按照傳統的路子,將永遠不可能達成目標。即使發明相對論飛船,也是遠遠不夠的。要知道,僅僅一個銀河系的直徑就有10~16萬光年。但科學家們提出了蟲洞假說、高維躍遷、曲率引擎驅動等等理論。也許這些東西未必都是有效的,但科學研究就是要不斷的挑戰已有知識,積極地征服未知。你不願意去做這方面的研究,這方面就永遠不會進步。

大型強子對撞機

研究宇宙學,就是把所有的理論可能性都拿出來逐個做驗證,嘗試著把不可能變為可能。在這個研究的過程中,人類將不斷的完善基礎理論知識,促進基礎學科的發展。比如,也許人類會從微觀層面來理解宇宙空間內部的結構本質,於是發明了更強大的高能強子對撞機,結果又促進了粒子物理學的迅猛進步。再比如,為了宇宙飛船可以達到目的地,人類還會對心理學、醫學、人工智慧、冬眠、細胞和基因修補等生命科學技術予以研究,並且取得最終突破。

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