
访谈嘉宾:赵峥,物理系教授,曾任中国引力与相对论天体物理学会理事长。长期从事理论物理的教学与研究,在黑洞热性质、时空奇点、时间测量理论等方面有创新性的工作。
话题缘起:从一部名为《2012》的电影开始,关于“2012”的话题走进了公众关注的视野,关于2012年人类存在还是灭亡的争论,也被炒得沸沸扬扬。有制造2012世界末日谣言的言论;有认为这些说法都是无中生有的;也有认为2012年左右地球不会灭亡,但正在经历巨大变化的……众说纷纭之下,我们不免疑惑:究竟谁有理,谁可信?为此,本报专门邀请到我校物理系赵峥教授为我们从科学的角度解读“2012”之惑。
问题一:当下有许多关于“世界末日”的说法,如玛雅历法和《圣经》的预言、小行星撞击地球或核战争会带来绝顶之灾等,这些预言的可信度有多大?
宗教性质的预言在世界历史上很多,但没有任何科学依据;玛雅历等古老的历法都建立在粗糙的原始科学基础上,有许多只是属于猜测。所以这些预言都不足信。
一些人提到小行星撞击地球、彗星的慧头撞击地球等自然灾害,这些灾难以前都发生过,很多科学家认为恐龙的大量灭绝与此有关。这些猜想不能被排除,即使这些灾害曾带来过恐龙的灭绝,但是生物并没有全部灭绝,反而往前进化了。很多不能适应的生物灭亡了,能够适应的就往前发展了,正所谓适者生存。
包括核战争在内,这些事件会给地球上的生物演化带来一些突变。如果核战争爆发,对人类肯定是惨重的灾难。首先,核战争可以直接杀死大量的人。另外,爆炸后大量的水蒸气和尘埃飞到天上,可能在若干年后都不会完全落下来,从而形成漫长的冬天,科学界称为“核冬天”。长期寒冷的气候会让生物不适应,由此很多生物可能会灭绝。
但不能说这些事件就会让人类灭绝。关于原子弹的危害,居里夫人的大女婿约里奥·居里早就有过讨论。约里奥·居里第一个发现铀核的链式反应,是制造原子弹的理论基础。约里奥做出这个重大的发现后,和他的两个助手在咖啡馆里商量要不要公布这个发现。当时二战开战在即,他们开始时担心链式反应如果被用于战争会造成重大的灾难。经过讨论后,他们认为火和电的发现也曾经给人类带来过灾难,但更多的则是带来人类文明的进步。原子能的使用也会是这样。应该相信人类能够掌握自己的命运。
的确,从原子能发现之后,虽然曾带来过伤痛,但我们一直在进步。地球上的石油资源非常有限,总有一天会用完。从现在的石油储量来看,大概几百年之后石油就会枯竭。而且用石油做燃料是一个巨大的浪费。石油是非常好的化工原料,如果要以煤为原料制造化工产品,比用石油来做麻烦了很多。有人会说,把石油当做能源来烧不也可以取暖吗,门捷列夫有一个很经典的回应:“钞票也是可以用来烧火取暖的”。当今世界正大量用核发电,其实发展核能也有一个重要的问题:铀矿也很有限,有人曾计算过,铀矿在地球上的使用也不过能维持几百年。其实取之不尽用之不竭的还是氢聚合成氦的资源,还是热核反应的资源。
问题二:近年来,地球确实出现了极端气候和自然灾害,这是否说明地球正在经历某些异样的变化?
在一个较为集中的时间里发生极端气候和自然灾害是比较正常的。这在历史上有许多例子。比如中国历史中有许多记载,在某些时间段会发生气候异常,会出现一些大的波动,比如十年大旱、雪灾洪涝等。这些现象都是正常的。其中主要是由于太阳活动不平稳引起的,太阳活动对地球的影响不仅仅是平均温度升高两度或者降低两度这么简单,很有可能反应剧烈。
现在国际上有人认为发展中国家排碳量过大,造成的温室效应会给人类带来不可逆转的负面影响。其实这种说法根据十分不足。现在全球变暖可能是事实,但并无充分根据说主要是人为造成的。实际上,人类活动对气候的影响是有限的。从古至今,地球上的气候在不断地变化。唐朝和汉朝时,温度都比较高,唐朝时长安一带出橘子,现在却根本没有。整个地球历史上多次出现冰河期,每两个冰河期之间就是温暖期,所以气候变暖、变冷是不断交替出现的。例如人类产生前是冰河期,其后则是一个长的温暖期。造成气候变化的主要原因是太阳活动不绝对平稳,有时会剧烈一点,有时会缓慢平稳一点。人类活动并不能对气候变化产生那么大的影响,我们不能不加以深入研究,不能人云亦云。
但这并不是说我们就可以随意排污、污染环境了。虽然人类行动并不能对气候造成那么大的影响,但是如果我们生活的地方成天是三废围聚、雾气缭绕,对我们身体还是很有害的。所以我们还是必须搞好环境治理。
问题三 :从宇宙自然的演化进程来看,地球还能存在多久?人类还能生存多久?
从宇宙的演化进程来看,我们地球有一个发生、发展直至结束的过程,同样,太阳系也有生命结束的时候,但那都非常遥远。
目前我们生活中所看到的太阳,是由于宇宙大爆炸初期生成的氢气和氦气,凝聚成团,然后收缩的时候引力势能转变成了热能,温度随之升高,气团升温到上千万度、上亿度时,点燃了热核反应。热核反应的基本原理与氢弹爆炸差不多,就是氢聚合成氦,氢核聚合成氦核的过程。热核反应能放出大量的热来,因而能维持恒星的发光发热。我们的太阳就是这样生成与存在的。
像太阳这样的“恒星”,虽然寿命很长,但寿命总是有限的。比如我们的太阳,保持目前这种状态的寿命大约是100亿年,现在已经过了50亿年,所以还会在50亿年内基本维持现状。因此大家在未来50亿年内都可以放心地活着。当然再过50亿年之后,热核反应烧完了太阳中心的氢,就开始烧外部的氢。太阳烧外部的氢时会膨胀,有研究者称太阳膨胀以后可能伸展到地球的轨道来,把地球吞进去,到了那个时候就形成所谓的“红巨星”。红巨星的表面温度大概是4000度左右,所以它能够把地球上的江河湖海都烤干。而地球虽然江河湖海烤干了,也并不会灭亡,只不过温度很高罢了。
其实,50亿年后人类的科学技术能发展到什么程度是我们当下无法估计的。自然科学从哥白尼提出“日心说”到现在才500年,人类就已经可以登月了。那么接下来的500年之后呢?我们人类肯定可以飞出太阳系去。
现在银河系有1000亿到2000亿颗太阳,这些太阳构成几百亿个太阳系(一般的太阳系都有两个以上的太阳,像我们的太阳系这种只有一个太阳的是少数)。有两个以上太阳的太阳系存在高级生命的可能性比较小,那些只有一个太阳的太阳系现在不断有报道发现新的与地球相似的行星,这种行星是很可能有生物的。甚至我们人类认为不可能有生物存在的行星都有可能会存在生命。因为我们不过是用我们生存的条件来衡量宇宙万物,我们的生命是由蛋白质构成的,蛋白质是以碳为基础的,但其实生命还可以以硅为基础,那么就可能还有其他的我们现在不知道的生物。有人也许会问,我们只是探测到那么多太阳,但是有那么多行星吗?其实从科学原理来讲肯定有,只是用望远镜只能看见发光的太阳,却不容易看见不发光的行星。随着科技的发展,我们现在已经发现了大量其他太阳系的行星,并且发现的会越来越多,其中一定有些跟地球差不多,我们人类完全可以迁居到那里去。
问题四:在地球衰亡之前,人类能够自救吗?有人提出移居到其他星球的建议,这个建议是否可行、多久才能实现?
人类有到其他星球的可能吗?我是持乐观态度的。怎么去?可以坐宇宙飞船去。当然旅行的时间会很长,但是相对论告诉我们,飞船高速行驶的时候,在地球上衡量的时间和在火箭上衡量的时间不一样。比如我们想到银河系中心的太阳系去,乘飞船去访问然后再返回来。银河系的直径约是十万光年,我们的太阳系距银河系的中心大概有3万光年,按照地球上的时间,飞船如果加速至接近光速,那么往返一趟就要六万年。这个旅行可以完成吗?在地球上的人当然觉得不可能,可是飞船上的人感觉只过了40年。他要是20岁走的话,60岁就能回来。也就是说,他20年就能到达那个地方。这其中的原理要用相对论来解释,因为在宇宙飞船上不断剧烈地加速减速,所以飞船上的时间会比地球上走得慢。
还有人幻想说可以把地球带走。我们可以在地球上安一个大喷嘴,“轰”地一下就把地球喷出去了,地球上除去几个值班小组之外,其余的人全都冷冻起来,到达另一个星球之后再解冻。这个幻想是有一定科学道理的,在理论上也是可行的。人类再过几千年几万年之后,很有可能达到这种技术。所以在这些情况下,即使太阳系结束了,人类也不一定会结束。
那么人类在外星球可以生存吗?现在我们太阳系的其他行星、卫星上有高级生命存在的可能性比较小,但有像虫子、鱼、细菌、病毒等较低等生物的可能性还不能完全排除。因为木星、土星等行星的几颗卫星地下有水和盐,所以还可能存在生命。另一方面,在太阳系之外很可能会有高级生物,在那里很有可能人类也能够居住。
至于人类是否会永远存在下去,现在谁也无法下论断。恩格斯曾引用歌德的作品《浮士德》中的话:“凡是产生出来的东西都一定会灭亡。”所以人类发展到一定程度也可能消亡,但这种消亡还是非常非常遥远的事。