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人类如何超越地球,太阳甚至宇宙本身

 秋风_1233 2018-01-04
原文:How Humans Might Outlive Earth, the Sun, and Even the Universe Itself
by nbcmach
on December 31, 2017 6351
Creative Commons
    Nuclear war. Runaway climate change. A global pandemic. Today our world faces all manner of existential threats. But scary possibilities like these are nothing compared to what astronomers say lies in store for Earth. Our planet’s ultimate destiny is to be baked, blasted, and eventually disintegrated.
    There’s nothing we can do to prevent this cataclysm. Yet according to scientists who study the far future, including University of California astronomer Gregory Laughlin, the prospect for life is, oddly, rather bright. Given technological advances and the continuing evolution of our species, humans should be able to survive — in some form — long after Earth has ceased to exist.
    But our distant descendants are going to have to do some planet-hopping.
The Multiplanet Era
    The first major cosmic crisis will strike in about 1.5 billion years. At that point, according to projections by environmental scientist Andrew J. Rushby at the University of East Anglia in England, the brightening sun will set off what might be termed “super-global” warming. Earth will be heated until the oceans boil.
    By then, though, will we care? We already have the technology to establish bases on the moon and Mars. So a billion and a half years from now, we’ll likely have colonized the whole solar system — and perhaps other star systems in our Milky Way galaxy.
    As the sun grows hotter, other planets will become more appealing. Just as Earth becomes too toasty to sustain life, Mars will reach a temperature that makes it habitable. Cornell University astronomer Lisa Kaltenegger has run models showing that the Red Planet could then stay pleasant for another 5 billion years.
    About 7.5 billion years from now, the sun will exhaust its hydrogen fuel and switch to helium. That will cause it to balloon into an enormous red giant. Mars as well as Earth will be fried. On the other hand, the once icy moons of Jupiter and Saturn will have become tropical water worlds — prime real estate for human colonies. We could live there for a few hundred million years.
    Humans might outlive everything with the help of space colonization.
    Jupiter’s moon Io is dotted with volcanoes heated by gravitational friction. Image Credit: NASA/JPL/University Of Arizona
    About 8 billion years from now, the flaring sun will make conditions intolerably hot all the way out past Pluto. “The exact dates depend on how much mass you estimate the sun will lose and how much planets will move,” Kaltenegger says. But the message is clear: Life will be impossible in our solar system.
The Star-Hopping Era
    Fortunately, Laughlin points out, there are 200 billion other stars in the Milky Way, most with planets of their own. Perhaps our descendants will have mastered near-light-speed travel. Even with current technology, however, interstellar travel is conceivable on the kind of timescales we’re talking about.
    The fastest spacecraft built to date, Voyager 1, is racing away from the sun at 38,027 miles per hour. At that speed, it would take 70,000 years to reach the nearest star. But future humans might build interstellar arks, giant ships on which generations of travelers would live and die before delivering colonists to a new destination. Such star-hopping colonists could spread across our entire galaxy before Earth overheats, even assuming no advances in rocketry.
    An artist’s conception shows NASA’s Voyager 1 spacecraft entering interstellar space. Image Credit: NASA / JPL-Caltech
At first, those voyagers might choose to set sail for planets around midsize, yellow stars similar to our own. That will take care of us for quite a while, since sunlike stars last 12 billion years before they fizzle. As one star ages and dies, we can move on to the next. We’ve got time.
    Fifty billion to 100 billion years from now, though, all of the raw material for new stars will be used up. The last generation of sunlike stars will burn out, and humans will need a new kind of place to live.
    It turns out that we have better options than yellow stars like our sun. The Milky Way is dotted with red dwarfs, cooler and dimmer than our sun but built to last. “For the next 10 trillion years, the red dwarfs are just coming into their own,” Laughlin says.
    And so planets around red dwarf stars may be our homes until about 15 trillion years from now, when they too will expire.
The Gravitational Era
    Red dwarfs will be the last generation of stars. Once they die, the universe will go dark — literally. Even so, Laughlin doesn’t see this as the end of the line for life. Instead, we will enter what he calls “the gravitational era.”
    In this dark future, we might build enormous space power plants around black holes, lowering masses toward them to harvest their gravitational pull “like the weights pulling down in a grandfather’s clock,” says Princeton physicist J. Richard Gott. Or we might tap the internal heat of planets to generate energy: The gravitational interaction between celestial bodies creates friction, which can keep planets hot inside even without any starshine.
    Don’t picture cave dwellers huddling around geothermal heaters. Trillions of years of evolution will have long since transformed us, Laughlin says. Perhaps we will have merged with our computers. Perhaps we won’t even have a physical form. The only thing our descendants will definitely have in common with us is the essential spark of life: not flesh and blood necessarily but information.
   “That’s the most important lesson from thinking about the far future universe,” Laughlin says. “We’re being naïve when we think of life only in terms of Earthlike planets and carbon-based life.”
     Information-based life can keep going almost forever. The gravitational era that begins around 15 trillion years from now could continue for quintillion years and beyond, Laughlin estimates. A quintillion is a 1 followed by 18 zeroes. It is trillion times as long as the entire history of our hominid line on Earth.
Will the Universe Die Before We Do?
    Still, even this near-eternity is not the same as eternity. At some point, life runs into the physical limits of matter itself.
    Physics theories suggest that sometime between 10^34 (1 decillion) and 10^64 (1 vigintillion) years from now, the protons found in the nuclei of all atoms will decay. That means black holes will be the only organized form of matter in the universe. Future humanity can’t have any physical form at this point.
    At 10^100 years — 10 duotrigintillion years A.D. — even black holes will evaporate. There will be no energy or structures of any kind — just a cold, eternal mist of farflung particles. This really is the end point for life.
    Or maybe not. Paul Steinhardt of Princeton University, one of the founders of modern cosmological theory, is exploring a model in which the universe goes through endless cycles of creation. His latest version, developed with Anna Ijjas of Columbia University, suggests that the universe could experience a new Big Bang well before the final black hole apocalypse.
    If it does come, a new Big Bang would wipe away all traces of this universe — unless we can find a way to leapfrog into the next cosmic cycle. Current physics offers no guidance here.
    Then again, we have quite a while to ponder the problem.
    How Humans Might Outlive Earth, the Sun…and Even the Universe was originally 
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创作共用
    核战争。失控的气候变化。全球流行病今天,我们的世界面临着各种各样的生存威胁。但是像这些可怕的可能性与天文学家所说的在地球上的存在相比并没有什么。我们这个星球的最终命运是被烘烤,爆炸并最终解体。
    我们没有办法阻止这场灾难。然而根据研究远景的科学家们,包括加利福尼亚大学天文学家格雷戈里·劳林(Gregory Laughlin)认为,生命的前景奇怪,相当明亮。鉴于技术的进步和我们物种的不断演化,人类应该能够在地球不复存在的情况下以某种形式生存。
    但是我们遥远的后代将不得不做一些地球跳跃。
多时代
    第一次重大的宇宙危机将在15亿年左右发生。那时,根据英格兰东英吉利大学环境科学家安德鲁·鲁什比(Andrew J. Rushby)的预测,这个明亮的太阳将引发所谓的“超级全球”变暖。地球将被加热,直到海洋沸腾。
    到那时,我们会关心吗?我们已经有了在月球和火星上建立基地的技术。所以,从现在开始的十亿年半,我们可能已经在整个太阳系中 - 也许还有我们银河系中的其他恒星系统。
    随着太阳越来越热,其他行星将更具吸引力。就像地球变得太热以维持生命一样,火星也会达到一个可以居住的温度。康奈尔大学天文学家Lisa Kaltenegger运行的模型表明,红色星球可以保持愉快另50亿年。
    大约75亿年后,太阳将耗尽氢燃料并转换为氦气。这将导致它膨胀成一个巨大的红色巨人。火星和地球将被炸。另一方面,木星和土星曾经冰冷的月亮将成为热带水世界 - 人类殖民地的主要地产。我们可以在那里生活几亿年。
    在空间殖民化的帮助下,人类可能会超越一切。
    木星的月亮上点缀着被重力摩擦加热的火山。图片来源:NASA / JPL /亚利桑那大学
    从现在开始大约八十亿年后,炽烈的太阳将使得冥王星的路途变得难以忍受。 Kaltenegger说:“确切的日期取决于你估计太阳会损失多少质量,行星会移动多少。但是信息是清楚的:在我们的太阳系中,生命是不可能的。
跳星时代
    幸运的是,劳克林指出,银河系中有二千亿颗其他恒星,大多数都有自己的行星。也许我们的后代会掌握近乎光速的旅行。但是,就目前的技术而言,星际旅行在我们所讨论的时间尺度上是可以想象的。
    迄今为止建造的最快的航天器Voyager 1正在以每小时38,027英里的速度从太阳下飞奔。以这样的速度,要到达最近的恒星需要7万年。但是未来的人类可能会建造星际约柜,这些巨型船只在将殖民者带到新的目的地之前,几代旅行者将会生活和死亡。即使在火箭没有取得进展的情况下,这种跳跃的殖民者也可能在地球过热之前散布在整个银河系。
    一位艺术家的观念显示,美国宇航局的航天飞机1号航天器进入星际空间。图片来源:NASA / JPL-Caltech
起初,这些航行者可能会选择绕行星绕中型,黄星类似于我们自己的星星。这会照顾我们很长一段时间,因为像太阳一样的恒星在它们失败之前持续了120亿年。当一颗恒星老化死亡,我们可以继续下一个。我们有时间了。
    但是,从现在开始的500亿到1000亿年,新星的所有原料都将用完。最后一代像太阳一样的恒星将会燃尽,人类需要一个新的地方来生活。
    事实证明,我们有比黄太阳更好的选择。银河系中散布着红矮星,比我们的太阳更冷,更暗,但是它们的寿命是持久的。拉夫林说:“在接下来的10万亿年里,红矮星正在进入自己的行列。
    所以,红矮星周围的行星可能是我们的家园,直到大约15万亿年后,它们也将到期。
引力时代
    红矮星将是最后一代的明星。一旦死亡,宇宙就会变黑。即便如此,劳克林也并不认为这是人生路线的终点。相反,我们将进入他所谓的“引力时代”。
    普林斯顿物理学家理查德·戈特(J. Richard Gott)说,在这个黑暗的未来,我们可能会在黑洞周围建造巨大的太空发电厂,降低群众对他们的引力,“就像在祖父的时钟下拉下来的重物一样”。要么或者我们可以利用行星的内部热量来产生能量:天体之间的引力相互作用会产生摩擦力,即使没有任何星光,也可以保持行星内部的热量。
    不要想象洞穴居民挤在地热加热器周围。拉夫林说,数万亿年的进化早已改变了我们。也许我们会合并我们的电脑。也许我们甚至不会有一个物理形式。我们后代唯一与我们有共同点的是生命的根本火花:不是有血有肉,而是信息。
    拉夫林说:“这是思考未来宇宙最重要的一课。 “当我们仅仅从地球上的行星和以碳为基础的生活中思考生命的时候,我们就是天真的。”
    信息化的生活几乎可以永远持续下去。 Laughlin估计,从现在开始的15万亿年左右的引力时代可能会持续十年甚至更长的时间。 quintillion是1,然后是18个零。这是我们人类在地球上的整个历史的万亿倍。我们做什么之前,宇宙会死吗?
    尽管如此,这个近乎永恒的世界也不是永恒的。在某种程度上,生活会遇到物质本身的物理限制。
    物理学理论认为,从现在开始的10 ^ 34年(10万亿年)到10 ^ 64年(1亿年)之间的某个时候,在所有原子核中发现的质子将衰变。这意味着黑洞将成为宇宙中唯一有组织的物质形式。未来的人类在这一点上不可能有任何物理形式。
    在10 ^ 100年 - 10年前,即使黑洞也会蒸发。没有任何能量或结构 - 只是一个寒冷,永恒的雾气微粒。这真的是人生的终点。
    或者可能不是。普林斯顿大学的保罗·斯坦哈特(Paul Steinhardt)是现代宇宙学理论的创始人之一,他正在探索一个宇宙经历无穷循环创造的模型。他最新的版本是与哥伦比亚大学的安娜·伊贾斯(Anna Ijjas)共同开发的,他认为宇宙在最后的黑洞启示之前可以经历一个新的大爆炸。
    如果真的出现了,一个新的宇宙大爆炸将会消除这个宇宙的所有痕迹 - 除非我们能找到一种跨越下一个宇宙周期的方法。目前的物理学在这里没有提供指导
    再说一遍,我们有一段时间来思考这个问题。
    人类可能如何超越地球,太阳......乃至宇宙本来就是这样
翻译:google谷歌翻译
天文学家:宇宙只剩黑洞后人类如何生存
http://tech.huanqiu.com/discovery/2018-01/11491559.html
2018-01-02
网易科技 
  1月2日消息,据Futurism网站报道,核战爆发、气候变化失控、全球爆发传染疫情……今天,我们的世界面临着各种生存威胁。但是,与天文学家所说的地球末日相比,这些可怕的预测似乎显得微不足道。地球的最终命运或许被烘干、被诅咒,并最终瓦解。关键是我们无法阻止这场灾难。
  然而,据科学家如美国加州大学的天文学家格雷戈里⋅劳林(Gregory Laughlin)表示,人类的前景非常乐观。随着技术的进步和人类物种的持续进化,即使地球已经不复存在很久之后,人类依然能够以某种形式生存下来。但是我们的子孙后代可能将不得不进行太空旅行。
  多行星时代

木星的月亮上点缀着被重力摩擦加热的火山。 图片来源:NASA / JPL /亚利桑那大学
  第一次重大的宇宙危机将在大约15亿年后爆发。据英国东安格利亚大学环境科学家安德鲁⋅拉什比(Andrew J. Rushby)预测,届时明亮的太阳将会引发所谓的“超级全球”变暖事件,地球将被加热到海洋沸腾的程度。但到那时,人类已经不再畏惧这种类型的灾难——我们已经有了在月球和火星上建立基地的技术。因此,从现在开始的15亿年内,我们很可能会在整个太阳系,甚至前往银河系的其他恒星系统殖民。
  随着太阳变得越来越热,其他行星也会变得更有吸引力。就在地球变得太热而不能继续维持生命存在的时候,火星将会达到适宜居住的温度。康乃尔大学的天文学家丽莎⋅卡尔腾格(Lisa Kaltenegger)运行了一个模型,显示这个红色星球在接下来的50亿年里还能保持正常存在。
  大约75亿年后,太阳将耗尽氢燃料,转而使用氦。这将使它膨胀变成一颗巨大的红色巨星,火星和地球都将燃烧起来。而另一方面,木星和土星曾经冰冷的卫星将成为热带水世界。成为人类的黄金聚居地。我们可以在那里生活几亿年。大约80亿年后,炽热的太阳将让冥王星都变得无法忍受。卡尔腾格解释称:“确切的日期取决于模型设定太阳会失去多少质量,以及有多少行星会移动。”但有一点很清楚:到那个时候,在我们的太阳系里,生命将无法继续生存。
  星际旅行时代
  幸运的是,劳林指出,银河系中有2000亿颗其他恒星,其中大多数都有自己的行星。也许我们的后代已经掌握了接近光速的旅行方式。实际上,在现有的技术下,如果肯花上几亿年的时间(这正是我们目前在讨论的时间尺度),星际旅行已经可行。
一位艺术家的观念显示,美国宇航局的航天飞机1号航天器进入星际空间。 图片来源:NASA / JPL-Caltech
  迄今为止人类建造的最快太空探测器“旅行者1号”,正以每小时超过6万公里的速度飞离太阳系。以这样的速度,它需要7万年才能到达最近的恒星。但未来人类可能会建造“星际方舟”,这是一艘巨大的飞船,在运送殖民者到达新的目的地之前,一代又一代的旅行者在上面繁衍生息。在地球过热之前,这些星际殖民者应该可以遍布整个银河系,即使在火箭技术上没有取得任何进展。
  开始的时候,这些旅行者可能会选择在中等大小的恒星系统中驻留,它们有与太阳相似的黄色星球。这可以让我们继续生存很长一段时间,因为像太阳般的恒星在消失之前的寿命可达120亿年。随着这样的恒星逝去,我们可以继续前进。我们依靠这样的方式可赢得更多时间。
  然而,500亿年到1000亿年后,所有的新恒星原料都将被消耗殆尽。最后一代的太阳类恒星也将会燃烧殆尽,人类将需要新的生存空间。事实证明,我们有比像太阳这样的黄色恒星更好的选择。银河星罗棋布着无数红矮星,它们比我们的太阳更凉爽、更暗淡。劳林说:“在接下来的10万亿年里,红矮星将成为人类生存的新目标。”直到15万亿年后,它们也将消失。
  引力能源时代
  红矮星将是最后一代恒星。当它们死亡后,宇宙就会变黑。即便如此,劳林并不认为这是人类种族的终点。相反,我们将进入他所说的“引力能源时代”。普林斯顿大学物理学家J⋅理查德⋅戈特(J. Richard Gott)说,在这个黑暗的未来,我们可能会在黑洞周围建造巨大的空间发电厂,或者我们可以利用行星内部的热量来产生能量,利用天体之间的引力相互作用产生摩擦,这可以使行星在没有星光的情况下保持热量。
  不要想象穴居人蜷缩在地热加热器周围的场景。劳林表示,数万亿年的进化将会彻底改变我们。也许我们会和电脑融合,也许我们甚至都没有物理形态。我们的后代与我们拥有的共同之处就是生命的精华——不是血肉之躯,而是遗传信息。劳林说:“这是思考未来宇宙最重要的一课。当我们认为生命只存在于类地行星上、并以碳为基础时,我们的想法可能过于天真。”
  以信息为基础的生命可以一直持续下去。劳林估计,从现在开始大约15万亿年后开始的引力时代可能会持续数十万亿年之久,而这是地球上人类全部历史记录的万亿倍。
  宇宙会先于我们而消亡吗?
  然而,即使是这种近乎永恒的东西也并非真正的永恒。在某一时刻,生命会进入物质本身的极限。物理理论表明,在10的34次方年到10的64次方年间,所有原子的原子核中的质子都会衰变。这意味着黑洞将是宇宙中唯一有组织的物质形式。届时,未来的人类无法拥有任何物质形态。而在10的100次方年后,甚至黑洞都会蒸发。那里将没有任何能量或结构,只剩下一种冰冷的、永恒的粒子迷雾。这才真的是生命的终点。
  或许也不是。普林斯顿大学教授、现代宇宙学理论奠基人之一保罗⋅斯坦哈特(Paul Steinhardt)正在探索一个模型,显示宇宙经历无穷无尽的创造周期。他的最新版本模型是与哥伦比亚大学的安娜⋅伊加斯(Anna Ijjas)共同开发的,表明在黑洞最终毁灭之前,宇宙可能会经历一场新的大爆炸。如果事实真的如此,新的大爆炸将抹去这个宇宙的一切痕迹,除非我们能找到一种进入下个宇宙循环的方法。目前的物理学没有提供任何指导,幸好我们还有时间来思考这个问题。

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