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宇宙是否允许生命永存下去,著名科学家戴森是这样看的
2017-11-12 8:42:00           作者: 宇宙小百科

最新观测表明,宇宙正在加速膨胀。如果这一结论获得证实,那么生命的前途可能极为不妙。物质将变得稀薄,现在我们眼中的所有恒星将离去。到那个时候,就真的没有新世界可供人类征服了,我们将真正成为宇宙中的孤独一族,甚至很可能根本无法存在。

宇宙是否允许生命永存下去,著名科学家戴森是这样看的

宇宙学观测表明,宇宙将永远膨胀下去,而不是像科学家一度认为的那样,膨胀到一个最大尺度后又开始收缩。因此,我们注定不会在一场狂暴的大收缩中走向世界末日。初看起来,永恒的膨胀应该使我们乐观:有什么东西能够阻止一个有充分智慧的文明,利用无穷无尽的资源从而永远生存下去呢?

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但是生命是靠能量和信息繁荣兴旺起来的:在永远膨胀的条件下,任何一种有意义的意识形态都不可能永远存在。

永世的荒漠

在普林斯顿高级研究所的弗里曼·戴森于1979年发表一篇经典论文之前,没有几位宇宙学家深入考虑过一个永远膨胀的宇宙对生命的影响。自从戴森的论文发表后,物理学家和天文学家开始反复思考这个问题。

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在一个可能具有无限体积的永恒宇宙中,人们希望能够收集无限多的物质、能量与信息。但出人意料的是,即使我们付出了无数代的艰辛努力,仍然只能收集到有限数目的粒子、有限的能量以及有限数目的信息位。令人更感沮丧的是,可用的粒子数、尔格数以及信息位数或许会无限增长,问题不是缺乏资源,而是这些资源很难收集。

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最主要的障碍恰好就是使我们能够期望生命永存的那个现象——宇宙膨胀。通常当宇宙的尺寸增大时,能源的平均密度就下降。宇宙的半径增加1倍,将使原子的密度下降为1/8。对于光波,这一下降的速度更快。由于宇宙的膨胀把光波拉长,从而吸走了光波的能量,因此当宇宙半径扩大1倍时,光波能量密度将下降为1/16。

由于物质密度的下降,收集资源将成为越来越费时的工作。届时,我们可以采取两条截然不同的策略:让物质送上门来或出去搜寻物质。

对于前者,从长远来看,最好的方法莫过于让引力来承担这一工作。

败于虚空

然而,引力也面临着同宇宙膨胀相抗衡的问题,因为后者使物体分开,从而削弱它们之间的相互吸引。只有一种情况除外:即宇宙刚好处于膨胀与收缩之间时,在这种情况下,引力将无限度地聚集起越来越多的物质。但是,最新的观测结果却与这种情况相矛盾,而且可以聚集起来的物质变得高度集中后将坍缩成黑洞,从而把所有生命形式一扫而光。住在黑洞内部不是一件令人高兴的事,在地球上是条条道路通罗马,而在黑洞内部则是条条道路(在有限的时间内)通黑洞中心,在那里所有一切都会遭到分解和毁灭。

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并非所有的能量形式都同等地受到稀释的影响。例如,宇宙中可能充满了一个宇宙弦网络。所谓宇宙弦,就是其上聚集了能量的无限长而细的弦,它们可能是在宇宙早期不均匀冷却的过程中产生的。

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宇宙弦中每单位长度上的能量不因宇宙的膨胀而变化。我们或许可以尝试切断一根弦,聚集在断开的端头周围并利用它的能量。如果宇宙弦网络是无限大的,那么我们就可以期望我们的能量需求永远得到满足。但奇就奇在这里,不管我们能做什么事情,自然界同样也能做。如果某个文明能够想出一种办法来切断宇宙弦,那么弦的网络将会自动分解开来(例如,黑洞可能自发地出现于弦上并吞食它们)。因此,智慧生命或许只能在用掉有限的一点弦后就碰到弦断开的另一端。整个弦网络最终将消失,使这个文明又没有能量可用。

那么利用量子真空又如何呢?遗憾的是,如果真空放出能量的话,那么它就将跌落到一个更低的能态上,但真空已经是处于最低能态上了。

无论我们多么聪明,也无论宇宙多么配合,有朝一日我们终将面对我们可以支配的资源数量有限这一局面。我们必须学会用较少的资源生存下去,可行的办法之一便是设法降低我们的体温。可以设想通过遗传工程改造人类,使之能在体温低于35.8℃的情况下活动。

冬眠能使人长存吗

有机体的体温下降到一定程度后必然就不能再下降了。对于缺乏自信心的人来说,似乎是走投无路了。然而,戴森想出了一个大胆的点子——冬眠,此时有机体将只有很少一点时间是醒着的。在睡眠时,有机体的代谢率将下降,事实上,把越来越多的时间用来睡觉,有机体就可以只消耗有限的能量,但却能永远生存下去,并产生无穷多的想法。戴森的结论是,永恒存在的生命的确是可能的。

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放弃我们的身体

放弃自己身体的设想虽然看起来像是未来主义的奇谈怪论,但要实现它却不存在根本的困难。许多科学家认为,意识并不是某一组有机分子所特有的现象,而是可以用多种不同的形式来体现,从太空机器人到有知觉的星际云。

大多数现代哲学家和认知科学家都认为,有意识的思维是计算机能够实现的一种过程。在此我们不必关心其细节,我们还有几十亿年,甚至几百亿年的时间来设计新的物理化身。有朝一日,我们将把自己意识上的自我转移到这些化身上。

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把自己变成一组指令送到极远的新宇宙,这是关于智慧生命能否永世长存的一个焦点,涉及对计算的基本限制。计算机科学家一度认为,如果不消耗某一最低限度的单位能量,计算是不可能进行的。20世纪80年代,研究人员意识到,某些物理过程可以作为无损耗计算机的基础,这样的计算机运行时可以只耗用任意小的能量。

为了减少能量的消耗,计算机只要降低速度就行了,这里需要满足两个条件:首先,与其环境保持热平衡状态;其次,必须不丢弃信息。遗憾的是,这些条件在一个膨胀的宇宙中是无法解决的问题。

由于宇宙膨胀把光的波长拉长,有机体将不能发射或吸收为了保持与环境的热平衡而需要的辐射。而且,由于只有有限数量的材料供它们使用(因此也只能有有限的记忆),有机体最终将不得不为了容纳一个新的念头而忘掉一个旧的念头。这样的有机体将以何种形式永恒存在呢?有限的信息意味着思维也是有限的。有机体将要做的一切就是重温过去,一次又一次地反复产生同样的思想。永恒的存在将变成一座监狱,而不是创造和探索那无穷无尽的过程。

永恒的生命是否还存在其他的一线生机呢?如果量子力学允许稳定的虫洞存在,

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那么生命形式或许就能克服光速带来的障碍,进入宇宙中某些用其他方式无法到达的区域,并收集无穷无尽的能量和信息。或许他们还可以建造一些“新生”宇宙,把自己——或者是把如何重构自己的一组指令——送人新生宇宙中。这样,生命也就可以一直延续下去了。

责任编辑: 蔚 蓝 文章来源:
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