人类能够在地球上生存是一件概率极低的幸运事件。不仅因为地球适宜的位置允许生命出现，而且还因为周围环境条件导致的许多潜在灾难性事件得以避免。现代科学正在试图寻找另一颗适合地球人居住的星球，但计算和观测的结果却很小。尽管大气层保护我们免受太空黑暗的影响，但我们可能仍然需要用理性的眼睛来看待并接受宇宙运动的冷酷物理过程。
本文来自11 月26 日特刊《新京报·书评周刊》，B06-07。
Sun —— 呼吸求救信号
相比黑洞，太阳距离我们要近得多，一旦太阳发生危机，就会对我们造成严重影响。太阳日冕活动引起的物质喷射对地球上的粒子和磁场有着深远的影响。 1859 年，日冕爆发彻底瘫痪了地球的电报系统。幸运的是，地球有自己的磁场和大气层，电晕辐射不会直接影响地球，而是要么被磁场偏转，要么被大气层直接吸收。尽管如此，大量的电力穿过地球，可能会直接损坏发电厂和设施。为了尽可能避免日冕喷发造成的损失，我们计划在2023年发射靠近太阳的太阳卫星，观测太阳表面的磁场活动。如果观测到对地球造成严重破坏的大规模日冕喷发，航天机构会发出预警信号，人类会采取预防措施，尽量减少一些容易受到干扰的系统设备的损失。
太阳孕育了我们，也掌管着我们的命运。虽然它看起来像一个球体，但它实际上是一个等离子体球体，除了我们通常接触到的液体、固体和气体状态外，气体还通过失去电子结合在一起。形成离子的条件。这就是所有星辰诞生的法则。从微观物理学的角度来看，巨太阳只是一个气体分子球，但它的质量却达到了惊人的——。想象一个充气的气球，其重量与铅球相同。通过核聚变和气体压缩的硬化过程，太阳的质量达到了整个太阳系的99%。
然而，太阳—— 和所有恒星都陷入了气体危机。
恒星的形成和生存可以理解为核聚变的呼吸，将氢转化为氦并产生更多的热量。目前，太阳已经在太空中呼吸了45亿年，处于中世纪阶段，但大约30亿年后，它的呼吸系统就会出现问题，周围的氢气也会减少。一旦耗尽，太阳就会从恒星转变为红巨星（所有恒星在燃烧后期都会经历的阶段），体积膨胀约200倍，表面温度也会降低。这时，太阳就变成了儿童画中的一个鲜红的球体。
之后，太阳进入氦聚变过程，氢元素被消耗。一系列的脉冲和核心塌陷从内部粉碎了太阳的外壳，留下了一颗由留在星云中心的核心形成的白矮星。它开始冷却、变暗、失去光泽，最终变成黑矮星、碳和尘埃的残余物。目前宇宙的年龄（137亿年）还不足以在其中形成黑矮星（需要200万亿年），但这可能是所有恒星的终结。
仙女座星系。仙女座星系（编号M31）距离银河系不远，同时也是本星系中最大的，其外观与银河系非常相似。目前的观测显示，仙女座星系正以每秒300至400公里的速度快速接近地球。如果继续这样下去，仙女座星系将在大约45亿年（有人说30亿年）后与银河系正面相撞。这听起来像是一场灾难性事件，但令人惊讶的是，天文现实中并非如此。星系之间的相遇不会导致恒星的毁灭，而只会在两个星系中产生黑洞。它们合而为一，重组为一个新的、更大的星系。到那时，如果地球上仍然存在人类文明，就有可能观测到两个像丝带一样留在夜空中的星系。与巨型星系的合并相比，小行星对地球造成的破坏要可怕得多。
寻找第二个家园的新星球——
无论我们在地球上的生活条件如何，地球都是我们的家。但有一天它会被毁灭（尽管人类文明是否能生存到那个时间存在疑问），并且有可能在宇宙中找到第二颗适合生命存在的星球吗？
有一段时间，火星似乎是一个不错的选择。人们还发现，距离地球不远的火星上可能存在水的痕迹。但如果你要搬到火星，你就需要戴上一件，因为每个人都有患减压病的风险。接下来，正如我前面在小行星事件中提到的，一些有潜力攻击地球的小行星会因为重力的影响而飞向火星，而火星上的安全条件其实远不如马苏。最后，如果等到太阳进入红巨星阶段，太阳系的另一颗行星火星将无法生存。如果我们想在地球面临无法生存的危机时找到一颗能够长期生存的行星，我们就必须把目光投向太阳系之外。
Kepler-438b 是我们发现的距离地球最近的潜在宜居行星，在0 到1 的评分范围内得分为0.88。然而，请记住，这里生活的便利程度只是相对的。 Kepler-438b 的大小和体积与地球大致相同，绕天琴座的一颗红矮星运行。它保持了足够的光距让液态水存在，甚至可能存在大气层。它离我们很远，只有12光年。然而，它的表面温度高达60摄氏度，大约每100天就会爆发一次，释放出的能量足以摧毁地球上的所有生命。
开普勒-438b。
在目前已知的行星系统中，已发现的行星系统总数为2015个，但没有一个行星系统可以同时拥有两个以上的类地栖息地。在无法直接观测到的系外行星中，满足能够储存液态水这一最基本条件的行星的存在极不可能，根据物理计算以及彗星穿过系外行星时携带的尘埃痕迹很少。即使它存在，是否有可能建造一艘宇宙飞船到达这个星球仍然是个问题。如果我们想要让一个勉强满足某些条件的星球适合居住，这也是一个天文工程，人类需要建造大气层，创造绿色植物，改变大气环境。或者，为此目的需要对人类进行基因改造。改变你的身体结构以适应新星球的环境，例如能够直接呼吸氢气或改变你的骨密度。即使这项技术在未来变得绝对安全、稳定、普遍，人类也不会是地球上唯一的生物。还有许多动物、植物、微生物、甚至细菌与人类有共生关系。你如何利用它们来殖民新行星呢？
换句话说，根据宇宙无限可能性的概念，遥远的地方应该存在一颗与地球相似的生命的星球，但即使我们试图在地球2.0上重建我们的家园，我们也永远无法到达。 \’t。访问越容易，您可以做的工作就越多。从我们现在的角度来看，地球是宇宙中一个特殊的角落，我们能做的就是尽可能珍惜它的时光，珍惜那里出现的一切奇妙现象。正如浪漫物理学家卡尔·萨根在《缤纷与冷酷 宇宙探索简史》 —— 中所说，它是虚无中的微光。
正如你所看到的，行星和恒星就像人类从出生到死亡一样，从恒星的角度来看，人类和数十亿其他生命短暂的生物都暴露在极度寒冷的环境中。里面又相隔很远。”
“放眼宇宙，每一个星球的未来都是由当下的变化决定的。而我们小小的星球，恰巧正处于历史的紧要关头……无论你做出怎样的选择，都会对一代又一代的子孙产生深远的影响。”以及他们在这个星球上的命运。 ”
小行星—— 能与之竞争吗？
虽然来自太阳的威胁离我们相当遥远，至少在时间上是这样，但来自小行星的威胁似乎一直存在。如果恐龙的灭绝是小行星撞击地球造成的，那么从恐龙灭绝到今天现代人类社会出现的时间，在地球上不过是一眨眼的时间。
人们忘记了科学技术和文明的发展是在眨眼之间发生的。在进入现代文明之前，人类社会不得不面对流行病、饥荒、宗教传说中提到的毁灭世界的洪水和最后的审判。随着科学的发展，这些东西逐渐远离社会，人们忙着以乐观的眼光关注进化论、物理、化学的发现，逐渐揭开所谓的“世界本质”。发现它。 《末日演讲》已经成为一种幻想。但1908年，通古斯河发生的事件唤醒了人类的末日意识。同年6 月30 日，一颗小行星进入地球大气层并在半空中爆炸，将西伯利亚伦敦大小的区域夷为平地，圣彼得堡、柏林、伦敦和其他地方的气象观测站监测到这一区域。直到20 年后，研究人员才访问该地区，研究小行星撞击地球的影响。
通古斯河的遗迹十分奇特，只有一个圆形的爆炸中心，没有形成陨石坑。更准确的猜测是，陨石在大气层中爆炸，并没有直接撞击地球。据爆炸现场估算，这颗小行星直径约60米，重量10万吨。通古斯河爆炸释放的能量是广岛原子弹的1000万倍，如果它落到地面而不是在空中爆炸，其影响将达到数千万倍。那就更加悲惨了。
现代人类直接观察到的另一个影响来自我们遥远的邻居木星。 1994年，一颗彗星与木星相撞。讽刺的是，几个月前，当媒体采访欧洲天文中心的一位代表，问他小行星撞击行星的概率有多大时，他自信地回答说，概率只有百万分之一。但几个月后，这种情况发生在木星上。 7月16日，舒梅克-利维彗星以每秒60公里的速度与木星相撞，五分钟后爆炸区域蔓延到木星上空3000公里的区域，最终在木星上留下了撞击疤痕。它的大小与地球差不多。
这次事件让人们认识到概率在小行星事件面前是行不通的。这并不是说当时负责人不讲道理，也不是说天体物理学家的逻辑有问题，而是说他们的结论就数理统计而言是没有问题的。然而，宇宙中小行星的数量很难测量（波士顿的史密森天体物理观测站估计近地天体的数量可能为30亿个），而且流星体彗星碎片本身并不发光。在太空中观察它们并不容易，但当我们观察它们时，像通古斯卡这样的小行星事件可能已经在距离地球非常近的地方发生。它不一定要那么大；直径只有几十米（也许是半个停车场的大小）就足以在撞击地球时对人类造成毁灭性的伤害。对于地球本身来说，小行星撞击就像一个扔出的纸团击中一个人，但对于人类来说，这相当于每个城市附近的核爆炸。
在危险的太空枪战中，我们应该感谢地球独特的环境，但有时我们的邻居可以帮助阻止枪击事件。月球可能与此有关。上面提到的木星，由于其巨大的体积和强大的引力场，可以吸引很多小行星改变轨道，与木星相撞，这有助于避免小行星撞击的可能性。
天文学研究人员使用都灵指数来评估小行星撞击地球的风险。该指数的排名从0到10。目前观察到的所有小行星的评级均为0（无风险），最高风险发生在2004 年。小行星99942（也称为“毁灭”）在轨道观测后大约200 次被授予都灵指数4 评级。事实证明，它极有可能在2029年与地球相撞，造成人类文明的毁灭。幸运的是，六个月后的观测发现，由于火星引力的影响，轨道发生了变化，2029年4月，它将抵达距离地面6万公里高度的距离地球最近的位置，在此之后，我们计划改变轨道。然后飞往火星。与地球相撞的概率也从四百五十万分之一下降到百万分之四。
毁灭之星。
如果有一天小行星有100%的机会撞击地球，人类当前的反应将是考虑改变其轨道并用武器攻击它。您可以在小行星附近制造爆炸来改变其轨道。除非遇到特别大的行星碰撞，否则人类还是有办法保护自己的。最困难的是如何观察它们。这些小行星和尘埃碎片的直径只有几十米，在太空中几乎看不见。截至2000年底，估计天体与地球相撞的概率为五百分之一，但无法通过观测确定该天体是小行星还是太空碎片。就此而言，太空环境对地球存在诸多潜在威胁。我们能做的就是对太空环境保持警惕，尽力捕捉它的扰动。
黑洞——可以被人类利用吗？
在目前公众对宇宙的认识中，黑洞无疑给我们留下了最可怕的印象。它们吞噬了周围的一切，连光都无法逃脱。
当大质量恒星坍塌时，就会形成黑洞。在成为黑洞之前，恒星保持着近乎恒定的引力，但当它坍缩时，恒星开始疯狂收缩，其质量和引力变得无穷大。 1915年，爱因斯坦提出了广义相对论。后来有人发现爱因斯坦的物理方程在某些情况下会产生无穷大。这个结论破坏了已知的宇宙系统。当时，人们还在为爱因斯坦公式的正确性而苦苦挣扎，并针对相应的宇宙操作系统提出了一些补充想法。 （黑洞的另一面，白洞，也是由俄罗斯物理学家伊戈尔·诺维科夫在1964年根据爱因斯坦方程推导出来的。虽然理论上极有可能存在，但目前还没有实际观测到。没有） 。
1970年，人类首次证实黑洞的存在。一颗美国卫星发现，一颗太阳大小30倍的行星受到天鹅座附近一个看不见的中心的引导。这是人类第一次看到黑洞。这似乎是一幅可怕的未来图景，但有一天，地球附近会出现黑洞，地球和太阳都无法逃脱它的魔掌，被一点点吞噬吗？
日本漫画家伊藤润二在《宇宙》年间创造了这样一颗行星，一路上吃掉了所有其他行星，最终将触角伸向了地球。伊藤润二的漫画作品无疑体现了极度绝望和人性邪恶的未来，而这样的结局或许会成为现实。黑洞是无望和可怕的，但黑洞很可能是宇宙本身的核心，银河系的中心是一个质量超乎人类想象的巨大黑洞，它通过吞噬恒星而不断增长。有可能。
《地狱星》，作者：[日文]伊藤润二，译者：郑晓莉，版本：新光出版社，2023年10月。
根据大爆炸理论和暴胀理论，宇宙继续膨胀，但根据后大爆炸理论，宇宙中基本粒子的数量和密度保持不变。随着宇宙中原子的密度变小，很有可能在宇宙的不同地方会出现越来越多的黑洞，更不用说时间长了恒星最终也会变成黑洞。他们的寿命结束了。 1982年，加州理工学院物理学家史蒂芬·赫罗德斯基推测，黑洞提供的能量会迅速减少。现代物理学家重新审视了这个想法，发现黑洞的大小可能难以想象。如果它继续吸收能量，它的尺寸将变得比我们所知的宇宙还要大。
然而，人们对黑洞的认识仍在探索之中。公认的观点是，黑洞和白洞在理论上是截然相反的现象。白洞不会吸收能量，只会将能量释放到外界，而黑洞会吞噬一切，不会释放任何幸存者。然而，史蒂芬·霍金博士在演讲中认为，黑洞并不是人们想象的那样，它会向外界发射能量甚至光。根据霍金的研究和计算，“黑洞似乎以恒定的速率发射粒子。最终让我相信这是一个真实的物理过程的是，飞走的粒子正是我的计算预测的，它会产生粒子并发射辐射，就像任何其他正常的热物体，热量都会被其表面的重力吸收，而重力与其质量成反比。”霍金的裁决不仅颠覆了公众的认知，也让许多物理学家难以接受。一会儿。霍金甚至利用微黑洞——提出了一个更大胆的想法。遗憾的是，太阳大小的微型黑洞尚未被发现，但霍金相信，有一天，如果可能的话，黑洞辐射可以提供能量。当我们发现一个超级黑洞、一个微型黑洞、一座山那么大时，这个黑洞发出的能量足以为整个地球提供动力。
即使宇宙中不存在黑洞，也可以在空间和时间以外的维度（第四维和第五维之外）利用重力人为地创建黑洞。然而黑洞密度太大，无法沉入地球中心，因此霍金提出，未来这些能够发电的微型黑洞将漂浮在绕地球的轨道上。
我们不知道有一天黑洞是否会成为人类开发和利用的新能源。即使霍金的想法成为现实，也肯定需要几个世纪的时间。那么这个用来发电的人造黑洞是否会逃脱人类的控制并再次咬住地球呢？——技术的神奇与恐怖完美地融入了这个想法。然而，我相信，考虑到人类必需的能源需求，我们的子孙后代肯定会做出一些无望的事情。
作者| 宫子
编辑| 李永波清子
校对|薛金宁
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