在正常情况下,约45.5亿岁的地球应该可以再坚持50亿年 。这个数字是由太阳的寿命决定的,太阳到50亿年后将膨胀成红巨星,那时地球将被太阳吞噬 。不过,地球环境正在逐渐恶化,资源也在逐渐减少,因此天文学家一直在积极寻找可以替代地球的宜居行星 。从火星到位于4.24光年之外的比邻星B,再到距地球1100光年的开普勒-442b,或许我们仍可以在本超星系团中辗转生存 。
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其次,空间一直在加速膨胀,这是由暗能量——一种克服万有引力、产生斥力的神秘力量造成的 。如果空间加速膨胀的情况持续下去,到了某个临界点,万有引力将不足以抗衡暗能量的斥力,行星会逐渐远离恒星 。再继续下去,构成物质的电磁力也将无法抗衡暗能量,物质被细碎化,宇宙重新变成只有基本粒子的世界,这就是“大撕裂” 。
有计算表明,大撕裂如果发生,它将发生在900亿年以后,但是加速膨胀对超星系团尺度产生影响的时间会更短 。有人做了这方面的计算,最乐观的估算是约370亿年左右,大撕裂就会影响到本星系群 。而在最悲观的情况下,这个数字约为60亿年 。也就是说,我们至少要在这段时间内掌握飞出本超星系团的技术 。
亚光速够用吗?
上文中,我们提到了宇宙的加速膨胀,证明本超星系团的边界其实一直在扩张当中,所以我们可能要重新回到速度上来 。
本超星系团的最大直径(2亿光年),用2亿光年乘以哈勃常数,我们可以计算出本超星系团边界的弥散速度,约为4159千米/秒左右 。通过这个数字推演,我们可以知道:在几百亿年内,本超星系团边界弥散的速度不会超过光速(目前距离我们140亿光年外的星系可能正在以超光速远离地球) 。因此,亚光速航行肯定是够用了 。
1千克物质从静止加速到光速的99.9999%(亚光速),需要的能量大概是714千克物质全部转化成能量这么多(根据爱因斯坦质能方程得出),这些能量足够全世界用电约100天 。
如果人类要逃离本超星系团,一个能装载部分人类和生命维护系统的飞船的重量至少是空间站的百倍 。目前中国空间站的重量在10万千克左右,而国际空间站的重量是42万千克左右 。无论怎样,我们使用的飞船最低质量也要在1000万千克(1万吨)左右,需要的能量实在是太大了 。
现在航天器加速的动力还是来自于化学燃料燃烧,它能变换成能量的质量不过是燃料总质量的十亿分之一左右 。科学家已经开始积极研究核聚变火箭了,美国核聚变火箭引擎研究小组预计2028年进行核聚变引擎的首次试飞 。不过,理论上,核聚变反应的质能转化率仅为0.7% 。
另外一种提供动力的方法是反物质火箭 。当粒子和反粒子相互接触时,两者瞬间湮灭,全部质量都将100%转化为能量,利用这种反应释放出的能量作为火箭推进剂的就是反物质火箭 。但这方面的技术发展也不尽如人意,在地球上,科学家们需要通过粒子加速器来生产反物质 。以现在的技术,每生产10毫克(1毫克等于0.000001千克)正电子将耗资2.5亿美元,而且它们只能存放在电磁场中保存 。在这样的情况下,我们可能得不偿失 。
最后一种提供动力的方式是曲率引擎 。曲率引擎可以使时空扭曲,它通过压缩宇宙飞船前面的时空,令飞船后方的空间膨胀,以空间的变形来推动飞船的前进 。因为扭曲了时空,航天器利用时空本身在移动,所以它的一个好处是不受相对论的限制,飞船的速度可以超过光速,更快地到达目的地 。如果使用曲率引擎加速飞船到10倍光速,我们到火星只需要75秒;航天器飞过奥尔特云(广义太阳系),只需要约72天的时间;离开本超星系群的时间也会缩短10倍 。但曲率引擎更像是科幻小说中无法实现的想法,因为为了使空间弯曲,至少需要将和木星一样重的质量(1.9×1027千克)转化为能量 。
人类到底能不能离开本超星系团?如果一定要给出一个结论,那就是理论上是可行的,留给我们寻求方法的时间还充足;但技术上是不可行的,除非科技水平出现爆发性的进步 。
【人类能离开本超星系团吗 室女座超星系团】
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