第五章 大过滤器
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“为什么会这样?”方飞语的心里居然没来由的涌起一股同病相怜的失望感。
“因为相对论。”
“相对论?”
“对,你们称之为相对论。我们称之为质能理论。你认为,现阶段限制蓝星人类深空探索能力的关键因素,是什么?”
面试的考题部分开始了吧?虽然身为文科生,科学理论不是方飞语的强项,但他终究还是一位资深的键盘侠,不至于第一关就被难倒:
“是材料。”
“材料?你的视角倒是很独特。”
“蓝星人类已经拥有了可控核裂变技术。如果不考虑成本,能量密度并不是问题。问题在于,就算核裂变反应堆的能量密度再高,在真空中,仍然缺乏推进介质,将反应堆的出力转化为推力。
因此,我们现在依然得依赖化学能火箭。要承载更多的有效载荷,要飞得更远,就需要更多的燃料。更多的燃料,本身又会带来更大的质量,占用更多的载荷。
这已经变成了一个死结,无论是采用多级火箭、轻质材料技术,采用能量密度更大的推进剂,还是利用引力弹弓,目前人类载人航空技术的理论极限就是把宇航员送上火星。而且还不能保证回来。
这个死结,在目前的理论框架和技术水平下,只有一个可能解:等离子火箭。用核裂变反应堆的能量把推进介质等离子化之后,喷射出去。这样,对推进介质的消耗量将会呈指数级别的降低。
同时,因为绝大部分的基本元素都可以作为推进介质,飞行器只要达到可停驻的天体,都可以补充燃料。
唯一的也是最大的瓶颈是,超高速等离子喷流会侵蚀几乎一切常规物质,火箭发动机的喷口当然也不例外。
如果人类能够找到一种材料,能抵抗住等离子尾焰的侵蚀,哪怕只是大幅减缓这种侵蚀——我们就将会在太阳系内畅行无阻,甚至走出太阳系。”
“不错。”旅行者赞赏的说道,“系主任不是一个研究岗位,需要的不是具体的科学素养和技术水平,而是对科技的理解力、想象力和前瞻性。这点上你很不错。那么,你猜,星际联盟的主流航天科技路线是什么?”
“是什么?”方飞语有些茫然,他怎么会知道?
“你可以猜测,可以推理,不过,在你们没有达到三级文明的标准之前,星际联盟不能和你们进行直接的科技交流,所以我不会直接告诉你答案。”
“为什么会有这样的规定?”
“星际联盟有三大基本行动准则:文明保全原则,最低干预度选择,非暴力原则。这三条准则,和星际联盟成立的目的有关。”
“什么目的?我还以为,星际联盟是一个相对松散的互助性组织。”
“不,星际联盟成立,是有着非常严肃的目标的。你有没有听说过大过滤器?”
“有,不过,在蓝星上,这还只是科幻小说里提出来的概念,而不是一个正式的科学名词。”
“大过滤器,是真实存在的。”旅行者顿了顿,话题突然变得沉重起来,“生命并不是什么稀有的东西,想必你也知道了,你们本以为阳光空气和水是生命的三要素,是吗?”
“是的,不过现在已经被证否了。生命的三要素,其实是构成生命体的必需物质、也即原材料;维持生命活动所需要的能量来源;以及物质交换的介质,在蓝星上,是水,但不一定在所有的生命星球上都是水。”
“嗯,所以你们已经发现,在蓝星上,即使在极端环境中,生命也无处不在。”
“比如深海,地底岩层,极地冰川。”
“所以,即使在太阳系中,蓝星多半也不是唯一的生命星球。只是你们还找不到而已,不管是现存的,还是已经灭绝的。”
“但是,智慧生命就很稀有了,是吧?”方飞语问。
“对,在整个银河系之中,智慧生命的绝对数量不算少,但就密度而言,实在低得可怜。智慧生命的诞生,对所在行星的环境要求太过苛刻。要知道,生命的进化本能,只是为了更好的适应环境和繁衍,而并不会刻意的强调智慧。”
“我明白了。所以生命需要在很长的时间里、在相对稳定的环境中、依靠充足的能量和物质,经过反复的尝试,才有可能恰巧开启了智慧生命这条进化路线,然后走到极致,产生生命?”
“你说得已经非常接近了。不过,智慧不是偶然的选择,而是必然。生命进化出对外界的反应能力,正是为了更好的生存。既然有了最初的神经系统,就会进化出智力,然后是智慧,最终诞生智慧生命。
你把动物的智力和人类的智慧割裂开来了,这二者本质上是同一种东西,复杂和精密程度不同而已。”
“受教了。”方飞语心悦诚服的夸赞了一句,此时他已经不再怀疑旅行者真是外星人了。想必地球上有这样智慧的人类不多,更不可能恰好有一个今晚跑来这里跟他玩Cosplay。“那么,大过滤器是具体是什么?或者说哪些事件?”
“最大的大过滤器,就是——恒星。”
“恒星?”
“你们把主序星阶段的恒星分为红矮星、橙矮星、黄矮星、巨星和超巨星,对吧?和我们的分类并无本质区别,都是按质量排序。
宇宙大爆炸——我们解释宇宙诞生的主流理论也是这个,大爆炸之初,因为宇宙中物质密集、氢元素含量高,第一代恒星多半都是巨星和超巨星。但无论是哪种,第一代恒星系都和生命无缘。
没有恒星熔炉中创造出来的重元素,第一代恒星周围的行星全都是气体行星,根本没有材料来形成生命。
第一代的大中型恒星已经消亡了,而很多橙矮星还活着,红矮星更不用说了,还年轻得很,才度过了生命周期的一点点。第一代红矮星和它们统治的恒星系,锁定的那些物质,除非等到哪一天它们被其它天体或者天体团吞噬,否则永远也不会被释放出来,成为生命的材料了。
我们从第二代以后的恒星说起吧。黄矮星以上的恒星理论上都不能支持周围行星上进化出智慧生命,它们的寿命太短,活动太过于狂暴。
黄矮星周围的行星有可能进化出智慧生命,太阳就是一个例子。然而,蓝星已经有四十六亿年历史,最早的生命三十八亿年前就已经出现,中间经历了几次大灭绝,推倒重来。直到几十年前,人类才成为二级文明。
蓝星花了好几亿年,等待表面冷却,陨石的密集轰炸期过去,初生的太阳表面活动趋于稳定;又花了差不多四十亿年,才进化出一个二级文明。
然而,太阳随着内部氦元素的沉积,表面温度和亮度正在加速升高。至多五亿年后,蓝星就会热到不能再支持复杂生命形式的存在。
你说,你们是不是侥幸逃过了一道过滤器?五亿年之差,在宇宙演化尺度上,根本不算什么。”
“为什么会这样?”方飞语的心里居然没来由的涌起一股同病相怜的失望感。
“因为相对论。”
“相对论?”
“对,你们称之为相对论。我们称之为质能理论。你认为,现阶段限制蓝星人类深空探索能力的关键因素,是什么?”
面试的考题部分开始了吧?虽然身为文科生,科学理论不是方飞语的强项,但他终究还是一位资深的键盘侠,不至于第一关就被难倒:
“是材料。”
“材料?你的视角倒是很独特。”
“蓝星人类已经拥有了可控核裂变技术。如果不考虑成本,能量密度并不是问题。问题在于,就算核裂变反应堆的能量密度再高,在真空中,仍然缺乏推进介质,将反应堆的出力转化为推力。
因此,我们现在依然得依赖化学能火箭。要承载更多的有效载荷,要飞得更远,就需要更多的燃料。更多的燃料,本身又会带来更大的质量,占用更多的载荷。
这已经变成了一个死结,无论是采用多级火箭、轻质材料技术,采用能量密度更大的推进剂,还是利用引力弹弓,目前人类载人航空技术的理论极限就是把宇航员送上火星。而且还不能保证回来。
这个死结,在目前的理论框架和技术水平下,只有一个可能解:等离子火箭。用核裂变反应堆的能量把推进介质等离子化之后,喷射出去。这样,对推进介质的消耗量将会呈指数级别的降低。
同时,因为绝大部分的基本元素都可以作为推进介质,飞行器只要达到可停驻的天体,都可以补充燃料。
唯一的也是最大的瓶颈是,超高速等离子喷流会侵蚀几乎一切常规物质,火箭发动机的喷口当然也不例外。
如果人类能够找到一种材料,能抵抗住等离子尾焰的侵蚀,哪怕只是大幅减缓这种侵蚀——我们就将会在太阳系内畅行无阻,甚至走出太阳系。”
“不错。”旅行者赞赏的说道,“系主任不是一个研究岗位,需要的不是具体的科学素养和技术水平,而是对科技的理解力、想象力和前瞻性。这点上你很不错。那么,你猜,星际联盟的主流航天科技路线是什么?”
“是什么?”方飞语有些茫然,他怎么会知道?
“你可以猜测,可以推理,不过,在你们没有达到三级文明的标准之前,星际联盟不能和你们进行直接的科技交流,所以我不会直接告诉你答案。”
“为什么会有这样的规定?”
“星际联盟有三大基本行动准则:文明保全原则,最低干预度选择,非暴力原则。这三条准则,和星际联盟成立的目的有关。”
“什么目的?我还以为,星际联盟是一个相对松散的互助性组织。”
“不,星际联盟成立,是有着非常严肃的目标的。你有没有听说过大过滤器?”
“有,不过,在蓝星上,这还只是科幻小说里提出来的概念,而不是一个正式的科学名词。”
“大过滤器,是真实存在的。”旅行者顿了顿,话题突然变得沉重起来,“生命并不是什么稀有的东西,想必你也知道了,你们本以为阳光空气和水是生命的三要素,是吗?”
“是的,不过现在已经被证否了。生命的三要素,其实是构成生命体的必需物质、也即原材料;维持生命活动所需要的能量来源;以及物质交换的介质,在蓝星上,是水,但不一定在所有的生命星球上都是水。”
“嗯,所以你们已经发现,在蓝星上,即使在极端环境中,生命也无处不在。”
“比如深海,地底岩层,极地冰川。”
“所以,即使在太阳系中,蓝星多半也不是唯一的生命星球。只是你们还找不到而已,不管是现存的,还是已经灭绝的。”
“但是,智慧生命就很稀有了,是吧?”方飞语问。
“对,在整个银河系之中,智慧生命的绝对数量不算少,但就密度而言,实在低得可怜。智慧生命的诞生,对所在行星的环境要求太过苛刻。要知道,生命的进化本能,只是为了更好的适应环境和繁衍,而并不会刻意的强调智慧。”
“我明白了。所以生命需要在很长的时间里、在相对稳定的环境中、依靠充足的能量和物质,经过反复的尝试,才有可能恰巧开启了智慧生命这条进化路线,然后走到极致,产生生命?”
“你说得已经非常接近了。不过,智慧不是偶然的选择,而是必然。生命进化出对外界的反应能力,正是为了更好的生存。既然有了最初的神经系统,就会进化出智力,然后是智慧,最终诞生智慧生命。
你把动物的智力和人类的智慧割裂开来了,这二者本质上是同一种东西,复杂和精密程度不同而已。”
“受教了。”方飞语心悦诚服的夸赞了一句,此时他已经不再怀疑旅行者真是外星人了。想必地球上有这样智慧的人类不多,更不可能恰好有一个今晚跑来这里跟他玩Cosplay。“那么,大过滤器是具体是什么?或者说哪些事件?”
“最大的大过滤器,就是——恒星。”
“恒星?”
“你们把主序星阶段的恒星分为红矮星、橙矮星、黄矮星、巨星和超巨星,对吧?和我们的分类并无本质区别,都是按质量排序。
宇宙大爆炸——我们解释宇宙诞生的主流理论也是这个,大爆炸之初,因为宇宙中物质密集、氢元素含量高,第一代恒星多半都是巨星和超巨星。但无论是哪种,第一代恒星系都和生命无缘。
没有恒星熔炉中创造出来的重元素,第一代恒星周围的行星全都是气体行星,根本没有材料来形成生命。
第一代的大中型恒星已经消亡了,而很多橙矮星还活着,红矮星更不用说了,还年轻得很,才度过了生命周期的一点点。第一代红矮星和它们统治的恒星系,锁定的那些物质,除非等到哪一天它们被其它天体或者天体团吞噬,否则永远也不会被释放出来,成为生命的材料了。
我们从第二代以后的恒星说起吧。黄矮星以上的恒星理论上都不能支持周围行星上进化出智慧生命,它们的寿命太短,活动太过于狂暴。
黄矮星周围的行星有可能进化出智慧生命,太阳就是一个例子。然而,蓝星已经有四十六亿年历史,最早的生命三十八亿年前就已经出现,中间经历了几次大灭绝,推倒重来。直到几十年前,人类才成为二级文明。
蓝星花了好几亿年,等待表面冷却,陨石的密集轰炸期过去,初生的太阳表面活动趋于稳定;又花了差不多四十亿年,才进化出一个二级文明。
然而,太阳随着内部氦元素的沉积,表面温度和亮度正在加速升高。至多五亿年后,蓝星就会热到不能再支持复杂生命形式的存在。
你说,你们是不是侥幸逃过了一道过滤器?五亿年之差,在宇宙演化尺度上,根本不算什么。”