推测一下,人类能否最终达到科幻小说上那种恒星级别的文明,造出可供星际航行的宇宙飞船?


我持悲观态度。

我认为在解决健康与寿命问题之前,人类的科技尚不足以谈星际航行。

人的一生要把时间匀给陪伴家人、个人兴趣、睡觉等其他事物上,真正留给学习、开拓的时间并不算长久。

外加制造一个星际航行飞船需要多个学科和方面的共同努力。

所以我认为科研到了一定瓶颈之后,人类发展会进入停滞。即:人类一生用来学习的时间恰恰好达到这个瓶颈,而又不足以继续开拓。

因此,我认为首先解决人类寿命以及大脑不退化问题,然后才能更进一步。


这个问题的关键在于你怎么定义「可以星际航行」。

是进行恒星际殖民?

是让人类能够花相对于寿命而言不太长的时间安全到达其他恒星系?

是让人类在太阳系内自由往返?

还是在太阳系其他星球上或太空中建立大规模永久定居点?

1、如果目的是进行星际殖民,那么不需要成年人类能够远航,派机器人去就行了,不用讨论什么世代船、冰冻船、生态系统之类的玩意。至于飞船要不要携带人类受精卵,就看人类愿不愿意。它的可行性我已经在另一个答案里说过了。虽然还有很多问题没有解决,但并不超出现有理论框架,只要人类不把自己玩死,实现它并非遥不可及的事情。

当然假如未来真的实现也未必就是这种方案,这只是提供了一种可行性。你别纠结让人坐上飞船,那么很多保障人类生存的技术都可以省略。没有谁规定飞船上一定要装成人,也没有规定星际殖民必须让殖民者和母星随时保持往来,老死不相往来也没有任何问题。

有没有可能可控核聚变根本实现不了,宇宙中的文明也无法星际航行??

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2、用较短时间到达其他恒星系,那最最起码需要至少亚光速的飞行速度,这样你才能保证在十几二十年内就到达。我们先不谈什么超光速、虫洞,还不会跑怎能想著飞?但哪怕亚光速也是目前科学理论体系所不可能实现的。在基础物理没有革命性突破之前,统统是纸上谈兵。

3、在太阳系内自由往返,最大的障碍不是技术,是成本。以当前水平,卯足劲攀科技树,就算用化学火箭,把人送到火星,也是很快就能实现的事。如果是去外行星,造个简陋版的代达罗斯飞船或者猎户座飞船,每秒能飞一两百公里,也就完全足够了。但正是因为相对容易,不像恒星际殖民那样有史诗意义,所以人类不会有动力不计成本地在太阳系内航行。

就算要建立采矿站,完全可以交给电脑控制,不需要人类飞来飞去。要让人类觉得太阳系常态航行有意义,除非在地球以外建设永久定居点,或者太空航行的成本降到很低,跟坐飞机一样普通人都承担得起。后者从目前看来难以实现,因为太空航行需要的能量就摆在那里,你在太空里飞很容易,但想要廉价化恐怕比星际殖民还难,因为目前从理论上根本想不到有什么廉价的办法。

前者在下一段落讨论。

4、在其他行星或太空建立永久定居点,同样难度极大。最重要的原因就是没有必要。地球那么适合人类生存,如果不是为了恒星际殖民,跑其他星球大规模定居干什么?你也别说资源耗尽环境破坏,人类距离卡达尔肖夫I型文明都还有非常遥远的距离,地球资源距离耗尽还早得很,更何况还有几乎无穷无尽的太阳辐射能。而人类调控环境的能力也会越来越强。

如果人类连在地球上保护好环境,进一步深度开发地球资源都做不到,那更别相信人类有能力改造其他行星的环境,去建什么生物圈N号的封闭生态系统。把地球整清楚了比在其他行星建性价比低得一塌糊涂的定居点要实际得多。就算人类有这能力也不会去建的。

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所以搞不好整了半天,以上这几条,恒星际殖民反而是最容易的……


科幻小说别当真。

造不出来。

粗约估计了一下,飞出一百光年估计也很难找到类似地球的行星,飞一百光年最快也要100万年,来回一次要200万年。

最近的比邻星有三个恒星,根本不适合人类生存,估计也只是找到了个金木水火土行星,没有多大意义,去一次没有10万年也回不来。

你什么飞船能在宇宙射线下飞10万年以上?

航母在海上航行几年就要大修,几十年就报废了,机械损伤无法像细胞那样新程代谢修复,过一百年必坏。

目前地球上寿命最长的大型动物也就几百年,后面可能受细胞分裂的端粒体限制无法一直复制,区区最长几百年寿命如何实现几十万年以上太空旅行?

光速?飞机撞小鸟知道吗?碰撞的危险性会随速度指数上升,超高速下你如何避开宇宙微粒的碰撞?

粒子加速器需要极大能量才能加速到最近光速,你把一个飞船加速到近光速需要多少能量?

慧星尾巴知道吗?超高速下压力过载如何解决?会不会像慧星那样气化脱形?

肉体人类己经被太阳系永恒囚禁,想活著飞出太阳系,除非脱离肉体而存在,但至今人类一个病毒都搞不定,更不要说研究百亿神经元细胞的大脑里的意识。


这哪用得著「最终」这个词。按人类文明现在每年百分之二点五到百分之三的总能耗发展趋势,三百年内造出有限航程的宇航工具的可能性就是有的。黑洞引擎晚不过两千五百年。三万年内拿出高级推进手段是有可能的,只要人类不把自己玩死,每年百分之零点一的发展率都可以支持无限航程的宇航技术的完成。

两千年内,人类也可能先把恒星引擎架上,驾驶太阳系作为宇宙飞船[1]

一些技术奇点论者认为,2045~2075年这问题就会在超人工智慧的机械降神面前迎刃而解,曲速引擎和零点能动力系统都没问题。


在研的高级推进的情况:

曲速引擎:

理论物理学家米给尔·阿库别瑞(Miguel Alcubierre)在1994年提出的阿库别瑞度规定义了曲速引擎的时空,按照广义相对论来解读,这是一种洛伦兹流形,允许一个曲速泡出现在原先平坦的时空中,并在实质上以超光速移动。

制造曲速泡需要巨大的负能量,但后来NASA的哈罗德·G·怀特改进其数学模型,用曲速环的形式将拖动较少物质需要的负能量压缩到卡西米尔真空可以承担的范围附近[2][3]。他已经就此进行了一些实验,这被广泛解读为NASA在研制曲速引擎。EM驱动的漏磁的疑似曲速泡:

https://www.inquisitr.com/2040259/did-nasa-just-accidentally-produce-a-warp-bubble-emdrive-could-lead-to-warp-drive/?

www.inquisitr.com

零点能推进器:

2014~2016年,NASA考察了零点能推进器的理论可行性,在目前的低级理论与低级技术下较完善的基础论文如下:

https://arc.aiaa.org/doi/10.2514/1.B36120?

arc.aiaa.org

这是真正真铭的第一类永动机,难度可想而知。目前的理论模型可以在10年里将横截面1平方米的飞行器加速到0.1米每秒,所有能量从真空中取得。我们对零点能和真空的了解仍然非常粗浅,需要进一步研究,目前的数据并不重要,毕竟在1900年人们曾经用严格的计算证明火箭无法飞上月球——对于不够了解的东西,怎么算都没啥用。

在风险方面,真空衰变并不会发生。卡西米尔效应已经在实验室里从真空中创造出光,而没有产生任何坍落。现在我们已经有非常原始的卡西米尔电池、循环卡西米尔动力装置、气体循环卡西米尔腔等微小功率的零点能装置的设计,但初步实验还没有取得公认的成功。

世界各地有一小部分民间人士致力于设计利用零点能的装置,直接创生能量的第一类永动机和用卡西米尔效应强制吸热的第二类永动机都有,其中一部分宣称取得了一定成果,但目前的「实物」并不起作用。

当然,也存在微小的可能性:可控核聚变发电商业化的进度会晚于零点能装置,使前者变得毫无意义。

黑洞引擎:

物质沿螺线落向黑洞时,强大的引力场使得物质摩擦并被加热,发出白热光并产生磁场,该磁场使物质流沿黑洞极区高速喷出。黑洞的吸积盘足够热得辐射出X射线。这一过程能够释放出物质的质量的10%对应的能量,而恒星核聚变的效率只有0.5%。在能制造出宏观黑洞并控制得住它的场合,将任何垃圾投向黑洞都可以从高热吸积盘散发的电磁波与高能粒子和黑洞极区抛射的高能粒子射流获取大量的能量,吸积盘的磁场也可以支持发电机。将任何垃圾投向带电的黑洞都可以增加它的转动能量,高速旋转的带电黑洞可以支持巨大的发电机。而黑洞吸入物质获得的质量也会随著时间以霍金辐射的形式放出,不会一直堆积在黑洞里。霍金辐射有黑洞越小则辐射强度越大的特点,小黑洞的霍金辐射可以比恒星更亮,投入物质维持它的存在就能持续获得能量。这是人类现在知道的效率最高的能量产生方式。

黑洞可以具有电荷,小黑洞可以被电磁束缚,对于大黑洞则可以围绕它在一定距离外建立设施。在合适的轨道上,黑洞吸积盘的辐射压可以和具有足够轨道速度的设施受到的引力平衡而防止设施偏离或坠入黑洞。制造黑洞的方法可以是用大规模供电系统将大量太阳辐射转化成电能支持若干加速器、激光器或直接使用太阳能泵浦,将粒子加速至超高能或产生强激光,汇聚至一点。也可以是用大量核材料造成核武器,聚焦其起爆产生的X射线。无论如何,产生这样的黑洞需要粒子达到1千亿亿亿电子伏特以上的能量,这比人类现在最大的粒子加速器LHC的能级高了千万亿倍。靠多维空间理论的ADD模型可以降低产生黑洞需要的能级直至较靠近LHC的能力[4],这种支持粒子加速器造黑洞的理论是最接近我们现有科技水平的。也有学者做了关于LHC已经能产生微黑洞的研究[5],但这还需要进一步证实。ADD模型的微黑洞对霍金辐射稳定,即使从量子级开始一个个吞噬原子也能维持自身。

参考

  1. ^https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0094576519312457?via%3Dihub
  2. ^https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20110015936.pdf
  3. ^http://earthtech.org/publications/davis_STAIF_conference_2.pdf
  4. ^Dejan Stojkovic, 2005 https://www.researchgate.net/publication/8034759_Distinguishing_Between_Small_Arkani-Hamed-Dimopoulos-Dvali_and_Randall-Sundrum_Accelerator-Generated_Black_Holes
  5. ^Barbara Betz,Marcus Bleicher,U. Harbach,T. Humanic,B. Koch,Horst Stoecker, 2006 https://www.researchgate.net/publication/2020077_Mini_Black_Holes_at_the_LHC_Discovery_Through_Di-Jet_Suppression_Mono-Jet_Emission_and_a_Supersonic_Boom_in_the_Quark-Gluon_Plasma_in_ALICE_ATLAS_and_CMS


在一种(尽管不是最流行的)宇宙学理论中,宇宙的未来终结于大挤压,所有物质挤压到一起。如果大挤压临近时人类还没灭亡的话,蹦一下就实现星际航行了。


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