近百年來世界科學技術的迅猛發展,造就了一系列人類文明創新發展的壯舉,其中開展深空探測是其中重要的一個領域,為我們在更加廣闊的視野上來觀察和思考宇宙的起源、生命的意義,提供了豐富的場景和資料需求基礎。
然而,縱使從我們的視角來看,人類科學技術和文明程度在飛速發展,但是我們所能觸及到的宇宙空間範圍,與整個宇宙的空間尺度、所包含的各種資訊相比,實在是微不足道,就拿距離最近的太陽系外恆星-比鄰星來說,和我們的距離才有4.2光年,但就是這個距離我們想要到達,以現有科技水平或者今後相當長的一段時期的發展速度,真可謂“黃粱一夢”,我們人類似乎被困在地球上、被困在太陽系中了,難怪有人說我們人類是外星人“圈養”起來的生物。
人類“被困”證據之一:生命的孤獨我們以地球上碳基生命為藍本,構造出了宇宙空間中能夠誕生生命形式所必須具備的幾大要素框架,即所居住的行星處於恆星系的宜居帶、擁有液態水、有濃度適宜的大氣層、有穩定的磁場等等,地球正是這些必要條件的完美組合,在漫長的演化程序中,在源源不斷的能量輸入過程中,為生命形式的開啟和演化,創造了得天獨厚的條件。
物質和能量的積累,簡單的有機物質率先合成,然後在特定的、嚴苛的條件下,再進一步聚合形成蛋白質、糖類等有機大分子,然後以一種目前還沒有被完全瞭解的突變過程,由不具備生命特徵的有機大分子,組合成了具備生命特徵的細胞所需要的各種要素,最終組合成細胞並激發出生命活性。
在地球自然生態環境的持續變化和影響下,這些最原始的生命單元-單細胞生命體開啟了漫長的生命進化歷程,生命體的結構變化遵循了由簡單到複雜、生活區域由水域到陸地、神經活動由低階到高階的基本特徵。人類正是在物質、能量和時間的積累延續、生命體不斷進行著進化“試錯”的幾十億年中,逐漸從其它生物中脫穎而出,最終成為世界的主宰。
由於宇宙空間中所有星體的形成,都有一定的規律性和相似性,組成相應星體和物質的元素和粒子又具有同源性,所有物體的運動和演化也遵循著相同的物理規律,那麼,如果按照地球上生命體形成的歷史過程和所需的條件,在整個宇宙空間中,勢必會存在著諸多和地球相似的星球,以及所創造出的生命形式。只不過由於星球形成的時間不同、恆星系大環境不同、能量輸入的途徑不同,創造生命形態形成的激發條件也會出現差異。
但是截至目前,我們發射的眾多探測器、以及透過諸多大型天文望遠鏡的觀測分析,都沒有在宇宙空間中獲得有關地外生命形態存在的確切證據,這裡面固然有我們觀測能力不夠的問題,但是從某種程度上看,宇宙空間中能夠產生生命形式的區域,可能沒有我們理論上判斷的那樣多,甚至非常稀少,我們在宇宙空間中的孤獨感從此陡升。
人類“被困”證據之二:空間的束縛幾十年的航空航天技術飛躍發展,使人類的足跡早已送上月球這一距離地球最近的天體之上。但是自從阿波羅計劃實施以後,數十年來人類再沒能踏上月球,38萬公里的距離對於目前的人類來說,還顯得非常遙遠。拿近年來很多國家為之趨之若鶩的火星來說,其距離地球5500萬公里,這個距離是地球半徑的近1萬倍,以現在技術科技水平發射探測器到火星,還得幾個月的時間,天問一號已經成功抵達火星軌道,承載著華夏子孫數千年來的夢想馬上要踏上火星表面,然而這也僅僅是探測器抵達,要想人類登陸到火星,從目前來看還非常困難,還需要至少幾十年的努力。
我們再將目光放遠一點,從太陽到海王星外的柯伊伯帶的距離,大約是40億公里,太陽系有效引力範圍可以達到最外側的奧爾特星雲,距離太陽8萬億公里,我們人類40多年前發射的旅行者1號和2號,是目前為止執行最遠的兩個探測器,它們在太空中“高速”飛行了近50年,也才走到柯伊伯帶的外側,要想飛出奧爾特星雲,起碼還得上萬年之久。
再來看看銀河系,整個銀河系差不多有4000億顆恆星,我們的太陽系在銀河系中是一個非常普通、非常不起眼的恆星系,距離銀河系中心2.5萬光年, 距離銀河系外緣有6萬光年左右,如果按照旅行者1號這樣的飛行速度,飛出銀河系超碼還得需要幾十億年。
銀河系外圍還有本星系群、本星系群上面還有室女座超星系團,室女座超星系團的直徑達到了1億光年左右。而室女座超星系團,也僅僅是直徑930億光年可觀測宇宙中微不足道的一部分。由於宇宙膨脹速度和光速之間的關係,我們僅僅能夠觀測到可觀測宇宙範圍之內的宇宙空間,可觀測宇宙的外部宇宙,我們窮極一切可能,也觀測不到了。
要想突破空間的束縛,在短時間內實現長距離的旅行,必須改變現有以燃料為動力的航天器飛航模式,但是即使以光速為單位,要想達到暢遊宇宙空間也是奢望,畢竟遙遠的星系距離地球,都是以幾千萬、上億光年來衡量的。況且要想達到光速的話,按照愛因斯坦質能方程,所需要的能量輸入將是無窮大,如果達不到可以隨意使用星系能源的III級文明,根本想都不用想,然而我們地球文明現在也僅僅才0.7級。
人類“被困”證據之三:維度的限制我們對三維空間早已司空見慣,對於三維以下的維度也很好理解,但是卻極難理解四維及以上維度的狀態。大家都知道莫比烏斯環,也就是將一個二維平面的紙條,透過旋轉之後再將其首尾相連,那麼這個環就再也不是一個二維平面結構,如果有一隻螞蟻在上面行走,那麼就會從原來的正面走向原來的反面,最後迴歸原點。但是在二維世界中是無法實現這種翻轉的。
受莫比烏斯環的啟發,有人提出了克萊因瓶的構想,就是將一個瓶子的頸部,透過延長翻轉,穿過瓶子的外壁(不是直接穿越,而是從第四個維度進行穿越),這種結構的瓶子不分內外、裡即是外。但是,這種概念中瓶頸的穿越,所依賴的是第四個維度,所以在三維世界中是無論如何也製造不出來真正的克萊因瓶的,現在我們購買到的模型,都是四維世界中的這種瓶子,在現實三維世界裡的投影而已。
從理論上來看,增加一個維度,就能夠極大地縮短原來維度世界兩點之間的距離,利用維度的增加來實現星際穿越是可行的,只是這種維度的穿越,難度不亞於將速度提高到光速,我們現在連想象都很困難,何況實際操作呢。在三維世界以外,宇宙中是否存在著更高維度的空間,我想有可能我們永遠都找不到答案。
人類“被困”證據之四:物質的侷限我們對周圍世界的感知,包括對宏觀和微觀世界的認知,都是來源於物質之間的相互作用力,這裡面既有光線傳播過程中產生的電磁力,也有地球吸引月球圍繞執行的引力,當然還有微觀層面的強核力和弱核力,這四種基本作用力共同奠定了現代物理體系的基礎,也成為我們探索和認知宇宙最核心、也是不可逾越的手段。
但是,近幾十年來,科學家們在對銀河系及其它河外螺旋星系執行規律進行探測分析時,發現以星系中心的質量所提供的引力,不足以支撐外側諸多恆星系的高速公轉。同時科學家們在對La型超新星爆發以及宇宙微波背景輻射開展研究時,發現遙遠目標星系的紅移現象,證實了宇宙膨脹的事實,但這種膨脹效應與科學界最初確定的宇宙發展演化模型並不相符。上述這兩個發現,在一定程度上表明,在宇宙空間中還極有可能存在著另外的“不可見”物質,正因為它們的存在,推動著宇宙天體之間發生相互吸引、或者相互排斥的狀況。
據此,科學家們推測出了宇宙中存在著暗物質和暗能量,其中宇宙中的暗能量佔比達到了69%、暗物質達到25%,而我們可見的世界原子物質佔比僅佔5%左右。現在越來越多的直接或間接的線索表明,暗物質和暗能量的確是客觀存在的,否則很多宇宙現象都無法合理地進行解釋。我們可見的原子世界,才佔到整個宇宙的5%,絕大多數對人類來說都看不到、覺察不到,我們人類就像蒙上了雙眼一般。
上面四個證據,僅是從生命、空間、維度以及物質層面進行的一些簡單分析,從某種意義上來說,我們人類的確像是被一隻無形的手被困在了地球上、被困在了太陽系中,我們如果不想再當這個“囚徒”,擺在我們面前的將是重重障礙,突破的難度將超出我們的認知。但是,從另外一個層面來說,這又何嘗不是一種對人類的考驗呢,這必將也是推動人類文明發展的巨大動力源泉。