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第271章 快子(二)地球化改造(一)

    最终必然出现一个不会导致悖论的结果。
    这不是刪除或重置——就像一枚只能正面或反面落地的硬幣,如果正面会引发悖论,它就永远不会正面朝上。
    你当然不会记得这些重置,因为它们从未真正发生——
    就像你打开薛丁格的盒子或抓住硬幣后,观测到的现实会抹去其他不可能的状態。
    我们之前还聊到量子纠缠,它不受光速限制,甚至似乎不在乎时间,可以回溯修正。
    这並不是说有什么东西在刻意选择能抵消悖论的解,而是会出现很多符合与不符合的解,最终只有一个会发生。
    就像一滴雨水从天而降,最终总会流向大海——
    不管是直接落入海里,还是落在你屋顶,顺著排水沟、水路匯入大海,甚至落在沙漠里蒸发。
    诺维科夫自洽性原则有点让人费解,因为它听起来像同义反覆:
    悖论不可能发生,因为悖论不可能发生。
    但区別在於,它主张**物理定律不会被隨意拋弃**。
    关於这个原则有个常见说法:它允许你通过时间旅行做任何事,唯独不能杀死自己,
    因为你死了就显然无法回到过去。
    我想说,就算是这件事也行不通——总会发生某些事“復活”你,
    比如我之前提到的某个量子隨机事件:一个蓝色警用电话亭和一个带著虚假时间旅行记忆的人,被量子涨落凭空造出来;
    或是有人发明了克隆与意识上传技术——这些我们未来都会讲到。
    关键不是有什么东西在阻止你特定的行为,而是:**你所有可能的状態与行为,只有在不引发悖论时,概率才不为零**。
    不过,诺维科夫的理论並不算主流定论,只是在时间旅行討论中经常被提及,所以我想把它讲清楚,就像快子一样。
    虽然快子如今在科幻里热度有所下降,但在各种偽科学里重新流行起来,尤其被用在所谓“永生方法”上。
    我们不久也会探討这个话题,不过会主要聚焦於**真正的科学**。
    李水旺新一期视频:
    今天我们將探討**地球化改造**领域中的诸多概念,该领域研究如何通过让其他星球变得更像地球,从而使其更適宜人类和地球其他生物生存。
    我们首先需要探討的问题之一是:**什么是地球化改造**。这个词的含义十分直白,“terra”在拉丁语中意为地球,“forming”意为塑造。
    从歷史来看,该词最早出现在杰克·威廉姆森1942年发表於《杰出小说》杂誌的短篇小说《碰撞轨道》中。这篇小说也是科幻作品中首次出现“反物质”概念的作品。威廉姆森还创造了“基因工程”一词,他堪称最伟大、最具影响力的科幻作家之一,却遗憾地不被大多数人熟知。
    在他的故事里,地球化改造的案例是一颗直径一英里多的小行星,內部拥有人工引力场。所以最初,地球化改造的对象並非行星,甚至不是大型小行星或卫星。我强调这一点,是因为大多数人想到地球化改造时,脑海中浮现的都是把行星变得和地球一样,但从诞生之初,地球化改造就不局限於行星。
    基因工程也与我们的主题相关,因为地球化改造有一种替代方案,或是常与之结合使用的方法,有时被称为**生物改造**。这种方式並非改变星球使其更像地球以承载地球生物,而是改造地球生物,使其能够在外星环境生存。
    从某种角度来说,地球化改造和生物改造是同一事物的两个方面,且常常被结合运用。儘管如此,仍有许多人强烈反对地球化改造,认为这会破坏外星环境(无论该环境是否有生命存在);也有人反对生物改造,因为它涉及基因工程。
    另一个常用术语是**行星工程**,这个术语十分直白,在很多方面比“地球化改造”更贴切,因为我们的核心是对行星进行工程改造,使其適宜地球生物生存,而非刻意將行星打造成地球的復刻版。
    你偶尔还会听到**准地球化改造**这个词,通常指在行星上建造穹顶建筑;若將其推向极致,让整个星球被穹顶覆盖,我们称之为“星球温室”,本质上是一个覆盖全球的大型温室。
    准地球化改造也常用来指代地球化改造的四个基础步骤:在火星上建造穹顶、在金星上建造漂浮云端棲息地等小型宜居区域,同时逐步改善整个星球的宜居性。
    如果你看过我最初的巨型建筑,或是后续任何討论的旋转棲息地,你会发现这些建筑有时也被视作准地球化改造的案例,尤其是嵌入小行星內部的棲息地。相比火星这类星球,它们能更精准地模擬地球环境,因为我们可以按需定製所有条件。
    “按需”是关键所在,因为並非所有人都认为地球与其他星球的所有差异都需要修正。比如,有人可能不在意重力稍大,或是一天有30个小时。
    在旋转棲息地中,我们几乎可以定製所有条件。儘管科幻作品中最早的地球化改造案例是小型小行星,但在小行星內部建造巨型圆柱棲息地通常不被算作地球化改造,因此我们会在巨型建筑系列中详细探討这类建筑。
    地球化改造本身的概念很简单:让一个地方变得更像地球。但哪些因素最为重要?与地球的相似度达到何种程度才算合格?在某种程度上,这因人而异,核心在於確定哪些差异是优先改造项,以及与地球的接近標准。
    那么,要让一个星球变得像地球,需要改变哪些核心差异呢?我们不局限於火星和金星,先来看看这两颗星球与地球的一些关键差异。
    从某些方面来说,这是一个“金髮姑娘效应”的案例:温度不能太高也不能太低,大气不能太厚也不能太薄,但两颗星球的大气都无法让人类直接呼吸。
    我们需要调节温度,需要添加可供呼吸的气体、去除有毒气体。该如何实现呢?
    金星的重力几乎与地球相当,火星的自转周期几乎与地球一致,但火星重力过低,金星的自转周期几乎相当於一年。我们能改变这些条件吗?我们甚至能改变重力、自转周期、行星自转轴倾角这类参数吗?
    简单来说,任何行星、卫星、小行星,都能在绝大多数方面变得与地球高度相似。相似度取决於具体条件、我们掌握的技术、资源投入,以及为实现目標的坚持程度。
    即便最基础的地球化改造也需要数百年,甚至更久,这一点我们后续会讲到。即便我们拥有近乎无限的能源或自我复製机器人,改造周期也不会大幅缩短。
    好消息是,人类向来具备坚持不懈的特质,歷史上曾耗费数百年完成诸多宏大工程:从金字塔、大教堂,到公路系统、运河、城墙。我们始终愿意投入海量资源与长期精力推进项目,即便在人类平均寿命仅为如今一半、可支配財富远少於现在的年代,我们也做到了。
    人们常常疑惑,我们是否愿意耗费数百年完成地球化改造这类工程。儘管我常被指责过於乐观,但我认为答案是肯定的。
    接下来,我们先聊聊星球宜居的三个最基本条件:適宜生命的温度、適宜生命的大气,以及水。
    事实上,水在宇宙中十分常见,因为构成水的氢和氧分別是宇宙中第一和第三丰富的元素,且水分子的结构非常简单。
    讽刺的是,大多数情况下,难题不在於获取氧,而在於获取宇宙中最丰富的氢。氢和氦(宇宙第二丰富元素)在岩质行星上往往十分稀缺,原因很简单:我们关注的行星温度较高,且频繁遭受电离辐射、小行星撞击等,这些因素会促使大气蒸发进入太空。
    我之前提到过,人们常常错误地认为火星、月球这类星球因重力不足而无法留住大气。我们稍后会简要探討这一点,但核心问题是,大气物质逃逸的各种机制,高度依赖分子的质量。
    氢分子和氦分子质量极轻,极易逃逸。与氦不同,氢能与其他更重的原子结合形成重分子,因此儘管氢原子比氦原子更轻,却能以结合態大量留存。即便如此,氢也常会摆脱与重原子的结合,形成氢分子,或是被上层大气的辐射解离,隨后以远快於氧等元素的速度飞入太空。
    氧的质量更大,更容易留存,但它会通过融入岩石的方式从大气中消失。沙子、石灰石、花岗岩、金属矿石等各类岩石,其主要成分都包含氧。
    如果一颗行星表面没有大量水或冰,我们总能从岩石中提取氧,但这一过程能耗极高。即便用高效太阳能板覆盖整个星球,仅通过熔融或电解方式从岩石中提取氧,也需要数百年甚至数千年,才能收集到足够形成浅海和可供呼吸大气的氧。
    当然,我们还需考虑氧的留存问题:从岩石中提取的氧,可能会迅速重新与岩石结合。比如將氧化铁分解为铁和氧,铁会再次氧化,重新吸收氧。
    儘管如此,我们仍能从中提取氧用於製造大气和水,但製造水还需要氢。如果行星本身没有大量氢,我们就需要从其他地方运送。
    我们也可以直接运送水,外太阳系的冰中富含水,任何太阳系大概率都是如此。但这是否能节约成本仍存爭议,因为水的质量近90%是氧,將氧运送数百万英里的能耗,与从岩石中提取氧的能耗相近。
    能源来源也至关重要:適合地球化改造的行星通常太阳能资源丰富,而冰储量丰富的区域显然光照不足——若光照充足,冰就不会存在。
    反过来说,这类区域是太阳系中氢的海量储存地,氢以单质形式存在,而非水、甲烷或氨。但这些区域往往有著巨大的重力井,在大规模运送物质时,重力始终是阻碍。
    我们討论运送大气时,会再详细讲解氢的运送方式,二者原理相似。比如火星的氮元素储量就十分匱乏。
    在继续讲解之前,关於水,我们还有两个常被忽视的重要问题。首先,以火星为例,它的地壳成分与地球相似,且曾经存在液態水,不算典型案例,但我们要记住:水会侵蚀陆地。
    水的蒸发速率与降雨速率,和星球当前的水量关联不大。在地球化改造初期,远在形成数英里深的海洋之前,星球就会出现大量降雨。因为几英寸深的浅水洼,与相同表面积的深水沟蒸发速率一致。
    所以在星球拥有足量水之前,就会出现大规模降雨,尤其是大气稀薄时,低压环境会加速水的蒸发。
    大量降雨本是好事,但雨水会溶解泥土,而初期没有植物根系固定土壤,同时缺乏天然河流,最终会引发洪水,建筑会被泥石流摧毁。
    因此,地球化改造需要先构建大气,再大量引入水;或是在改造过程中,在全球修建溢洪道和水库。如果你了解维护密西西比河河道、防止农田土壤侵蚀所需的工程力度,想像一下,將这个难度放大一千倍。
    另一个问题是,我们不仅要避免土壤和水中含有有毒重金属,还要確保盐等必要物质溶解其中——如果我们需要海水的话。地球地壳中钠的含量约为2%至3%,与海洋盐度相近。
    但钠和氯並非在所有行星地壳中都十分丰富,小行星中也不常见。所以,看似简单的水,实际比我们最初想的复杂得多。
    接下来说说大气。我们已经提到一种获取大气的方式:从岩石中提取,或是从储量丰富的水中电解,但这只能获得氧,植物生存还需要氮。
    在金星和火星上,氮都是大气中第二丰富的成分,仅次於二氧化碳。但火星大气极其稀薄,氮的总量极低,远达不到需求,且岩石中似乎也没有大量氮储备——当然,我们可能在这一点上判断有误,若果真如此,我们就能从本地岩石中提取氮。


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