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文／佚名
人类文明目前还处于较低级的发展阶段,按照前苏联科学家卡尔达肖夫给出的宇宙文明等级定义,宇宙文明分为三个等级.第一级文明是行星级文明,就是能够完全控制和利用文明体所在行星的所有资源和能源.比如我们人类,可以控制整个地球的资源和能源,再也不惧怕任何的地震风暴洪水等天灾；第二级文明是恒星级文明,就是能够完全控制和利用文明所在恒星系统的全部资源和能源.作为人类就是能够控制和利用太阳及其太阳系所有行星、小行星、彗星等的资源和能源；第文明是星系级文明,就是能够完全控制和利用文明所在一个星系的能源和资源.作为人类就是可以完全的控制和利用银河系的资源和能源,在十几万光年的尺度和几千亿恒星中任意驰骋汲取能量和使用资源,这个时候人类已经是幻想中的神级文明了.后来,还有许多学者提出过宇宙应该有4级5级乃至7级文明,在此就不作讨论了.
根据上述文明划分,人类显然还无法控制和利用全部地球资源,而且还控制和利用的非常少,连地球本身详细结构和人类自身微观状况也还没搞清楚,对于地震火山爆发极端气候等天灾更是显得力不从心.有科学家认为,人类文明还只有0.73级,每提升0.1个级别需要增加10倍的能源消耗.因此人类离到达宇宙一级文明还有较长的距离.
但人类的发展已经来到了希望的大门前面,只需要把打开大门的钥匙和咒语找到,就可以进入到一个新的层次了.这里面至少有7大课题的解密是可以改变人类命运的.
课题之一：基因工程
基因工程是生物技术在微观层面的延伸,是在分子生物学和分子遗传学综合发展基础上的一门崭新的生物技术科学,这种科学的意义是人类已经能够从分子层面认识和改造生命,使这个世界动物、植物等各种生命体能够朝着人类所期盼的方向存在和发展,从而改变了自然选择中存在的缺陷和弱点,使这个世界变得更加符合人类的生存和发展.
这项技术已经成为二十一世纪最具潜力和前瞻性的科学之一,其最重要的手段是转基因技术,就是通过将外源性基因的植入和对本体基因的剪辑,改变靶标生命体的遗传特性,或者修复改变靶标生命体的基因缺陷,得到人们所期望的生命期许.这项技术目前已经或正在改变人类的生存状态,克服人类寿命中存在的风险和问题,解决一些重大疾病和衰老问题,比如癌症、心血管病、老年痴呆,并已经找到可以控制寿命的基因.这项科学技术已经在改变着人类现有的生活,将最终解决困扰人类几千年的保持青春和长寿问题.
课题之二：大脑计划
人类大脑计划世纪人类基因计划之后的又一国际性顶级科研计划.人脑计划的基本概念起源于上世纪八十年代早期,由美国发起,现在已经成为各国国家级重要研究项目.从2013年起,美国、欧洲、日本相继启动耗资以亿计、时长逾十年的大型脑科学项目.中国“脑计划”经过三年多酝酿,已经作为重大科技项目被列入“十三五”规划.这个巨大的计划要解决的是当今世界上人脑方面的三大难题,一是对大脑的基础性研究,通过研究深化对大脑认知功能及作用机理认识,揭开其中的秘密,为更好地开发人脑功能奠定基础；二是解决有关大脑的一系列疑难病症,特别是老年痴呆等神经退行性疾病,增强人类长寿人群的幸福指数；三是解决人机结合,人工智能中人脑的仿生和参与问题,推进人工智能的研究和运用.时空通迅相信,随着脑计划成果的不断涌现,脑计划将与基因工程密切协调共同促进,逐渐揭开人类大脑的奥秘,特别是自我意识、记忆以及信息传导机理机制的揭秘,实现人类意识的储存和移植,将完全改变人类的生存方式和生命延续形式,使人类升级换代.
课题之三：暗物质
近期我国悟空号暗物质探测器取得的一个重要成果,发现了一个超高能电子轨迹,疑似暗物质的踪迹,由此把这个一直躲在暗处神鬼莫测的玩意弄得沸沸扬扬,众人皆知了.那么多的国家和众多的科学家下大力气挖空心思的想揪住暗物质的尾巴,把它拽出来,有什么目的呢？诺贝尔物理学奖获得者李政道教授曾多次指出：“暗物质是笼罩二十世纪末和二十一世纪初现代物理学的最大乌云,它将预示着物理学的又一次革命.”
暗物质广泛存在于宇宙中,但摸不着看不见,只是科学家们在观察和测算宇宙物质时感觉到它的存在,而且这种存在主导着宇宙的运行.经计算,整个宇宙,包括星系恒星、行星、星云等一切可见常规物体,只占有宇宙总量的4.9%,那么95.1%的东西是什么？
暗物质存在的最早证据是对矮椭球星系旋转速度的观测.现代天文学通过引力透镜、宇宙中大尺度形成、天文观测和宇宙膨胀理论的研究表明,宇宙中丢失掉的东西是26.8%的暗物质和68.3%的暗能量.
目前,暗物质的研究已经取得了很大进展,科学家们已经为宇宙中的暗物质进行了建模.这些暗物质并不是均匀存在,它们疏密不等,一些地方很空旷,什么都没有,而另外一些地方却异常密集.暗物质聚集在一起,星系被串联其中,就像被暗物质挂在它们的触角上.
暗物质和暗能量问题能真相大白,将对宇宙形成和运行归路的认识是一个飞跃式的进步,将使人类走入星际空间的步伐提速.
课题之四：人工智能
这是现代一个大热门,而且本世纪进展神速.人工智能已经快速的介入了人类的生活,引发了一系列的争议和讨论.尤其人工智能自我学习机制以及意识觉醒可能,引起不少人的担忧.人类是否能够控制人工智能的发展？会不会与人类产生冲突？最终是否会被人工智能所替代？
担忧毕竟没有上升到阻力,人工智能的研究依然如火如荼,人类已经开始享受人工智能带来的解脱和好处,在可预见的将来,人类将越来越离不开人工智能的帮助和协同了,机器人女友甚至性伴侣都已经研究出来了,这些五花八门的人工智能将带给人们完全不同的生活.人工智能正在改变着这个世界,或许最终这个社会将成为人机共存的社会,甚至人类将走向与机器合体的永生方式.
课题之五：曲速引擎
这本来是一个科幻中的技术,但有的科学家已经在开始研究了,并且信心满满.曲速引擎是利用扭曲时空的原理驱动飞船前行,并非常规航行,是一种空间折叠.这种航行理论上可以超过多倍光速,但又不违背相对论的质能方程和光速限制.但原来理论上需要的能量巨大,将整个木星质量转换成能量才能驱动这种引擎,所以研究遇到瓶颈.
但物理学家们通过最新的理论研究发现,通过改变引擎的形状,能够把能量需求大为缩减,相当于将能量对应的质量从木星大小降低到了1600磅（约725.7千克）.由此,这种引擎的可行性得到了大幅提升.
云集美国国家航空航天局约翰逊航天中心的科学家和工程师们在“百年星舰”的研讨会上,提出了通过“曲速引擎”实现恒星际宇宙恒星的议题,认为该技术是有希望实现的.物理学家米格尔·阿尔库维耶雷设想的“曲速驱动”方式是在一艘形状似足球状的宇宙飞船外形成一圈巨大的环,该环需要特殊的技术制造,其功能是使飞船外部的时空弯曲并围绕着飞船,形成一个曲速泡.
根据伊卡洛斯星际公司首席执行官、物理学家、博士后研究员理查德·奥伯塞介绍：“在宇宙空间中,光速是恒定的,一切物体运行速度都要受到光速的限制,但曲速驱动是一个很酷的想法,通过‘编织’时空而避免了光速限制的定律.”按照这一概念打造的宇宙飞船,将能够实现10倍光速左右的宇宙航行速度,而且不破坏光速限制.
曲速引擎若能研究成功,星际航行会变得容易很多,将解决人类恒星际探索的速度瓶颈,使人类文明跨入一个新的高度.
课题之六：量子力学量子力学是描述微观世界的理论,是在原子和亚原子尺度上进行的观察和描述.这个理论是在十九世纪末二十世纪初,经典力学和经典电动力学在描述微观系统时越来越力不从心的时候,由马克斯·普朗克、尼尔斯-玻尔、沃纳·海森堡、埃尔温·薛定谔、沃尔夫冈-泡利、路易·德布罗意、马克斯·玻恩、恩里科·费米、保罗·狄拉克、阿尔伯特·爱因斯坦、康普顿等一大批物理学家共同创立的,从而革命性地改变了人们对物质的结构以及其相互作用的认识.
量子力学得以解释许多现象和预言新的、无法直接想象出来的现象,这些现象后来也被非常精确的实验证明.除通过广义相对论描写的引力外,至今所有其它物理基本相互作用均可以在量子力学的框架内描写（量子场论）.
近些年,量子力学的研究突飞猛进,人们从宏观世界到微观世界的认识正在形成一个完整的链条,这个世界的本质正逐渐被剥开呈现在人类的面前,标志着人类认识自然实现了从宏观世界向微观世界的重大飞跃.在应用当中,量子力学在低速、微观的现象范围内具有普遍适用的意义.它是现代物理学基础之一,在现代科学技术中的表面物理、半导体物理、凝聚态物理、粒子物理、低温超导物理、量子化学以及分子生物学等学科的发展中,都有重要的理论意义.量子力学理论开始广泛运用于新技术新产品的开发中,尤其在量子计算机、超导、量子通信、量子与意识的关系方面,探索之矛逐步深入,随之而来的是成果的转化,对人类社会生活产生革命性的变化.
课题之七：突破射星
“突破射星”计划是霍金2016年4月宣布联合互联网投资人尤里·米尔纳启动的一项计划,由一群商业领袖和科学家正在筹划实施.这项计划的重大突破的特点,一是小,二是快.
小：科学家们的设想是将一系列小型电子设备、感应器、推进器、照相机以及一块电池均被集中在一块约1厘米宽的芯片上,质量仅为1克,这颗微型的探测装置将镶嵌在一个4米宽的环形或方形光帆.
快：科学家们设想将这颗微小的无人航天器以五分之一光速的速度发射到比邻星,只需20年时间就能到达,获取的资料发送回来需要4年多时间,这样一帮科学家在一生的时间内,就能得到比邻星的资料,虽然只是一些很浅薄的资料,但对人类寻找星际文明的脚步来说将会是一次质的飞跃.
这个计划的关键是快,前所未有的快.
这个计划还存在着许多的难题,比如帆板的承受力和防护、激光能量、途中导航和意外、信号传输和接受等等,即使到达了比邻星,探测器将以每秒6万公里的速度掠过,那真是无法形容的电光火石之快,就在这惊鸿一瞥之瞬间,探测器必须完成所有的任务,几十年的准备与期盼就在这数万分之一秒定格.
科学家们一致认为,最大的有限性是拍摄一张照片,揭示该行星上是否具有像地球一样的水和绿色植被,还是像火星一样荒凉.同时,如果比邻星b有大气层,那么探测器载荷的分光仪将探测其构成成分,探寻氧气、甲烷以及更加复杂的碳氢化合物等潜在的生命标志.
这项计划如果能顺利实施,是人类航天技术的一次飞跃,不管是不是只能拍到一张比邻星的照片,或者没有拍到,只要是达到了五分之一光速,到达了那个恒星,都将彰显人类真正开启恒星际航行新时代的伟大意义.
课题之八：戴森球
这个课题应该在上述七大课题取得重大突破基础上启动,戴森球工程是人类有史以来最浩大的工程,将伴随着人类文明的升级.
地球上的能源是有限的,随着文明程度的提升,人类对能源的需求将越来越大,据科学家计算,人类文明目前只有0.73级,每增加0.1个级别能量需要增加10倍,要达到一级文明还需增加现有能量几千倍的能源需求.没有能源,一切将化为乌有,有了能源一切皆有可能.其实这个世界就是一个能量的世界.在太阳系,太阳就是我们的能量之母,这一点是毫无疑义的.所以,最大限度利用太阳能,将是未来解决能源问题的根本出路,也是人类过度到二级文明的必由之路.
戴森球是一个伟大而且越来越迫切需要实现的设想.这个设想是曾经爱因斯坦的助手弗里曼·戴森于1960年提出来的.其核心内容就是建造一个包围太阳的轨道装置,最大限度的汲取太阳能源供人类使用.经过众多的科学家多年的研究和设计,这个戴森球有多种变形方案,有戴森壳、戴森云、戴森泡、戴森膜等等.
世界上的天文学家们进行了一项对全天25万个天体的红外巡天调查,发现了17个类似戴森球特征的天体.说明宇宙中可能已经有了二级文明的存在,似乎进一步证明了戴森球建造的必要性.
牛津大学物理学家斯图亚特·阿姆斯特朗,2012年为这个目标设计出一套精妙绝伦而又异常简单的方案,他宣称这个方案需要的几乎都是人类现在已掌握的技术,而且在几十年内就能够完成这个工程.
这个计划的设想是分五步四十年完成第一期工程.主要方式是拆解水星,利用水星的矿产资源就近完成戴森云的第一期工程.这项或许本世纪就能开始的宏伟工程,并非一次到位,而是一个一个太阳能采集器的制造和安装,将采取循环阶梯递进方式建设,一开始就用太阳的能量来采集矿藏和冶炼制造,先完全拆解水星.水星质量为3.3×1023千克,其中百分之五十一有用质量转化出1.7×1023千克的戴森云装置,形成245克／平方米的平面设置在水星附近的太阳轨道上,开始大量利用太阳能源.随后拆解金星及其它行星,最终完成在不同轨道布置巨量太阳能量收集装置的任务,达到3.8×1026瓦特的能量供应能力.
这个工程虽然还处于设想认证当中,但已经有人跃跃欲试,如果能在未来100年内启动这个工程,人类将向第二级宇宙文明迈进.
以上八大科技将完全改变人类现状,我们已经无法想象100年后我们后代的生存方式和变化,甚至无法想象几十年后我们自身的生存状况.
摘自“时空通讯”今日头条2017.12.11
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