馬克斯·泰格馬克

人類(lèi)剛剛誕生在地球上，但其未來(lái)則在浩瀚星空之中。

在誕生后的138億年，我們的宇宙終于蘇醒了，并意識(shí)到了自身的存在。在一個(gè)小小的藍(lán)色星球上，一些微小的具有意識(shí)的東西開(kāi)始用望遠(yuǎn)鏡凝視宇宙，并多次發(fā)現(xiàn)他們所看到的一切，不過(guò)屬于更宏大東西的很小一部分：地球之外是太陽(yáng)系，太陽(yáng)系之外則是銀河系，銀河系之外還有數(shù)以千億個(gè)河外星系，而且這些星系還一起構(gòu)成了星系群、星系團(tuán)和超星系團(tuán)。雖然有自我意識(shí)的觀星者在很多事情上意見(jiàn)不一，但他們都傾向于認(rèn)為這些星系是美麗的，令人驚嘆的。

但美是在觀看者的眼中產(chǎn)生的，而不是在物理定律中。所以，在我們的宇宙醒來(lái)之前，沒(méi)有美丑可言。這使我們宇宙的蘇醒變得更加美妙，值得慶祝：它將我們的宇宙從一個(gè)無(wú)意識(shí)的死寂之地變成了一個(gè)活生生的生態(tài)系統(tǒng)，里面有著反思、美麗和希望，以及追求、意義和目的等。

也許，情況可能會(huì)變得更好。我們還不知道我們是否是宇宙中唯一的觀星者，或是第一批觀星者，但我們已經(jīng)學(xué)到了足夠多的關(guān)于宇宙的知識(shí)，有能力讓生命在我們的宇宙中傳播開(kāi)來(lái)，并能在數(shù)十億或數(shù)萬(wàn)億年的時(shí)間里蓬勃發(fā)展。也許，要想成就這一切，依賴(lài)于我們?cè)谶@顆小小的藍(lán)色星球上所做的決定。

一個(gè)最鼓舞人心的科學(xué)發(fā)現(xiàn)是，我們極大地低估了生命的未來(lái)潛力。我們的夢(mèng)想和抱負(fù)不應(yīng)該再繼續(xù)被疾病、貧窮和戰(zhàn)亂所拖累。相反，在科技的幫助下，生命有可能在整個(gè)宇宙中蓬勃發(fā)展，而且比我們的祖先想象的更加宏偉、更鼓舞人心。下面，我們就從資源、能源、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及星際殖民等方面，來(lái)暢談一下生命的下一個(gè)十億年。

所需的終極資源

如果科技能打破我們?cè)械纳泄傧拗?，那么終極的限制是什么呢？

這些終極的限制不是由我們的想法來(lái)決定的，而是由物理定律決定的。具有諷刺意味的是，這使得在某些方面，我們更容易分析出生命長(zhǎng)遠(yuǎn)的未來(lái)，而不是短期的未來(lái)。

今天的超市和商品交易所出售的商品有成千上萬(wàn)種，我們可以稱(chēng)之為“資源”，而那些科技水平遠(yuǎn)高于我們的智慧生命，可能主要需要一個(gè)基本資源：所謂的“重子物質(zhì)”，意思是由原子或其組成成分（質(zhì)子和中子等）構(gòu)成的東西。這是因?yàn)椋瑥奈锢韺W(xué)的角度來(lái)看，智慧生命想要?jiǎng)?chuàng)造的一切東西——從棲息地、機(jī)器人到新的生命形式——只需要以某種特定的方式對(duì)粒子進(jìn)行組合，如由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子，就可以組合成水。

而一旦智慧生命學(xué)會(huì)了通過(guò)對(duì)粒子進(jìn)行組合來(lái)生產(chǎn)材料，那么他們所需的就是重子物質(zhì)，而且越多越好。而宇宙可以為之提供幾乎無(wú)窮盡的重子物質(zhì)，所以說(shuō)，智慧生命最終都會(huì)逐步離開(kāi)自己的母星，并向太空拓展。

包裹整個(gè)太陽(yáng)

當(dāng)談到未來(lái)時(shí)，最滿(mǎn)懷希望的一位夢(mèng)想家，則是美籍英裔數(shù)學(xué)物理學(xué)家弗里曼·戴森。在英國(guó)作家?jiàn)W拉夫·斯塔普爾頓所寫(xiě)的科幻小說(shuō)《造星主》的啟發(fā)下，他想到，為什么不干脆把所有的太陽(yáng)能量輸出都收集起來(lái)呢？于是，他在1960年發(fā)表了一篇關(guān)于“戴森球”的文章。他的想法是利用整個(gè)木星的物質(zhì)，來(lái)建造一個(gè)圍繞在太陽(yáng)周?chē)那蛐瓮鈿ど鷳B(tài)圈，我們的后代可以在那里繁衍生息。處于地球當(dāng)前軌道上的戴森球?qū)?huì)給我們提供約為地球表面5億倍的生活空間，可利用的能量將是當(dāng)前人類(lèi)所使用的總量的數(shù)萬(wàn)億倍。

他認(rèn)為這是自然而然的下一步：“人們應(yīng)該期望，在進(jìn)入工業(yè)發(fā)展階段的幾千年之內(nèi)，任何智慧生物最終都會(huì)居住在一個(gè)完全包裹其母恒星的人造生物圈上。”但對(duì)今天的人類(lèi)來(lái)說(shuō)，戴森球的生活似乎很難令人適應(yīng)，至少能讓人失去方向感。例如，一些戴森球可能都無(wú)法產(chǎn)生任何重力。此外，如果你住在戴森球的里面，就不會(huì)有黑夜：不管你在哪里，你總能看到太陽(yáng)直射在頭頂上。如果你想要看星星，你只好去戴森球的外面觀察宇宙。不管怎樣，這并不能阻止未來(lái)生物或其他生命形式在戴森球上蓬勃發(fā)展。

問(wèn)題是該如何建造呢？如果直接建造一個(gè)完全包裹恒星的戴森球太難的話，那么這里還有一個(gè)簡(jiǎn)化建造方案：在圍繞太陽(yáng)的一個(gè)圓形軌道上建造一個(gè)環(huán)形棲息地，如同給太陽(yáng)建造了一個(gè)光環(huán)一樣。為了完全包裹太陽(yáng)，你可以在不同的軸線上添加環(huán)形棲息地，它們與太陽(yáng)的距離應(yīng)有所不同，以錯(cuò)開(kāi)來(lái)避免相撞繞。

但要想讓戴森球使用壽命更長(zhǎng)，戴森球需要能不斷調(diào)整其位置和形狀，以應(yīng)對(duì)干擾，比如偶爾打開(kāi)個(gè)大洞讓煩人的小行星和彗星順利通過(guò)。另一種應(yīng)對(duì)干擾的方法是，可以使用檢測(cè)和防御系統(tǒng)來(lái)處理這些入侵者，比如讓它們運(yùn)動(dòng)路線發(fā)生偏轉(zhuǎn)，或把它們粉碎掉。

追求能效極限

盡管在今天的工程標(biāo)準(zhǔn)中，戴森球的能效很高，但它們遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到物理定律設(shè)定的極限——100%。愛(ài)因斯坦告訴我們質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化為能量，關(guān)系為E=mc2，其中E代表能量，m代表質(zhì)量，c代表著光速。由于c的數(shù)值十分大，這意味著少量的質(zhì)量就可以產(chǎn)生巨大的能量。如果有充足的反物質(zhì)供應(yīng)，那么就可以讓質(zhì)量完全轉(zhuǎn)化為能量，這樣我們就可以容易地建造一個(gè)能效為100%的發(fā)電廠了。只要把一茶匙的反水倒進(jìn)普通的水里，就會(huì)釋放出相當(dāng)于20萬(wàn)噸TNT的能量，這是一種典型氫彈的能級(jí)，當(dāng)前全球只靠這點(diǎn)能量就可以運(yùn)行7分鐘左右。但可惜的是，我們的宇宙中并沒(méi)有充足的反物質(zhì)供應(yīng)。

相比之下，我們今天最常見(jiàn)的產(chǎn)生能量方式都效率低下。人消化一塊糖的能效僅僅是0.00000001%。如果你的胃有0.001%的能效的話，那么你只需要在你的一生中吃下一頓飯就可以了。而今天的核反應(yīng)堆通過(guò)裂變分裂鈾原子，但仍然不能提取超過(guò)0.08%的能量。聚變的能效比裂變的略高一些，但即使我們給太陽(yáng)罩上一個(gè)完美的戴森球，我們收集到的能量還遠(yuǎn)不及0.08%的太陽(yáng)質(zhì)量轉(zhuǎn)化出的，因?yàn)橐坏┨?yáng)消耗掉自身大約十分之一的氫燃料后，它將結(jié)束作為一個(gè)正常的恒星的生命周期，會(huì)開(kāi)始進(jìn)入紅巨星階段，并走向死亡。

那么，我們?cè)鯓硬拍茏龅酶媚兀?/p>

黑洞發(fā)電站

英國(guó)物理學(xué)家斯蒂芬·霍金在他的書(shū)《時(shí)間簡(jiǎn)史》中，提出了一個(gè)用黑洞建立發(fā)電站的方案，利用的是黑洞能吞噬物質(zhì)，然后通過(guò)蒸發(fā)將物質(zhì)轉(zhuǎn)化為輻射的能力。但是，除非黑洞的質(zhì)量非常小，一般黑洞的蒸發(fā)速度都十分緩慢，所以說(shuō)這個(gè)方案并不容易實(shí)施。

另一個(gè)更容易實(shí)施的策略不是從黑洞內(nèi)部提取能量，而是從正落入黑洞的物質(zhì)中提取能量。大自然已經(jīng)有了一種實(shí)現(xiàn)這一切的東西——類(lèi)星體。類(lèi)星體是一類(lèi)離地球最遠(yuǎn)、能量最高的活動(dòng)星系核，其核心有著正在吞噬周?chē)鷼怏w的超大質(zhì)量黑洞。當(dāng)氣體漩渦接近黑洞時(shí)，會(huì)形成一個(gè)圓盤(pán)狀的吸積盤(pán)，其最里面的部分會(huì)逐漸被吞噬，但在當(dāng)氣體落向黑洞里時(shí)，它們的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能，速度不斷提高，就像一個(gè)自由落體那樣。隨著運(yùn)動(dòng)速度的加快，氣體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也開(kāi)始變得混亂起來(lái)：越來(lái)越多的湍流出現(xiàn)了，給氣體帶來(lái)更小尺度上的隨機(jī)擾動(dòng)。最終，每個(gè)分子和原子開(kāi)始以更劇烈地頻繁碰撞——?jiǎng)×业臒徇\(yùn)動(dòng)意味著氣體的溫度變得極高，而這些碰撞將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為強(qiáng)烈的輻射能。

在安全的位置上，通過(guò)在黑洞周?chē)⒁粋€(gè)完整的戴森球，可以捕獲和使用這種輻射能量。黑洞旋轉(zhuǎn)得越快，這個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程的能效就越高。相關(guān)的計(jì)算表明，急速旋轉(zhuǎn)黑洞最高能以約42%的效率傳遞能量。

超壓發(fā)動(dòng)機(jī)

除了黑洞發(fā)電站以外，未來(lái)的智慧生命也許能夠建造所謂的“超壓發(fā)動(dòng)機(jī)”：一種像柴油發(fā)動(dòng)機(jī)一樣的能源發(fā)電機(jī)。傳統(tǒng)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)是將空氣和柴油的混合物進(jìn)行壓縮，直到溫度足夠高時(shí)，使其自燃并燃燒。在那之后，熱的混合物在過(guò)程中重新膨脹，推動(dòng)活塞來(lái)做功。燃燒后的產(chǎn)物，比活塞里最初的物質(zhì)少了0.0000005%，而這一質(zhì)量差異轉(zhuǎn)化為了驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的熱能。

超壓發(fā)動(dòng)機(jī)與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)似，但效率會(huì)更高。它能把普通物質(zhì)壓縮到幾千萬(wàn)億度，然后讓它重新膨脹并冷卻，這一過(guò)程能把大部分夸克轉(zhuǎn)化成電子和其他相關(guān)的粒子，損失近一半的質(zhì)量，轉(zhuǎn)化出更多的能量，來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。所以，它就像一個(gè)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，只不過(guò)其效率是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的10多億倍。

雖然這種發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)離我們還很遙遠(yuǎn)，然而我們?cè)缇椭琅c之類(lèi)似的情形了：發(fā)生在大約138億年前的宇宙大爆炸。宇宙大爆炸就幾乎把100%的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為了能量，大爆炸后剩下不到十億分之一的夸克和電子，最終構(gòu)成我們今天在宇宙中觀察到的所有物質(zhì)。

追求計(jì)算的極限

如果吃晚飯的能效還不到物理的極限能效的一百億分之一，那么今天的電腦的能效有多高呢？事實(shí)上，比吃頓晚餐更糟糕。美國(guó)麻省理工學(xué)院的量子計(jì)算機(jī)先驅(qū)賽斯·勞埃德表示，計(jì)算機(jī)速度受到能量（或質(zhì)量）的限制。他指出，一臺(tái)質(zhì)量為1 千克，體積為1立方分米的計(jì)算機(jī)（相當(dāng)于一臺(tái)小型筆記本電腦），其運(yùn)行速度最高為每秒能執(zhí)行5×1050操作，這大致相當(dāng)于當(dāng)前筆記本電腦運(yùn)行速度的41個(gè)數(shù)量級(jí)（1041倍）。如果計(jì)算能力每?jī)赡暝黾右槐?，我們將在幾個(gè)世紀(jì)后抵達(dá)這個(gè)極限。他還指出，一臺(tái)這樣的電腦最多可以存儲(chǔ)1031比特的數(shù)據(jù)，這比當(dāng)前筆記本電腦能存儲(chǔ)的要多數(shù)百億億倍。

實(shí)際上，達(dá)到這些限制可能是具有挑戰(zhàn)性的，即使是對(duì)于超級(jí)智慧生命來(lái)說(shuō)也是如此。然而，勞埃德樂(lè)觀地認(rèn)為，這個(gè)限制離我們并不是很遙遠(yuǎn)，現(xiàn)有的量子計(jì)算機(jī)原型已經(jīng)能利用一個(gè)原子來(lái)存儲(chǔ)一個(gè)比特的信息了。按比例計(jì)算，1千克能存儲(chǔ)約1025比特，比當(dāng)前的筆記本電腦高上幾萬(wàn)億倍。此外，使用電磁輻射（即光子）讓這些原子能彼此溝通，那么計(jì)算機(jī)每秒最多能執(zhí)行5×1040操作，這比當(dāng)前的筆記本電腦高了31個(gè)數(shù)量級(jí)。

追求計(jì)算的極限，是實(shí)現(xiàn)超級(jí)人工智能所必須的。事實(shí)上，人腦的計(jì)算速度是每秒能執(zhí)行約1016次操作，而質(zhì)量還不到1.5千克。

快速星際殖民

根據(jù)狹義相對(duì)論，以光速發(fā)射宇宙飛船是不可能的，因?yàn)檫@需要無(wú)限的能量。那么，在實(shí)踐中，最快的飛船能有多快？

1984年，美國(guó)物理學(xué)家羅伯特·富沃德首創(chuàng)了一種用激光驅(qū)動(dòng)飛船的巧妙設(shè)計(jì)。就像空氣分子與船帆相撞時(shí)會(huì)推動(dòng)船前進(jìn)一樣，光子在鏡子上相撞時(shí)也會(huì)推動(dòng)鏡子前進(jìn)。我們可以利用太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)一個(gè)巨大的激光系統(tǒng)，把激光射到一個(gè)巨大的超輕的光帆上，我們可以利用太陽(yáng)的能量不斷加速飛船，能使它達(dá)到極高的速度。富沃德經(jīng)過(guò)計(jì)算，光帆飛船可以在40年左右的時(shí)間里把一小批船員送達(dá)離地球約4光年遠(yuǎn)的南門(mén)二——距離太陽(yáng)最近的恒星系統(tǒng)。一旦到了南門(mén)二，船員可以利用那里恒星的能量，繼續(xù)在銀河系中從一顆恒星飛躍到另一顆恒星。

而超級(jí)人工智能還能使得光帆飛船變得更加現(xiàn)實(shí)。如果你不需要運(yùn)輸龐大的人類(lèi)生命支持系統(tǒng)，而是僅僅搭載一個(gè)不太大的“種子探測(cè)器”，那么未來(lái)的激光航行就會(huì)變得非?？焖?，而且成本大幅度降低。這里的“種子探測(cè)器”是一種能夠降落在行星或衛(wèi)星上的超級(jí)人工智能機(jī)器，并能從零開(kāi)始建造一個(gè)新的文明。它甚至不需要攜帶指令，它所要做的就是建立一個(gè)足夠大的接收天線，以獲取從其母親文明中發(fā)過(guò)來(lái)的更詳細(xì)的藍(lán)圖和指令信號(hào)。然后，它還能就地取材，建造出新的激光系統(tǒng)和光帆飛船，并搭載新的種子探測(cè)器，以繼續(xù)在銀河系內(nèi)進(jìn)行殖民。

一旦超級(jí)人工智能殖民了另一個(gè)太陽(yáng)系或整個(gè)銀河系，就很容易把人類(lèi)弄過(guò)去了。所有有關(guān)人類(lèi)的必要信息都可以以光速傳播過(guò)去，之后超級(jí)人工智能組裝成出人類(lèi)。組裝出一個(gè)人類(lèi)，可以有兩種方法。一種是只需傳輸指定一個(gè)人的DNA，然后讓人工智能孵化一個(gè)孩子并撫養(yǎng)其長(zhǎng)大；另一種是把一個(gè)人所有的信息都發(fā)過(guò)去，人工智能可以將夸克和電子組裝成一個(gè)與原來(lái)的人完全一樣的成人。

在一個(gè)星系內(nèi)，如果借助光帆飛船，平均需要20年旅行到10光年遠(yuǎn)的恒星系統(tǒng)，然后再花另一個(gè)10年來(lái)建造的新的激光系統(tǒng)和光帆飛船的話，那么，星際殖民會(huì)以平均三分之一的光速的速度，朝著星系內(nèi)各個(gè)方向進(jìn)行擴(kuò)張。

“宇宙垃圾郵件”騙局

事實(shí)上，有一種卑鄙的殖民宇宙的方法，比任何以上的方法都要擴(kuò)展得更快：使用“宇宙垃圾郵件”騙局。通過(guò)向宇宙播送一條條信息，一個(gè)先進(jìn)文明可以誘騙其他新進(jìn)化出的文明去制造出一個(gè)超級(jí)人工智能機(jī)器，但這種機(jī)器其實(shí)能滅掉或奴役當(dāng)?shù)氐奈拿?，并把那里改造為該先進(jìn)文明的殖民地。發(fā)個(gè)信息的速度是光速，如果該先進(jìn)文明屢屢得逞的話，那么他們就能借助 “宇宙垃圾郵件”在宇宙中尋常傳播開(kāi)來(lái)。

因?yàn)檫@可能是先進(jìn)文明能以光速抵達(dá)大部分恒星系統(tǒng)的唯一途徑，而且他們沒(méi)有理由不去嘗試一下，所以，我們應(yīng)該對(duì)接收到的任何外星人信號(hào)都要保持高度懷疑的態(tài)度。在美國(guó)天文學(xué)家卡爾·薩根所寫(xiě)的科幻小說(shuō)《接觸》中，我們地球人就用外星人的藍(lán)圖建造了一臺(tái)我們不懂的機(jī)器，萬(wàn)幸的是，最終發(fā)現(xiàn)這機(jī)器只是外星人用來(lái)與人類(lèi)進(jìn)行接觸的工具，而不是來(lái)劫持我們文明的。當(dāng)然在現(xiàn)實(shí)中，我們強(qiáng)烈建議，在尚未搞懂前，千萬(wàn)別去建外星人的機(jī)器。

我們?yōu)榱撕推蕉鴣?lái)

到目前為止，我們只討論了從單一的文明向宇宙拓展的情形。但是，如果兩個(gè)文明相遇，會(huì)發(fā)生什么呢？

歐洲人能夠征服非洲和美洲，因?yàn)樗麄儞碛袃?yōu)越的技術(shù)。相比之下，在兩個(gè)超級(jí)智慧文明相遇之時(shí)，他們的技術(shù)將會(huì)在同一水平上，都已經(jīng)接近物理定律上的極限。這樣，即使他們想打起來(lái)，一個(gè)超級(jí)智慧文明似乎不太可能輕易地征服另一個(gè)超級(jí)智慧文明。此外，如果他們的目標(biāo)已經(jīng)進(jìn)化成相對(duì)一致的話，那么他們就沒(méi)有理由渴望征服或戰(zhàn)爭(zhēng)。例如，如果他們的目標(biāo)都是試圖盡可能地證明許多美麗的定理，以及發(fā)明盡可能多的聰明的計(jì)算機(jī)算法，那么他們可以分享彼此的發(fā)現(xiàn)，來(lái)使事情變得更好。因?yàn)樾畔⒎浅２煌谕ǔＨ祟?lèi)經(jīng)常爭(zhēng)奪的資源，跟別人分享了信息后，你也不會(huì)失去它。

如果兩個(gè)文明相遇并發(fā)生沖突的話，更可能發(fā)生的是思想沖突，而不是武力沖突。一些追求不斷擴(kuò)張的文明可能有一些基本不變的目標(biāo)，尤其是打著某種宗教的目標(biāo)。然而，一些先進(jìn)的文明更可能是思想開(kāi)放的——在提出足夠令人信服的論點(diǎn)時(shí)更愿意調(diào)整自己的目標(biāo)。同化你的鄰居是一個(gè)比用武力解決更好的擴(kuò)張策略，但這不會(huì)是強(qiáng)迫同化，而是自愿的，主要是看哪個(gè)思想更有說(shuō)服力。

完全擁抱科技

科幻作家通常被認(rèn)為是不切實(shí)際的浪漫夢(mèng)想家，但具有諷刺意味的是，現(xiàn)在大多數(shù)科幻作家和科學(xué)記者對(duì)太空殖民太過(guò)悲觀。但我們?cè)谶@里看到，當(dāng)人們和其他智慧生命能夠以數(shù)字形式進(jìn)行傳播時(shí)，星系間旅行就變得更加容易，這可能使我們不僅在我們的太陽(yáng)系或銀河系中，也在整個(gè)宇宙中，成為我們自己命運(yùn)的主人。

如果我們不再繼續(xù)提高我們的科技，那么我們的命運(yùn)必將走向滅亡——可能是一顆小行星、一座超級(jí)火山、炙熱的太陽(yáng)或其他災(zāi)難給我們的文明畫(huà)上句號(hào)。不過(guò)，如果我們不是回避科技，而是擁抱它，那么我們就同時(shí)增加了這兩件事的可能性：生命獲得了更多的存活和繁榮的潛力，以及因?yàn)樵愀獾挠?jì)劃而更早地自我毀滅。我們認(rèn)為，我們應(yīng)該擁抱科技，但不要盲目相信自己，而是要謹(jǐn)慎地、有遠(yuǎn)見(jiàn)地規(guī)劃。在我們的宇宙中，生命的未來(lái)潛力比我們祖先最狂野的夢(mèng)想更宏偉，所以讓我們充分利用科技吧！