Mokslo ir technologijų pasaulis

Kiek laiko gali gyvuoti žmonija? Norint klestėti milijardus metų, reikės išspręsti keletą varginančių problemų – nuo ​​Saulės mirties iki materijos irimo.

Ar mes iš tikrųjų galime ką nors pasakyti apie tolimą ateitį? 

Jei negalime numatyti, kada kitą mėnesį lis lietus, prognozuoti milijardus metų į ateitį gali atrodyti neįmanoma.

Tačiau ne viskas taip chaotiška kaip oras: kartais galimos net ir labai toli į ateitį siekiančios prognozės, ypač astrofizikos ir kosmologijos srityse. 

Galime būti tikri, kad 2090 m. rugsėjo 23 d. JK įvyks visiškas Saulės užtemimas, nes Mėnulis, Saulė ir Žemė juda stabiliomis, nuspėjamomis orbitomis su labai nedideliais trikdžiais, o gravitacijos dėsniai dabar jau mokslo yra gerai patikrinti. 

Panašiai galime naudoti ir jau visai gerai žinomą astrofiziką, kad nuspėtume, kas gali nutikti visoje Visatoje.

Šį požiūrį galima apibūdinti kaip „fizinę eschatologiją“ – terminą, kurį sukūrė astronomas Martinas Reesas, pasinaudojant astrofiziką modeliuojant kur gi judės Visata. 

Reesas ėmėsi teologijos, kurioje „eschatologija“ yra galutinių dalykų, tokių kaip pasaulio pabaiga, tyrimų objektas. Klasikinis straipsnis šia tema yra 1979 m. Freemano Dysono darbas apie gyvenimą atvirose visatose, kuriame buvo aprašytos tikėtinos arba galimos egzistencinės katastrofos, galinčios kelti grėsmę gyvybei tolimoje ateityje – nuo ​​Saulės mirties iki žvaigždžių atsiskyrimo nuo galaktikų.

Taigi, su kokiais didžiausiais iššūkiais susidurs žmonija, jei vis dar egzistuosime tolimoje ateityje? 

Negalime pasakyti, kaip (ar) jos bus įveiktos (darysime keletą spėjimų), bet galime būti tikri, kad šios grėsmės mūsų egzistavimui artėja.

1 problema: išgyventi geriau nei kiti žinduoliai

Tipiška žinduolių rūšies egzistavimo trukmė yra apie milijonas metų. Ir be galimo branduolinio karo ar bioinžinerijos sukeltų pandemijų, žmonija akivaizdžiai turi ir kitų pavojų, kuriuos jai reikia skubiai sumažinti: šiuo metu natūralaus išnykimo lygis yra daug mažesnis už riziką, kurią keliame sau. 

Jei išspręstume esamas egzistencinės rizikos ir tvarumo problemas, vis tiek turėtume susidoroti su kai kuriais kitais iššūkiais, kad išliktume.

Pirmiausia, po kelių dešimčių tūkstančių metų turėsime susidoroti su dabartinio tarpledynmečio laikotarpio pabaiga: gyvename trumpame ilgo ledynmečio nutrūkimo laikotarpiu. Mūsų protėviai išgyveno ledynmečius, todėl greičiausiai tai nėra didelė problema, išskyrus tai, kad jie buvo klajokliai medžiotojai-rinkėjai, o ne pasaulinė dydžio civilizacija.

Taip pat galime susidurti su dramatiškais klimato skirtumais tarp skirtingų geologinių epochų. Anksčiau Žemė buvo ne tik šaltesnė, bet ir šiltesnė. 

Eoceno metu vidutinė Žemės temperatūra buvo 10C šiltesnė, palmės ir aligatoriai Arkties regione buvo įprastas vaizdas, o pusiaujo regionuose buvo per karšta, kad žmonės galėtų išgyventi.

Žvelgiant dar toliau į praeitį, buvo vadinamųjų „sniego gniūžtės“ epizodų, kai beveik visa Žemė buvo padengta ledu.

Homo Sapiens gali neištverti kaip rūšis, nes galime išsivystyti į ką nors kitą

Tada kyla supervulkanizmo, meteorų smūgių, gama spindulių pliūpsnių ar atsirandančių ekologinių sutrikimų rizika, dėl kurių, kaip žinome, kas 100 milijonų metų vyksta natūralus masinis išnykimas.

Galiausiai Homo Sapiens gali neištverti kaip rūšis, nes galime išsivystyti į ką nors kitą. Mes nuolat mutuojame ir esame pavaldūs natūraliai atrankai (net ir šiais laikais, esant geros sveikatos priežiūros sąlygoms), o šiuolaikinės biotechnologijos leidžia sąmoningai modifikuoti savo genus. Jau nekalbant apie ateinančias technologijas, kurios leis susilieti su dirbtiniu intelektu. 

Mažai tikėtina, kad per milijonus metų išliksime tokie patys – nebent sąmoningai nuspręsime išsaugoti savo genetiką ir imsimės sprendimų tai išlaikyti per visą geologinį laikotarpį. Nors, greičiausiai, tai yra tik teorinė galimybė. Na kas nenorės patobulinti savo intelektinių gebėjimų dirbtinio intelekto pagalba ar įgauti stulbinamos jėgos naujų bioinžinerijos metodų dėka ir t.t.?

Jei „mes“ vis dar egzistuosime po milijardo metų, labai tikėtina, kad turėsime savarankiškai tvarias civilizacijas, galinčias įveikti planetos masto nelaimes, ir greičiausiai mūsų laaaabai tolimi palikuonys skirsis nuo mūsų taip, kad mes (šios dienos žmonės) atrodysime kaip kokie trilobitai. 

Ironiška yra tai, kad norėdami išgyventi ilgiau nei mūsų kolegos kiti žinduoliai, turime tapti kažkuo labai kitkuo, nei esame šiandien.

2 problema: išgyveti biosferos gyvavimo pabaigą

Maždaug po milijardo metų (+/- keli šimtai milijonų metų) padidėjęs Saulės spindėjimo ryškumas pasmerks Žemės biosferą.

Problema yra ta, kad saulės skleidžiama šiluma keičia uolienų temperatūrines ir kitas sąlygas, o tai savo ruožtu sukelia chemines reakcijas, kurių metu iš oro, kaip anglies ciklo dalis, pašalinamas didelis anglies dioksido kiekis, kas galiausiai sukelia augalų badą. 

Be to, planeta ilgainiui perkais, o iš vandenynų išgaruos vis daugiau vandens garų (stiprių šiltnamio efektą sukeliančių dujų), todėl Žemė tamps dar karštesnė.

Vienas iš būdų yra bandyti kuo ilgiau apsaugoti biosferą mega masto inžinerija. Galime pasitelkti geoinžineriją ir į stratosferą paleisti spinduliavimą atspindinčių aerozolių, sukurti saulės šešėlį tarp Žemės ir Saulės ar net perkelti planetą toliau nuo Saulės.

Kitas sprendimas – perkelti gyvybę į kosmosą, jei iki to laiko dar būsime to nepadarę. Gali būti, kad jau bus įmanomos save pilnai išlaikančios (visa funkcionuojanti ekosistema) kosmoso buveinės, kurios reikiamas medžiagas paims tiesiog iš kosmose esančių objektų.

Net jei atrodo, kad tokias struktūras būtų sunku pastatyti, turėtume prisiminti, kad tiesiogine prasme dar turime milijardą metų, kad taptume kvalifikuotesni ir išradingesni, jog tą padarytume. Tad laiko dar yra.

3 problema: išgyventi Saulės gyvavimo pabaigą

Maždaug po 5 milijardų metų Saulės ryškumas pradės sparčiai didėti. Išdeginusi visą vandenilį ji savo branduolyje pradės jungti vis sunkesnių ir sunkesnių elementų branduolius, todėl išsipūs ir į kosmoso erdvę žvaigždžių vėjo pavidalu išmes milžiniškus kiekius savo masės. Tuo metu jos tūris padidės apie 100 kartų – ji taps „raudonąja milžine“. Ir prarys Venerą bei Merkurijų.

Dar pačioje šio proceso pradžioje tai bus Žemės pabaiga, nes Žemė iškeps iki beorės uolos. Galiausiai Saulė taps baltąja nykštuke.

Akivaizdu, kad norėdama tai išgyventi, bet kuri protinga gyvybė, gyvenanti Saulės sistemoje, turės persikelti į kitas saulės sistemas.

Žinoma, galima prisitaikyti, bet iš baltosios nykštukės šviesos ir energijos nėra daug.

Norint pasiekti kitas saulės sistemas, prireiks labai ypatingai greitų erdvėlaivių arba tokios kelionės užtruks labai ilgai.

Žmonių, jau gyvenančių kosmose esančiose ir pilnai save išlaikančiose struktūrose, judėti link naujų vietų gali būti gana natūralus sprendimas. Jiems reikės energijos šaltinių, kurie galėtų tarnauti ilgą laiką (jau nekalbant apie tinkamą kelionės greitį) ir pakankamai medžiagų, kad išlaikytų daugiatūkstantmečio trukmės kelionę link naujos buveinės.

Tačiau labiausiai tikėtinas būdas patekti į žvaigždes gali būti mažytis nanorobotų erdvėlaivis. Užuot panaudojus didžiulę energiją pajudinti sąlyginai nedideliu greičiu milžiniškus laivus, ši energija gali būti geriau panaudota norint greitai nusiųsti mažus laivus, panaudojant kažką panašaus į dabar dar egzotiškai skambančios Saulės burės tipo erdvėlaivį ar/ir galingą lazerį. 

Jie maži ir kur kas lengviau gaminami nei dideli erdvėlaiviai: net jei vienam nepavyktų pasiekti tikslo, galima tokių erdvėlaivių pasiųsti tūkstantį. 

Jie taip pat savyje gali turėti ir genetinius elementus, kad sukurtų gyvybę – net ir žmones. Pasiekę tinkamą asteroidą, išskleidžia saulės kolektorius, išgauna medžiagas ir pastato daugiau robotų, saulės kolektorių ir gamyklų. Galų gale jie gali sukurti žmonėms tinkamas buveines.

Gali būti, kad joks žmogus (pilna to prasme) niekada fiziškai nepaliks Saulės sistemos. Tad šiuo metu galime suabejoti, ar iš tikrųjų po Visatą paplis mūsų žmonija, ar visai nauja rūšis. Bet jei mūsų palikuonys kažkaip sugebės išgyventi raudonąją milžinišką Saulę, jie gyvens tarp galaktikos žvaigždžių.

Tęsinys kitame puslapyje

4 problema: išgyventi žvaigždžių pabaigą

Žvaigždžių formavimasis Visatoje jau pasiekė aukščiausią tašką ir per ateinančias kelias dešimtis milijardų metų pasieksime „žvaigždės viršūnę“. 

Ryškioms ir trumpaamžėms žvaigždėms išdegus, mes liksime su nejudančia, bet ilgaamže raudonųjų nykštukių žvaigždžių populiacija. Jos gali spindėti trilijonus metų. Tačiau žvaigždžių formavimasis sumažės, o po 10–100 trilijonų metų net raudonosios nykštukės baigs savo egzistenciją ir užges. Kad išgyventų, gyvybei reikės kitų energijos šaltinių nei žvaigždžių šviesa.

Tiesą sakant, yra daug galimybių: sintezė, naudojanti rudųjų nykštukių ir dujinių planetų vandenilį, medžiagos išmetimas į juodųjų skylių akrecinius diskus ir išlaisvintos energijos surinkimas arba netgi tiesioginis juodosios skylės išnaudojimas energijos surinkimui.

Dar 1969 m. matematikas ir fizikas Rogeris Penrose'as pasiūlė metodą, kaip tai būtų galima padaryti, kuris ir buvo pavadintas „Penrose'o procesu“. 

Šiuo metodu galėtų pasinaudoti pažengusios civilizacijos, kurios kauptų energiją, gamindamos „juodųjų skylių bombas“. Pamatinę „Penrose'o proceso“ fiziką pagrindžia ir tyrimai.

Skamba gerai, tačiau bet kokiu atveju tai pareikalaus didelio masto inžinerijos. O kaip normali (tradicinė) atominė energija? 

Dalijimosi galia baigsis, kai neatsiras naujų radioizotopų, susidarančių susiliejant neutroninėms žvaigždėms ir formuojantis supernovoms, kurios jau seniai bus praeityje. Geoterminė energija taip pat neįmanoma, nes planetų viduje esantys izotopai nyks ir planetos atvės.

„Gyvybė“ taip pat gali prisitaikyti prie žemos temperatūros ir egzotiškos aplinkos. Dirbtinis intelektas ir silicio pagrindo organizmai tikriausiai klestėtų aplinkoje, kurioje temperatūra yra arti absoliutaus nulio.

Gali būti, kad užgęstant žvaigždėms anglies pagrindu sukurta gyvybė ir intelektas atsitrauktų į patogius virtualius pasaulius, daug didesnius ir sudėtingesnius nei kada nors buvo išorinė Visata.

5 problema: išgyventi galaktikų pabaigą

Atsitiktiniai žvaigždžių judesiai ilgainiui priverčia galaktikas ištirpti: karts nuo karto žvaigždės prasilenkia viena su kita ir atsitiktinai keičia greitį. Kartais tai suteikia žvaigždei pabėgimo iš galaktikos greitį ir ji išnyksta didžiulėje tuštumoje, palikdama likusią galaktikos dalį šiek tiek labiau kondensuotą. Galiausiai – maždaug po 100 milijonų trilijonų metų – visa galaktika išsisklaido arba krenta į juodąją skylę. Planetos aplink žvaigždes taip pat bus išsisklaidžiusios.

Kad tai išgyventų, protingos būtybės turi nukreipti žvaigždes į ilgalaikes ir stabilias orbitas.

Tai atrodo fiziškai įmanoma! Bent jau dabartinėje epochoje (tik labai teoriškai) žvaigždes būtų galima nustumti panaudojus savotiškus atšvaitus, kad jų spinduliuotė veiktų kaip labai silpni raketų varikliai, priversdami valdyti greitį ir trajektorijas, žvaigždėms skriejant vienai pro kitą. 

Tai kažkas panašaus į tai, ką mes, žmonės, naudojome kaip gravitacijos priemones, kad nukreiptume ir paspartintume „Voyager“ zondus, bet žvaigždžių atveju mastelis būtų nepalyginimai didesnis. 

Kai žvaigždės keistų savo orbitas, jos galėtų būti panaudotos kontroliuoti vienai kitos judėjimą. Iš esmės kalbame apie didžiausią kada nors sumanytą biliardo žaidimą.

Bet kuriuo atveju yra akivaizdu, jog reikėtų didelių struktūrų aplink kiekvieną žvaigždę ir didžiulio planavimo į priekį, bet bendras reikiamos medžiagos kiekis yra maždaug didelis asteroidas vienai Saulės sistemai, o šio proceso fizika yra gana paprasta. Problema yra daugiau susijusi su tokių projektų koordinavimu milijardo metų laikotarpiui. Ateityje tai gali būti kasdieninis planavimas žmonijai, kuri jau bus susitvarkiusi su praeities (mums - šios dienos ir ateities) problemomis.

6 problema: išgyventi materijos pabaigą

Mums žinoma medžiaga yra sudaryta iš atomų, kurie sudaryti iš protonų, neutronų ir elektronų. Paprastai laikoma, kad protonai ir elektronai yra visiškai stabilūs (neutronus stabilizuoja protonai; jie patys suyra, o pusinis skilimo laikas yra kelios minutės).

Tačiau daugelis fizikinių teorijų numato, kad protonai iš tikrųjų nėra tokie stabilūs ir jų skilimo laikas yra nepaprastai ilgas. Protonų skilimas iki šiol niekada nebuvo pastebėtas, nepaisant kai kurių didvyriškų tyrimų pastangų. Tačiau tai tik parodo, kad, jei taip vyksta, prireiks trilijonų metų.

Šis skilimas reikš mums žinomos materijos pabaigą. Žvaigždės ir planetos pamažu virs radiacine spinduliuote, taip pat laisvais elektronais ir pozitronais, nesugebančiais sudaryti tinkamų gyventi sistemų. Paskutinės šaltos juodosios nykštukinės žvaigždės pamažu virstų helio ir vandenilio kristalais, kurie tyliai išgaruos tyloje. Liktų tik radiacija bei juodosios skylės ir šiaip tuščioje Visatoje.

Ar galime tai apeiti? Kaip sako puikusis kompiuteris Isaaco Asimovo meistriškoje apysakoje „Paskutinis klausimas“: „DAR NEPAKANKa DUOMENŲ PRASMINGAM ATSAKYMUI“.