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宇宙的最后三分钟 第八章 慢道上的生命
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1972 年，一个名为罗马俱乐部的团体对人类的未来发表了一项令人沮丧的预测。他们预言了许多迫在眉睫的灾难，其中一项就是全世界的石油供应将会在二三十年内宣告枯竭。人们惊恐不安，油价暴涨，替代性能量的研究也开始盛行。今天我们已处于 90 年代，还没有任何迹象表明石油即将会消耗殆尽，惊恐不安又为心安理得所取代。遗憾的是，简单的计算表明，对于有限的资源来说，能量危机迟早总会来临。关于地球上的人口，也可以得出类似的结论：它不能永远持续地增长下去。
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某些耶利米们相信，下一次能量危机和人口过剩危机会彻底断送人类。可是，没有必要把石油的消失与人类的绝迹混为一谈。我们周围到处存在着大量的能源，问题在于我们要有利用它们的愿望和能力。最引人注目的是太阳光，它的能量对我们的需求来说绰绰有余。一个棘手的问题是应当控制人口的增长，从而不致于发生大规模的饥荒。这要求采取社会的、经济的和政治的手段，而不仅仅是科学的手段。但是，如果我们能够克服因石油耗尽而引起的能源瓶颈效应，如果能够稳定世界人口的增长，如果对地球的生态破坏能够加以限制，那么我相信人类肯定会昌盛繁荣。不存在任何明显的自然规律会限制我们人类的繁衍。
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在前一章中我描述了经过令人难以置信的漫长时间后，作为一些慢物理过程的结局，宇宙的结构将怎样发生变化，而这种变化通常是朝着退化方向发展的。人类的存在充其量也大约只有 500 万年（这取决于对人类的定义），人类（就某种形式的）文明仅仅只有几千年。今后地球应当还可供人类居住 20～30 亿年，当然这是对于有限的人口而言。这是一段极长的时间跨度，长得令人无法想象，长得好像（实际上就是）无限长。但我们已看到，即使是 10 亿年，同发生在天文学和宇宙学意义上的总体变化所需要的巨大时间尺度相比，也只不过是极短的一瞬间。 10 亿个 10 亿年后，在银河系的其他某个地方或许仍然存在类似的地球，从而成为可供人类居住的场所。
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毫无疑问，我们可以推测我们的后裔有十分充裕的时间供他们支配，去发展空间探测技术和各种现人所不可思议的技术。在太阳把地球烤枯之前，他们有充裕的时间撤离地球。他们可以一个接一个地寻找适宜居住的行星，并且不断地继续下去。事实上，要是不离开地球，世界人口在任何时候都不太可能超过 100 亿左右。一旦扩展到空间，人口也可以增加。要知道我们在 20 世纪为生存下去而作的斗争最终也许并非徒劳无益，这一点会使我们得到安慰吗？
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在第二章中，我描述了伯特兰·罗素因对热力学第二定律的结论怀有黯然消沉的心情，故而在描绘人类的存在对太阳系未日到来这一事实一筹莫展时的言辞凄惨悲凉。他显然认为，我们居住的场所看来不可避免要走向毁灭，而这又必然会使人类的生命变得毫无意义，甚至滑稽可笑。这种信念肯定影响到他的无神论。如果罗素知道黑洞的引力能可以比太阳的作用高出好多倍，并且能够在太阳系瓦解后持续数以万亿年计的时间，那么他的感觉会好一点吗？可能井非如此。这并不是计算实际持续时间的问题，而是事实上宇宙迟早会变得不适宜人类居住，结果使某些人认为我们的存在是毫无意义的。
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根据第七章我对宇宙遥远未来的叙述，也许可以认为一个更不安稳、更为恶劣的环境简直是难以想象的。但是，我们不必陷入沙文主义或悲观主义。毫无疑问，人类在由稀薄的电子－正电子汤所组成的宇宙中安顿自己的生活时会有一段艰难时期，但重要的问题肯定不在于我们种族本身能否永垂不朽，而是我们的后裔能否幸存下来。而且，我们的后裔也不太可能是今天意义上的人类。
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地球上出现人类这个种族是生物进化的产物。但是，我们自己的活动正在迅速地改变这种进化过程。我们已经干预自然选择的作用，设计出变种的可能性也变得越来越大。我们也许很快就能通过直接控制遗传密码来设计出具有特定属性和体形特征的人类。所有这一切只是发生在技术社会的这几十年时间内。请想象一下几千年、甚至几百万年后，科学和技术能取得何等巨大的成就。
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还有，就在这几十年的技术发展中，人类已经能离开地球，进入近地空间去探险。在今后几十亿年内，我们的后裔可以远离地球，进入宽广的太阳系，然后还可以飞往银河系内别的恒星系统。人们常常会有这种错误概念，即这类计划会花费近乎无限长的时间。然而情况并非如此。移民工作可能会通过行星短途飞行不断地进行下去。移民者会离开地球，移居到几个光年远某个适合居住的行星上。如果他们能以接近光的速度飞行，那么这种旅行只需要几年时间。但是，即使我们的后裔永远无法超过光速的百分之一（这个目标并不过分），那么旅行时间也就只是几个世纪。完成一颗行星的实际移民工作同样也需要几个世纪时间，到那个时候移民者会考虑派遣他们自己的移民探险队去另一个更远的适合居住的行星。再过几百年，这下一颗行星就好移民了。就这样不断地继续下去。这正是波利尼西亚人迁往南太平洋群岛的移民方式。
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光大约只需要 100 万年就可横越银河系。所以，如果以百分之一光速的速度旅行，则穿越银河系需要 1 亿年。即使一路上有 100 万个行星作为移民驿站，而每一处花费两个世纪用以建站，也只相当于使银河系移民的时间尺度增长一倍。但是，用天文学标准甚至地质学标准来衡量， 2 亿年是一段很短暂的时间。在大约 2 亿年时间内太阳仅仅环绕银河系转了一圈，而地球上生命存在的时间至少比它长 16 倍。太阳变老从而威胁到地球也只是在 30 或 40 亿年以后的事——在 2 亿年内几乎不会发生任何变化。结论是，就技术社会而言，我们的后裔只要用地球上生命进化所经历时间中的一小段就可实现在银河系内的移民工作。
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我们这些移民后裔会是什么样的呢？如果允许我们自由地想象，可以推测这些移民者也许通过遗传工程很容易就能适应目标行垦。举一个简单的例子，假设在波江 ε 星附近发现一颗类似地球的行星，又发现在它的大气中氧气只占 10% ，那么移民者可以借助遗传工程方法产生更多的红血球。如果此行星的表面重力比地球大，他们可以有更强健的躯体和更坚硬的骨骼，等等。完成这种旅行即使要花费几个世纪时间，途中的供应也不成问题。宇宙飞船可以造得像一个方舟——一个完全有自我维持能力的生态系统，以满足好几代旅行者的需要。当然，另一种方法是在旅途中对移民者们实施深度冷冻。事实上，更理智的做法是，只派出一只小型飞船和一小队船员，而在货物中则包括数以百万计的受精卵。在到达目的地后即可将它们孵化，由此立即可提供一大批人，这样就没有因长时期运输大量成年人所带来的后勤问题和社会问题。
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让我们对或许可能出现的情况作一番推测，如果有着非常充裕而漫长时间，那么这些移民者在外表甚至在智力上都没有理由应当和人类一样。如果人类可以借助遗传工程方法去适应各种不同的需要，那么每次探险都能涉及到一些人为任务而特意设计的生命实体，它们应该具有必要的解剖学结构和心理学素质。
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这些移民者甚至也许不是通常定义的普通生命有机体。现在已经能够做到把硅片微处理器置入人体。这种技术的进一步发展将能预见到由有机部件和人造电子部件组成的某种混合体，它兼有生理功能和大脑功能。例如，也许有可能为人类大脑设计一种类似现代计算机上所用的“可插式”外存贮器。相反，或许很快可以证明，用有机物质来完成计算工作，要比现在所做的以生产固体器件来完成计算任务更为有效。实际上，将来有可能通过生物学的方法来“培育”计算机部件。对于许多计算任务来说，神经网络将来更有可能超过数字计算机；事实上这已经开始出现了。在那种情况下，从小片大脑组织来培育有机神经网络要比从头开始制造这种网络具有更好的感官能力。或许也有可能建造有机网络和人造网络构成的共生混合体。随着纳米技术的发展，生命体和无生命体，天然物和人造物，大脑和计算机之间的区别会变得越来越模糊。
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今天，这种种想法还只属于科学幻想的范畴。它们能够成为科学现实吗？不管怎么说，我们能够想象的事并非都意味着必定会发生。但是，我们可以把适用于自然过程的同样原理用于技术过程：只要有足够长的时间，任何能够发生的事必将会发生。如果人类或他们的后裔一直保持充分的能动性（这可能是一个大胆的设想），那么技术将只受物理规律的约束。像人类基因组计划这样的一种挑战，或许会使一代科学家望而却步，但只要有 100 代，1000 代，或者 100 万代科学家来从事这项工作，计划的完成应当就不成问题了。
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让我们乐观地设想人类会一直生存下去，并继续不断地朝着技术发展的极限迈进。那么，这对于宇宙探险又意味着什么呢？制造出特意设计的智能人将会开创这样一种可能性：派遣代理人进入迄今为止完全不适合人类居住的场所，以完成今天无法想象的任务。虽然这种智能人或许是始于人类技术的最后产物，但不论从哪种直接意义上来说，他们都不算是人类。
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我们应该为这种奇异实体的命运忧心忡忡吗？好多人也许会对人类可能被这种怪物所取代的前景抱有反感情绪。如果生存下去意味着人类将让位于遗传工程造就的混合有机机器人，人们也许宁可选择灭绝。然而，如果人类让位的可能性使我们感到沮丧的话，那么我们必然要问我们希望而且可以忍受的人究竟是什么。肯定不同于我们的形体。要是知道从现在起，比如说经过 100 万年后我们的后裔，可能没有脚趾，或者腿较短，或头和脑袋较大时，这会使我们感到不安吗？无论如何，在过去几个世纪里我们的形体毕竟已有不少变化，而且在不同的种族群之间现已存在很大的差别。一定要我讲的话，我认为多数人会更珍视那种也许可称为人类精神的东西，即我们的文化，整套社会标准、特有的精神性格，这样的例子在我们的艺术成就、科学成就和智力成就上都随处可见。这些东西肯定值得保护和流芳百世。如果我们能把人类的基本属性传给我们的后裔，则不论他们的形体如何，便已达到最完美的生存下去的状态。
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当然，是否有可能创造出将来要向宇宙进军并穿越宇宙的“类人生物”的问题在很大程度上只是一种推测。撇开任何别的不谈，人类有可能对实施这类宏伟计划缺乏能动性，或由于经济、生态或其他方面的灾难，我们可能会在真的要离开地球之前就已过早地死亡。甚至可能外星人类领先了我们一大步，并且已经向大多数适宜居住的行星进行了移民（不过显然不包括地球——现在还没有）。但是，不管是我们的后裔还是某些外星人种的后裔，有某种智慧生物向宇宙各个角落传播，并通过技术手段逐渐掌握如何控制宇宙的这种可能性是十分令人神往的，而这种超级人类应当怎样同宇宙缓慢退化作斗争的问题也是非常吸引人的。
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在第七章中讨论过了物理衰变的持续时间，这段时间是极为漫长的，要是企图根据今天地球上的趋向加以外推来猜测在极其遥远的未来可能会有什么样的技术，那么任何这样的企图都是徒劳的。有谁能想象出 1 万亿年后的技术社会呢？看起来好像任何事情也许都能办得到。然而，任何技术不论怎样先进，大概还是要受基本物理规律的制约。举例来说，如果相对论所作的关于任何物体都不能超越光速的结论是正确的话，那么即使技术发展 1 万亿年，冲破这道光速屏障的努力终将归于失败。更严重的是，如果一切有意义的活动都要消耗一点能量的话，那么一个技术社会无论有多先进，宇宙中可资利用的自然能源的不断减少最终将会对这个社会构成严重的威胁。
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要是把基本物理原理应用于最广泛定义下的智慧生物，我们便可来研究遥远未来的宇宙退化是否会对他们生存造成任何真正的基本障碍。一种生物要想取得智慧生物的资格，它至少要有处理信息的能力。思考问题和取得经验这两者都是涉及到信息处理的那些活动的例子。那么，这对宇宙的物理状态会提出什么要求呢？
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信息处理的一个特征是要消耗能量。我现在在打印这本书所用的文字处理机必须与电源相连接，理由就在这里。每条信息消耗的能量与热力学因素有关。当处理机的工作温度与环境温度相仿时消耗最小。人的大脑和大多数计算机的工作效率是很低的，它们要消耗大量额外的热能。例如，人脑产生出相当大一部分体热，而许多计算机需要专门的冷却系统来保护它们不被熔毁。这种余热的起因可以追究到作为信息处理基础的实际逻辑线路，后者对于清除信息是必不可少的。例如，要是有一台计算机在执行 1＋2＝3 的计算，这时两条输入信息（1和2）被一条输出信息（3）所置换。一旦计算完成，计算机也许会把输入信息清除掉，其结果是一条信息取代两条信息。事实上，为防止存储器堆满信息，计算机不得不随时清除掉这种多余的信息。清除过程按定义是不可逆的，因此就牵涉到熵的增加。因此，基于这个最基本的理由，信息的收集和处理由于它们活动的结果，看来必然会按不可逆的方式把可供利用的能量消耗殆尽，并使宇宙的熵增加。
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戴森认真地考虑了下述情形，也就是仅仅出于对某智慧生物社会需要以一定速率消耗能量的前提假定的考虑，则在宇宙朝热寂状态冷却的过程中它们所面临的问题。第一个约束是这种生物的温度必须比他们所处环境的温度更高，否则余热不会从他们身上向外流出。其次，物理系统向周围环境辐射能量的速率受物理定律的限制。很明显，如果这种生物产生余热的速度要比排除余热来得快，那么它们是不能长期工作的。这种生物必然要消耗能量，而上述要求对能量消耗的速率规定了某个下限。因此，一个最基本的要求是必须存在某种自然能源，以补充这种为维持生命所必须的热外流。戴森的结论是，所有这类能源在宇宙遥远的未来注定会越来越少，因而所有的智慧生物最终还是要面临能量危机。
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现在有两种延长智慧生物寿命的方法。一是应当尽可能长地活下去，另外是要加快思考问题和取得经验的速度。戴森作了一个合理的假设，即智慧生物对时间流逝的主观感受取决于他们处理信息的速率：处理的机制运行得越快，每单位时间内这种生物的思维和知觉就越多，时间也好像过得越快。罗伯特·福雷沃德( Robert Foreword )在他的科幻小说《龙蛋》( Dragon’s Egg )中，以引人入胜的手法运用了这个假设。它讲的是生活在中子星表面上的某个有理智生物社会的故事。这些生物是靠核过程而不是化学过程来维持他们的生存。由于核相互作用要比化学相互作用快几千倍，中子星生物对信息的处理速度也就快得多。人类时标的 1 分钟等价于他们的许多年。这种中子星社会在同人类第一次接触时是相当原始的，但每一分钟它都在发展，很快便超过人类社会。
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遗憾的是，采用这种策略作为在遥远将来生存下去的手段有一个缺陷：信息处理得越快，能量消耗速率也越大，因而可利用能源耗尽得也越快。你也许以为这必然会导致我们后裔未日的来临，不管他们采取何种形体也无法避免。但情况并非一定如此。戴森已经指出，可以有某种巧妙的折衷方案，使这个社会逐渐减慢它的活动速率，以做到与宇宙的衰退相匹配。一条途径是使这种社会进入体眠状态，以不断增加时间长度。在每个休眠阶段中，从前一个活动阶段的努力得来的热可以慢慢地加以消耗，而有用的能量就累积起来，以便在下一个活动阶段中予以利用。
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采用这一策略意味着这种生物的主观感受时间在实际流逝时间中所占的比例越来越小，因为这种社会的休眠期总是变得越来越长。但是，我曾强调指出过，永久之长，长不可测，我们不得不与相反的两个极限作斗争：资源趋于零而时间趋于无穷。戴森对这两个极限作了简单的研究后指出，即使总的资源有限，总的主观时间也可以为无限。他引用了一项令人大吃一惊的统计结果：人口水平与今天人类社会相当的某个生物社会，只需 6×1030 焦耳的总能量就可永远维持下去，而这仅仅是太阳在 8 小时内的能量输出！
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但是，真正的永垂不朽要比对处理无穷多信息的能力的要求更高。如果一个人的大脑状态的数目有限，那么他只能思考有限数目的不同思维。如果永远维持这种情况，则意味着翻来覆去地重复相同的思维。这样一种生存方式看来是毫无意义的，就同注定要灭亡的物种所处的情况一样。要避开这条死胡同，这个社会或单个超人必须在尺度上永远不断地扩大。这对非常遥远的未来提出了严峻的挑战，因为物质的消散将比物质能被收罗来作为大脑材料来得更快。也许一个绝望然而却很聪明的人会企图利用那些难以捉摸却又永恒存在的宇宙中微子去扩大他的智力活动范围。
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