“以石击石”防小行星撞击，科学家们为地球操碎了心

文章来自微信公众号：风云之声（ID：fyvoice），作者：袁岚峰，题图来自：电影《天地大冲撞》

最近，科技袁人的老朋友周炳红老师的团队提出了一项关于小行星防御的研究：通过操纵另一颗小行星“以石击石”可以将撞击地球的行星弹开，这项研究引起了Nature的关注。周老师因此最近暴忙。

这期我们请到了网络作家七英俊同学，作为科技袁人的粉丝，她对小行星撞击、戴森球和黑洞等话题很感兴趣，并向袁老师提了一些问题，袁老师也为大家做了解答。2020年快过半了，经历了疫情、经济危机、社会动乱......

我们都能意识到人类是何等的渺小和脆弱，虽然和眼前的病毒比起来，宇宙中这些危机离我们还很远，但无论是在疫苗研发还是在宇宙探索上，科学家们的脚步永远走在前面，生存并不容易，只是因为有人在为你披荆斩棘。

以下为正文：

袁岚峰：大家好！我们知道人类生存受到很多事情的威胁，其中有一个非常巨大的威胁叫做小行星。我们地球上有那么一些人你可以把他们理解成神盾局，这些人就是在研究怎么防御小行星的，就是全世界各地的科学家都在参与。

中国也有一个专门的望远镜在参与这个事情。我有一位科大师弟，他是中国科学院国家空间科学中心的周炳红老师，他就是参与这个小行星防御的。最近，他们对于这个小行星防御想出了一个新的办法。以前我们说，你该怎么去防御一颗小行星，眼看这个小行星要撞击地球了，怎么办？

实际上很多人都听说过我们想的办法就是制造一场核爆炸，比方扔一颗导弹到那个小行星上面去把它炸碎，或者是把它炸偏、让它偏离轨道。这样能对付的都是比较小的小行星，假如真的是一颗很大的小行星怎么办呢，你连一场核爆炸都不能摧毁它。

最近，他们又想出新的一招叫做以石击石，他这个以石击石的意思就是说，我们可以操纵另外一颗小行星，你去对它用我们现有的这些物理手段把它的轨道偏转，让这颗比较小的、我们能够操纵的小行星撞到那个大的小行星上面，这样可以把它弹开。

这个文章他们最近是发在了Nature出版集团下属的另外一个刊物，叫做Scientific Reports，就是《科学报道》这个上面。本来这个Scientific Reports，不是一个特别高端的杂志，但是呢，因为他们这个idea确实是非常有意思，引起了Nature记者的注意，然后Nature的记者主动来联系他们。所以，我们这位周炳红老师他一直是非常之忙，所以我们今天见不到周炳红老师，结果我们非常荣幸地请到了一位漂亮的小姐姐。

七英俊：大家好，我是七英俊。我知道有一个猎户座的α星会在几百万年之后爆炸，然后它喷射出的gamma射线可能会抹平掉附近所有的生命，但是，幸好我们的太阳系和猎户座星系之间存在一个20度的夹角，所以那一劫我们可能会逃过。但是，在接下来的未来40亿年之后迎来跟仙女座星系的一个对撞，那说到这个40亿年之后的末日，到时候我们有没有什么办法可以逃过那一劫呢？

袁岚峰：首先，你提到那个40亿年之后的危机，一般人如果他对天文学有点了解的话，说到40亿年以后的危机，他首先想到的是太阳的寿命，因为太阳现在是处在它寿命的中期的阶段，就是它最稳定的阶段，叫做主序星。

这个时候呢，太阳的大小、质量几乎是不变的，就是它是以一个很稳定的速率在燃烧，所以这对地球来说是一个巨大的好消息，就是我们接收到的太阳的能量，它总是在一个相当平衡的水平上，那个波动很小，哪怕只是一点点波动对地球来说都是一个很大的危害。就比方说，太阳黑子、太阳耀斑、太阳风之类的，但实际上总体而言，太阳的波动是很小的。

但是呢，过40亿年之后，就是当太阳的这个氢燃料耗尽了，那个时候就会发生一个巨大的变化，那个时候它就要开始烧氦了，就是这个氢会先是变成氦，然后到那个时候它就只好烧氦，这个氦跟氢有个本质的区别，就是这个氦的燃烧它是没法保持稳定的，没有什么力量能够阻止它发生一个剧烈的爆炸。所以呢，会有流浪地球这个问题，就是我们需要让地球脱离太阳，要不然到那时候大家肯定烤成焦炭。

但是你问的居然不是这个。你说的是，过上那么几十亿年之后，银河系会跟附近的另外一个星系碰撞融合对吧，确实有这回事。但是呢，这个是近几年才发现的事情。

但是呢，这个星系之间的碰撞，实际上它跟我们平时说的小行星这个之间的碰撞并不是一个概念。因为每个星系里面它都包含很多很多万亿颗恒星，即使它那个星系，你说它恒星很密集的地方，其实物质的密度还是很低的，所以两个星系碰撞并不意味着说，真的就有恒星会迎头撞上，这个几率还是非常非常低的。我们担心的只不过是说，它会扰乱了太阳系的这个引力场，就不定把我们带到哪儿去了，这个危险是存在的。

实际上，你都不用等到银河系跟其它星系碰撞，即使在银河系内部也会不时地出现各种意外的情况。比方说，我刚才提到的这个太阳风的问题，就是太阳的活动稍微加强一下对于地球都是一个很大的危害。比方说，在八十年代初的时候，就有那么一天，加拿大突然停电了，而且当时还在冬天，所以，就这么一天，都有好多人差点冻死。

为什么会忽然发生这么一个事情？当时，很多人都以为是苏联在搞鬼，说不定对加拿大发动了核打击之类的，后来发现其实并没有，仅仅是太阳耀斑。但是因为它那个太阳耀斑，它会造成一个电磁干扰，加拿大那时候用的好多电站都是用电控制的，所以一下就没电了。

但是呢，这个对太阳来说这是一个微不足道的事情。所以很多人他会觉得，那这个太阳活动是一个坏事了，实际上呢，银河系的中心在不断地发出更强大的一种电磁辐射。然后，太阳系的这个活动会帮我们把那个银河系发来的那些粒子给挡开。

所以人类在这个地球上、在这个宇宙当中生存实际上是一个非常危险的事情，它是取决于很多因素的微妙的平衡，所以才导致我们在现时现刻，大概也就是这么几百万年或者几千年里面处在一个比较稳定的状态。然后你觉得这是天经地义的，实际上远远不是，是因为有很多因素处在一个刚好在这么一小段时间里面是平衡的。

七英俊：像您刚才说的，就是只是一阵普通的太阳风就引起了一个大面积停电，就有一点“天地不仁，以万物为刍狗”的那味了。但是，就像我们网络小说里面经常说到的，“我要这天，再遮不住我的眼”，所以我了解，就是有一个戴森球，可以让我们反过来利用太阳的能量服务于人类，是这样吗？

袁岚峰：这个戴森呢，他不是那个做吸尘器的戴森，虽然现在很多人提到戴森第一想到的是这位。他是弗里曼·戴森，而且这位老爷子非常长寿，他是在今年，三个月之前刚刚去世了，活了九十多岁。

他是一个英国的物理学家和数学家，这位老爷子的名气非常大，他有很多他的朋友，比方说他的朋友里面最著名的一个人叫做杨振宁。他会经常说“我的朋友杨振宁如何如何”。因为戴森提出了很多有趣的点子，其中最著名的这一个可能就是戴森球。

他是说，我们要注意到这么一件事情，就是太阳发出来的能量射到地球上的是非常非常少的，地球只接受了太阳发出来的22亿分之一的光，居然就养活了地球的整个生态圈。然后我们在这儿还整天歌颂“万物生长靠太阳”，其实就靠这么一点点。

所以这个戴森球的想法就是说，我们来造一个壳子把太阳整个包起来，即使不能把它完全包起来，至少也能够包个大半，是吧。能够把这个太阳发射的光接受到绝大部分，这样的话，我们的能力就能够提升好几个量级了。

而且说到这个戴森球呢，最近还有一些天文观测会让人向这个方向去想。比方说，前两年有一个引起很大轰动的消息是这样，说我们观测到一颗恒星，但是呢，这颗恒星的亮度在周期性地下降然后又上升，而且那个变化的范围很大，可能会达到百分之几，就是一个在其他地方从来没见到变化这么大的。

所以有很多人就在猜测，看来是这个恒星周围，那个行星上有他们的智慧生命，他们正在建造戴森球，然后被我们发现了，如果是这么一想的话，那我们真的是在观测历史了。

七英俊：这个戴森环有没有可能帮助我们通过太阳自身的能量来走向宇宙呢？

袁岚峰：没错没错，这个戴森球它的最大的特点就是它不但本身很有用，而且它是很多其他更加科幻的科技的前置科技，比方说，有很多人就考虑过这个问题，就是假如太阳系要遇到某个重大的危险，然后我们要带着整个太阳系逃跑，这不是说一个地球逃跑，是说带着太阳系一块儿跑，那要怎么办。那就是说你造个戴森球，这是第一步，这样才能收集到能量。

然后呢，用另外一种推进器，就是它一边吸收太阳发出来的那些粒子，然后在另外一端以很大的速度喷出去，这样的话你就可以推动整个太阳系一块儿走。所以这个戴森球它等于一旦点开了这一项前置科技，后面就有很多更加高阶的科技，你就可以去点了，至少能够续命也能苟很长时间嘛。

七英俊：我之前听过一个假说，就是我们的宇宙最终会走向熄灭的结局，因为到时候能量耗尽了，就不会有新的新星诞生，也就不再有新的文明孕育，那我们的结局最终就是一片黑暗、混沌，是这样吗？

袁岚峰：你可以说这是一个非常古老的问题。十九世纪的时候，当人们第一次发现热力学第二定律的时候立刻就会想到，因为熵总是在不断地增大的，然后可以用来提取的能量的品质总是越来越低的，所以很自然的推论就是。

到最后，整个宇宙就会变成混沌一片，各个地方温度都一样，然后也没有任何东西可以流动，因此你也没有办法采集任何能量，所以这就叫做热寂说嘛。就像克劳修斯，他们就提出这种观点，这是非常显而易见的一个想法。

但是恩格斯那时候就反对，他就说所谓发射到太空当中的热，肯定有某种办法又重新收集利用起来，但是呢，这是一个哲学性的反对，在科学上他并没有提出任何办法。那个宇宙到底会变成什么样子，我们确实不知道，它有可能是无限膨胀下去，也有可能是转成收缩，最后又缩成一个点。

七英俊：但是如果我们的能量全部耗尽了，那宇宙是靠什么收缩呢？

袁岚峰：这是一个有趣的问题，就是宇宙的总的能量是多少呢？很可能就是零。因为这个引力它的那个能量是负的能量，引力是个吸引力嘛。它那个引力势能是一个负值，而那个动能是个正值，很有可能整个宇宙它满足的边界条件就是总能量为0，所以霍金那个《时间简史》，他最后就会提到，世界上没有免费的午餐。

他说，后面要加一句，除了整个宇宙之外，整个宇宙就是最大的一个免费的午餐，就是如果没有宇宙这个免费的午餐的话，后面的任何东西都不会有，很有可能最初的宇宙大爆炸就是从那么一个奇点的这么一个量子的波动出来的，但是它始终保持了总能量为0。

但是，另外一种比较严酷的可能就是这个宇宙无限地膨胀下去，它再也不收缩了，然后你可利用的能量确实越来越低，那么你最后一个可利用的能量是什么呢？一个比较有意思的想法，说你最后可利用的能量是黑洞，就是当恒星全都熄灭了，因为那个物质的密度变得太低了，你也不可能把这个物质再聚起来，然后再重新发生核聚变了。

那这时候你还剩下的可用的东西是什么，就是黑洞，因为黑洞它反正它已经在那儿了，黑洞它可以苟很久，它可以比整个宇宙的这个时间还要长。

所以呢，你就可以干一件事情，你只要能够收集到一些材料，比方说是一些垃圾然后把它向黑洞扔下去，然后黑洞有一个有意思的地方，它在吸收这个物质的时候，它会有喷流，它会把这个物质，它是相当于物质本身的能量转化成了黑洞里面的这个引力势能，但是它这其中有百分之几十的能量可能会高达百分之四十，会以喷流的形式转化成动能给喷出来。

所以，通过这种途径，你可以收集到很大的能量，所以这种想法最后就给出一幅非常滑稽的图景，就是当恒星都熄灭了，这个宇宙漆黑一片，但是我们唯一可干的事情就是收集一些东西，扔到黑洞里面去，就像不断地往一个炉子里面在扔煤，然后你从中还是可以收到很大很大的能量。所以，人类如果最后苟下去的办法就是住在黑洞旁边。

七英俊：那么，人在接近黑洞的时候不会被压缩成纸片吗？

袁岚峰：实际上，你必须要接近到离黑洞一定程度之内才会被吸进去，因为黑洞它有一个非常重要的概念，就是视界，准确地说叫事件视界，Event horizon。黑洞它有一个质量，这个质量会决定它有一个半径，在这个半径之内是连光都跑不出来，就是说，你这个速度即使达到光速你都出不来，就是所谓香港记者都跑不出来。

但是呢，如果在这个视界之外，那就要看了。就是看速度的方向，如果你是正冲着黑洞去的，那你当然就被吸进去。但是，你如果并不是正朝着黑洞，那你完全可以从黑洞边上掠过去啊，这个没问题啊。

而且特别有意思的是，当你从黑洞边上掠过的时候，你有可能还得到一个加速，也就是说你从黑洞拿到了能量，如果你掠过去的速度的方向刚巧的话，你是可以从黑洞拿到能量的，这也是从黑洞拿到能量的一种方法，这叫做彭罗斯机制。

所以，黑洞虽然是这么一毛不拔的东西，你还是能够从它身上敲诈到能量。如果你比它更聪明的话。

我小时候特别喜欢的一部科幻小说叫做《飞向人马座》，那是我国老一辈的科幻小说家郑文光写的，是八十年代 一部非常经典的科幻小说。

那里面特别有意思的一个情节，也是全书里面令我印象最深的。他就说，这帮主角，主角是一群十四、五岁的中学生，登上一个中国的火箭，本来是去参观的，结果有一个所谓北方某大国的机器人冲了进来，把那个开关一合，把他们给发出去了。这个北方某大国指的是谁，当然就是苏联了，那个时候我们假想敌全都是苏联。

然后这帮人就稀里糊涂被发射到了太空中，当他们醒过来的时候，发现这个火箭能量已经耗尽了，他们就只好在这个太空中漫游，漫游了好多年。忽然有一天，他们发现漫游到了一个黑洞旁边，这下就倒霉了，要被黑洞吸进去就完蛋了。

他们就想个办法，就是虽然这个燃料已经耗尽了，但是这个飞船上毕竟还有那么一点点的动力，这个动力是来自宇航服上带的那一点小火箭，然后你就利用这一点点的动力在适当的时间来喷一下就可以跟这个黑洞拉开距离，就可以借到能量，转了一圈之后，把那个速度也反转了，然后就飞回来了。

中国对于这几个飞出去的中学生一直念念不忘，后来又派出了飞船去接他们，在半路上还真的把他们接到了，接着双方对接，然后焊起来，接成一个像H这个字母的形状，这样两艘飞船飞了回来，这是这个小说非常动人心魄的这么一点。

七英俊：我们常说，网络小说的优点就在于它丰富的想象力，但我觉得，全人类的思维最瑰丽、最壮阔的时候还是在我们仰望星空的时候。我们自己都不知道自己的文明可以持续到哪一年，可是却已经开始操心小行星撞地球呀，甚至是太阳系的终点，甚至是全宇宙的终点这样的事情了。

袁岚峰：我想，《古诗十九首》里边说“生年不满百，常怀千岁忧”，这个放在宇宙之中也是成立的。如果我们现在不考虑这些看起来好像非常小概率的事件，当它真的发生的时候就会措手不及。而且实际上它发生的概率，如果从长期来看是百分之百。一个坏事如果有可能发生，那么它总会在某个时间发生的。

所以，我们人类并不需要时时刻刻所有人都想着这些，但是总应该有那么一些人会考虑到这些事情，预先为我们张开这个神盾防御，我想这也是我们人类在这个宇宙当中生存下去所必需的。       

文章来自微信公众号：风云之声（ID：fyvoice），作者：袁岚峰