大误 · 永不坠落落落落落落落落的太阳啊

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大误 · 永不坠落落落落落落落落的太阳啊

图片:编辑瞎说的

人类将来的技术水平有可能延长太阳的「寿命」吗?

Mandelbrot,飞羽觞而醉月

题主很有想象力。不过人为延长太阳生命的作法我觉得实际意义不大。

首先,要延长太阳的寿命,应该缩小它的质量,而不是增加。大质量的恒星核反应非常剧烈,一方面迅速消耗燃料,另一方面外层的氢很难进入内部参加反应,所以在很短的时间内就会以超新星爆炸的方式结束生命,而最后消耗掉的燃料往往不到一半。质量特别巨大的蓝巨星,在几百万年之内就会走向生命的尽头。


上面的表格显示了恒星质量与寿命的大致关系。可见,如果我们把太阳的质量缩小到现在质量的 1/10,它的寿命可以延长到现在寿命的 100 倍。这算是个好消息吧,至少我们不用奔波几个光年去给太阳运燃料了。

要获得显著的生命延长,至少要把太阳缩小到现有质量的一半以下。这样,太阳就变成了一颗红矮星(见上面第一幅图)。

太阳质量降低了以后,引力大大下降。现有的行星轨道都会向外漂移。我们来做一个大致的计算。
在距离太阳 R 的地方,太阳的脱离速度是\sqrt{\frac{2GM}{R} }。质量下降 1/2,脱离速度降到原来的 \frac{1}{\sqrt{2}} 。地球轨道的脱离速度现在是 42.1km/s,太阳变小后就会变成 29.77km/s,这个速度与地球现在的公转速度(29.8km/s)几乎相等了。所以地球就会飞到离太阳很远的地方,甚至可能会离开太阳系,成为一颗流浪行星。至于地球轨道外的火星,土星,木星等等,应该早就不辞而别了。如果把太阳质量降到一半以下,水星和金星也留不下来。

同时,红矮星太阳的能量输出大不如前,太阳系的可居带肯定要移动到离太阳很近的位置。所以,我们必须把地球向内移动,紧贴着太阳以获得和现在相当的热量。好在内层轨道已经空出来了,我们把地球搬过去就行。

要缩小地球公转半径,必须降低公转速度。这个任务难度不小,一个可能的办法可以参考人类现今科技能否、怎么毁灭地球? - Mandelbrot 的回答。如果将来人类的 科技可以操纵大号的小行星,这个进程可以大大缩短。但是这件事要在太阳变小的过程中进行,不然等到最后太阳系空空荡荡,没有任何行星可以用。

最后,地球来到了理想的轨道,人类是不是就可以在那里安居乐业了呢?问题还很多。首先,因为离太阳太近,地球很快就会被潮汐锁定,结果是一面是永远的白天,另一面是永远的黑夜,这对地球来说是一个灭绝性的灾难(潮汐锁定后的地球是什么样的? - Mandelbrot 的回答)。另一个灾难来自红矮星太阳。红矮星非常不稳定。它的表面常常布满黑子,能量输出下降到平常的 40%一下。也有可能在几分钟 内爆发出狂乱的烈焰,把地球向阳面烤焦。人类可能只能住在地下。最后,红矮星的能量辐射基本上是红外线,可见光很少,所以即使在地面,我们也将生活在黑暗之中。

总之,如果人类文明真能延续到太阳变成红巨星的那一天,还是赶紧收拾细软 跑路比较靠谱。

再胡扯几句。如果人类真的走投无路,只能搬到红矮星旁边去苟延残喘,用什么方法才能降低太阳的质量呢?用一个大型吸尘器去吸走太阳的氢估计不可行。我能想到唯一的办法就是黑洞。也许 数亿年后的人类可以制造小型的黑洞,把它送到太阳旁边,吸收掉太阳大半的质量,然后把黑洞送到太阳系外远远的丢掉,免得它哪天溜达回来。

图片来自Star Black Hole Sucked

这种方法的第一个难题就是制造黑洞。理论上现在的大型强子对撞机就有可能制造出微型黑洞,但是这样的黑洞太小,还没来得及吃下第一口食物就在霍金辐射作用下灰飞烟灭了。也许 Kugelblitz(球形闪电)黑洞是一个可行的办法:把高能量的激光汇聚到一点,可以把时空扭曲到一定程度,形成黑洞。如果能量足够高的话,这个黑洞可以达到一个可观的尺寸。

那么要多大的黑洞才能完成天狗吃太阳的壮举呢?这里(astrophysics)有一个例子,说明即使质量达到月球 1/100 的黑洞,它的视界半径也不到 1 微米。由于嘴太小,它的吞噬能力也是小的可怜。要培养出一个有用的黑洞,恐怕要消耗掉一个像金星那样的大家伙才够用。靠它自己吃肯定是不行的,这个婴儿黑洞只能吃婴儿食品,我们需要把金星打碎了变成粒子流瞄准它的嘴喂进去。这种事当然不能在地球上干,干脆就放到金星轨道上面去。我估计将来会出现一门“黑洞饲养学”。

最后,黑洞养大了,怎么把它送到太阳上面去呢?黑洞这东西可是摸不得也碰不得,怎么运输呢?对于微小黑洞,可以喂它吃一些电子,这样它就带上了负电。这样我们就可以用电场把它装起来带走。但是对于一个吃掉了金星的大黑洞,这个方法就不适用了。另一个办法是在黑洞长大的过程中就逐渐改变它的轨道,让它边走边长。长到足够的大小,它也走到地方,可以开始吃太阳了。

等它吃得差不多了,最大的难题就来了:怎么把这个埋头猛吃的黑洞牵走?它自己肯定不吃完太阳不会停嘴的。 吃掉大半个太阳的黑洞虽然体积 不大,但是质量却大得惊人。我想曲率引擎有可能是个办法。曲率引擎通过改变空间的曲率,制造一个独立的时空泡,看起来对泡泡里货物的质量没有什么要求,那么在里面装一个黑洞应该也照样跑。不过,即使这个办法理论上成立,要把一个吃得正欢的黑洞装进去也不容易。而且黑洞本身就是空间的极度扭曲,对曲率引擎的干扰也是个问题。多做几个小黑洞,每次少吃点应该可以降低一些技术难度。

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