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宇宙版的《槍炮、病菌與鋼鐵》——外星文明的地理決定論
2018/05/22 18:18
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為什麼主要文明孕育於歐亞大陸和北非?為什麼歐洲人主宰了世界?不是因為白人聰明,而是因為他們的祖宗生對了地方。

一個文明能夠進步到什麼程度和它的地理環境有絕對關係,這就是多年前的神書,Jarred Diamond 所著《槍炮、病菌與鋼鐵》的主題。比如美洲、非洲南北向跨越多個氣候區,結果不利農作物和文化的傳播;非洲缺乏可畜養的大型動物,結果難以脫離狩獵/採集的生活,導致這些地方難以發展出比擬歐亞大陸的文明。 

文明的發展就跟買房子一樣,最重要的三件事分別是:地段、地段、地段。

這個地理決定論也適用於星際文明。一顆星球的地理也能決定當地的文明能夠發展到什麼程度,如果外星人生錯了地方,即使他們的星球處於溫度適中的適居帶、即使他們絕頂聰明,但就是不能發展出星際文明,更別提殖民其他星球。

下面這些星球的環境就造就了生不逢地的可憐外星人。


那些《槍炮、病菌與鋼鐵》的不利因素

因為地形氣候等因素而限制技術、農作物、文化、商業的傳播;沒有足夠的獸力、風力、水力等資源…如果有一顆星球集那些《槍炮、病菌與鋼鐵》所列的不利因素於一身,那麼對不起,他們可能到了相當於印加帝國的程度就碰到天花板。除非他們自己就壯得像恐龍,否則僅靠胼手胝足的生產力是不夠的,沒不會有剩餘的人力做有長期價值的思考和創造。


主要家禽家畜和農作物被馴化的地點。非洲動物因為已經和人屬動物相處百萬年,本能地會避開這類危險動物,結果難以馴化,也是造成古非洲生產力低落的原因。這個原則對其他的星球仍然有效。

水世界


電影《星際大戰》前傳中那個討人厭的丑角“恰恰“的家鄉就是個水底城市,試想如果這個世界於外界完全隔離,會對這個文明有什麼影響?

最近研究外星生物的熱點就是像木星的衛星「歐羅巴」這樣的冰封水世界,它們數十~數百公里厚的冰層下又有數十到數百公里深的海洋,並且靠著與巨大母星的引力拉扯產生熱量,讓海裡有生命所需的能量。這樣的衛星在太陽系裡就有好幾顆,所以宇宙中應該充斥著這樣的衛星,也許這種星球上的智慧生物比類似地球這樣的還多。聽起來像是不錯,可是…

我不認為引力潮汐拉扯產生的熱量足夠支持智慧生物所需的生態系。即使可以,這裡的外星人更可憐。水裡不能生火,無法冶金,他們註定要停留在石器時代。

不但如此,那厚重的冰層是他們無法逾越的障礙,就算有臥冰求鯉的決心也穿不過。他們的宇宙觀就是侷限在冰下的海洋,不知冰外有天,更別提遨遊天際。


缺乏重金屬

宇宙大爆炸後只有產生氫、氦等簡單的元素,後來經由數代恆星的核融合產生週期表上更重的元素,但是這個過程並不能生成比鐵重(原子序 > 26)的元素。最近天文學家才用重力波和光學的觀察證實這些「重金屬」是由中子星互相碰撞產生(叫做「快中子捕獲過程」)。中子星相撞並不常發生,所以這些金屬在宇宙中並不是均勻分布。很可能有外星人住的地方缺乏銅、鋅、金、銀、鈾......


中子星相撞融合是2017年的重大科學發現,由「雷射干涉引力波天文台」(LIGO)和其他光學天文台同步觀測,是了解宇宙的大躍進。(圖片來源:NASA)

這個星球上的人就會有一些限制。銅、錫和鉛找不著,就談不上銅器時代,雖然沒有理由非得要學會鍊銅才能鍊鐵,但鐵的冶金技術含量要比銅高得多,而且地球上古文化的例子都歷經數千年銅器時代的發展才累積足夠的經驗和知識,直接升級為鐵器時代應會非常困難,甚至不可能。


元朝的煉鐵設施,由水力的鼓風機增加火爐的溫度。這些現在看來好笑的技術是人類累積數千年的智慧結晶,很難一步登天。(圖片來源:維基百科)

沒有金銀當然對科技有影響,但更重要的是經濟與金融。金銀等貴金屬對人類的貨幣有重要地位,沒有它們的金融體系會是什麼樣子?這還真不是火星軍情局的業管範圍,或許可以拿稀有的銅來代替吧,但銅穩定性差很多,外星人能忍受貴重的「銅條」幾天後就變綠了嗎?

沒有鈾等放射性元素就沒有核分裂發電廠,也沒有核分裂彈,更不用為了核能發電或用愛發電吵得臉紅脖子粗,也難以進階到核融合。更重要的是這些遠比鐵還重的放射性元素對原子結構和高能物理有決定性啟發,這些外星人能憑空想就想到這些嗎?很難很難。


複習一下週期表。鐵的原子序是26,粉紅色第一排中間。若沒有中子星相撞的過程,週期表幾乎只有到這裡,後面的只能人工合成。

缺乏石化燃料

現在說石化燃料就覺得它們又髒又落伍,但近幾個世紀人類社會、科技、經濟的突飛猛進就是拜它所賜。煤、石油、天然氣,都是從埋在地下的古早生物而來。遠古時期地上植物或海裡的浮游生物死亡後就沉入了沼澤或海洋的底部,在高壓高溫無氧的情況下變質為石化燃料。今天大多的燃料來自約3億年前的石炭紀。

碳基的外星的生物死後埋在地下假以時日也能成為石化燃料,畢竟所有的星球內部溫度應該都越深越高,但那必須有適合的地質條件。拿地球來說,產油的就只有那幾個幸運的地方。如果有一個星球無法提供這樣的環境,比如說有過於活躍的板塊活動讓地層無法保留地底的化石,或是生物殘骸沈積到過深的海底導致後世難以發現及開採。沒有石化燃料,外星人最多就只能發展到工業革命前,蒸汽機對他們來說是一個不切實際的理論。


石油的生成,它的原料主要是遠古海中的浮游生物。(圖片來源:南臺科技大學)

環境磁爆


紅矮星「閃焰」時的想像圖。太陽的閃焰平常就是產生極光,偶爾會造成像1859年的太陽風暴。紅矮星就不一樣了。(圖片來源:NASA)

我們的太陽活動偶爾會放射強烈的太陽風,伴隨的磁暴曾破壞通訊和電力系統。別抱怨,這算客氣的了,因為有太多磁暴的來源,許多恆星可能造成的破壞遠比太陽強烈,尤其是在銀河系中最多的紅矮星。紅矮星顧名思義是質量小的恆星(剛過形成恆星的門檻),它們能量釋放小所以呈紅色。依照目前對外星生物「適居帶」的定義,銀河系裡大多數適合生命居住的行星都環繞紅矮星。問題是紅矮星釋放的能量可無預警地在數分鐘內急遽增加好幾倍,並維持數分鐘到數小時,相形之下我們太陽的磁暴就像是大海裡的小漣漪。這樣的地方本來是不適合生物居住的,如果有僥倖存活的外星人,很難發展出性能夠好的CPU和電子設備,那個星球的環境足夠摧毁所有的電路系統。

這個問題是可能避免的,外星人可以把所有與電有關係的設備移到地下(我猜他們可能也只能住在地下)。如果那顆星星是被恆星的引力潮汐鎖定(Tidel locked,像地球永遠看不到月球的背面),他們也可以把所有電器到背對恆星的那一面,當然生活會非常非常不方便,更別提非得要見光的人造衛星等設備。

哦對了,我還沒有說到黑洞吸積盤的超強輻射呢,紅矮星在它面前是小咖了。


上太空太難了

對運氣不好的外星人來說,上太空的門檻可能很高,高到比登天還難。

比如說太空中有太多碎片星塵,大氣層太多飛沙走石,火箭太空船要有裝甲保護才行,造成發射成本太高。

又例如他們的星球是比地球大數倍的超級地球,地心引力大,發射成本太高。


可能有外星生物的星球:Kepler-22b。如果它的結構和地球類似,那裡地表的重力是地球的2.4倍,大大地增加了太空科技的難度。(圖片來源:NASA)

再又例如離地球最近的太陽系外行星"Proxima Centauri b",大小和地球差不多,環繞一顆質量只有太陽12%的紅矮星,運行軌道只有水星軌道的八分之一。因為它太靠近母星,因此從它那裡發射的太空船需要很大的推力才能掙脫母星的引力到外太空。從地球脫離太陽系所需的速度是每秒16.7公里(第二宇宙速度),但在Proxima Centauri b的外星太空船要每秒21公里才能脫離他們的恆星系。最原始的太空推進技術就是人類用了幾十年的化學反應火箭,假設外星人一開始想上太空也得走這條路,那就不妙了:依照火箭科技最基本的Tsiolkovsky方程式,火箭的重量與終端速度的指數成爆炸性正比。如果Proxima Centauri b的外星人要用和太空梭一樣大的火箭才能把一公克的物體送到他們的太陽系外。


水星軌道內的太陽系(左)和 Proxima Centauri 恆星系的大小比較。Proxima Centauri b非常非常接近它的恆星,那裡如果有外星人,發射的太空船一不小心就會被吸入恆星裡。(圖片來源:Pale Red Dot)

像木星這樣的氣態巨行星的衛星(像木星的衛星「歐羅巴」、《阿凡達》裡的「潘朵拉」等)也有這個問題:無法脫離母星的引力場,限制外星人踏入太空的第一步。這些外星人恐怕連使用人造衛星都有問題,因為它們會受到氣態巨行星引力拉扯而使軌道不穩定。這些問題雖然都可以解決,但是成本太高,或成為外星人無法跨越的鴻溝。


說到這裡,你是否背脊暗暗生出一股涼氣,顫抖地想:地球的地理是否也欠缺了先進文明的要素,但我們永遠也不得而知,就像水世界的人永遠不知道外界的存在? 也許吧,那只好等在完美地理環境下發展的外星人來造訪。只不過,那時會不會像印加帝國的人遭遇西班牙 Pizarro 的軍隊呢?

參考:

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迴響(1) :
1樓. 看雲
2018/06/10 01:20
總而言之,就是地球人很"孤單",全宇宙可能找不到第二個有"人類"和文明的星球 懷疑
不能排除這可能性! 火星情報總長2018/06/11 15:37回覆