我认为，迄今为止最鼓舞人心的科学发现莫过于：我们极大地低估了生命的未来潜力。我们的梦想和抱负不应当局限于被疾病、贫穷和猜疑所困扰的短短百年寿命。相反，在科技的帮助下，生命有潜力兴盛长达几十亿年，不仅存在于我们的太阳系里，而且会遍布整个庞大的宇宙，散播到我们的祖先无法想象的遥远边界。天高任鸟飞，海阔凭鱼跃。

对一个不断在突破极限的物种来说，这是一个令人振奋的消息。奥运会赞美对力量、速度、敏捷度和耐力极限的突破；科学颂扬对知识和理解极限的突破；文学和艺术讴歌对美好丰富体验的创造极限的突破；许多人、组织和国家嘉许资源、领土和寿命的不断增加。鉴于我们人类对突破极限的痴迷，所以，很容易想到有史以来最畅销的书籍不是别的，正是《吉尼斯世界纪录大全》。

那么，假如人类过去的寿命上限可以被科技的力量打破，那么，什么才是终极的极限呢？宇宙中到底有多少物质能够获得生命？生命可以走多远，延续多久？生命能够利用多少物质？它又能萃取出多少能量、信息和计算？这些终极计算不是由我们的理解能力来决定的，而是取决于物理定律。具有讽刺意味的是，这反而让分析生命的长期未来比分析其短期未来更加容易。

如果我们将138亿年的宇宙历史压缩到一个星期的时间里，那么，前两章讲述的一万年不过区区半秒钟时间。这意味着，尽管我们无法预测智能爆炸是否会发生、如何发生及其后果如何，这一切动荡只不过是宇宙历史上的须臾一瞬，其细节不会影响生命的终极极限。如果智能爆炸后的生命依然像今天的人类一样执迷于极限突破，那么，它将会发展出技术来实际到达这些极限，因为它有这样的能力。在本章中，我们将探索这些极限究竟是什么，从而一窥生命的长远未来是什么模样。由于这些限制是基于我们目前的物理学知识，所以，它们只应被看作下限：未来的科学发现可能会带来更好的机会。

然而，未来的生命是不是一定会如此有野心？不，我们不确定。也许它们会变得像瘾君子或者整天躺在沙发上看永不完结的真人秀《与卡戴珊同行》的人那样满足。然而，我们有理由猜测，野心可能是高级生命的普遍特征。无论它想要最大化什么东西，可能是智力、寿命、知识或是有趣的体验，都需要资源。因此，未来生命有动力将科技推向终极极限，以充分利用它的资源。在此之后，如果它还想获得更多的资源，唯一的途径就是不断向宇宙深处扩张，占领越来越大的空间。

而且，生命可能会独立起源于宇宙各处。在这种情况下，没有野心的文明在宇宙尺度上是无关紧要的，因为宇宙大部分的资源禀赋最终都会被最有野心的生命形式所占领。因此，一场“自然选择”就在宇宙尺度上展开了。于是过一段时间，几乎所有幸存的生命都是有野心的。总之，如果我们对“宇宙最终有多少物质能获得生命”这一问题感兴趣，那么我们就应该研究在物理定律的限制下，野心能达到什么极限。让我们开工吧！我们先来探讨一下太阳系的资源，也就是物质和能量等可以拿来做些什么，然后再转而探讨如何通过太空探索和建立太空殖民地来获得更多的资源。

让资源物尽其用

今天的超市和商品交易场所都在出售成千上万的物品，我们把这些物品称为“资源”。而达到了技术极限的未来生命只需要一种基本资源：那就是所谓的重子物质，它是由原子或其组成成分夸克和电子组成的一切物质。无论这些物质是什么，未来生命都可以利用先进的技术将其重新组合成任何它们想要的物质或物体，例如发电厂、计算机和高级生命形式等。因此，我们先来考察一下这些先进生命形式自身及其思考所需的信息处理有没有什么能量限制。

建造戴森球

谈到未来的生命，最乐观的梦想家之一莫过于弗里曼·戴森了。过去20年来，我非常荣幸也很高兴能认识他。但当我第一次见到戴森的时候，感到十分紧张。当时，我还是一名初级博士后，正在普林斯顿高级研究所的餐厅里和我的朋友们吃午饭。突然，这个曾与爱因斯坦和库尔特·哥德尔谈笑风生的世界知名物理学家竟然走过来自我介绍，并询问是否可以和我们一起吃饭！不过，我的紧张感很快就被他打消了。因为他说，比起老教授，他更喜欢和年轻人共进午餐。在我写下这段文字时，戴森已经93岁了，但他的灵魂比我认识的大多数人都年轻。他眼中闪烁的孩子般的光芒表明，他根本不在乎什么形式主义、学术等级或传统观点。想法越大胆，他就越兴奋。

当我们谈到能源使用问题时，他笑叹我们人类太没有野心了。他指出，只要我们能完全利用小于撒哈拉沙漠0.5%面积上的阳光，就能满足当前全球的能源需求。但为什么要止步于此呢？为什么不捕捉照射到地球上的所有阳光，而让它们浪费在空荡荡的空间里呢？为什么不干脆把太阳发射出的所有能量都给生命使用呢？

受到奥拉夫·斯塔普雷顿（Olaf Stapledon）1937年的经典科幻小说《造星者》（Star Maker）的启发，戴森在1960年提出了建造“戴森球”的想法^[1]。戴森的想法是将木星重新组合成一个围绕着太阳的球壳状的生物圈，在这里，我们的后代能够繁荣起来，享受比现在的人类多1 000亿倍的生物量和多1万亿倍的能量^[2]。戴森认为这是自然而然的下一步：“人们应该想到，在进入工业发展阶段的几千年后，任何智能物种都应该能建造和居住在一个完全包围母星的人造生物圈中。”如果你住在戴森球的内部，就不会有夜晚，你总能看到太阳挂在你头顶上。在天空中，你会看到阳光从生物圈的其他部分反射出来，横跨整个天际，就像我们现在看到月球反射太阳光一样。如果想看星星，你只需要“爬上楼”，来到戴森球的外部，就能看到整个宇宙。

构建一个局部的戴森球有一种低技术的操作方法，那就是在太阳周围建造一个环形的轨道，将栖息地放在上面。为了将太阳完全包围，可以在太阳周围添加轴心和距离略微不同的圆环，以避免碰撞。但这些快速移动的环状结构有一些麻烦，比如它们不能连接彼此，让交通和通信变得十分困难。为了避免这些麻烦，你也可以选择建造一个固定的整体戴森球，在那里，太阳向内的万有引力与向外的辐射压相互平衡——这个想法是由物理学家罗伯特·福沃德（Robert L. Forward）和科林·麦金尼斯（Colin McInnes）率先提出来的。要建造这种球体，可以依靠逐步添加越来越多的“静态卫星”（statites）来实现：这是一种位置固定的卫星，可以用太阳的辐射压而不是离心力来抵消太阳的万有引力。这两种力都与离太阳的距离平方成反比，这意味着，如果它们在某一个距离能够达到平衡，那么，在任意其他距离，也可以很容易地达到平衡，让我们可以在太阳系任意地方停泊。静态卫星必须由极端轻巧的片状结构组成，每平方米只有0.77克，比纸还轻100倍，但这还不是最厉害的材料，一层石墨烯⁽⁵⁰⁾比这还轻1 000倍。如果戴森球是用来反射而不是吸收大部分的阳光，那么，在其内部反射的光的总强度将大大增加，从而进一步提高辐射压和戴森球中可支撑的质量。许多其他恒星的亮度比我们的太阳高几千倍甚至几百万倍，相应地，也就能够支撑更重的静态戴森球。

如果我们更加青睐在太阳系中建造这种质量更重、更坚固的静态戴森球，那么，若想抵抗太阳的万有引力，就需要使用耐压力超强的材料，它必须能承受比地球上最高的摩天大楼的地基所受到的压力还要高上几万倍的压力，而不会液化和弯曲。为了延长使用年限，戴森球必须保持动态和智能化，不断调整其位置和形状，以应对干扰；偶尔，它会打开一些大洞，让讨厌的小行星和彗星安全通过。或者，可以使用侦测和偏转系统来处理这样的系统入侵者，还可以选择将其分解，并回收它们的物质用作更好的用途。

对于今天的人类来说，生活在戴森球上，往好了说令人晕头转向，往坏了说是不可能的事，但这并不能阻止未来的生命形式在其上繁荣昌盛，无论它们是生物还是非生物的。戴森球几乎无法提供引力。如果你想在静态戴森球上行走，只能在其外表面，也就是远离太阳的那面行走，而不用担心掉出去。戴森球的万有引力比你现在所习惯的引力小了大约1万倍。在戴森球上，没有磁场来帮你阻挡来自太阳的危险粒子，除非你自己建一个。唯一的好处是，一个大小相当于地球当前轨道的戴森球将使我们可居住的地表面积增加约5亿倍。

如果我们想要与地球更接近的栖息地，那么，好消息是它们比戴森球更容易建造。例如，图6-1和图6-2显示了由美国物理学家杰勒德·奥尼尔（Gerard K. O'Neill）设计的圆柱形栖息地。这个设计支持人造重力，能屏蔽宇宙射线，可以形成24小时的昼夜周期，还支持类似地球的大气和生态系统。这样的栖息地可以在戴森球内部自由地旋转，或者稍微改造一下，安装在戴森球的外部。

图6-1　一对反向旋转的奥尼尔圆柱体

注：如果这对反向旋转的奥尼尔圆柱体在围绕太阳旋转时，总是指向太阳，那么，它们就可以提供像地球一样舒服的人类栖息地。旋转所带来的离心力可以提供人造重力，三张可折叠的镜子将阳光反射入圆柱体，形成24小时的昼夜周期。较小的环形区域是专门的农业区域。图片由里克·盖迪斯（Rick Guidice）/NASA提供。

图6-2　奥尼尔圆柱体的内景图

注：这是图6-1中的一个奥尼尔圆柱体的内景图。如果它的直径为6.4公里，每2分钟旋转一周，那么，人们就能体会到与地球上相同的重力。太阳虽然在你身后，但看起来却在你头上，因为圆柱体外的镜子会将太阳光反射进来。这个镜子在晚上会收起来。密闭窗防止大气逃逸出圆柱体。图片由里克·盖迪斯/NASA提供。

更好的发电厂

虽然按照今天的工程标准来说，戴森球的能源效率是很高的，但它远未达到物理定律所设定的极限。爱因斯坦告诉我们，如果能以100%的效率将质量转化为能量⁽⁵¹⁾，质量m就能给我们带来的能量为E=mc²，这是他著名的质能方程，其中c是光速。由于c非常大，这意味着少许质量就可以产生大量的能量。如果我们有足够的反物质（实际上我们并没有），就能很容易地建造一个效率为100%的发电厂：只需要把一茶匙反物质水倒入正常水中，就可以释放相当于20万吨TNT炸药的能量，相当于一颗普通氢弹产生的能量，足够为全世界供电大约7分钟。

相比之下，我们现在最常见的发电方式是非常低效的，如表6-1和图6-3所示。消化一颗糖果的效率仅为0.000 000 01%，因为它释放的能量E仅为mc²的万亿分之一。如果你的胃的能源效率提高到0.001%，那么，你一辈子只需要吃一顿饭。与吃饭相比，煤和汽油的燃烧效率分别只提高了3倍和5倍。今天的核反应堆通过铀原子裂变的方法，能实现相当高的能源效率，但仍然无法达到0.08%。太阳核心的核反应堆比我们建造的核反应堆的效率高出一个数量级，它将氢元素聚变成氦元素，提取出0.7%的能量。然而，即使我们把太阳圈在一个完美的戴森球中，我们能转换成能量的太阳质量依然无法超过0.08%，因为一旦太阳消耗了大约1/10的氢燃料，作为一颗普通恒星，它就会结束自己的生命，膨胀成一颗红巨星并走向死亡。其他恒星的情况也不会好很多：在生命主要阶段中消耗的氢元素所占的比例并不高，非常小的恒星约能消耗4%，最大的恒星约为12%。如果我们能造出一个完美的聚变反应堆，足以让氢元素100%全部用于聚变，我们的能源利用效率依然无法超过0.7%，因为这是聚变反应的效率上限。那么，我们如何才能做得更好呢？

表6-1　物质转化为能源的效率

注：将物质转化为能量的效率是相对于理论上限E=mc²而言的。正如表中文字所示，通过向黑洞中注入物质然后等待其蒸发，可以达到90%的效率，但这个过程实在太漫长了，一点用都没有。但速度快一些的过程，其效率又太低了。

蒸发黑洞

霍金在他的《时间简史》一书中提出了一种用黑洞来发电的方法⁽⁵²⁾。这听起来似乎是矛盾的，因为长久以来，人们相信黑洞吞噬一切，连光线都无法逃脱它的陷阱。然而，霍金有一个著名的理论。他的计算显示：量子引力效应使得黑洞就像一个热物体——黑洞越小，就越热，它能发出一种热辐射，现在被称为“霍金辐射”（Hawking Radiation）。这意味着，黑洞会逐渐失去能量，并蒸发殆尽。换句话说，无论你将什么东西倾倒入黑洞，最后都会以热辐射的形式回到黑洞之外，因此，等到黑洞完全蒸发的时候，你扔进去的物质就以100%的效率转化为了辐射能⁽⁵³⁾。

图6-3　能量对比

注：先进的技术可以从物质中提取出巨大的能量，比消化食物和燃烧能提取的能量多得多。但即使是核聚变提取的能量都比物理定律所允许的上限少了140倍。如果一个发电厂可以利用“溜滑子”效应、类星体或蒸发黑洞的能量，那它的效率会更高。

将蒸发的黑洞当作发电厂有个问题，如果黑洞的尺寸不比一颗原子小，那么，它的速度就实在太慢了，慢得令人发指，即使给它比宇宙年龄还长的时间，它辐射出的能量还不如一根蜡烛。它产生的功率与黑洞大小的平方成反比，因此物理学家路易斯·克兰（Louis Crane）和肖恩·威斯特摩兰（Shawn Westmoreland）提出，可以使用比质子还小1 000倍的黑洞，它的质量大约相当于历史上规模最大的海船^[3]。他们主要是想用黑洞引擎来为星际飞船提供动力（下面我们将回到这个话题），所以，他们更关心便携性而不是效率，并建议用激光来照射黑洞，这样就根本不需要在物质和能量之间进行转换，因为激光本身就是一种能量。即使你可以向黑洞中投以物质而不是用激光照射，也很难保证高效率：想要让质子进入大小是它千分之一的黑洞，必须用一台像大型强子对撞机那样强大的机器，将质子对着黑洞发射，用动能来提高其能量mc²至少1 000倍以上。由于当黑洞蒸发时，至少有10%的动能会转变为引力子而损失掉，所以，我们投入到黑洞中的能量大于我们能提取和利用的能量，降低了效率。此外，还有一个影响黑洞发电厂前景的事实是，我们仍然缺乏一个严格的量子引力理论来作为计算基础。不过，这种不确定性也意味着，可能存在全新且有用的量子引力效应等着我们去发现。

自旋黑洞

幸运的是，想要使用黑洞作为“发电厂”，我们还有其他方法，这些方法不涉及量子引力等未知物理学。例如，现在有许多黑洞自旋的速度非常快，它们的视界都在以光速高速旋转，这种旋转的能量可以被提取出来。黑洞的视界是指黑洞周围的一个区域，在那里，由于万有引力过大，连光线都无法逃逸。图6-4显示，自旋黑洞在视界之外还存在一个名为“能层”（ergosphere）的区域，在那里，由于黑洞拖拽着空间一起旋转的速度太高，以至于其中的粒子不可能静静地待在那里不动，而是会被拽着一起旋转。如果你把一个东西扔进能层，它就会获得速度，绕着黑洞旋转。不幸的是，它很快就会被黑洞吞噬，永远消失在视界中，所以，如果你想用它来提取能量的话，这是行不通的。然而，罗杰·彭罗斯发现，如果你把这个物体扔进去的角度十分巧妙，那它就会分裂成两部分，如图6-4所示。其中一部分会被黑洞吞噬，而另一部分则以高于你一开始给它的能量逃脱黑洞。换句话说，这样你就成功地将一部分黑洞旋转能转换成了可以利用的有用能源。通过多次重复这个过程，你就可以把黑洞所有的旋转能都压榨出来，这时黑洞就会停止旋转，能层就会消失。如果这个黑洞一开始旋转的速度达到了自然界所允许的上限，也就是说，它的视界基本上是以光速旋转，那么，用这种方法，你可以将其质量的29%转化为能量。

我们目前还不确定宇宙中的黑洞旋转的速度到底是多少，但许多研究显示，它们旋转得似乎很快：在允许的最大值的30%～100%之间。我们银河系中央的那个怪兽一般的黑洞（质量为太阳的400万倍）似乎也在旋转，所以，即使它只有10%的质量可以转化为有用的能量，那么，这也相当于以100%的效率把40万个太阳的质量转化为了能量，也相当于围绕着5亿个太阳的戴森球在几十亿年的时间长河里可以收获的总能量。

图6-4　自旋黑洞部分转动能的提取方法

注：自旋黑洞的部分转动能可以通过向黑洞投入一个粒子A来提取。A会分解为两个部分，B部分逃逸，而C部分被吞噬，生成的能量大于A原有的能量。

类星体

另外一个有趣的策略不是从黑洞本身获取能量，而是从落入其中的物质中获取能量。大自然已经帮我们找到了一个实现方法：类星体。随着气体像旋涡一样旋入黑洞，它们形成了一个比萨形状的盘状结构。这个结构的最内层逐渐被吞噬。气体变得极端炽热，释放出大量的辐射。随着气体落入黑洞，它逐渐加速，就像跳伞运动员那样，将其重力势能转化为动能。随着复杂的紊流将气体的协调运动变成更小尺度上的随机运动，运动状态变得越来越混乱，直到单个原子开始以高速互相碰撞，这种随机运动正是“热”的定义，这些剧烈的碰撞将动能转化为辐射。通过在整个黑洞周边的安全距离建立一个戴森球，这种辐射能量可以被人类捕获并利用。黑洞旋转速度越快，这个过程的效率就越高。旋转速度最快的黑洞的能量效率可高达42%⁽⁵⁴⁾。对于重量约等于一颗恒星的黑洞来说，大部分能量是以X射线的形式放射出来的，而对星系中心的超大质量黑洞来说，大部分能量落入红外线、可见光和紫外线的范围内。

一旦你“喂”给黑洞的燃料已耗尽，就可以像我们上面讨论的那样，转而提取它的旋转能⁽⁵⁵⁾。确实，大自然中已经存在一种方法可以部分实现这件事，用一种叫作“布兰德福–日纳杰过程”（Blandford-Znajek Mechanism）的电磁过程将气体加速，从而促进辐射量。如果我们巧妙地使用电磁场或其他东西，说不定可以将能量提取效率升高到42%以上。

溜滑子

还有一个不需要用到黑洞就能将物质转化为能量的过程，叫作“溜滑子”过程。它能毁灭夸克，并将其转化为轻子，其包括电子，比电子较重一些的兄弟μ介子和τ子，中微子或其反粒子。^[4]正如图6-5所示，根据粒子物理学标准模型预测，9个拥有合适的“味”和“自旋”的夸克组合在一起，可以通过一个称为“溜滑子”的中间状态转化为3个轻子。由于输入质量大于输出质量，因此，二者的质量差被转化为了能量，其大小符合爱因斯坦的方程E=mc²。

图6-5　夸克转变为轻子的过程

注：根据粒子物理学标准模型，9个具有合适的“味”和“自旋”特征的夸克可以组合起来，通过一个叫作“溜滑子”的中间状态转变成3个轻子。夸克的总质量（加上伴随的胶子粒子的能量）比轻子的质量大多了，因此，这个过程会释放能量，表现为闪烁。

未来的智能生命或许可以建造我所谓的“夸克引擎”：这是一种能量生产器，就像打了鸡血的柴油机一样。传统的柴油机将空气和柴油的混合物进行压缩，直到温度变得特别高，高到可以自燃和爆炸。之后，炙热的混合物再次膨胀，在这个过程中就可以完成一些有用的事情，比如推动活塞。燃烧后的气体（比如二氧化碳）的重量只相当于活塞内原先物体的0.000 000 05%，这个质量差就被转化为了热能，用于驱动引擎。一台夸克引擎可以压缩普通物质，直到温度达到几千万亿度⁽⁵⁶⁾，接着，溜滑子发挥作用，它会再次膨胀和冷却。我们知道这个实验的结局是什么，因为这正是我们的宇宙在138亿年前所经历的事情。那时候，宇宙非常炙热，几乎100%的物质都被转化为了能量，只剩下了几十亿分之一的粒子幸存下来，形成了普通物质的基本构件：夸克和电子。因此，夸克引擎就像一台柴油机一样，只不过效率提高了10亿倍！还有一个好处是，你不需要对它的燃料过分讲究，只要是用夸克组成的物质就可以，也就是说，任何普通物质都可以。

由于这些过程的温度极高，我们的婴儿宇宙产生的辐射（光子和中微子）比物质（后来成为原子的夸克和电子）多了超过万亿倍。从那以后的138亿年间，发生了大规模的“种族”隔离，原子聚集成为星系、恒星和行星，而大多数光子仍停留在星际空间，形成宇宙微波背景辐射。科学家利用宇宙微波背景辐射制造了宇宙的婴儿照片。生活在任意一个星系或其他物质集中区域的先进生命形式，都可以将它们手边的大部分物质转化为能量，只需要在“夸克引擎”中短暂地重建一个炙热又稠密的环境，就可以将物质与能量的比例再次降低，直到比宇宙早期那个微小的比例还要小。

如果真要建造一台“夸克引擎”，我们如何才能知道它的效率有多高呢？要搞清楚它的效率，我们就必须弄明白一些关键的应用细节：比如，要把它的尺寸建得多大，才能在压缩阶段防止过多的光子和中微子泄漏？无论如何，我们可以肯定地说，未来生命的能源前景远远好于我们现在的技术所允许的状态。以我们现在的技术，甚至还无法建造核聚变反应堆，但未来的技术应该可以比我们现在的好10倍，甚至100倍。

量子计算机，更好的计算机

如果消化晚餐的能量效率比物理定律所允许的上限差了100亿倍，那么，今天的计算机表现如何呢？我们接下来将会看到，它们的效率比消化晚餐还糟糕。

我在介绍我的朋友兼同事塞思·劳埃德时经常说，他是麻省理工学院唯一一个像我一样疯狂的人。在对量子计算机进行了开创性的研究之后，他又写了一本书，认为我们整个宇宙就是一台量子计算机。我们经常在下班后一起喝啤酒，我发现，没有什么有趣的观点是他讲不出的。例如，正如我在第2章中提到的那样，关于计算的终极极限，他总有很多话要说。在2000年一篇著名的论文中，他说明了计算速度其实受到能量的限制：在时间T上执行一次初等逻辑运算需要的平均能量为E=h/4T，其中h是一个被称为“普朗克常数”的基本物理量。这意味着，一台1千克的计算机每秒最多能执行5×10⁵⁰次操作，这比我现在正在打字的计算机高出36个数量级。如果计算机的能力像我们在第2章所说的那样，每隔几年就翻一番，那么，我们将在几个世纪之后就能达到这个水平。劳埃德还说，1千克的计算机最多可以存储10³¹比特的信息，这是我的笔记本电脑的10亿倍的10亿倍。

劳埃德率先承认，想达到这些上限，即使对超级智能生物来说也是非常有挑战的，因为那1千克“终极计算机”的内存会像热核爆炸或者一小块宇宙大爆炸一样。但是，劳埃德乐观地认为，实际可实现的上限与物理上限并不遥远。实际上，现有的量子计算机原型已经用单个原子来存储一个比特的信息，以此将内存最小化；将其累积起来，每千克将能存储10²⁵比特的信息，比我的笔记本电脑好1万亿倍。此外，使用电磁辐射在这些原子之间进行通信，能将每秒的运行次数达到5×10⁵⁰次，比我的CPU高出31个数量级。

总而言之，未来生命在计算上的潜力是令人难以置信的：从数量级上来说，今天最好的超级计算机与1千克“终极计算机”之间的距离，比它和汽车转向灯之间的距离还要远，转向灯只能存储一个比特的信息，每秒只能在开和关之间转换一次。

获取更多物质

从物理学的角度来看，未来生命可能想要创造的一切——从栖息地、机器到新的生命形式，都只是以某种特定方式对基本粒子进行重新排列。就像蓝鲸实际上是重新排列的磷虾，而磷虾是重新排列的浮游生物一样，我们的整个太阳系也只是在138亿年的宇宙演化过程中对氢元素进行了重新排列：万有引力将氢元素重新排列成恒星，恒星将氢元素重新排列成重原子，之后，万有引力将这些原子重新排列成我们的星球，然后，化学和生物过程将它们重新排列成生命。

如果某种未来生命达到了它的技术极限，那么，它就可以更快和更高效地对粒子进行重新排列。它们首先会利用计算能力搞清楚效率最高的方法是什么，然后用可获得的能量来驱动这个物质“重新排列”的过程。我们已经看到了物质可以如何转化为计算机和能量，因此，物质就是它们所需的唯一基本资源⁽⁵⁷⁾。一旦未来生命在使用物质上已接近物理极限，想要做得更多，它就只有一种方法，那就是：获取更多物质。而想要获取更多物质，唯一的方法就是在宇宙中扩张它的势力，向太空进发！

通过殖民宇宙来获得资源

我们宇宙的资源禀赋到底有多少？具体来说，物理定律对生命最终可以利用的物质量的上限有何规定？我们宇宙的资源禀赋当然是相当惊人的，但具体有多大呢？表6-2列出了一些关键的数字。可以说，目前我们的行星的99.999 999%都是死寂的，因为这部分不属于我们生物圈的一部分，除了提供引力和磁场外，对生命几乎没有任何用处。如果我们能让这些物质为生命所用，那我们就拥有了多出几亿倍的物质。如果我们能够把太阳系中的所有物质（包括太阳系）都物尽其用，那么我们的境况会好几百万倍。如果能殖民银河系，那我们的资源会再增加1万亿倍。

表6-2　未来生命可以利用的物质粒子（质子和中子）数量的近似值

我们能走多远

你可能会认为，只要我们有足够的耐心，我们就能慢慢地殖民其他星系，并由此获得无限的资源，但现代宇宙学可不这么认为！是的，空间本身可能是无限的，包含无限多的星系、恒星和行星。事实上，这是最简单的暴胀理论所预测的结果，暴胀理论是目前关于“138亿年前是什么创造了我们的宇宙”这个问题最流行的科学解释。然而，即使有无限多的星系，我们也只能看到和到达数量有限的星系：我们可以看到大约2 000亿个星系，但最多只能殖民100亿个。^[5]

阻碍我们的正是光速：光线一年可以走1光年，大约为1万万亿千米。图6-6显示了从138亿年前的宇宙大爆炸以来，光线可以到达我们身边的一部分空间区域。这个球形区域被称为“我们的可观测宇宙”，也可以简单地称为“我们的宇宙”。即使空间是无限的，我们的宇宙也是有限的，“只”包含着10⁷⁸个原子。此外，我们的宇宙中有98%的物质都是“能看不能摸”的，因为即使我们以光速前进，也永远赶不上它们。为什么呢？毕竟，我们的视线之所以有极限，是因为我们宇宙的年龄是有限的，而不是无限老，所以，遥远的光线还没有足够的时间来到我们身边。那么，假如我们在途中有无限的时间可以旅行，难道我们不能到达任意远的星系吗？

图6-6 　宇宙的婴儿照

注：我们的宇宙，也就是138亿年前的宇宙大爆炸以来，光线有足够的时间到达我们的球形区域（我们身处这个区域的中心）。这张图片显示了普朗克卫星所拍摄的宇宙早期照片，也就是宇宙的婴儿照。这张图说明，在宇宙只有40万年历史时，它是由炙热的等离子体组成的，其温度和太阳表面一样高。在这区域之外，可能还有更广袤的空间，每年，这个区域都在扩大，我们也因此会看到新的物质。

第一个挑战是，我们的宇宙正在扩张，这意味着几乎所有的星系都在离我们远去，所以，殖民遥远的星系就变成了一场追赶。第二个挑战是，宇宙膨胀正在加速，这是由构成我们宇宙的约70%的神秘暗能量造成的。如果你想知道宇宙的膨胀为什么会引起麻烦，请想象一下，你到达了火车站站台，看到你的火车正慢慢地加速远离你，但有一扇门开着。如果你快速冲过去，能赶上火车吗？由于它最终肯定会跑得比你快，所以，答案显然取决于火车最初离你有多远：如果超过了某个临界距离，你就永远赶不上它。我们也面临着同样的情况：试图追赶正在远离我们的遥远星系，即使我们能以光速前进，所有与我们相距超过170亿光年的星系依然遥不可及，而宇宙中超过98%的星系距离我们都超过了170亿光年。

但是等一下，爱因斯坦的狭义相对论不是说没有东西可以比光速跑得更快吗？那这些星系膨胀的速度怎么能达到超光速呢？答案是，狭义相对论已经被爱因斯坦的广义相对论取代了。在广义相对论中，速度的限制更为自由：当物体在空间中运动时，没有什么东西可以比光速更快，但空间可以随意扩大，要多快，有多快。爱因斯坦还给我们提供了一个很好的方法来可视化这些速度限制，那就是将时间视为时空的第四个维度，如图6-7所示，图中加上时间后依然是三维，因为我省略了三维空间中的其中一维。如果空间没有膨胀，光线将在时空中形成45°的斜线，这样，我们从地球上能看到并可能到达的区域就是圆锥体。我们过去的光锥被138亿年前的宇宙大爆炸所截断，而我们未来的光锥将永远膨胀下去，让我们获得无限的宇宙资源。相比之下，中图显示了一个因暗能量而膨胀的宇宙（我们所栖身的宇宙应该就是这样的），它将我们的光锥变成了香槟酒杯的形状，将我们能够殖民的星系数量永远限制在大约1 000万个。

图6-7

注：在这张时空图中，一个事件就是一个点，这个点的水平位置和竖直位置分别表示它发生的地点和时间。如果空间没有扩张（左图），那么，两个圆锥体将两个时空区分开，一是能影响身处地球上的我们（我们位于顶点）的时空，二是地球上的我们可以影响的时空（上圆锥），因为因果关系，时空不能跑得比光速还快——光线每年跑一光年。如果空间膨胀（右图），事情就变得更有趣了。根据宇宙学标准模型，即便空间是无限的，我们也只能看到和到达时空中的有限区域。中间的图片很像一个香槟酒杯。在这张图中，我们用坐标隐藏了空间的扩张，这样，遥远星系随时间的运动可以用竖直线来表示。在我们目前的位置（大爆炸后138亿年），只有“香槟酒杯”底座上的光线才有足够的时间到达我们身边。并且，即使我们以光速行进，我们永远到不了“香槟酒杯”上部分之外的区域，而那里包含了几百亿个星系。右图的下部像一个水滴。在这张图中，我们用普通的坐标系来表示空间，所以你能看到空间在膨胀。这将“香槟酒杯”的底座变成了一个水滴形状的结构，因为我们能看到的区域的边缘地带在早期都离得非常靠近。

如果这个限制让你感觉到一种“宇宙幽闭恐惧症”，那不要难过，高兴一点，因为上面的分析可能有一个漏洞：我的计算假设暗能量随时间保持不变，这符合最新的观测结果。然而，我们仍然不知道暗能量究竟是什么，这就留给了我们一线希望：有可能，暗能量最终会衰减，就像解释宇宙暴胀时所假设出来的那种与暗能量类似的物质一样；如果发生这种情况，加速将会变成减速，这样，未来的生命形式就能够殖民新的星系，想待多久，就待多久。

我们能走多快

前面我们探索了，假设一个文明向各个方向以光速扩张，那它能够占领多少星系。广义相对论说，发射火箭并让其在空间中以光速穿梭是不可能的，因为这将需要无限多的能量。那么，火箭实际上能达到多快的速度呢？⁽⁵⁸⁾

2006年，NASA的“新视野”号火箭发射前往冥王星时，它的时速达到了10万英里（相当于每秒45公里），打破了速度纪录。将于2018年发射的“太阳探测器附加任务”（Solar Probe Plus）的速度比这还要快4倍多，它将深入太阳日冕层。即便如此，它的速度还是比光速的0.1%还要低。20世纪，许多最杰出的人才都为建造更好和更快的火箭奉献了自己的聪明才智。这方面的文献更是多得汗牛充栋。为什么提升速度如此之难呢？有两个关键问题。其一，传统火箭的大多数燃料其实都用在了对携带的燃料进行加速上；其二，今天的火箭燃料的效率实在太低了，低得令人发指，其质量转化为能量的比例不比表6-1中燃烧汽油的效率的0.00 000 005%高多少。一个明显的改进措施是换成更高效的燃料。譬如说，正在为NASA“猎户座计划”（Project Orion）效力的弗里曼·戴森等人希望，能在10天内引爆30万颗核弹，以此让一艘载人宇宙飞船达到光速3%的速度，好在1个世纪内到达另一个恒星系。还有一些人正在研究使用反物质作为燃料，因为将其与普通物质相结合，将释放出接近100%高效的能量。

另一个流行的想法是，建造一个不需要自行携带燃料的火箭。比如，星际空间并不是完美的真空，偶尔会出现氢离子（单独的质子，也是失去电子的氢原子）。1960年，物理学家罗伯特·巴萨德（Robert Bussard）提出了一个想法，这个想法在众所周知的“巴斯德冲压发动机”（Bussard Ramjet）上得到了完美体现，即在旅途中收集这些氢离子，并将其作为火箭燃料，用于机载核聚变反应堆。尽管近期的研究对其实用性抱有怀疑的态度，但还有另一种“不带燃料”的想法对于一个拥有高超航天科技的文明来说，似乎是可行的，那就是激光帆（Laser Sailing）。

图6-8展示了一个激光帆火箭的精巧设计，这个想法是由罗伯特·福沃德于1984年率先提出来，他也发明了我们在戴森球那部分讨论过的静态卫星。空气分子在船帆上弹跳时，能将帆船推向前方，同样地，光子在镜子上弹跳时，也会将其推向前方。用一个大型太阳能激光器朝着安装在宇宙飞船上的巨大超轻型船帆发射激光，我们就能用太阳能来加速火箭，达到可观的速度。但是，倘若你想要飞船停下来，怎么办呢？这个问题一直困扰着我，直到我阅读了福沃德的精彩论文^[6]：如图6-8所示，激光帆的外环分离出来，移到飞船前方，将激光光线反射回来，让飞船和较小的帆减速。根据福沃德的计算，这可以让人类在短短40年的时间内到达4光年外的恒星系——南门二。一旦到达那里，人类就可以建造一个新的巨型激光系统，继续在银河系的星辰大海中跳跃和航行。

图6-8　激光帆的工作原理

注：罗伯特·福沃德设计的激光帆可以到达4光年之外的南门二恒星系统。起初，一束位于我们太阳系的强烈激光向飞船的激光帆施加辐射压，使其加速；当到达目的地附近时，想要刹车，就将激光帆的外环分离出来，并将激光反射回飞船。

但为何要止步于此呢？1964年，苏联天文学家尼古拉·卡尔达肖夫（Nikolai Kardashev）提出，可以用消耗能量的多少来对宇宙文明进行分级。能使用一颗行星、一颗恒星（用戴森球）和一个星系能量的文明，在卡尔达肖夫等级上分别属于I级、II级和III级文明。后来有些思想家认为，IV级文明应该可以利用其可到达的宇宙的所有能量。从那时起，对于富有宇宙殖民雄心的生命形态来说，既有好消息又有坏消息。坏消息是，暗能量的存在似乎阻碍了我们的脚步。好消息是人工智能取得了巨大的进步。即使是卡尔·萨根（Carl Sagan）这种最乐观的梦想家都曾认为，人类想要到达其他星系是毫无希望的，因为我们的寿命十分短暂，而如此遥远的旅途，即使以近光速旅行也要花几百万年的时间。但人类拒绝放弃，他们想出了很多办法，比如把宇航员冷冻起来以延长寿命，或者以接近光速旅行以延缓衰老，或者派出一个可以旅行数万代的社区，这甚至比人类当前的历史还要长。

超级智能的可能性彻底改变了这幅图景，让人类的星际旅行愿望变得更有希望了。只要去掉臃肿的人类生命维持系统，添加上人工智能发明的技术，星际殖民就会变得相当简单。假如宇宙飞船的尺寸只要能装下“种子探测器”（Seed Probe）就行，那福沃德的激光帆就变得便宜多了。“种子探测器”是指一种机器人，它能够在目标恒星系中的小行星或行星上着陆，从零开始建立新的文明。它甚至不需要随身携带任何指令，只需要建造一个足够大的信号接收天线就可以，以此来接收以光速从母体文明发来的详细指令和蓝图。一旦建造完成，种子探测器就可以用新建的激光器来发射出新的种子探测器，让它们继续在星系中探索，殖民一个又一个恒星系。即使是星系之间广袤无垠的黑暗空间，也总是包含着大量星际恒星，它们是从母星系中漂流出来的，可以作为中间站，从而实现星系间激光帆旅行的“跳岛战略”（Island-hopping Strategy）。

一旦超级智能在另一个恒星系或星系殖民成功，要把人类带到那里，就很简单了，只要人类成功地为人工智能植入了这个目标即可。所有关于人类的信息都能以光速传播，之后，人工智能再用夸克和电子造出人类。这有两种实现方式：第一种方式的技术含量比较低，只是将一个人2GB的DNA信息传输过去，然后孵化出一个婴儿，由人工智能来抚养成人；第二种方法是，人工智能直接用纳米组装技术，用夸克和电子组装成一个成年人，他的记忆来自地球上某个“原版”人扫描上传的记忆。

这意味着，如果智能爆炸真的发生了，那么，重要的问题不是“星际殖民是否可能”，而是“星际殖民会有多快”。由于前文我们讨论的想法都是来自人类，所以，它们都应被视为生命扩张速度的下限；野心勃勃的超级智能生命的表现可能会好得多，并且，它们会有很强的动机去突破极限，因为在对抗时间和暗能量的战役中，殖民平均速度每提升1%，将会带来多于3%的星际殖民地。

假设用激光帆系统旅行到10光年外的另一个恒星系需要花20年的时间，到达之后，要在那里殖民和建造新的激光器和种子探测器需要再花10年的时间，那么，平均来看，殖民区域将会是一个以1/3光速扩张的球形区域。2014年，美国物理学家杰伊·奥尔森（Jay Olson）发表了一篇很棒的论文，全面分析了在宇宙级别上扩张的文明，并提到了“跳岛战略”的一个技术更为高超的替代方案，涉及两种不同的探测器：种子探测器和扩张者（expander）^[7]。种子探测器会停留下来，在目的地着陆并播下生命的种子。而扩张者则永远不会停下来，它们可能会使用某种改进的冲压发动技术在飞行过程中收集物质，并用这些物质来实现两个用途：一是作为燃料，二是作为建造更多扩张者和自我复制的原材料。这种能够自我复制的扩张者舰队总是保持缓慢加速的状态，因此，总是与邻近的星系保持匀速运动的状态，比如，光速的一半。并且，由于扩张者总是在自我复制，但分布密度保持不变，因此它们形成了一个不断扩大的球壳结构。

还有一种不顾一切的卑鄙办法，它比上面说的几种方法扩张得更快，那就是用汉斯·莫拉维克提出的“宇宙垃圾邮件”，我们在第4章曾提到过这种方法。一个文明向宇宙广播一条信息，欺骗刚刚进化出来的天真文明建造一个会攻击它们自己的超级智能机器，这样的话，这个文明就能以光速扩张，相当于它们极具诱惑的“塞壬之歌”在宇宙中传播的速度。这或许是高级文明想要在它们的未来光锥中占领大多数星系的唯一方法，而且，它们没有动机不去这么做，因此，我们应当对外太空传来的所有信息保持高度谨慎和怀疑！在卡尔·萨根的小说《超时空接触》一书中，地球人用外星人传来的蓝图建造了一台我们无法理解的机器。但我不建议这样做。

总而言之，在我看来，大多数科学家和科幻作家对太空殖民的观点都过于悲观了，因为他们忽略了超级智能的可能性。如果只把注意力集中在人类旅行者身上，他们就会高估星际旅行的难度；如果只局限于人类发明的技术，那么，他们就会高估技术达到物理上限所需的时间。

通过宇宙工程来保持联系

如果如最新实验数据显示的那样，暗能量持续加速遥远的星系，让它们彼此远离，这将会给未来生命带来一个大麻烦。这意味着，即使未来的文明能够殖民到几百万个星系，暗能量也会在几百亿年的时间内将这座宇宙帝国分割成几千个彼此无法通信的不同区域。如果未来的生命对此不采取任何措施，仅剩的最大生命聚集地只能是包含着几千个星系的星系团，在其中，维系星系团的万有引力超过了将它们分离的暗能量。

如果超级智能文明想要彼此保持联系，它们就有强烈的动机去建造一个大规模的宇宙工程。在暗能量将物质带到遥不可及的远方之前，这个文明能将多少物质搬运到它们最大的超级星系团内呢？要将一颗恒星移动到很远的距离，一种方法是将第三颗恒星推入一个两颗恒星绕彼此稳定旋转的双星系统。就像恋爱关系一样，引入第三者将会使关系变得不稳定，导致三者中的其中一个被暴力地驱逐出去，把情人换成恒星，驱除出去的速度会极快。如果三者中有一些是黑洞，那么，这种不稳定的三体关系就可以用来将质量快速抛出原来的星系。然而不幸的是，不管是用于恒星、黑洞还是星系，想要移动到足以对抗暗能量的遥远距离，这种“三体”技术能移动的物质量似乎很少，只相当于这个文明十分微小的部分。

但是，这显然并不意味着超级智能想不出更好的方法，比如，它们可以将星系团外围部分的大部分物质转化为宇宙飞船，用来飞进母星系团。如果它们能建造出夸克引擎，或许可以用它来将这些物质转化为能量，让这些能量以光线的形式照射到母星系团中。在那里，光线又可以被重新组装成物质，或者用作能量来源。

最幸运的可能性莫过于建造稳定的可穿越虫洞了。有了这种虫洞，无论两端相隔多远，都能实现几乎实时的通信和旅行。虫洞就是一条时空中的捷径，让你可以从A地来到B地而不用穿越横亘在二者之间的空间。虽然爱因斯坦的广义相对论允许稳定虫洞的存在，它们也在电影《超时空接触》和《星际穿越》中出现过，但是，要建造它们，需要一种目前只存在于假说中的拥有负密度的奇异物质。这种物质的存在可能取决于量子引力效应，而我们对量子引力效应知之甚少。换句话说，成功的虫洞旅行或许是不可能的，但是，假如它不是100%不可能，那超级智能生命就有强烈的动机去建造它们。虫洞不仅能够变革星系内的快速通信，还能够早早将外层星系与星系团中心连接起来，从而使得整个领土即使在长距离上也完全相连，打消暗能量阻断通信的企图。一旦两个星系由稳定的虫洞连接在一起，那么，不管它们未来各自漂向何方、相隔多远，都会永远连在一起。

尽管宇宙工程会花费很多心血，但是，假设一个未来文明相信它的一部分注定要永远失去联系，它可能会放它的一部分离开并送上祝福。然而，如果它拥有野心勃勃的计算目标，想要探索一些非常困难的问题，那它可能会采取一种大刀阔斧的策略：将外围星系转化为大型计算机，将其物质和能量转化为以疯狂速度进行的计算过程，希望在暗能量将残余物带走之前，未来文明可以将这些追寻已久的答案传回母星系团。这种大刀阔斧的策略特别适用于那些十分遥远以至于只有“宇宙垃圾邮件”方法才到得了的地区，但是，假如当地本来就有居民，那这种方法可能会令它们愤怒。而位于母星系团中的文明则可以追求尽可能长久的对话和方法。

你能活多久

长寿是最有野心的人类、组织和国家都心心念念的愿望。那么，如果一个野心勃勃的未来文明开发出了超级智能，同时又想要长寿的话，它们究竟能活多久？

关于这个问题，最早的全面科学分析也是由弗里曼·戴森^[8]做出的。表6-3总结了他的一些主要发现。结论是，如果没有智能的干预，那么，恒星系和星系都会逐渐毁灭，接着，其他一切都会逐渐毁灭，只剩下冰冷、死寂、空旷的空间，充满了永远衰减的辐射。不过，戴森在分析的结尾给出了一个乐观的注解：

从科学的角度出发，我们有很好的理由来认真对待以下这个可能性：生命和智能体能够成功地按照它们的目标来塑造我们的宇宙。

表6-3　弗里曼·戴森对未来宇宙的预测

注：对遥远未来的这些预测，除了第2个和第7个之外，都是由弗里曼·戴森预测的。他做这些预测时，人们还没有发现暗能量，而暗能量可能会在10¹⁰～10¹¹年内引发某些类型的“宇宙大灾变”。质子可能会永远稳定；如果不能，实验显示，它们可能会在10³⁴年后半衰。

我认为，超级智能可以很轻易地解决表6-3中列出的许多问题，因为它可以将物质重新排列成比恒星系和星系更好的东西。我们的太阳在几十亿年后会死亡，这个问题经常被提起，但实际上没什么大不了的，因为即使是一个技术水平相对较低的文明也能轻易地转移到能延续2 000亿年的小质量恒星周围。假设超级智能文明建造了能源效率比太阳还高的发电厂，那它们可能会想要阻止恒星的形成，以此来节省能源。因为一旦恒星形成，即使它们能用戴森球来收集这颗恒星在主序星阶段发射出来的所有能量（相当于总能量的0.1%），它们也可能很难利用剩下的99.9%，所以，剩下的99.9%只好在恒星死亡的过程中被白白浪费掉。质量较大的恒星在死亡时会发生超新星爆炸，释放出的大部分能量都以难以捉摸的中微子的形式逃逸掉了。对质量特别大的恒星来说，它死亡后会形成黑洞，大量的质量就在黑洞中被浪费掉了，此后，这些能量需要漫长的10⁶⁷年才能逐渐渗透出来。

只要超级智能生命还没有耗光物质或能量，它就能按照自己想要的方式维持它的栖息地。或许，它还能够利用量子力学中所谓的“量子芝诺效应”⁽⁵⁹⁾来防止质子衰变，通过常规观测来减缓衰变过程。然而，还有一种惊人的可能性：可能在100亿～1 000亿年后，一场“宇宙大灾变”会毁灭整个宇宙。当弗里曼·戴森在写他那篇原创性的论文时，他还不知道暗能量的发现和弦理论的进展可能会带来新的宇宙大灾变。

那么几十亿年后，我们的宇宙到底会如何走向终结呢？在图6-9中，我画出了自己对“宇宙大灾变”的5种主要猜测：大冷寂（Big Chill）、大挤压（Big Crunch）、大撕裂（Big Rip）、大断裂（Big Snap）和死亡泡泡（Death Bubbles）。迄今为止，我们的宇宙已经膨胀了大约140亿年。大冷寂是说，我们的宇宙会永远膨胀下去，宇宙最终会被稀释成一个冰冷和黑暗的空间，一片荒芜死寂。在戴森写那篇论文的时代，这种情景被认为是最有可能发生的。这让我想到艾略特（T. S. Eliot）所说的：“这就是世界完结的方式：不是砰的一声垮掉，而是轻轻啜泣着消亡。”如果你像美国诗人罗伯特·弗罗斯特（Robert Frost）一样，更喜欢世界终结于烈火中而非冰冻中，那么请双手合十，祈祷大挤压的出现吧。在大挤压中，宇宙的膨胀最终将反向进行，万事万物被再次压缩在一起，导致灾难性的坍缩，很像大爆炸的倒播。而大撕裂在无耐心的人眼里与大冷寂十分相似，在其中，我们的星系、行星甚至原子都将在有限时间后的一场终曲中被撕裂。这三个结局，你会赌哪一个发生呢？这将取决于占宇宙质量70%的暗能量随空间膨胀后将会发生什么变化。如果暗能量保持不变，那将发生大冷寂；如果暗能量稀释为负密度，将发生大挤压；如果暗能量“反”稀释为更高的密度，将发生大撕裂。由于我们尚不知道暗能量究竟是什么东西，我只能告诉你，我的赌注是这样的：40%赌大冷寂，9%赌大挤压，1%赌大撕裂。

图6-9　我们的宇宙将如何终结

注：我们知道，我们的宇宙开始于140亿年前的一场炙热的大爆炸，它先膨胀，然后冷却，将它的粒子变为原子、星星和星系。但是我们并不知道它的终极命运。人们提出的终极情景包括大冷寂（永远膨胀）、大挤压（再次坍缩）、大撕裂（无穷大的膨胀率将万物撕裂）、大断裂（空间被拉伸过多时，它的结构展现出了致命的颗粒性质）和死亡泡泡（空间“冷冻”入致命的泡泡中，并以光速膨胀）。

另外50%呢？我要把钱存起来，投注给“以上皆非”的选项，因为我认为人类应当更加谦卑地意识到，还有许多基本的东西是我们所不了解的，例如空间的本质。大冷寂、大挤压和大撕裂的结局，都事先假定了空间本身是稳定的，并且能够被无限拉伸。我们曾经认为，空间处于一种无聊的稳定状态，宇宙的戏剧在其中徐徐展开。然后，爱因斯坦告诉我们，空间并不只是这场戏剧的舞台，它也是其中的重要演员，它能弯曲成黑洞，能荡漾出引力波，能拉伸为一个膨胀的宇宙。也许，它还能像水一样冷冻为另一个不同的相，在其中产生出致命的高速膨胀的泡泡。这些泡泡都是新的相，为我们提供了一种新的宇宙大灾变情景。如果发生了“死亡泡泡”，它们可能会以光速传播，就像野心文明释放出来的“宇宙垃圾邮件”一样，形成一个不断扩张的球形区域。

此外，爱因斯坦的理论认为，空间拉伸可以永远持续下去，让我们的宇宙的体积接近无限，就像大冷寂和大撕裂情景中发生的那样。这听起来太好了，但令人难以置信，我对此表示怀疑。橡皮筋看起来很不错，具有连续的性质，就像空间一样。但假如你把它拉伸得过多，它就会断裂。为什么呢？因为它是由原子组成的，如果拉伸得太多，橡皮筋原子的颗粒性质就变得重要起来。有没有可能，在人类无法企及和注意的微小尺度上，空间也具有类似的颗粒性呢？量子引力学研究认为，在小于10^-34米的尺度上谈论传统的三维空间是没有意义的。如果空间不能被无限拉伸，当拉到一定程度时就会发生灾变式的“大断裂”，那么，未来的文明可能会想要迁徙到它们能到达的最大的“非膨胀”空间区域中，也就是一个巨大的星系团中。

你能计算多少东西

在研究了未来生命能延续多久之后，让我们来探讨一下它们可能“想要”延续多久。你可能会认为，人人都想长生不死，活得越久越好，但弗里曼·戴森对这种愿望提出了一个更为定量式的观点：当计算的速度变慢时，计算成本会降低。所以，如果你尽可能地放慢脚步，那你最终能完成的事情反而更多。戴森甚至计算出，如果我们的宇宙永远膨胀和冷却下去，那计算量可以达到无限。

慢，并不一定意味着无聊。如果未来生命居住在一个模拟世界中，它对时间流逝的主观体验不一定与运行在外部世界中的模拟器的速度有关，那么，这些模拟的生命形态就可以将未来无限的计算量转化为主观上永生的体验。基于这个思想，宇宙学家弗兰克·蒂普勒（Frank Tipler）推测，在大挤压发生前的最后时刻，随着温度和密度的飞升，未来生命也可以通过将计算加速到无限大的方法来实现主观上的永生。

由于暗能量似乎会毁掉戴森和蒂普勒关于“无限计算”的美梦，未来的超级智能或许会更青睐于以较快的速度燃烧掉它的能量供应，以便将它们变成计算能力，免得遇到大灾变或质子衰变等问题，到时候就为时已晚了。如果终极目标是将总体计算量最大化，那最好的策略就是在过慢（为了避免前面提到的问题）和过快（在每单位计算量上花的能量超过了必需量）之间找到一个平衡。

本章探讨的所有内容告诉我们，最高效的发电厂和计算机将使超级智能生命的计算量达到令人惊叹的程度。为你13瓦的大脑供电100年需要大约半毫克的物质，比一颗普通糖粒还要小。塞思·劳埃德的研究表明，如果大脑的能源效率可以提高1千万亿倍，那一颗糖粒就足够模拟迄今活过的所有人，甚至再加上几千倍的人数也可以。如果我们把可到达宇宙中的所有物质都用来模拟人类，那就能模拟出10⁶⁹条生命，或者模拟出超级智能想用它的计算能力来完成的其他事物。如果这些模拟人的运行速度慢一些，同样的能量还可以驱动更多的模拟生命^[9]。尼克·波斯特洛姆估计，假设对能源效率水平的估计保守一些的话，可模拟的生命数会减少到10⁵⁸条。不过，不管我们如何玩转这些数字，它们的共同点就是：大。这些数字太大了，我们必须负起责任，不要白白浪费掉未来生命繁荣昌盛的好机会。正如波斯特洛姆所说：

如果我们用一滴喜悦的泪珠来代表一次人生中所经历的快乐，那么，这么多灵魂的快乐可以填满地球上的海洋多次，如果每秒清空一次再立刻填满，可以连续进行万亿亿个千年。因此，保证这些泪珠是出于快乐，真的是一件很重要的事情。

宇宙等级

光速不仅束缚了生命的传播，而且限制了生命的性质，在通信、意识和控制等方面都布下了巨大的制约。那么，如果我们宇宙的大部分最终都会变成生命，这些生命会是什么样的呢？

思维等级，越大越慢

你有没有过用手打苍蝇却总也打不中的情况？苍蝇之所以反应比你快，是因为它个头比你小，所以，信息在它的眼睛、大脑和肌肉之间传播的时间比你短很多。这种“大＝慢”的原则不仅在生物学上适用⁽⁶⁰⁾，也适用于未来的宇宙生命，只要信息的传播速度不会快于光速。所以，对一个智能信息处理系统来说，身体变大是一件喜忧参半的事，会带来此消彼长的有趣均衡。一方面，变大意味着它可以拥有更多粒子，也就能带来更复杂的思想。而另一方面，如果它想要真正的全局思维，这反而会降低速度，因为信息需要花更长的时间才能传遍它身体的各个部分。

那么，如果生命会布满我们的宇宙，它会选择什么形式？是简单而快速，还是复杂而缓慢的呢？我预测它会做出与地球生命一样的选择：二者兼有！地球生物圈的居民跨越了惊人的范围，从200多吨的巨大蓝鲸到10^-16千克轻的娇小细菌远洋杆菌属（Pelagibacter），据说，这种细菌的生物量加起来，比世界上所有鱼类的总和还要多。而且，大型、复杂而缓慢的生物通常会包含一些简单而快速的小型模块，以此来缓解因迟缓造成的问题。譬如说，你的眨眼反射的速度非常快，因为它是通过一个很小、很简单的回路来实现的，而不涉及大脑的大部分区域。如果那只拍不到的苍蝇突然飞向你的眼睛，你会在1/10秒内迅速眨眼，而这个时间远不够相关信息传遍整个大脑和产生意识。通过将信息处理过程组织成等级化的模块，我们的生物圈兼得了鱼和熊掌——既得到了速度，又获得了复杂性。我们人类早就开始使用相同的等级策略来对并行计算进行优化。

由于在体内进行通信的速度又慢、成本又高，我预计，高级的未来宇宙生命会像前文所说的那样，将计算尽可能地“局部化”。如果一个计算过程对于一台1千克重的计算机来说十分简单，那么，让星系尺寸的计算机来做这件事是十分低效的。因为每个计算步骤都要等信息在不同部位之间进行分享，即使以光速传播，每一步也会造成10万年的滞后，这实在太荒谬了。

未来的这种信息处理方式是否会产生出拥有主观体验的意识呢？如果是，哪些部分会产生？这个问题极富争议，我们将在下一章进行探讨。如果意识的产生需要一个系统的不同部位，才能互相交流，那么，越大的系统，其思维过程就必然会越慢。你或者地球大小的未来超级计算机每秒钟都可能产生许多想法，但是，一个星系大小的智能每10万年只能产生一个想法，而一个宇宙级别的智能（尺寸达到几十亿光年）在暗能量将其分割成各不相连的碎片之前，只有足够的时间来产生10个想法，但这凤毛麟角的想法和伴随而来的体验却可能是非常深邃的。

控制等级，是去中心化还是高度集权

如果思想本身就是组织成等级结构的，并且跨越了很广的范围，那权力呢？在第4章，我们探讨了智能实体如何自然而然地自我组织成纳什均衡的权力等级结构。在这个结构中，任何一个实体如果改变自己的策略，它的境况就会变差。通信和交通技术越发达，这些等级结构就会越大。如果有一天，超级智能扩张到宇宙尺度，它的权力结构会是什么样的？它会是随心所欲和去中心化的，还是高度极权主义的？它们的合作主要是基于共同利益，还是强迫和威胁？

为了探讨这些问题，让我们把胡萝卜和大棒都考虑进去：要在宇宙尺度上进行合作，可能有哪些自发的动机？又有哪些威胁可能被用来达成强迫性合作？

用胡萝卜来控制

在地球上，贸易通常是合作的一种传统驱动力，因为一个人想要生产出地球上各式各样的商品是很困难的。如果在某一个地区，采集1千克银矿的成本是采集1千克铜矿的300倍，而在另一个地区，前者只有后者的100倍，那么，两个地方出产的银矿价格都会是铜矿的200倍。如果某个地区的技术水平比另一个地区高出很多，那么，当二者用高科技产品和原材料进行交易时，双方都会获益。

然而，如果超级智能开发的技术可以很容易地将基本粒子重新排列成任何形式的物体，那么，这将打消长途贸易的大部分动机。假如你可以更加简单快捷地用“重排粒子”的方法把铜变成银，那为什么还要在遥远的恒星系之间运送铜矿和银矿呢？如果两个星系的人都知道如何建造一种高科技产品，也都拥有所需的原材料（任何材料都可以），为何还要在星系间运送这种产品呢？我猜，在一个充满超级智能的宇宙中，只有一种商品值得远距离运送，那就是信息。唯一的例外可能是用于宇宙工程的物质，比如用来抵消前文提到的暗能量对文明的破坏的物质。但是，与传统的人类贸易不同，这种物质能以任何方便的散装形式运输，甚至能以能量束的方式进行运输，因为接收方的超级智能可以迅速地将其重新排列成它们想要的任何物体。

如果分享或交换信息成为宇宙合作的主要驱动力，那么，可能是什么信息呢？如果一个信息的产生需要消耗大量计算资源，那这个信息就是有价值的。比如，一个超级智能或许很想知道关于物理实在的科学难题、关于定理和最优算法的数学难题和建造惊人科技的工程难题的答案。享乐主义的生命形式可能会很想要数字化娱乐产品和模拟体验。宇宙商业的发展可能会推动对某种宇宙级加密货币的需求，就像比特币那样。

这种分享机会不仅可以促进同等权力水平的实体之间的信息流动，还会促进上下等级之间的信息交流，比如，太阳系大小的节点与星系枢纽之间，以及星系大小的节点与宇宙枢纽之间的信息流动。这些节点想要这些信息，可能是为了获得身为更庞大之物的一部分的愉悦感，也可能是为了它们自己无法开发的技术和自己无法找到的答案，也可能是为了抵御外来的侵略和威胁。它们可能会认为，通过备份的方式来接近永生是有价值的，就像许多人类相信他们的灵魂在肉身死后会永远不朽一样。一个高级人工智能也可能想要在它的原始物质形态硬盘耗尽自己的能量储备之后，把自己的智能和知识上传到一个枢纽的超级计算机上，永远活下去。

相比之下，枢纽可能想要这些节点来帮助它进行不那么迫切的超长周期的计算任务，所以，等待数千年甚至数百万年也是值得的。正如我们前文探讨的那样，枢纽或许也想要它的节点帮助它进行大规模的宇宙工程项目，比如，将星系的质量中心搬运到一起，从而对抗破坏性的暗能量。如果可穿越虫洞在理论上是可行的，在工程上也可建成，那么，枢纽的首要任务可能就是建造一个虫洞网络，以此来对抗暗能量，并把它庞大的帝国永远连接在一起。一个宇宙级别的超级智能体可能拥有什么样的终极目标呢？我们将在第7章探讨这个迷人而富有争议的问题。

用大棒来控制

地球上的帝国通常会同时使用胡萝卜和大棒来强迫附属国进行合作。虽然罗马帝国的附属国珍视罗马帝国提供的技术、基础设施和防御能力（罗马帝国用这些作为合作的奖励），但他们也担心反叛或不交税带来的不可避免的可怕后果。由于从罗马派出军队到外省的时间太长了，这种威慑一部分是由当地的军队和忠诚的官员来维持的，因为他们有权立即执行惩罚。一个超级智能的枢纽也可能采用同样的策略，即在它的宇宙帝国的各处布置一个由忠诚守卫组成的网络。由于超级智能的“下属”可能很难控制，最简单有效的策略就是使用忠诚度设置为100%的人工智能守卫。如此高的忠诚度会导致一定程度的愚钝。这样的人工智能监控着所有规则的执行情况，如果有违反者，就自动触发世界末日装置。

假设一个枢纽人工智能想控制一个太阳系大小的文明，于是它将一个白矮星放到了这个文明附近。白矮星是中等质量的恒星燃尽后剩下的壳，主要由碳元素组成，就像夜空中一颗巨大的钻石。白矮星被压缩得极其稠密，虽然体积比地球小，但质量却比太阳还大。印度物理学家苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡（Subrahmanyan Chandrasekhar）有一个著名的证明：如果你往白矮星中添加质量，直到超过钱德拉塞卡极限（Chandrasekhar Limit），也就是太阳质量的1.4倍，那它就会经历一次灾难式的热核爆炸，称为1A型超新星爆炸。如果这个枢纽人工智能冷酷地将这颗白矮星的质量设置为接近钱德拉塞卡极限，那么，守卫人工智能的管理工作就会非常高效，即使它极端愚笨。事实上，守卫人工智能高效的原因正是因为它很愚笨，它的任务是核实这个被征服的文明每个月是否按时缴纳了定额的宇宙比特币，以及其他规定的赋税。如果没有，它就会向白矮星中扔进足够多的物质，点燃这颗超新星，摧毁整个区域，将其撕成碎片。

同样地，如果某个未来生命想控制星系大小的文明，也可以将大量致密物质放到星系中心超级黑洞周围的轨道上，并威胁说你可以通过碰撞等方式把这些物质转化成气体，一旦转化为了气体，它们就会被黑洞吞噬，将其转化为强大的类星体，可能会让整个星系变得不宜居。

总而言之，未来生命有很强的动机在宇宙尺度上进行合作，但是，这种合作是基于共同利益还是粗暴的威胁，我们并不确定，二者似乎都没有违背物理定律，结果可能取决于当时流行什么样的目标和价值观。我们将在第7章探讨我们能否影响未来生命的目标和价值观。

当文明发生冲突

目前，我们已经讨论了宇宙生命发生单次智能爆炸的情形。但是，如果生命在宇宙的不同区域独立进化出了文明，那么，两个正在扩张的文明彼此相遇时会发生什么事呢？

如果我们考虑一个随机的恒星系，其中一颗行星上可能会进化出生命，它们会开发出先进的技术并殖民太空。这个概率应该大于零，因为我们太阳系中的生命（人类）的科技已经发展到了这种程度，并且物理定律似乎并不禁止殖民太空。如果宇宙空间足够大（事实上，宇宙暴胀理论认为它是巨大或是无限的），那么，将会出现许多这样不断扩张的文明，如图6-10所示。我们前文提到的杰伊·奥尔森的论文对这种不断扩张的宇宙生物圈进行了一次很棒的分析，而托比·奥德（Toby Ord）则与人类未来研究所的同事们进行了类似的分析。从三维空间来看，只要文明在各个方向上都以相同的速度扩张，那这些宇宙生物圈就是球形的区域。在时空中，它们看起来就像图6-7中“香槟酒杯”的上半部分，因为暗能量限制了每个文明最终可到达的星系数量。

图6-10　宇宙中可能扩张的不同文明

注：如果时空（时间与空间）的多个点都独立进化出了生命，并开始殖民太空，那么太空中将包含一个不断膨胀的宇宙生物圈网络，每个生物圈都像图6-7中“香槟酒杯”的上半部分一样。每个生物圈的底部代表殖民开始的地点和时间，不透明和半透明的“香槟酒杯”分别表示殖民速度为光速的50%和100%，重叠部分表示独立文明相遇的地方。

如果相邻的太空殖民文明之间的距离实在太远了，超过了暗能量允许它们扩张的宽度，那么它们就无法互相接触，甚至不知道彼此的存在，所以它们会觉得自己的文明在宇宙中是孤独的。然而，假如我们的宇宙更多产一些，那相邻的太空殖民文明之间的距离就会更加靠近，那么，一些文明的领土最终会重叠。这些重叠区域内会发生什么呢？是合作、竞争还是战争？

欧洲人之所以能够征服非洲和美洲，因为他们的技术更强。但是，也有可能早在两个超级智能文明相遇之前，它们的技术都会达到同一个稳定的水平，只受到物理定律的限制。这意味着任意一个超级智能想要征服对方似乎都不容易。而且，如果它们的目标比较一致，那就没有理由去征服对方或发动战争，比如，它们都想要证明尽可能多的美丽定理，或者发明一些尽可能巧妙的算法，那它们何不彼此分享自己的发现，这样双方都会变得更好。毕竟，信息与人类过去抢夺的资源是截然不同的，因为你把它们送给别人的同时，自己还可以保留一份。

一些扩张的文明的目标可能本质上是不可改变的，就像四处传播的病毒一样。但是，也有可能存在一些像人类一样开明的先进文明，当它们觉得理由充分时，会愿意调整自己的目标。当两个这样的文明相遇时，它们的冲突就不会是武装冲突，而是思想冲突，其中更有说服力的一方就能获胜，并让它的目标以光速在其他文明控制的区域内传播。“同化邻居”的扩张策略比殖民更快，因为你的“影响力”扩张的速度就等于思想扩张的速度（光速通信），而物理形态的殖民速度肯定比光速更慢。这种同化过程不是被迫的，不像博格人在《星际迷航》中那种臭名昭著的做法，而是基于更具有说服力的思想，这让同化策略显得更为合理了。

我们已经看到，未来的宇宙可能包含两种迅速膨胀的泡泡：第一种是扩张的文明，第二种是以光速膨胀的死亡泡泡，后者将毁灭所有的基本粒子，让空间变得不适宜居住。因此，一个雄心勃勃的文明可能会遇到三种区域：无人居住的区域、有生命的泡泡以及死亡泡泡。如果它担心遇到不合作的竞争文明，那它就有强烈的动机采取“抢地”策略，也就是在对手到达之前占领所有无人居住的区域。然而，即便没有其他文明，它的扩张动机也同样强烈，因为它需要在暗能量毁掉一切之前抢夺资源。我们刚刚已经看到，遭遇另一个扩张的文明与遭遇无人居住的区域相比，可能更好，也可能更坏，结果完全取决于这个邻居文明的合作程度和开明程度有多高。然而，无论如何，遭遇一个扩张文明都远远好过遭遇一个死亡泡泡，即便那个文明想把你的文明变成回形针，因为无论你如何殊死抵抗，死亡泡泡都会摧枯拉朽地以光速膨胀。我们对抗死亡泡泡的唯一武器正是将我们与遥远星系拉扯开来的暗能量。所以，如果死亡泡泡在宇宙中普遍存在，那么，暗能量就不是我们的敌人，而是我们的朋友。

我们孤独吗

许多人相信，在宇宙中的大部分区域内，理所当然存在着高级生命，所以，即使人类灭绝了，从整个宇宙的角度来看也没有关系。毕竟，如果在人类灭绝后，某些类似《星际迷航》那样振奋人心的文明很快就会到达，并重新为太阳系植入生命的种子，可能还会用它们先进的技术重造或者复活人类，那我们为什么要担心不小心把人类从地球表面抹去呢？我认为，这种《星际迷航》式的假设是非常危险的，因为它会带给我们一种虚假的安全感，让我们的文明变得冷漠无情、鲁莽大意和不计后果。实际上，我还认为这种“我们在宇宙中并不孤单”的假设不仅很危险，而且是错误的。

我的观点并不是多数人的观点⁽⁶¹⁾。当然，我也有可能是错的，但这种可能性是我们目前无法完全否认的，这使得“谨慎行事、不让我们的文明灭绝”成为人类的一项伦理责任。

每当做宇宙学方面的演讲时，我总喜欢问观众一个问题：如果有人相信我们的宇宙⁽⁶²⁾中存在着其他智能生命，就请举起他们的手。不出意外，不管是幼儿园的小朋友还是大学生，几乎每个人都会举手。当我问他们原因时，大多数人都说，宇宙太大了，至少从统计学的角度来看，一定在什么地方存在着生命。让我们来仔细讨论一下这个观点，并找出它的漏洞。

其实，所有的问题都归结为一个数字：一个文明与它最近的邻居之间的典型距离（如图6-10所示）。如果这个距离比200亿光年大得多，那我们就可以说，我们在我们的宇宙中是孤独的，并且，我们永远无法接触到外星人。那么，这个数字是多大呢？我们还不知道。这意味着，我们与最近的邻居之间的距离可能是1 000……000米，其中，零的个数可能是21、22、23……100、101、102，甚至更多，但可能不会少于21，因为我们至今还没有发现任何外星人的可信证据（如图6-11所示）。我们宇宙的半径是10²⁶米，如果最近的邻居存在于这个范围内，那零的个数就不会超过26，也就是说，零的个数只能在22～26的范围内。然而，它处在这个范围内的概率相当小。这就是为什么我认为，人类在我们的宇宙中是孤独的。

图6-11　我们能发现外星人的可能性

注：我们孤单吗？关于生命与智能是如何进化出来的，这个问题非常不确定，因此，我们在宇宙中最近的邻居可能存在于任何地方，那么，它极有可能不存在于银河系边缘（距离我们大约10²¹米）到我们的宇宙边缘（距离我们大约10²⁶米）之间这段狭窄的距离内。如果我们的邻居存在于比这段距离近得多的地方，那么，银河系中就应该存在许多高级文明，而我们应该早就发现它们的存在了。但我们并没有发现它们，这意味着我们在宇宙中应该是孤单的。

我在《穿越平行宇宙》⁽⁶³⁾一书中对这个观点进行了详细的说明，所以，在这里就不赘述了。不过，我们之所以对“邻居与我们的距离”这个问题毫无头绪，主要是因为我们不知道，某个地方出现智能生命的概率有多高。正如美国天文学家弗兰克·德雷克（Frank Drake）指出的那样，某个地方出现智能生命的概率可以用三个概率相乘得到。这三个概率分别是：出现宜居环境（比如说一颗适宜的行星）的概率、该环境中进化出生命的概率以及生命进化出智能的概率。我上研究生时，人们对这三个概率还一无所知。但在过去的20年里，人们发现了大量绕着其他恒星旋转的行星。如今看起来，宜居的行星应该很丰富，仅在银河系就可能有数十亿之众。然而，进化出生命和智能的概率却依然扑朔迷离。一些专家认为，二者中至少有一个是不可避免的，必定会发生在大多数宜居行星上，但还有一些人认为，这两件事都极其罕见，因为进化过程中至少存在一个需要天上掉馅饼的好运气才可能通过的瓶颈阶段。一些人认为，在生命能够自我繁殖的早期，存在一些瓶颈，类似“先有鸡还是先有蛋”的问题，例如，一个现代细胞要生成一个核糖体⁽⁶⁴⁾，先得需要另一个核糖体。人们并不清楚第一个核糖体是不是由某种更简单的东西逐渐演化而来的^[10]。还有一些人认为，进化出更高级的智能也是一个瓶颈。例如，尽管恐龙统治地球长达1亿年之久，比现代人类存在的时间长1 000倍，但是进化并没有将它们推向更高的智能，更别提发明出望远镜和计算机了。

一些人反对我的观点。他们说，是啊，智能生命“可能”非常罕见，但实际上，它并不罕见，我们的银河系中就充满了主流科学家视而不见的智能生命。UFO狂热爱好者说，外星人可能已经造访过地球了。即便外星人还没有造访过地球，它们也可能存在，只不过故意躲着我们⁽⁶⁵⁾，又或者，它们并不是故意躲着我们，它们只是对我们提到过的殖民太空或大型太空工程不感兴趣而已。

当然，我们应该对这些可能性保持开放的心态，但是，由于它们缺乏众所周知的证据，我们需要严肃对待另一种可能性，那就是我们是孤独的。此外，我认为，我们不应该低估外星文明的多样性，认为它们的目标都是“躲起来不让人类发现”。我们在前文已经看到，获取资源才是一个文明的自然目标，而要让我们发现它，它只需要动用一切资源发起殖民，并大张旗鼓地吞没银河系甚至更多星系即可。银河系中有成千上万像地球一样宜居的行星，它们都比地球年老几十亿年，如果这些行星之上生活着野心勃勃的智能生命，那它们早已有充足的时间来殖民银河系了。不过目前，它们连影子都还没有呢。因此，面对这个事实，我们不能否认这个最明显的解释：生命起源需要一点随机的侥幸。因此，这些行星上可能并没有任何居民。

如果生命一点都不罕见，那我们可能很快就会见分晓。目前人类正在热切地搜寻宇宙中的类地行星，探测它们的大气中是否有生命产生的氧元素的痕迹。除了这些只寻找生命的研究，还有一些试图寻找智能生命的搜寻项目。最近，这种项目得到了很大关注，因为俄罗斯慈善家尤里·米尔纳（Yuri Milner）在这方面全额资助了一个1亿美元的项目，名为“突破聆听”（Breakthrough Listen）。

在搜寻高级生命的过程中，有一件很重要的事，那就是不要过于以人类为中心来解释一切，如果我们发现了一个外星文明，它很可能已经达到超级智能水平了。正如天体物理学家马丁·里斯（Martin Rees）最近在一篇文章中所说：

人类科技文明的历史是以世纪来丈量的，或许再有一两个世纪，人类就会被无机智能体赶上或者超过。接着，这些智能体就会留下来，持续进化长达数十亿年的时间。我们最有可能缩短与它之间差距的时候，就是在它准备采用有机形态的短暂期间内^[11]。

我同意杰伊·奥尔森在前文提到的那篇“殖民太空”论文中得出的结论：“我们不会认为，高级智能动用宇宙资源来占领栖息着先进人类的类地行星就是技术进步的终点。”所以，当你在想象外星人时，请不要把它们想象为长着两只胳膊和两条腿的小绿人，而要把它们想象为本章探讨过的横扫宇宙的超级智能体。

虽然我坚决支持正在进行的所有外星生命的搜寻项目，因为它们试图揭示最迷人的科学问题之一，但我暗中希望，这些项目都会失败，什么都找不到。银河系中存在大量宜居的行星，但我们却从未见过什么天外来客，这个矛盾被称为“费米悖论”（Fermi Paradox）。费米悖论意味着，可能存在一个被经济学家罗宾·汉森（Robin Hanson）称为“大筛选”（Great Filter）的机制。意思是说，在从非生命发展到殖民太空的种族的道路上，一定存在着一个进化或科技障碍。如果我们在太阳系中发现了其他独立进化出来的生命，这可能意味着原始生命并不罕见，因此，障碍可能就存在于目前的人类发展阶段之后，有可能是殖民太空不会实现，也可能是几乎所有高级文明在它们获得殖民太空的能力之前都会自我毁灭。因此，我祈祷人类在火星等地方对生命的搜寻都一无所获，因为这就符合“原始生命很罕见，所以人类很幸运”的情景，这样一来，我们就可能早已跨越了那个障碍，也就意味着我们的未来拥有非凡的潜力。

展望

目前为止，我们在这本书里探索了宇宙生命的历史，从几十亿年前最卑微的起点，到几十亿年后宏伟的未来。如果我们目前的人工智能进展会触发智能爆炸并最终让我们殖民宇宙，那这场智能爆炸就具有了宇宙级别的真正意义：数十亿年来，在这个冷漠荒芜的宇宙中，生命只激起了微乎其微的波澜，而这场爆炸突然让生命在宇宙的舞台上爆发出一个以近光速扩张、永无停歇迹象的球形冲击波，这个冲击波用生命的火花点燃了所经之路上的一切。

本书提到过的许多思想家都曾表达过这种“生命在未来的宇宙中至关重要”的乐观主义思想。科幻作家通常被认为是不切实际的浪漫主义梦想家，但我却讽刺地发现，鉴于超级智能存在的可能性，大多数与殖民太空有关的科幻和科学作品似乎反而过于悲观了。譬如说，我们已经看到，如果人类和其他智能体能以电子形式传递，那星际旅行就变得容易多了，这或许能让我们在太阳系、银河系甚至整个宇宙尺度上掌控自己的命运。

在前文中，我们已经提到了一种极有可能发生的情形，那就是：人类是我们宇宙中唯一的高科技文明。现在，让我们在本章剩下的部分探讨这种情形，以及它带来的巨大的伦理责任。这意味着，在138亿年之后，我们宇宙中的生命来到了一个岔路口，面临着一个重大的选择：要么在宇宙中繁荣昌盛，要么走向灭绝。如果我们不持续改进我们的技术，那么，问题就不是“人类是否会灭绝”，而是“人类会如何灭绝”。小行星撞击地球、超级火山爆发、年老太阳的炽热余晖，还是别的什么大灾难（如图5-1所示），到底哪一种会先来？一旦我们消失了，弗里曼·戴森所预测的宇宙戏剧只好在没有观众的舞台上演出：除了宇宙大灾变以外，还有恒星燃尽、星系褪色和黑洞蒸发，每一个在死亡时都会发生巨大的爆炸，释放出比沙皇炸弹（有史以来最大的氢弹）还要高100万倍还多的能量。正如戴森所说：“膨胀而冰冷的宇宙会时不时被持续良久的烟花照亮。”然而，这场烟花秀沦为了一场毫无意义的浪费，因为没有人有机会欣赏它。

如果没有技术的帮助，人类的灭绝将迫在眉睫。与在宇宙亿万年的时间相比，生命的整个故事只是短短的一瞬间，虽然美丽、激情、充满意义，却由于无人欣赏和体验，终结于无尽的空虚，失去了意义。这将是一场多么巨大的浪费啊！如果我们不摒弃技术，而是选择拥抱技术，那么，我们就加大了筹码：我们既提高了生命幸存下来和继续繁荣的概率，也提高了生命以更快的速度灭绝（由于计划不周而自我毁灭，见图5-1）的概率。我认为，我们应该拥抱技术，但不应该盲目地发展，应该小心谨慎，深谋远虑，周密计划。

在经历了138亿年的宇宙历史之后，人类最终身处这个美得令人窒息的宇宙中。这个宇宙通过我们人类活了过来，并逐渐获得了自我意识。我们已经看到，生命在我们宇宙中的未来潜力远超过我们祖先最不羁的梦想，但智能生命也同样可能永远灭绝。我们宇宙中的生命会实现还是浪费它的潜力呢？这很大程度上取决于今天在世的人们在有生之年会做出什么选择。我乐观地相信，只要我们做出正确的选择，生命的未来一定会精彩万分。那么，我们到底想要什么样的目标？我们要如何实现它们？在接下来的章节里，让我们一起来探索某些最艰难的挑战，以及我们能做些什么。

本章要点

◦　与亿万年的宇宙时间尺度相比，智能爆炸只是一瞬间的事件。在这场爆炸中，技术迅速达到一个很高的稳定水平，只受到物理定律的限制。

◦　这个技术稳定水平远远高于今天的科技水平，能让物质释放出超过100亿倍的能量（利用夸克引擎或黑洞），让物质存储的信息量高出12～18个数量级，或者计算速度加快31～41个数量级，或者被转化为其他任何东西。

◦　超级智能生命不仅能更加有效地利用已有的资源，还能通过光速进行宇宙殖民，以获得更多资源，从而将现有的生物圈增长约32个数量级。

◦　暗能量限制了智能生命的宇宙扩张，但也保护它们免受远方不断扩张的死亡泡泡或敌对文明的侵害。暗能量可能会将宇宙文明分割成碎片，这个危险促使宇宙文明进行大型宇宙工程，比如建造虫洞，如果可行的话。

◦　最有可能在宇宙尺度上分享和交易的商品是信息。

◦　如果没有虫洞，通信速度的上限就是光速，这对宇宙文明的内部协调和控制带来了严重的挑战。一个遥远的枢纽可能会通过奖赏或威慑来促使它的超级智能节点选择合作，比如，在当地布设“守卫人工智能”，一旦节点违抗命令，就点燃一颗超新星或类星体，以毁灭节点。

◦　两个扩张的文明相遇，可能会导致三种可能性：同化、合作或者战争。与今天的文明相比，未来的文明相遇时发生战争的可能性更小。

◦　我们人类很可能是唯一能使可观测宇宙在未来“活过来”的生命形式。不过许多人并不认同这一点。

◦　如果我们不改善我们的技术，问题就从“人类是否会灭绝”变成了“人类会如何灭绝”：小行星撞击地球、超级火山爆发、年老太阳的余晖以及其他大灾难，哪一个会先来？

◦　如果我们小心谨慎地改进技术，深谋远虑、计划周全地避免陷阱，那生命就有可能在地球上，甚至地球外繁荣昌盛长达数十亿年的时间，远远超越我们的祖先最不羁的梦想。