星际文明:人类能走出太阳系吗
这一页讲星际时代的真实科学:星际通讯、戴森球、文明等级、曲速引擎的理论、光帆和宇宙的远期命运。
人类能不能走出太阳系,今天没有确定的答案。真实发生过的只有 1969 年的登月,以及旅行者 1 号测到的粒子变化:它已离开太阳风的势力范围,进入星际空间。至于火星基地、星际航行、戴森球这些,游戏里标注的时间都是“未来”,它们是游戏设想的情节,不是已经发生的事。
这一页把“真实的研究”和“游戏设想”分开讲。
游戏设想的十个事件
下面都是游戏里的设定。
- 1969 年 · 登月:人类第一次踏上另一个天体。
- 未来 · 火星基地:第一个地外永久定居点。
- 未来 · 卡尔达肖夫 I 型:掌握整颗行星的能量。
- 未来 · 小行星采矿:太阳系资源被开发。
- 未来 · 星际航行:第一艘船驶向半人马座 α。
- 未来 · 戴森球:包裹恒星收集全部能量。
- 未来 · 卡尔达肖夫 II 型:掌握整颗恒星的能量。
- 未来 · 银河殖民:文明扩散到千亿颗恒星。
- 未来 · 卡尔达肖夫 III 型:掌握整个星系的能量。
- 10¹⁰⁰ 年 · 宇宙终局:你见证了一个宇宙的一生。
真实的研究:怎么找到别的文明
有两位物理学家建议用射电望远镜在氢的 21 厘米频率附近监听外星信号,这开启了 SETI(Cocconi 与 Morrison,《Nature》1959)。足够先进的文明可能包裹自己的恒星,我们可以通过异常的红外辐射找到它们,这就是戴森球(Dyson,《Science》1960)。按能使用的能量,文明被分为行星级、恒星级和星系级三种类型(Kardashev,《Soviet Astronomy》1964)。游戏里的卡尔达肖夫 I、II、III 型,借用的就是这套分类。
还有一个令人不安的问题:如果外星文明普遍存在,它们早该遍布银河系。哈特由此认为,我们可能是第一个(Hart,《Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society》1975)。
真实的研究:怎么走出去
广义相对论允许一种压缩前方、拉伸后方空间的“曲速泡”,但需要现实中可能不存在的负能量(Alcubierre,《Classical and Quantum Gravity》1994)。游戏的规矩是不允许超光速,所以曲速引擎在这里只是作为一项理论研究来介绍。更现实的是光帆:用地面激光阵列推动极轻的光帆,有望把探测器加速到光速的五分之一(Lubin,《Journal of the British Interplanetary Society》2016)。
而真正已经走出去的,是旅行者 1 号(Stone 等,《Science》2013)。
真实的研究:宇宙的尽头
量子效应让黑洞缓慢辐射能量,黑洞不是永恒的,终将蒸发,论文题目带着问号,叫“黑洞爆炸?”(Hawking,《Nature》1974)。宇宙在万亿年乃至更久之后的命运是:恒星熄灭、质子或许衰变、黑洞最终蒸发(Adams 与 Laughlin,《Reviews of Modern Physics》1997)。暗物质的搜寻也没有结论:在地下约 1.5 千米处用 7 吨液氙等待暗物质粒子,没有发现信号,给出了迄今最严格的限制,暗物质是什么,仍然没人知道(LZ Collaboration,《Physical Review Letters》2025)。
想读原文,可以搜这些题目
- Cocconi 与 Morrison(1959):《Searching for interstellar communications》,大意是“搜寻星际通讯”
- Dyson(1960):《Search for artificial stellar sources of infrared radiation》,大意是“搜寻人造的恒星红外辐射源”
- Kardashev(1964):《Transmission of information by extraterrestrial civilizations》,大意是“地外文明的信息传输”
- Hart(1975):《An explanation for the absence of extraterrestrials on Earth》,大意是“对地球上没有外星人的一种解释”
- Alcubierre(1994):《The warp drive: hyper-fast travel within general relativity》,大意是“曲速引擎:广义相对论框架内的超快旅行”
- Lubin(2016):《A roadmap to interstellar flight》,大意是“星际飞行路线图”
- Stone 等(2013):《Voyager 1 observes low-energy galactic cosmic rays in a region depleted of heliospheric ions》,大意是“旅行者 1 号在日球离子耗尽的区域观测到低能银河宇宙射线”
- Hawking(1974):《Black hole explosions?》,大意是“黑洞爆炸?”
- Adams 与 Laughlin(1997):《A dying universe: the long-term fate and evolution of astrophysical objects》,大意是“垂死的宇宙:天体物理对象的长期命运与演化”
- LZ Collaboration(2025):《Dark matter search results from 4.2 tonne-years of exposure of the LUX-ZEPLIN (LZ) experiment》,大意是“LUX-ZEPLIN(LZ)实验 4.2 吨年曝光的暗物质搜寻结果”
游戏里怎么体现
游戏里,星际文明时代的时间范围写作“未来”,资源叫动力,生成器依次是核聚变堆、轨道工厂、戴森环和星际殖民舰,名字按越来越大的能量规模排列。游戏里 1 光年等于现实 1 小时,没有超光速,所以即使是星际航行,也要靠亚光速一点点走。
真实依据
登月(1969 年):人类第一次踏上另一个天体
火星基地(未来):第一个地外永久定居点
卡尔达肖夫 I 型(未来):掌握整颗行星的能量
小行星采矿(未来):太阳系资源被开发
星际航行(未来):第一艘船驶向半人马座 α
戴森球(未来):包裹恒星收集全部能量
卡尔达肖夫 II 型(未来):掌握整颗恒星的能量
银河殖民(未来):文明扩散到千亿颗恒星
卡尔达肖夫 III 型(未来):掌握整个星系的能量
宇宙终局(10¹⁰⁰ 年):你见证了一个宇宙的一生
相关研究
这些研究和本页主题相关,但不是本页内容的直接证明。
寻找星际通讯:两位物理学家建议用射电望远镜在氢的 21 厘米频率附近监听外星信号,开启了 SETI。
出处:Cocconi & Morrison, Nature 1959, "Searching for interstellar communications"
戴森球:足够先进的文明可能包裹自己的恒星,我们可以通过异常的红外辐射找到它们。
出处:Dyson, Science 1960, "Search for artificial stellar sources of infrared radiation"
文明的等级:按能使用的能量,把文明分为行星级、恒星级和星系级三种类型。
出处:Kardashev, Soviet Astronomy 1964, "Transmission of information by extraterrestrial civilizations"
黑洞会蒸发:量子效应让黑洞缓慢辐射能量。黑洞不是永恒的,终将蒸发。
出处:Hawking, Nature 1974, "Black hole explosions?"
曲速引擎:广义相对论允许一种压缩前方、拉伸后方空间的“曲速泡”,但需要现实中可能不存在的负能量。
出处:Alcubierre, Classical and Quantum Gravity 1994, "The warp drive: hyper-fast travel within general relativity"
光帆飞向群星:用地面激光阵列推动极轻的光帆,有望把探测器加速到光速的五分之一。
出处:Lubin, Journal of the British Interplanetary Society 2016, "A roadmap to interstellar flight"
他们在哪里:如果外星文明普遍存在,它们早该遍布银河系。哈特由此认为,我们可能是第一个。
出处:Hart, Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society 1975, "An explanation for the absence of extraterrestrials on Earth"
宇宙的终章:推算了宇宙在万亿年乃至更久之后的命运:恒星熄灭、质子或许衰变、黑洞最终蒸发。
出处:Adams & Laughlin, Reviews of Modern Physics 1997, "A dying universe: the long-term fate and evolution of astrophysical objects"
走出日球层:旅行者 1 号测到的粒子变化显示,它已离开太阳风的势力范围,进入星际空间。
出处:Stone et al., Science 2013, "Voyager 1 observes low-energy galactic cosmic rays in a region depleted of heliospheric ions"
七吨液氙:在地下约 1.5 千米处用 7 吨液氙等待暗物质粒子,没有发现信号,给出了迄今最严格的限制。暗物质是什么,仍然没人知道。
出处:LZ Collaboration, Physical Review Letters 2025, "Dark matter search results from 4.2 tonne-years of exposure of the LUX-ZEPLIN (LZ) experiment"