離開太陽系：移民火星、超人類誕生到星際旅行，探索物理學家眼中的未來世界

致謝
前言
引言：邁向多行星族類

=第一部= 脫離地球
第1章    準備升空
第2章    太空旅行的新黃金年代
第3章    開墾天際
第4章    火星大夢
第5章    火星：地球的後花園
第6章    類木行星（氣態巨行星）、彗星以及其他

=第二部= 邁向星際之旅
第7章    機器人上太空
第8章    打造星艦
第9章    克卜勒太空望遠鏡和宇宙眾行星

=第三部= 永存宇宙
第10章    永存不朽
第11章    科技與超人類主義
第12章    尋找地外生命
第13章    先進文明
第14章    脫離宇宙

注釋
延伸閱讀

 

前言

　　七萬五千年前的某一天，人類差點就滅絕了。

　　當時，發生在印尼的強烈爆炸送出鋪天蓋地的濃厚煙灰和碎石，覆蓋方圓數萬哩大地：這場雷霆萬鈞的多峇火山（Toba）大爆發，為地球近兩千五百萬年來排名第一的火山爆發事件。這次噴發揚起近兩千六百八十立方公里的塵土，規模難以想像，導致今日馬來西亞與印度大部份地區皆覆上厚達九公尺的火山灰。最後，這批有毒煙塵飄洋過海來到非洲，所經之途無不留下死亡與毀滅的痕跡。

請想像一下這場巨災所導致的混亂：蔽日灰雲和滾燙高溫襲擊我們的老祖宗，許多人被濃厚的煙灰及塵土嗆死或毒死；接著，「火山冬天」（volcanic winter）隨之而來，溫度驟降，眼見所及盡是植被凋零、野生動物橫屍遍野的淒涼景象。人類和動物被迫在荒蕪土地上尋覓所剩無機的食物、且大多死於飢餓，彷彿整個地球都陷入瀕死狀態。活下來的寥寥數人只有一個目標：在死亡之幕落下以前，他們得盡可能逃得越遠越好。

　　說不定你我身上都能找到這次巨變的明確證據。

　　遺傳學家注意到一件不尋常的事實：任兩個人身上帶有的遺傳因子（DNA）幾乎完全一致；相對的，任兩頭黑猩猩的遺傳變異卻遠遠大於整個人類族群的遺傳變異。若以數學概念來解釋這種現象，某一理論是推測當年的火山爆發奪走絕大多數人的性命，只留下一小撮活口──約莫兩千人；然而不可思議的是，這幫髒兮兮、衣衫襤褸的人類竟成為亞當和夏娃，繁衍後代遍布整個星球。故你我幾乎都是彼此的複製體或兄弟姊妹，咱們的祖先全來自同一群飽經風霜、人數少到可能連大飯店舞廳都塞不滿的人。

　　這群人辛苦跋涉、翻山越嶺，橫越貧瘠大地，但他們可能壓根沒想到：將來有一天，他們的子孫將統治這星球的每一個角落。

　　今天，我們凝視未來，發現兩千五百萬年前的那次事件說不定就是未來地球大浩劫的預演彩排。我個人是在一九九二年意識到這件事的。當時，我聽見一則驚人的消息，說是科學家首度發現一顆繞著遙遠恆星轉動的行星；憑著這項發現，天文學家證明在我們的太陽系之外還有其他行星存在。那是人類對宇宙認知的一次大躍進；然而接下來，當我知道那顆系外行星繞著一顆死掉的恆星「脈衝星」（pulsar）轉動──脈衝星是超新星爆炸殘留的星體，而那場爆炸可能摧毀行星上可能出現的所有生命──我反倒難過起來。就科學所知，若鄰近恆星發生爆炸，沒有任何生物能頂得住恆星爆炸所釋出的核子級威力。

　　於是我開始想像：那顆行星或許曾有過文明。該文明意識到自己的母恆星（太陽）正處於垂死邊緣，急忙造出一支或能將他們送往其他星系的大型太空艦隊。那顆行星想必也曾處於極大的混亂：驚惶絕望的居民爭先恐後、搶奪逐一啟航的船艦上所剩無幾的空位。我想像那些被拋下、即將面對最終命運──太陽爆炸──的人，內心有多麽恐懼。

　　人類總有一天終會遭遇某種滅絕等級的大事件，這和物理定律同樣無可避免、必然發生。但我們是否能像數千萬年前的老祖宗一樣，懷抱決心和毅力，絕處逢生、力挽狂瀾？

　　概略瀏覽一下地球出現過的生命形式，從顯微鏡底下的細菌到高聳參天的森林、移動緩慢的恐龍和主宰地球的人類，我們發現，超過九成九九最後都會滅絕。這表示滅絕乃家常便飯，且情勢對我們極為不利。挖開你我腳下的土地，那些出土的化石記錄正是許多古老生命形式曾經存在的證據，最後卻僅有極小部份得以存活至今。在人類出現以前，地球曾出現過數百萬種物種、也都各自有過一段風光日子，然後漸漸死亡消逝。這就是生命的故事。

　　不論我們有多珍惜那教人心醉、浪漫至極的落日餘暉，或清新拂面的海風，或溫暖怡人的夏日，這一切終究會結束。這顆行星總有一天將不再適合人類居住。大自然終將背棄你我，如同祂對其他所有滅絕生物所做的一樣。

　　地球浩瀚的生命史顯示，生物體在遭遇不友善的生存環境時，只有三條路可走：要嘛離開、要嘛適應，否則只能等死。假如我們把眼光轉向未來、並且看得夠遠，會發現人類終將面臨一場嚴重到不可能適應的巨大災難──我們勢必得離開地球，否則註定毀滅。沒有其他選擇。

　　這類災難在過去曾反覆出現，未來也無可避免地會一再發生。地球已然熬過五次大滅絕週期，超過百分之九十的生物亦因此消失；但誠如白晝之後必有黑夜，大滅絕一定會再度發生。

　　若以數十年為標準來看，人類此刻面臨的威脅並非自然災害，大多是咎由自取，這都要怪我們自己愚昧無知、短視近利：大氣層開始與我們為敵，於是地球陷入暖化危機；全球局勢最不穩定的幾個地區核武激增，於是人類不得不面對現代戰爭威脅。細菌戰危機亦虎視眈眈，像愛滋病毒或伊波拉病毒這類經空氣傳播的微生物，只要一記噴嚏或咳嗽就能造成威脅，消滅百分之九十八以上的人類。不僅如此，我們還面臨汙染擴大、地球資源瘋狂消耗的問題；在未來某個時間點，人類消耗的資源可能會超過地球承載量（carrying capacity），終而來到生態末日，導致眾人互相爭奪這顆星球最後殘存的資本。

　　除了自己造孽，另外還有幾乎不受人類掌控的自然災害：我們可能在數千年後遭遇另一次冰河時期。過去十萬年間，大部份的地表覆蓋最厚可達八百公尺的堅冰，而荒涼的冰凍大地亦導致許多動物因此絕種；然後在一萬年前，氣候回暖、冰雪融化，這段短暫的溫暖時期使現代文明突然興起，人類也利用這個機會遷徙繁衍；然而，這只是曇花一現的「間冰期」，意即地球在接下來的一萬年內將再度進入冰河期。下一次冰河期來臨時，城市將埋沒在厚如高山的冰雪底下，人類文明也將被堅冰壓碎擊垮。

　　另就是，黃石公園底下的超級火山也可能自千年酣睡悠悠轉醒，撕裂美國土地、再以嗆人的有毒煙灰和碎石雲吞沒地球。這座火山最近幾次爆發的時間分別是六十三萬年前、一百三十萬年前及兩百一十萬年前，爆發間隔約七十萬年；循此，我們可能在未來十萬年內遭遇另一場毀天滅地的大爆發。

　　若再以百萬年觀之，地球要面對的是另一次隕石或彗星衝擊，情況和六千五百萬年前導致恐龍絕跡那次差不多。當時，有塊縱徑近十公里的隕石衝向墨西哥的猶加敦半島（Yucatán），火紅熾熱的殘骸直上雲霄、復又如雨滴落下。這次爆炸規模比多峇火山爆發大得多，煙塵聚集的灰雲遮蔽日光，導致全球氣溫驟降。植物枯死，食物鏈瓦解，以植物為食的恐龍首先餓死，不久即輪到肉食恐龍命喪黃泉；到最後，地球上約九成的生物因這場大浩劫而消滅殆盡。

　　幾千年來，人類樂觀地罔顧現實，忘了地球其實是漂浮在極可能相當致命的岩石池中；直到最近十年，科學家才動手計算一場大衝擊可能造成的實際風險。現在我們知道，橫越地球軌道的近地天體（NEOs）數量達好幾千顆，不時威脅地球上的億萬生命。二〇一七年六月，總計有一萬六千兩百九十四顆「太空石頭」完成編目，不過這些只是已經發現的；據天文學家估計，太陽系內或許還有數百萬顆未知天體，隨時可能與地球擦身而過。

　　有次我訪問已故天文學家卡爾．薩根（Carl Sagan），談到這類威脅。他特別強調：我們活在「宇宙靶場」中，周遭盡是危險隱憂。他告訴我，地球早晚會被大型小行星擊中。若能設法照亮這些小行星，我們會看見夜空中充滿成千上萬象徵危機的光點。

　　就算我們假設能順利避開這些危險，眼前還有件大事足以令其他危機相形見絀：從現在算起、大概再過五十億年，太陽會膨脹成紅巨星，塞滿天空。屆時太陽將變得極爲巨大，就連地球都將沒入它炙熱的大氣層；如此高熱將使得地球宛如地獄，生物幾乎不可能存活。

　　但人類不像其他只能坐困愁城、等待命運降臨的地球生物，我們有能力主宰自己的命運。幸運的是，我們已著手創造各式工具，力抗大自然拋出的難題，讓人類不至成為那注定滅絕的百分之九十九・九之一。在這本書裡，我們會讀到幾位開路先鋒的事蹟，他們充滿幹勁，有遠見也有資源，有能力改變人類的命運；此外也會認識幾位深信人類能在外太空生存並繁衍後代的夢想家。我們還會分析幾項科技的革命性進展，使人類得以跨出地球、在太陽系其他地區──或甚至太陽系外──安身立命。

　　不過，如果我們當真能從歷史學到寶貴的一課，那麼這一課肯定是人類會在面臨生存威脅時，一次又一次奮發繼起、正面迎戰，一次又一次達到更高的目標。就某種意義而言，這種探險精神早已嵌入我們的基因、深深刻進你我的靈魂。

　　但此刻，我們或許正要面對人類最大的一項挑戰：掙脫地球束縛、奔向外太空。物理法則清楚揭示，人類遲早會遇上威脅基本生存的全球危機。

　　生命彌足珍貴，是以不該只出現在一顆星球上，不該任憑行星威脅擺佈。

　　我們需要一份「保單」，薩根如此對我說。他的結論是，人類應該成為「雙行星兩棲物種」；換言之，我們需要備案。

　　這本書也會帶領讀者探索歷史和挑戰，以及攤在我們眼前的各種可能方案。這條路絕不輕鬆，也會遇上不少挫折，但我們別無選擇。

　　從七萬五千年前瀕臨滅絕至今，歷代先祖勇往直前、最後成功殖民整個地球。所以我也希望，這本書能針對將來無可迴避的艱難險阻，列出克服障礙的必要步驟。或許，人類的終極命運就是悠遊移居眾星之間，成為「多行星族類」。