如果地球上的能源即将枯竭,会迫使全人类再一次引发航天科技大爆发吗?

赵泠,衣沾不足惜,但使愿无违。 查看知乎原文 不会。 在“地球上的能源即将枯竭”的前提下,人类无法进行“航天科技大爆发”。 在那之前,“地球上的能源即将枯竭”这种前提本身在地球上就无法实现。太阳投射到地球的能量会在今后数十亿年间越来越过剩。 这问题的补充说明谈论的、在能源枯竭影响下“全人类为了探索宜居星球引发第二次航天…

如果地球上的能源即将枯竭,会迫使全人类再一次引发航天科技大爆发吗?赵泠,衣沾不足惜,但使愿无违。
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不会。

在“地球上的能源即将枯竭”的前提下,人类无法进行“航天科技大爆发”。

在那之前,“地球上的能源即将枯竭”这种前提本身在地球上就无法实现。太阳投射到地球的能量会在今后数十亿年间越来越过剩。

这问题的补充说明谈论的、在能源枯竭影响下“全人类为了探索宜居星球引发第二次航天科技大爆发”是不可能的。

看起来,提问者看了太多关于能源、关于历史的垃圾信息,或许还看了很多所谓科幻,对世界有许多严重的误会。


在当前历史阶段,地球上的能源包括持续从外部输入的太阳辐射。今后数十亿年间,太阳的输出功率会徐徐上升。如果不考虑人类集体搬迁出太阳系、人类提前灭绝、人类对太阳进行大规模改造之类情况,那么地球上的能源储量可以维持人类超过 75 亿年。

按照目前的数据,太阳输出的强化会在今后 8 亿年内摧毁地球上的多细胞生物。这是“能量太多了、散热太慢”的问题,需要人类或人类后继者的进步去解决。

化石纪录显示,灵长类物种的平均存续时间约 100 万年;在哺乳纲的各个属里,物种平均存续时间最长的是马属,约 400 万年;在动物界,物种平均存续时间最长的纲是刺胞动物门的珊瑚纲,约 2500 万年。这些都比 75 亿年和 8 亿年短暂得多。

可以预期,人类早在需要担心能源枯竭的问题之前就会真灭绝,或是进化为其他物种而伪灭绝。


当前人类社会需要的最主要的资源是能源,地球上的物质可以循环利用且大多数矿产资源还没有被开采出来。

在当前历史阶段,地球上的太阳辐射的供应量大幅超过人类的需求。

  • 太阳对地球的照射功率约 1.73e+17 瓦,是人类社会总功率的约 8650 倍。
  • 人类现在大量使用的化石燃料,是地球生物圈与岩石圈的一部分在过去漫长的时间里从太阳辐射中的一小部分转换并储存的化学能。
  • 地球上的化石燃料能够继续形成。这不是重点。当开采费用高到回报太小,人们就会停止开采化石燃料。

当前人和整个地球生物圈对太阳辐射的利用处于非常初等的状态,潜力巨大。

现在,地球接收的太阳辐射功率里约有 5.2e+16 瓦经大气反射与散射、云的反射、地表反射等直接返回太空,其余使大气和地表升温、支持大气圈与水圈的运行:约 8.1e+16 瓦以热辐射形式散入太空,约 4e+16 瓦用于水循环,约 3.7e+14 瓦用于大气流动。地球生物圈利用的太阳能不到太阳入射功率的千分之一,大部分还是光合生物在搞(约 4e+13 瓦),这是当前人类文明总功率的约两倍。

阳光可以转换为电和热,阳光可以分解水等物质来制造燃料。电可以驱动地球上的载具和工业机器。分解水得到的氢和氧可以作为燃料驱动地球上的载具、工业机器或发射火箭,可以用来合成其他材料,也可以支持基于核爆炸的聚变推进系统、支持电磁波推进。毫米波火箭可以从地球表面起飞。电磁帆可以达到亚光速。一个既没有化石燃料又没有可控核聚变的人类文明仍然可以向太空扩张。机器设备的材料来源主要是沙子和石头。

工业革命以来,人类文明的总功率平均而言每年增长约 2.5%~3%. 只用地球上的太阳能维持每年 2.5% 的功率成长的话,当前人类社会可以继续这样发展 368 年[1]。在此途中,约 251 年后,人类文明将成长为卡尔达肖夫文明指数Ⅰ型文明,估计其技术可以支持在内太阳系展开大量轨道建筑与航天器。

当前地球接收的太阳辐射只是太阳总输出的二十二亿分之一。人类可以将太阳能电站铺到太空,接收地球原本接不到的那些太阳辐射。平均距离到地球最近的行星是水星(而不是金星和火星),水星上有储量巨大的金属[2]和强烈的太阳辐射。如果保持每年 2.5% 的功率成长,那么 300 年内人类就会有能力用水星的材料铺设反射镜戴森云,接收许多倍于整个地球上的太阳辐射的能源。

太阳目前的总输出允许当前人类文明以每年 2.5% 的功率成长率发展 1238 年。在此途中,人类文明将成长为卡尔达肖夫文明指数Ⅱ型文明,估计其技术将可以在银河系内宇航,拥有比任何利用太阳辐射的能源更加有效的高级能源。

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