我们的下一个十亿年

宇宙诞生 138 亿年后，它已经觉醒并意识到自身的存在。

从一个蓝色小星球上，我们宇宙中微小的有意识部分开始用望远镜凝视宇宙，反复发现他们认为存在的一切都只是某个更宏大事物的一小部分：一个太阳系，一个星系，以及一个拥有超过千亿个其他星系的宇宙，这些星系排列成复杂的群、星团和超星系团模式。尽管这些有自我意识的观星者在许多事情上意见不一，但他们倾向于同意这些星系是美丽而令人敬畏的。

但美在于旁观者的眼睛，而不在于物理定律。所以，在我们的宇宙觉醒之前，没有美。这使得我们的宇宙觉醒更加奇妙和值得庆祝：它将我们的宇宙从一个没有自我意识的无意识僵尸，转变为一个拥有自我反思、美和希望——以及追求目标、意义和目的的生命生态系统。如果我们的宇宙从未觉醒，那么它将完全没有意义——只是一个巨大的空间浪费。如果我们的宇宙由于某种宇宙灾难或自作自受的事故而永远沉睡，它将变得毫无意义。

另一方面，事情可能会变得更好。我们还不知道我们是否是宇宙中唯一的观星者，甚至是第一个。但我们已经对我们的宇宙有了足够的了解，知道它有潜力比迄今为止更充分地觉醒。也许生命会遍布我们的宇宙，并繁荣数十亿或数万亿年。而这也许正是因为我们在一生中在这个小星球上所做的决定。

对我来说，有史以来最鼓舞人心的科学发现是，我们大大低估了生命的未来潜力。我们的梦想和抱负不必局限于被疾病、贫困和困惑所困扰的百年寿命。相反，在技术的帮助下，生命有潜力在一个比我们祖先想象的更宏大、更鼓舞人心的宇宙中繁荣发展。

那么，如果技术能够打破我们对生命的旧有感知极限，那么最终的极限是什么？我们的宇宙能活过来多少？它能提取多少能量、信息和计算？这些最终的限制不是由我们的理解决定的，而是由物理定律决定的。讽刺的是，这在某些方面使得分析生命的长期未来比短期未来更容易。

今天的超市和商品交易所出售数万种我们称之为“资源”的商品，而未来达到技术极限的生命主要需要一种基本资源：所谓的“重子物质”，即由原子或其组成部分（夸克和电子）构成的任何物质。从物理学角度来看，未来生命可能想要创造的一切——从栖息地和机器到新的生命形式——都只是以某种特定方式排列的基本粒子。一旦未来生命碰到了它能用其物质做的事情的物理边界，它只有一种方法可以做更多事情：获得更多物质。它做到这一点的唯一方法是向我们的宇宙扩张。冲向太空！

环绕太阳

谈到生命的未来，弗里曼·戴森是最有希望的远见者之一。他嘲笑我们人类是多么没有雄心，指出我们只需收集撒哈拉沙漠不到0.5%面积的阳光，就能满足我们当前所有的全球能源需求。但为什么要止步于此呢？为什么不干脆利用太阳的全部能量输出呢？

受奥拉夫·斯特普尔顿 1937 年科幻经典小说《造星者》的启发，书中人工世界之环围绕着它们的母星运行，戴森于 1960 年发表了一篇描述，这后来被称为戴森球。他的想法是将木星重新排列成一个生物圈，其形式是一个环绕太阳的球形壳，我们的后代可以在其中繁荣发展，享受比人类今天使用的生物量多 1000 亿倍，能量多 1 万亿倍。他认为这是自然的下一步：“人们应该期望，在进入工业发展阶段的几千年内，任何智能物种都应该被发现居住在一个完全包围其母星的人工生物圈中。”

如果你住在一个戴森球里面，就不会有黑夜：你总是会看到太阳就在头顶正上方，而在整个天空中，你会看到阳光反射在生物圈的其他部分上，就像你现在白天能看到阳光反射在月球上一样。如果你想看星星，你只需“上楼”并从戴森球外面向宇宙望去。

建造部分戴森球的低技术方式是在太阳周围的圆形轨道上放置一圈栖息地。为了完全包围太阳，您可以在不同的轴上以略微不同的距离添加环绕它的环，以避免碰撞。

为了长寿，戴森球需要具有动态性和智能性，不断根据干扰微调其位置和形状，并偶尔打开大洞，让恼人的小行星和彗星安全通过。或者，可以使用检测和偏转系统来处理此类系统入侵者，并可选择将其分解并更好地利用其物质。

对于今天的人类来说，在戴森球中的生活充其量是令人迷失方向的，最坏的情况是无法生存的。但这不应该阻止未来的生物或非生物生命形式在那里繁衍生息。某些变体基本上不提供任何重力，而另一些则只能在外面（背对太阳）行走而不会掉落，重力比您习惯的弱约 10,000 倍。你不会有磁场（除非你建造一个）来屏蔽来自太阳的危险粒子。好消息是，一个与地球当前轨道大小相同的戴森球将为我们提供约 5 亿倍的居住面积。

利用死星

尽管戴森球按照今天的工程标准是节能的，但它们远未达到物理定律设定的极限。爱因斯坦告诉我们，如果我们能以 100% 的效率将质量转化为能量，那么 E = mc2——一定量的质量 m 将提供一定量的能量 E，其中 c 是光速。由于 c 巨大，这意味着少量质量可以产生巨大的能量。如果我们有充足的反物质供应（我们没有），那么建造一个 100% 高效的发电厂将很容易。只需将一茶匙反水倒入普通水中，就会释放出相当于 20 万吨 TNT 的能量，这是一枚典型氢弹的当量——足以满足全球约七分钟的能源需求。

相比之下，我们今天最常见的能源生产方式效率低下得可怜。消化一块糖果的效率仅为 0.00000001%，因为它只释放了它所含能量的万亿分之一。如果你的胃能达到 0.001% 的效率，那么你一生只需要吃一顿饭。今天的核反应堆通过裂变铀原子做得更好，但它们仍然无法提取超过 0.08% 的能量。聚变比裂变更高效，但即使我们将太阳包裹在一个完美的戴森球中，我们仍然无法将超过太阳质量的约 0.08% 转化为我们可以使用的能量，因为一旦太阳消耗了大约十分之一的氢燃料，它将结束作为一颗正常恒星的生命，膨胀成一颗红巨星，并开始死亡。我们如何才能做得更好？

黑洞发电厂

史蒂芬·霍金在他的著作《时间简史》中提出了一种黑洞发电机，黑洞吞噬物质，然后通过蒸发将物质转化为辐射，但要使这个过程足够快以发挥作用存在重大挑战。另一个有趣的策略不是从黑洞本身提取能量，而是从落入黑洞的物质中提取能量。大自然已经自行找到了做到这一点的方法：类星体。当气体甚至更靠近黑洞螺旋式下降时，会形成一个比萨饼状的圆盘，其最内部逐渐被吞噬，它会变得极其炽热并释放出大量的辐射。当气体向下落向黑洞时，它会加速，将其引力势能转化为动能，就像跳伞者一样。随着复杂的湍流将气体团的协调运动转化为越来越小尺度上的随机运动，运动变得越来越混乱。最终，单个原子开始高速相互碰撞——这种随机运动正是“热”的含义，这些剧烈碰撞将动能转化为辐射。

通过在安全距离内围绕整个黑洞建造戴森球，可以捕获这些辐射能量并加以利用。黑洞旋转得越快，这个过程的效率就越高，一个最大旋转的黑洞可以提供高达 42% 的能量效率。

Super AI Future Tech Art - Charles Glaubitz — （图片来源：查尔斯·格劳比兹）
查尔斯·格劳比兹

球化器

未来的智能生命也许能够建造我称之为“球化器”的东西：一种像用了兴奋剂的柴油发动机一样的能量发生器。传统的柴油发动机压缩空气和柴油混合物，直到温度高到足以自发点火燃烧。之后，炽热的混合物重新膨胀，在此过程中完成有用的工作，例如推动活塞。二氧化碳和其他燃烧气体的重量比活塞中最初的物质轻约 0.00000005%，这种质量差异转化为驱动发动机的热能。

一个球化器将普通物质压缩到数千兆度，然后让它重新膨胀和冷却，一旦被称为球化子的实体将大多数夸克转化为电子和相关粒子。我们已经知道这个实验的结果，因为我们的早期宇宙在大约138亿年前，当它达到那个温度时，为我们执行了它：几乎100%的物质转化为能量，只有不到十亿分之一以夸克和电子的形式存在，它们构成了我们今天在宇宙中观察到的所有物质。所以它就像一台柴油发动机，只是效率提高了十亿倍！

超级人工智能

如果吃晚餐在能量效率上比物理极限差一百亿倍，那么今天的计算机效率如何？比那顿晚餐还要糟糕，我们现在将看到。

麻省理工学院量子计算机先驱塞思·劳埃德（Seth Lloyd）指出，计算速度受能量限制。这意味着一台1公斤的计算机，相当于一台小型笔记本电脑，每秒最多可以执行5*1050次操作——这比我正在打字的这台电脑多出整整36个数量级。如果计算能力每几年翻一番，我们将在几个世纪后达到这个水平。他还指出，一台1公斤的计算机可以存储高达1031比特，这比我的笔记本电脑好约一百万亿倍。

即使对于超智能生命，实际达到这些极限也可能具有挑战性。然而，劳埃德乐观地认为，实际极限与最终极限相去不远。事实上，现有的量子计算机原型已经通过每原子存储 1 比特来微型化其内存。将其放大将允许每公斤存储约 1025 比特——比我的笔记本电脑好万亿倍。此外，使用电磁辐射在这些原子之间进行通信将允许每秒约 5*1040 次操作——比我的 CPU 好 31 个数量级。

未来生命计算和解决问题的潜力令人难以置信：就数量级而言，今天的最佳超级计算机与终极 1 公斤计算机的距离，比它们与汽车上闪烁的转向灯的距离还要远，转向灯这个设备只存储 1 比特信息，每秒开关一次。

卡坦的星际旅行者

广义相对论表明，不可能以光速在太空中发射火箭，因为这需要无限的能量。那么，实际上，火箭能飞多快呢？

1984 年，物理学家罗伯特·福沃德开创了一种巧妙的激光帆火箭设计。就像空气分子撞击帆船帆会推动帆船前进一样，光粒子（光子）撞击镜子也会推动镜子前进。通过将巨大的太阳能激光束射向附着在航天器上的巨大超轻帆，我们可以利用我们太阳的能量将火箭加速到高速。福沃德计算出，这可以让人类在短短 40 年内完成 4 光年到半人马座阿尔法星系的旅程。一旦到达那里，你可以想象建造一个新的巨型激光系统，并继续在银河系中进行星际跳跃。但为什么要止步于此呢？自福沃德的设计以来，人工智能取得了显著进展。

计算机超级智能的可能性使得星际漫游者们的未来看起来更加光明。如果消除了笨重的人类生命支持系统的运输需求，并增加了人工智能发明的技术，那么星际定居突然变得相当简单。当飞船只需要足够大以容纳一个“种子探测器”时，福沃德的激光帆船就会便宜得多。种子探测器是一种机器人，能够降落在目标太阳系的小行星或行星上，并从头开始建立一个新的文明。它甚至不必随身携带指令。它所要做的就是建造一个足够大的接收天线，以接收其母文明以光速传输的更详细的蓝图和指令。然后，它使用新建造的激光器发送新的种子探测器，以每次一个太阳系地继续在银河系中定居。

一旦超级智能人工智能在一个新的太阳系或星系定居下来，将人类带到那里就很容易了——如果人类成功地用这个目标对人工智能进行了编程。所有关于人类的必要信息都可以以光速传输，之后人工智能可以将夸克和电子组装成所需的人类。这可以通过低技术方式完成，即简单地传输指定一个人DNA所需的2千兆字节信息，然后孵化一个由人工智能抚养的婴儿；或者，人工智能可以将夸克和电子组装成完全成长的人，这些人将拥有从地球上原始人类那里扫描的所有记忆。

这意味着，如果发生智能爆炸，关键问题不是星系间定居是否可能，而只是它能以多快的速度进行。例如，如果使用激光帆系统前往下一个星系需要20年，然后需要另外10年才能定居并建造新的激光器和种子探测器，那么定居区域将是一个以平均三分之一光速向各个方向扩张的球体。

宇宙垃圾邮件

最后但同样重要的是，有一种狡猾的“最后一搏”方法，可以比上述任何方法更快地扩张：使用汉斯·莫拉维克（Hans Moravec）的“宇宙垃圾邮件”骗局。通过广播一条消息，诱骗天真刚进化的文明建造一台劫持它们的超级智能机器，一个文明可以基本上以其诱人的“塞壬之歌”在宇宙中传播的速度进行扩张。

由于这可能是高级文明接触其未来光锥内大多数星系的唯一方式，而且它们几乎没有理由不尝试，因此我们应该高度怀疑任何来自外星人的传输！在卡尔·萨根的著作《接触》中，我们地球人使用了外星人的蓝图来建造一台我们不理解的机器——我不建议这样做……

我们和平而来

到目前为止，我们只讨论了生命从一次智能爆炸中扩展到我们宇宙的场景。但是，如果两个正在扩展的文明相遇会发生什么？

欧洲人之所以能够征服非洲和美洲，是因为他们拥有先进的技术。相比之下，很可能在两个超智能文明相遇很久之前，他们的技术水平就会达到相同的水平，仅受物理定律的限制。这使得一个超智能体即使想征服另一个，也很难轻易做到。此外，如果他们的目标已经演变得相对一致，那么他们可能几乎没有理由渴望征服或战争。例如，如果他们都在努力证明尽可能多的美丽定理并发明尽可能多的巧妙算法，他们可以简单地分享他们的发现，双方都会受益。毕竟，信息与人类通常争夺的资源非常不同，因为它既可以给予，也可以保留。

一些正在扩张的文明可能拥有本质上不可改变的目标，例如原教旨主义邪教或传播中的病毒。然而，也有可能一些先进文明更像思想开放的人类——当面对足够有说服力的论点时，愿意调整他们的目标。如果他们两个相遇，将不是武器的冲突，而是思想的冲突，其中最有说服力的思想会胜出，并以光速在另一个文明控制的区域传播其目标。同化邻居是一种比物理定居更快的扩张策略，物理定居不可避免地比光速慢。这种同化不会是被迫的，例如《星际迷航》中博格人臭名昭著的同化方式：它将是自愿的，基于思想的说服力优势，使被同化者变得更好。

拥抱科技

由于科幻作家常被斥为不切实际的浪漫梦想家，因此，我发现大多数关于太空定居的科幻和科学著作，在人工智能的背景下显得过于悲观，这真是讽刺。例如，我们看到了当人类和其他智能实体能够以数字形式传输时，星际旅行变得多么容易，这可能使我们不仅在太阳系或银河系，而且在整个宇宙中，都能掌握自己的命运。

如果我们不继续改进技术，问题就不是人类是否会灭绝，而是如何灭绝？什么会先降临我们——小行星、超级火山、老化太阳的灼热还是其他灾难？如果我们不回避技术，而是拥抱它，那么我们就会增加赌注：我们既获得了生命得以生存和繁荣的潜力，也获得了生命因规划不周而更快灭绝、自我毁灭的潜力。我投票支持拥抱技术，但前进时不是盲目相信我们建造的东西，而是带着谨慎、远见和周密的计划。生命在我们的宇宙中未来的潜力比我们祖先最狂野的梦想还要宏大，所以让我们充分利用它吧！