第271章 快子（二）地球化改造（一）
最終必然出現一個不會導致悖論的結果。
這不是刪除或重置——就像一枚只能正面或反面落地的硬幣，如果正面會引發悖論，它就永遠不會正面朝上。
你當然不會記得這些重置，因為它們從未真正發生——
就像你打開薛丁格的盒子或抓住硬幣後，觀測到的現實會抹去其他不可能的狀態。
我們之前還聊到量子糾纏，它不受光速限制，甚至似乎不在乎時間，可以回溯修正。
這並不是說有什麼東西在刻意選擇能抵消悖論的解，而是會出現很多符合與不符合的解，最終只有一個會發生。
就像一滴雨水從天而降，最終總會流向大海——
不管是直接落入海里，還是落在你屋頂，順著排水溝、水路匯入大海，甚至落在沙漠裡蒸發。
諾維科夫自洽性原則有點讓人費解，因為它聽起來像同義反覆：
悖論不可能發生，因為悖論不可能發生。
但區別在於，它主張**物理定律不會被隨意拋棄**。
關於這個原則有個常見說法：它允許你通過時間旅行做任何事，唯獨不能殺死自己，
因為你死了就顯然無法回到過去。
我想說，就算是這件事也行不通——總會發生某些事「復活」你，
比如我之前提到的某個量子隨機事件：一個藍色警用電話亭和一個帶著虛假時間旅行記憶的人，被量子漲落憑空造出來；
或是有人發明了克隆與意識上傳技術——這些我們未來都會講到。
關鍵不是有什麼東西在阻止你特定的行為，而是：**你所有可能的狀態與行為，只有在不引發悖論時，概率才不為零**。
不過，諾維科夫的理論並不算主流定論，只是在時間旅行討論中經常被提及，所以我想把它講清楚，就像快子一樣。
雖然快子如今在科幻里熱度有所下降，但在各種偽科學裡重新流行起來，尤其被用在所謂「永生方法」上。
我們不久也會探討這個話題，不過會主要聚焦於**真正的科學**。
李水旺新一期視頻：
今天我們將探討**地球化改造**領域中的諸多概念，該領域研究如何通過讓其他星球變得更像地球，從而使其更適宜人類和地球其他生物生存。
我們首先需要探討的問題之一是：**什麼是地球化改造**。這個詞的含義十分直白，「Terra」在拉丁語中意為地球，「forming」意為塑造。
從歷史來看，該詞最早出現在傑克·威廉姆森1942年發表於《傑出小說》雜誌的短篇小說《碰撞軌道》中。這篇小說也是科幻作品中首次出現「反物質」概念的作品。威廉姆森還創造了「基因工程」一詞，他堪稱最偉大、最具影響力的科幻作家之一，卻遺憾地不被大多數人熟知。
在他的故事裡，地球化改造的案例是一顆直徑一英里多的小行星，內部擁有人工引力場。所以最初，地球化改造的對象並非行星，甚至不是大型小行星或衛星。我強調這一點，是因為大多數人想到地球化改造時，腦海中浮現的都是把行星變得和地球一樣，但從誕生之初，地球化改造就不局限於行星。
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基因工程也與我們的主題相關，因為地球化改造有一種替代方案，或是常與之結合使用的方法，有時被稱為**生物改造**。這種方式並非改變星球使其更像地球以承載地球生物，而是改造地球生物，使其能夠在外星環境生存。
從某種角度來說，地球化改造和生物改造是同一事物的兩個方面，且常常被結合運用。儘管如此，仍有許多人強烈反對地球化改造，認為這會破壞外星環境（無論該環境是否有生命存在）；也有人反對生物改造，因為它涉及基因工程。
另一個常用術語是**行星工程**，這個術語十分直白，在很多方面比「地球化改造」更貼切，因為我們的核心是對行星進行工程改造，使其適宜地球生物生存，而非刻意將行星打造成地球的復刻版。
你偶爾還會聽到**准地球化改造**這個詞，通常指在行星上建造穹頂建築；若將其推向極致，讓整個星球被穹頂覆蓋，我們稱之為「星球溫室」，本質上是一個覆蓋全球的大型溫室。
准地球化改造也常用來指代地球化改造的四個基礎步驟：在火星上建造穹頂、在金星上建造漂浮雲端棲息地等小型宜居區域，同時逐步改善整個星球的宜居性。
如果你看過我最初的巨型建築，或是後續任何討論的旋轉棲息地，你會發現這些建築有時也被視作準地球化改造的案例，尤其是嵌入小行星內部的棲息地。相比火星這類星球，它們能更精準地模擬地球環境，因為我們可以按需定製所有條件。
「按需」是關鍵所在，因為並非所有人都認為地球與其他星球的所有差異都需要修正。比如，有人可能不在意重力稍大，或是一天有30個小時。
在旋轉棲息地中，我們幾乎可以定製所有條件。儘管科幻作品中最早的地球化改造案例是小型小行星，但在小行星內部建造巨型圓柱棲息地通常不被算作地球化改造，因此我們會在巨型建築系列中詳細探討這類建築。
地球化改造本身的概念很簡單：讓一個地方變得更像地球。但哪些因素最為重要？與地球的相似度達到何種程度才算合格？在某種程度上，這因人而異，核心在於確定哪些差異是優先改造項，以及與地球的接近標準。
那麼，要讓一個星球變得像地球，需要改變哪些核心差異呢？我們不局限於火星和金星，先來看看這兩顆星球與地球的一些關鍵差異。
從某些方面來說，這是一個「金髮姑娘效應」的案例：溫度不能太高也不能太低，大氣不能太厚也不能太薄，但兩顆星球的大氣都無法讓人類直接呼吸。
我們需要調節溫度，需要添加可供呼吸的氣體、去除有毒氣體。該如何實現呢？
金星的重力幾乎與地球相當，火星的自轉周期幾乎與地球一致，但火星重力過低，金星的自轉周期幾乎相當於一年。我們能改變這些條件嗎？我們甚至能改變重力、自轉周期、行星自轉軸傾角這類參數嗎？
簡單來說，任何行星、衛星、小行星，都能在絕大多數方面變得與地球高度相似。相似度取決於具體條件、我們掌握的技術、資源投入，以及為實現目標的堅持程度。
即便最基礎的地球化改造也需要數百年，甚至更久，這一點我們後續會講到。即便我們擁有近乎無限的能源或自我複製機器人，改造周期也不會大幅縮短。
好消息是，人類向來具備堅持不懈的特質，歷史上曾耗費數百年完成諸多宏大工程：從金字塔、大教堂，到公路系統、運河、城牆。我們始終願意投入海量資源與長期精力推進項目，即便在人類平均壽命僅為如今一半、可支配財富遠少於現在的年代，我們也做到了。
人們常常疑惑，我們是否願意耗費數百年完成地球化改造這類工程。儘管我常被指責過於樂觀，但我認為答案是肯定的。
接下來，我們先聊聊星球宜居的三個最基本條件：適宜生命的溫度、適宜生命的大氣，以及水。
事實上，水在宇宙中十分常見，因為構成水的氫和氧分別是宇宙中第一和第三豐富的元素，且水分子的結構非常簡單。
諷刺的是，大多數情況下，難題不在於獲取氧，而在於獲取宇宙中最豐富的氫。氫和氦（宇宙第二豐富元素）在岩質行星上往往十分稀缺，原因很簡單：我們關注的行星溫度較高，且頻繁遭受電離輻射、小行星撞擊等，這些因素會促使大氣蒸發進入太空。
我之前提到過，人們常常錯誤地認為火星、月球這類星球因重力不足而無法留住大氣。我們稍後會簡要探討這一點，但核心問題是，大氣物質逃逸的各種機制，高度依賴分子的質量。
氫分子和氦分子質量極輕，極易逃逸。與氦不同，氫能與其他更重的原子結合形成重分子，因此儘管氫原子比氦原子更輕，卻能以結合態大量留存。即便如此，氫也常會擺脫與重原子的結合，形成氫分子，或是被上層大氣的輻射解離，隨後以遠快於氧等元素的速度飛入太空。
氧的質量更大，更容易留存，但它會通過融入岩石的方式從大氣中消失。沙子、石灰石、花崗岩、金屬礦石等各類岩石，其主要成分都包含氧。
如果一顆行星表面沒有大量水或冰，我們總能從岩石中提取氧，但這一過程能耗極高。即便用高效太陽能板覆蓋整個星球，僅通過熔融或電解方式從岩石中提取氧，也需要數百年甚至數千年，才能收集到足夠形成淺海和可供呼吸大氣的氧。
當然，我們還需考慮氧的留存問題：從岩石中提取的氧，可能會迅速重新與岩石結合。比如將氧化鐵分解為鐵和氧，鐵會再次氧化，重新吸收氧。
儘管如此，我們仍能從中提取氧用於製造大氣和水，但製造水還需要氫。如果行星本身沒有大量氫，我們就需要從其他地方運送。
我們也可以直接運送水，外太陽系的冰中富含水，任何太陽系大概率都是如此。但這是否能節約成本仍存爭議，因為水的質量近90%是氧，將氧運送數百萬英里的能耗，與從岩石中提取氧的能耗相近。
能源來源也至關重要：適合地球化改造的行星通常太陽能資源豐富，而冰儲量豐富的區域顯然光照不足——若光照充足，冰就不會存在。
反過來說，這類區域是太陽系中氫的海量儲存地，氫以單質形式存在，而非水、甲烷或氨。但這些區域往往有著巨大的重力井，在大規模運送物質時，重力始終是阻礙。
我們討論運送大氣時，會再詳細講解氫的運送方式，二者原理相似。比如火星的氮元素儲量就十分匱乏。
在繼續講解之前，關於水，我們還有兩個常被忽視的重要問題。首先，以火星為例，它的地殼成分與地球相似，且曾經存在液態水，不算典型案例，但我們要記住：水會侵蝕陸地。
水的蒸發速率與降雨速率，和星球當前的水量關聯不大。在地球化改造初期，遠在形成數英里深的海洋之前，星球就會出現大量降雨。因為幾英寸深的淺水窪，與相同表面積的深水溝蒸發速率一致。
所以在星球擁有足量水之前，就會出現大規模降雨，尤其是大氣稀薄時，低壓環境會加速水的蒸發。
大量降雨本是好事，但雨水會溶解泥土，而初期沒有植物根系固定土壤，同時缺乏天然河流，最終會引發洪水，建築會被泥石流摧毀。
因此，地球化改造需要先構建大氣，再大量引入水；或是在改造過程中，在全球修建溢洪道和水庫。如果你了解維護密西西比河河道、防止農田土壤侵蝕所需的工程力度，想像一下，將這個難度放大一千倍。
另一個問題是，我們不僅要避免土壤和水中含有有毒重金屬，還要確保鹽等必要物質溶解其中——如果我們需要海水的話。地球地殼中鈉的含量約為2%至3%，與海洋鹽度相近。
但鈉和氯並非在所有行星地殼中都十分豐富，小行星中也不常見。所以，看似簡單的水，實際比我們最初想的複雜得多。
接下來說說大氣。我們已經提到一種獲取大氣的方式：從岩石中提取，或是從儲量豐富的水中電解，但這只能獲得氧，植物生存還需要氮。
在金星和火星上，氮都是大氣中第二豐富的成分，僅次於二氧化碳。但火星大氣極其稀薄，氮的總量極低，遠達不到需求，且岩石中似乎也沒有大量氮儲備——當然，我們可能在這一點上判斷有誤，若果真如此，我們就能從本地岩石中提取氮。
這不是刪除或重置——就像一枚只能正面或反面落地的硬幣，如果正面會引發悖論，它就永遠不會正面朝上。
你當然不會記得這些重置，因為它們從未真正發生——
就像你打開薛丁格的盒子或抓住硬幣後，觀測到的現實會抹去其他不可能的狀態。
我們之前還聊到量子糾纏，它不受光速限制，甚至似乎不在乎時間，可以回溯修正。
這並不是說有什麼東西在刻意選擇能抵消悖論的解，而是會出現很多符合與不符合的解，最終只有一個會發生。
就像一滴雨水從天而降，最終總會流向大海——
不管是直接落入海里，還是落在你屋頂，順著排水溝、水路匯入大海，甚至落在沙漠裡蒸發。
諾維科夫自洽性原則有點讓人費解，因為它聽起來像同義反覆：
悖論不可能發生，因為悖論不可能發生。
但區別在於，它主張**物理定律不會被隨意拋棄**。
關於這個原則有個常見說法：它允許你通過時間旅行做任何事，唯獨不能殺死自己，
因為你死了就顯然無法回到過去。
我想說，就算是這件事也行不通——總會發生某些事「復活」你，
比如我之前提到的某個量子隨機事件：一個藍色警用電話亭和一個帶著虛假時間旅行記憶的人，被量子漲落憑空造出來；
或是有人發明了克隆與意識上傳技術——這些我們未來都會講到。
關鍵不是有什麼東西在阻止你特定的行為，而是：**你所有可能的狀態與行為，只有在不引發悖論時，概率才不為零**。
不過，諾維科夫的理論並不算主流定論，只是在時間旅行討論中經常被提及，所以我想把它講清楚，就像快子一樣。
雖然快子如今在科幻里熱度有所下降，但在各種偽科學裡重新流行起來，尤其被用在所謂「永生方法」上。
我們不久也會探討這個話題，不過會主要聚焦於**真正的科學**。
李水旺新一期視頻：
今天我們將探討**地球化改造**領域中的諸多概念，該領域研究如何通過讓其他星球變得更像地球，從而使其更適宜人類和地球其他生物生存。
我們首先需要探討的問題之一是：**什麼是地球化改造**。這個詞的含義十分直白，「Terra」在拉丁語中意為地球，「forming」意為塑造。
從歷史來看，該詞最早出現在傑克·威廉姆森1942年發表於《傑出小說》雜誌的短篇小說《碰撞軌道》中。這篇小說也是科幻作品中首次出現「反物質」概念的作品。威廉姆森還創造了「基因工程」一詞，他堪稱最偉大、最具影響力的科幻作家之一，卻遺憾地不被大多數人熟知。
在他的故事裡，地球化改造的案例是一顆直徑一英里多的小行星，內部擁有人工引力場。所以最初，地球化改造的對象並非行星，甚至不是大型小行星或衛星。我強調這一點，是因為大多數人想到地球化改造時，腦海中浮現的都是把行星變得和地球一樣，但從誕生之初，地球化改造就不局限於行星。
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從某種角度來說，地球化改造和生物改造是同一事物的兩個方面，且常常被結合運用。儘管如此，仍有許多人強烈反對地球化改造，認為這會破壞外星環境（無論該環境是否有生命存在）；也有人反對生物改造，因為它涉及基因工程。
另一個常用術語是**行星工程**，這個術語十分直白，在很多方面比「地球化改造」更貼切，因為我們的核心是對行星進行工程改造，使其適宜地球生物生存，而非刻意將行星打造成地球的復刻版。
你偶爾還會聽到**准地球化改造**這個詞，通常指在行星上建造穹頂建築；若將其推向極致，讓整個星球被穹頂覆蓋，我們稱之為「星球溫室」，本質上是一個覆蓋全球的大型溫室。
准地球化改造也常用來指代地球化改造的四個基礎步驟：在火星上建造穹頂、在金星上建造漂浮雲端棲息地等小型宜居區域，同時逐步改善整個星球的宜居性。
如果你看過我最初的巨型建築，或是後續任何討論的旋轉棲息地，你會發現這些建築有時也被視作準地球化改造的案例，尤其是嵌入小行星內部的棲息地。相比火星這類星球，它們能更精準地模擬地球環境，因為我們可以按需定製所有條件。
「按需」是關鍵所在，因為並非所有人都認為地球與其他星球的所有差異都需要修正。比如，有人可能不在意重力稍大，或是一天有30個小時。
在旋轉棲息地中，我們幾乎可以定製所有條件。儘管科幻作品中最早的地球化改造案例是小型小行星，但在小行星內部建造巨型圓柱棲息地通常不被算作地球化改造，因此我們會在巨型建築系列中詳細探討這類建築。
地球化改造本身的概念很簡單：讓一個地方變得更像地球。但哪些因素最為重要？與地球的相似度達到何種程度才算合格？在某種程度上，這因人而異，核心在於確定哪些差異是優先改造項，以及與地球的接近標準。
那麼，要讓一個星球變得像地球，需要改變哪些核心差異呢？我們不局限於火星和金星，先來看看這兩顆星球與地球的一些關鍵差異。
從某些方面來說，這是一個「金髮姑娘效應」的案例：溫度不能太高也不能太低，大氣不能太厚也不能太薄，但兩顆星球的大氣都無法讓人類直接呼吸。
我們需要調節溫度，需要添加可供呼吸的氣體、去除有毒氣體。該如何實現呢？
金星的重力幾乎與地球相當，火星的自轉周期幾乎與地球一致，但火星重力過低，金星的自轉周期幾乎相當於一年。我們能改變這些條件嗎？我們甚至能改變重力、自轉周期、行星自轉軸傾角這類參數嗎？
簡單來說，任何行星、衛星、小行星，都能在絕大多數方面變得與地球高度相似。相似度取決於具體條件、我們掌握的技術、資源投入，以及為實現目標的堅持程度。
即便最基礎的地球化改造也需要數百年，甚至更久，這一點我們後續會講到。即便我們擁有近乎無限的能源或自我複製機器人，改造周期也不會大幅縮短。
好消息是，人類向來具備堅持不懈的特質，歷史上曾耗費數百年完成諸多宏大工程：從金字塔、大教堂，到公路系統、運河、城牆。我們始終願意投入海量資源與長期精力推進項目，即便在人類平均壽命僅為如今一半、可支配財富遠少於現在的年代，我們也做到了。
人們常常疑惑，我們是否願意耗費數百年完成地球化改造這類工程。儘管我常被指責過於樂觀，但我認為答案是肯定的。
接下來，我們先聊聊星球宜居的三個最基本條件：適宜生命的溫度、適宜生命的大氣，以及水。
事實上，水在宇宙中十分常見，因為構成水的氫和氧分別是宇宙中第一和第三豐富的元素，且水分子的結構非常簡單。
諷刺的是，大多數情況下，難題不在於獲取氧，而在於獲取宇宙中最豐富的氫。氫和氦（宇宙第二豐富元素）在岩質行星上往往十分稀缺，原因很簡單：我們關注的行星溫度較高，且頻繁遭受電離輻射、小行星撞擊等，這些因素會促使大氣蒸發進入太空。
我之前提到過，人們常常錯誤地認為火星、月球這類星球因重力不足而無法留住大氣。我們稍後會簡要探討這一點，但核心問題是，大氣物質逃逸的各種機制，高度依賴分子的質量。
氫分子和氦分子質量極輕，極易逃逸。與氦不同，氫能與其他更重的原子結合形成重分子，因此儘管氫原子比氦原子更輕，卻能以結合態大量留存。即便如此，氫也常會擺脫與重原子的結合，形成氫分子，或是被上層大氣的輻射解離，隨後以遠快於氧等元素的速度飛入太空。
氧的質量更大，更容易留存，但它會通過融入岩石的方式從大氣中消失。沙子、石灰石、花崗岩、金屬礦石等各類岩石，其主要成分都包含氧。
如果一顆行星表面沒有大量水或冰，我們總能從岩石中提取氧，但這一過程能耗極高。即便用高效太陽能板覆蓋整個星球，僅通過熔融或電解方式從岩石中提取氧，也需要數百年甚至數千年，才能收集到足夠形成淺海和可供呼吸大氣的氧。
當然，我們還需考慮氧的留存問題：從岩石中提取的氧，可能會迅速重新與岩石結合。比如將氧化鐵分解為鐵和氧，鐵會再次氧化，重新吸收氧。
儘管如此，我們仍能從中提取氧用於製造大氣和水，但製造水還需要氫。如果行星本身沒有大量氫，我們就需要從其他地方運送。
我們也可以直接運送水，外太陽系的冰中富含水，任何太陽系大概率都是如此。但這是否能節約成本仍存爭議，因為水的質量近90%是氧，將氧運送數百萬英里的能耗，與從岩石中提取氧的能耗相近。
能源來源也至關重要：適合地球化改造的行星通常太陽能資源豐富，而冰儲量豐富的區域顯然光照不足——若光照充足，冰就不會存在。
反過來說，這類區域是太陽系中氫的海量儲存地，氫以單質形式存在，而非水、甲烷或氨。但這些區域往往有著巨大的重力井，在大規模運送物質時，重力始終是阻礙。
我們討論運送大氣時，會再詳細講解氫的運送方式，二者原理相似。比如火星的氮元素儲量就十分匱乏。
在繼續講解之前，關於水，我們還有兩個常被忽視的重要問題。首先，以火星為例，它的地殼成分與地球相似，且曾經存在液態水，不算典型案例，但我們要記住：水會侵蝕陸地。
水的蒸發速率與降雨速率，和星球當前的水量關聯不大。在地球化改造初期，遠在形成數英里深的海洋之前，星球就會出現大量降雨。因為幾英寸深的淺水窪，與相同表面積的深水溝蒸發速率一致。
所以在星球擁有足量水之前，就會出現大規模降雨，尤其是大氣稀薄時，低壓環境會加速水的蒸發。
大量降雨本是好事，但雨水會溶解泥土，而初期沒有植物根系固定土壤，同時缺乏天然河流，最終會引發洪水，建築會被泥石流摧毀。
因此，地球化改造需要先構建大氣，再大量引入水；或是在改造過程中，在全球修建溢洪道和水庫。如果你了解維護密西西比河河道、防止農田土壤侵蝕所需的工程力度，想像一下，將這個難度放大一千倍。
另一個問題是，我們不僅要避免土壤和水中含有有毒重金屬，還要確保鹽等必要物質溶解其中——如果我們需要海水的話。地球地殼中鈉的含量約為2%至3%，與海洋鹽度相近。
但鈉和氯並非在所有行星地殼中都十分豐富，小行星中也不常見。所以，看似簡單的水，實際比我們最初想的複雜得多。
接下來說說大氣。我們已經提到一種獲取大氣的方式：從岩石中提取，或是從儲量豐富的水中電解，但這只能獲得氧，植物生存還需要氮。
在金星和火星上，氮都是大氣中第二豐富的成分，僅次於二氧化碳。但火星大氣極其稀薄，氮的總量極低，遠達不到需求，且岩石中似乎也沒有大量氮儲備——當然，我們可能在這一點上判斷有誤，若果真如此，我們就能從本地岩石中提取氮。