種植蘑菇生產火星建築

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霍金遺作暗示平行宇宙數量有限

我們的宇宙是獨一無二的嗎？

從科幻故事到科學事實，有一個概念表明，除了我們所在的宇宙空間之外，還有其它的宇宙空間存在。你一生中所做的一切，都是在交替現實中完成的。這個概念被稱為「平行宇宙（parallel universe）」，是多元宇宙天文理論的一個方面。

這種概念曾出現在漫畫書、電子遊戲、電視和電影作品中。例如：電影《吸血鬼巴菲》《星際迷航》《神秘博士》和《數碼寶貝》中均有關於平行宇宙概念的延伸（在這篇文章最後，有關於平行宇宙更完整的科幻劇和小說目錄）。

事實上，有許多證據表明平行宇宙的真實存在。首先，平行宇宙概念的深入研究有助於我們更好地理解我們宇宙的起源。

多元宇宙支持論

大約137億年前，簡單地講，我們宇宙中所知曉的一切事物都源自一個無限小的奇點。依據大爆炸理論，一些未知因素觸發導致奇點在三維空間中不斷擴大和膨脹，伴隨著最初膨脹的巨大能量冷卻，光線開始閃爍出現。最終，較小的宇宙粒子形成，之後它們結合在一起逐漸形成現今觀測到的天體，例如：星系、恆星和行星。

多元宇宙存在的一個較大問題是：我們是唯一的宇宙嗎？基於我們當前的技術，我們在宇宙中的觀測非常有限，因為宇宙是彎曲的，我們如同身處玻璃魚缸之中，無法觀看到「魚缸」之外的世界（前提是存在多元宇宙）。

目前至少有5個理論證實多元宇宙存在的可能性：

1、「無限宇宙」。我們並不知道時空的真實外形，一個顯著理論是宇宙是扁平的，並且永遠持續存在，這暗示著許多宇宙存在的可能性。但是考慮到這個問題，宇宙很可能重複複製，因為僅能通過一些方式組合在一起。

2、「泡沫宇宙」。另一個多元宇宙理論來自於「永恆膨脹理論（eternal inflation）」。基於塔夫斯大學宇宙學家亞歷山大·維蘭金（Alexander Vilenkin）的觀點，當整體觀看時空時，一些太空區域正在停止膨脹，這些區域就像大爆炸膨脹之後的宇宙空間。然而，另一些太空區域仍繼續膨脹變大，因此如果把我們的宇宙想像成一個泡沫，它正好位於空間泡沫宇宙網路之中。該理論有趣之處在於，其它宇宙可能具有不同的物理法則，因為它們之間沒有關聯。

3、「子宇宙」。或許多元宇宙可以遵循量子力學理論（亞原子粒子行為），作為「子宇宙」理論的一部分。如果你遵循概率論法則，將表明你做出每個決定的結果，都會有相應的宇宙空間。因此在一個宇宙中，你前往中國工作，而在另一個宇宙空間，或許你的「替身」正在路上，「替身」的飛機將著陸在另一個地方，之後決定留下來……。

4、「數學宇宙」。另一個解釋多元宇宙的可能性理論是科學家正在探索的「數學宇宙」，簡單地講，以數學結構解釋宇宙形態，可能改變人們對宇宙的認知，之前由於人們所棲息宇宙的限制，會對宇宙結構產生片面認知。「數學宇宙」理論提出者、美國麻省理工學院馬克斯·泰格馬克（Max Tegmark）稱，以數學理論描述宇宙完全不受到人們主觀意識的束縛影響，我認為存在著與人類相獨立的宇宙空間，它將繼續存在，即使沒有人類。

5、「平行宇宙」。最後但同樣重要的理論是「平行宇宙」，該理論認為宇宙是扁平的，構成多元宇宙的粒子數量可能限定在10^10^122種可能性，因此有無數個宇宙碎片，其中的粒子排列必須無限次地重複。

在史蒂芬·霍金（Stephen Hawking）去世之前，他最後的研究報告也討論了多元宇宙。這篇研究報告發表在2018年5月，就在他死亡前幾個月。他曾在英國劍橋大學深入討論了這個理論，他說：「我們並非處於一個單一、獨一無二的宇宙，但是我們的研究暗示多元宇宙的數量有限的，很可能形成更小等級的宇宙。」

反對平行宇宙的觀點

然而，並不是任何人都同意平行宇宙理論。2015年，天體物理學家伊桑·西格爾（Ethan Siegal）曾在一篇研究報告中稱，時空可能永遠停留在理論階段，但是關於時空的觀點也存在著局限性。

關鍵的問題在於宇宙的年齡不足140億年，因此依據我們宇宙的年齡，證明宇宙並非無限的，而是有限的。這將（簡單地）限制粒子重新排列的可能性數量，令人遺憾的是，你的「替身」可能不會很多。

同時，宇宙最初膨脹是以指數級進行的，因為對於空間自身而言存在大量能量。西格爾指出，但是隨著時間的推移，宇宙膨脹顯著減緩，宇宙大爆炸時形成的物質粒子不會繼續膨脹。這意味著多元宇宙以不同速率膨脹，並在不同時間（或長或短）發生膨脹，這將減少了類似我們宇宙的可能性。

西格爾說：「即使不考慮基本常數、微粒和交互反應無限可能數量值的問題，以及不考慮是否多重世界解釋實際描述物理真實性的問題，事實上，可能出現的結果是數量增長非常迅速，甚至超過了指數級增長，除非膨脹發生在一個真實無限大的時間範圍內，否則是不會出現相同的平行宇宙。」

但是西格爾並未將缺少其它宇宙作為一種局限，而是採用一種哲學理論觀點，展示出宇宙獨一無二的重要性。他建議稱，做出這樣的決定，將是「無怨無悔」的。因為沒有其它的現實，可供你的夢想自由選擇，因此你是唯一做出這些選擇的人。

木衛二海洋確實「宜居」微生物可生存

根據英國《自然·天文學》雜誌14日在線發表的一項研究，伽利略號探測器「臨終」前所獲得的實際證據表明——木衛二存在羽流（plume）。這些羽流將其內部海洋物質輸送至太空，使得關於木衛二的爭議消除，確定了該星球海洋具有適宜微生物生存的環境。

木衛二是典型的外太陽系「海洋世界」——在幾千米厚的冰層下蘊含著一個溫暖的流動海洋的天體。為了研究木衛二的內部海洋，一種方法是登陸木衛二後鑽冰，但是這不僅成本高昂，而且技術上也存在挑戰。另一種更好的方法是研究木衛二的羽流，據信羽流會將木衛二內部海洋的物質輸送至表面。

哈勃太空望遠鏡在2012年和2016年都觀測到可能為羽流的現象，不過學界對此的解讀存在爭議。

2017年4月，美國國家航空航天局（NASA）在宣布卡西尼號探測器巔峰發現——土衛二的海洋有支持生命生存的可能性的同時，也宣布了木衛二具備同樣的潛力。

此次，密歇根大學安娜堡分校研究人員賈先哲及同事，詳細考察了伽利略號探測器在1997年飛掠木衛二期間獲得的局部採樣數據，終於發現了迄今為止最強的羽流證據。羽流使圍繞木衛二運行的探測器可以直接對其內部海洋物質進行取樣。團隊報告稱，觀察到的木衛二周圍的磁場和等離子體變化，可以利用羽流輕鬆予以解釋。

對於人類規劃未來對木衛二的探測任務——包括NASA的「木衛二飛剪」（Europa Clipper）和歐洲空間局的「木星冰月探測器」（JUICE），此次的結果都將起到關鍵作用。據預計，這兩艘飛船將於本世紀20年代末到30年代初抵達木星。

新發現：可用蘑菇來打造火星建築物

據國外媒體報道，自完成登月之後，征服火星似乎成為了人類探索深空的下一站。火星移民計劃「MarsOne」希望在2023年讓人類登陸火星。雖然這是一次前往火星的單程旅行，但近期全球仍有20萬人報名爭當志願者。而矽谷明星創業者伊隆·馬斯克（Elon Musk）領導的太空探索公司SpaceX承諾將於2024年將人類送上火星，並於未來在火星上建造一個可容納100萬人的城市。

考慮到火星表面零下55攝氏度的平均溫度和缺氧環境，克利夫蘭建築師克里斯托弗·莫爾（Christopher Maurer）正在與美國國家航空航天局合作，用種植蘑菇來打造火星建築物。

太空建築材料的問題

目前將1磅有效載荷送入軌道需要大約1萬美元的費用。即使SpaceX也承認，由於通過火箭運送有效載荷的成本太高，因此登陸火星的開拓者不可能攜帶所有需要的材料，所以這意味著人類成功登陸火星後可能需要在原地建造一個臨時避難所。

也許臨時的一間小屋聽起來並沒有那麼糟糕，但還有一個問題：為了阻止來自外太空的致命輻射，火星殖民者需要的不僅僅是一些土坯磚。你需要至少10英尺厚的土壤牆，這就是為什麼起初殖民火星的人類或許只能在地下活動—— 「像穴居哺乳動物一樣生活，」莫爾說。

一種新的有機解決方案

在其位於俄亥俄州的建築公司Redhouse Studio Architecture中，莫爾在過去三年中一直嘗試菌絲體根部結構來建造綠色住房。人類通常不會食用蘑菇的這一部位，將其壓縮成板材後就可以建造房屋。在一次會議上，莫爾遇見了美國宇航局科學家林恩·羅斯柴爾德（Lynn Rothschild），後者恰巧也在考慮用菌絲體作為建築材料種植材料的潛力。

他們各自都想到了這一點。在見面都兩人意識到如果可行，他們也可以一起努力實現它：為什麼不在火星上試試呢？

「只需要一個孢子，菌絲體就會無限期地生長。」莫爾說，「只需要掌握一點點種子生物學，載入太空中的幾磅材料就可以變成上千噸的建築材料。」而且，通過精心設計的真空密封塑料袋，菌絲體可以生長成一個巨大的棲息地，甚至不需要任何人工干預，其外殼就像一個太空中的大帳篷。」

現在，莫爾和羅斯柴爾德希望首先在NASA資助的研究中證明這一概念。他們將1，722磅材料（其中大部分是柔軟外殼）轉變成一個「快餐式大宅」（McMansion）大小的冰屋，在短短几周時間內即可生長完成。

如果獲得成功，他們將能夠展示一個也有可能在火星上生長的建築物——而且這一有效載荷幾乎比美國航空航天局先前認為要輕兩個數量級。

一種奇怪的老材料

也許聽起來菌絲體似乎是一種奇怪的建築材料。這可能是你從來沒有聽說過的東西，因為蘑菇只是你日常吃的一種東西，而菌絲則是蘑菇長在地表下的看不見的部分。你怎麼能用真菌來建造一座房子呢？

事實上，菌絲的抗拉強度可以與木材相媲美。此外其還具有重量輕，阻燃以及自我修復力強的特點。只需要少量的水、二氧化碳和藻類，菌絲就可以大面積生長。

「在火星上談論（如何生長）一種生物結構可能聽起來很奇怪，但想一想，數千年來我們已經使用生物製品在地球上建造了無數的棲息地。比如我們用木頭和動物皮做成的圓錐形帳篷，或者是用木頭建造的房屋，我們一直在使用生物製品，」美國航空航天局的羅斯柴爾德說，「我坐在這裡看看自己，我的皮鞋上有皮革，我的牛仔褲上有棉花，毛衣上有羊毛。」

羅斯柴爾德是一位天體生物學家和合成生物學家。她認為，不僅可以通過種植真菌來建造火星避難所，同時還可以利用基因工程的細菌來幫助吸收有害輻射。一種可能性是，真菌本身就可以產生黑色素，幫助將有害能量轉化為更多的建築結構體。這種基因工程是羅斯柴爾德計劃研究項目的另一個主題。