انسان بعد از نابودی زمین در کجا زندگی خواهد کرد؟
متخصصین هواشناسی بر این عقیده هستند که دیگر برای جلوگیری از گرم‌شدن کره‌ی زمین دیر شده است و اگر زمین با این روند به افزایش دما ادامه دهد، در طی چند صد سال آینده غیر قابل سکونت خواهد شد. فیلم (ميان ستاره‌اي) Interstellar که اخیراً در سینماهای جهان اکران شد، توجه همگان را به این نکته جلب کرد که شاید روزی بشر مجبور به ترک زمین شود. برای ما بعنوان افراد علاقه‌مند به فیلم‌های علمی-تخیلی، داستان مهاجرت انسان به سیاره‌ای دیگر برای زندگی بسیار جذاب و هیجان‌انگیز است. اما آیا این کار واقعاً شدنی است؟ یا اینکه راه حلی بهتر از مهاجرت انسان از سیاره‌ی مادری خود وجود دارد؟
داستان‌های علمی-تخیلی، سفر انسان به فضا را به خوبی در فرهنگ عامه جا انداخته‌اند. در این داستان‌ها اکتشافات انسان در فضا توسط سفینه‌های غول‌آسا و با دسترسی به فناوری‌های پیشرفته‌ی فضایی، با سبکی خیال‌پردازانه برای انسان‌ها به تصویر کشیده می‌شود: تعدادی انسان که در این سفینه‌های فوق پیشرفته در کهکشان سفر می‌کنند و اکتشافات خود در این سفر را به سیاره‌ی مادری خود، زمین، گزارش می‌دهند. آن‌ها در این سفر حتی ممکن است سیاره‌های دیگری را که روی آن‌ها حیات وجود دارد کشف کنند که معمولاً این حیات فرازمینی در غالب انسان‌هایی با رنگ پوست بسیار متفاوت از آنچه روی زمین وجود دارد می‌باشد. درنتیجه ممکن است رابطه‌ای با این موجودات فرازمینی برقرار کنند، چه بسا تعدادی از زمینیان به آن سیاره‌ی تازه کشف شده مهاجرت کنند و آن را تسخیر کنند و یا خود تحت سلطه‌ی آن موجودات قرار گیرند. تمام این برخوردها و رفتارها مشابه با رفتاری است که انسان‌ها روی کره‌ی زمین با هم دارند.
تصويري از فيلم ميان ستاره‌اي
اما آیا انسان در چند صد سال آینده به این سطح بالا از تکنولوژی برای سفر در کهکشان و انجام این اکتشافات دست پیدا خواهد کرد؟ برای پاسخ به این سوال باید قوانین فیزیک و اصول مهندسی را تحت بررسی قرار دهیم.
بیشترین سرعتی که انسان به آن دست یافته است.
در طبیعت یک محدودیت سرعت وجود دارد. ما به این محدودیت، سرعت نور (در حدود 186 هزار مایل در ثانیه) می‌گوییم چرا که اولین بار با مطالعه‌ی خواص نور متوجه این محدودیت شدیم. این محدودیت سرعت نشان می‌دهد که اگر نور برای رسیدن به یک مقصد یک سال زمان نیاز داشته باشد، امکان رسیدن ما به همان مقصد در کمتر از یک سال وجود ندارد.
نکته‌ی دیگر که باید به آن توجه کرد این است که جهان بسیار وسیع است. هشت دقیقه طول می‌کشد تا نور از زمین به خورشید و یا بالعکس برسد، سه سال طول می‌کشد تا از زمین به دومین ستاره‌ی نزدیک به ما برسد، 27 هزار سال طول می‌کشد تا از زمین به مرکز کهکشان راه شیری برسد و بیش از 2 میلیون سال طول می‌کشد تا از زمین به کهکشان همسایه‌ی ما برسد. جالب اینکه اگر ابعاد جهان را در نظر بگیرید، تمام این فواصل، نزدیک و در همسایگی ما به حساب خواهند آمد.
این فاصله‌های بسیار طولانی بین منظومه‌های ستاره‌ای در کنار محدودیت سرعت نور، باعث می‌شود سفر در فضا مشکلات زیادی از نظر زمانی داشته باشد و نویسندگان داستان‌های علمی-تخیلی باید این محدودیت را در نظر بگیرند. در بسیاری از داستان‌های علمی-تخیلی اخیر از مفهوم کرمچاله یا همان خمیدگی فضا-زمان که به معنای خم شدن ساختار 4 بعدی فضا-زمان و ایجاد میان‌برهایی برای سفر از یک نقطه‌ی جهان به نقطه‌ای دیگر است استفاده می‌شود.
برگرفته از مطلب سفر در زمان از مجموعه‌ي سفر در زمان المپياد فيزيک رشد (پايين همين مطلب راهنما و پيوندها داده شده)
امکان سفر از طریق کرمچاله‌ها از دیدگاه ریاضی با دقت بسیار بالایی مورد بررسی قرار گرفته است و با وجود وسوسه انگیز بودن این نوع سفر، برای تحقق آن لازم است نوعی از ماده را کشف کنیم که رفتار آن بسیار متفاوت از رفتار متعارف ماده در اطراف ما باشد.
محدودیت‌ها را در نظر بگیریم.
سیستم‌های پیشران که امروزه برای سفرهای فضایی استفاده می‌شوند و همچنین سیستم‌هایی که بشر در آینده‌ی نزدیک به آن‌ها دست پیدا خواهد کرد همگی برمبنای قوانین نیوتن کار می‌کنند. به این مفهوم که برای حرکت به جلو، باید چیزی را به عقب پرتاب کنیم و یا توسط نیرویی به سمت جلو هُل داده شویم. نکته این است که حتی با استفاده از بهترین و پیشرفته ترین سیستم‌های پیشران امروزی، در کُل عالم جرم کافی برای حرکت دادن یک انسان با نیمی از سرعت نور نیز وجود ندارد. درحال حاضر رسیدن به سرعت‌هایی در حدود %0.01 سرعت نور نیز بسیار پرهزینه هستند.
اگر به تکنولوژی‌های جدید مانند رانش گرماهسته‌اي Thermonuclear Propulsion روی بیاوریم، اوضاع کمی بهتر می‌شود؛ اما همچنان بیشترین سرعتی که خواهیم توانست به آن دست پیدا کنیم تنها چند درصد از سرعت نور خواهد بود.
مقصد بعدی انسان برای زندگی کجاست؟
مسافت‌های زیاد و سرعت پایین در سفرهای فضایی به این معنی است که این سفرها برای رسیدن به مقصدهای دور بسیار طولانی خواهد بود. زیست‌شناسان نجومی بر این عقیده هستند که کهکشان ما مکان‌های قابل سکونت بسیار زیادی دارد، تخمین آن‌ها درحدود 1 ستاره از بین هر 10 ستاره، تا 1 ستاره از بین هر 10 هزار ستاره متغیر است. با این حال، با توجه به فواصل بسیار زیادی که بین ستاره‌های داخل کهکشان وجود دارد و سرعت پایین فضاپیماهای امروزی برای سفر در فضا، برای رسیدن به این مقصدهای قابل سکونت سفری در پیش خواهیم داشت که قرن‌ها یا هزاره‌ها به طول خواهد انجامید.
همچنین به مفهوم جهان‌های قابل سکونت توجه کنید. از نظر یک زیست‌شناس نجومی جهان قابل سکونت سیاره‌ای دارای اقیانوس‌های آب است که در مداری به دور ستاره‌ای شبیه به خورشید می‌چرخد. اما سکونت‌پذیری از نظر انسان چیزی بیش از صرفا وجود آب بر روی یک سیاره است و احتمال اینکه افراد عادی بتوانند به راحتی در چنین سیاره‌ای به زندگی مشغول شوند پایین است.
شرایط جوی و اکوسیستمی کره‌ی زمین حاصل تحولاتی است که در طی سالیان سال بر روی این سیاره رخ داده است، و احتمال رخ دادن اتفاقی همین تحولات بر روی یک سیاره‌ی دیگر بسیار بعید به نظر می‌رسد. علیرغم مشکلاتی که اکنون کره‌ی زمین با آن روبروست، همچنان این سیاره نسبت به هر سیاره‌ی قابل سکونت دیگر که در کهکشان خود کشف کنیم بهترین گزینه برای زندگی انسان در آن است. متخصصین هواشناسی در مورد اثرات مخرب افزایش کربن‌دی‌اکسید تا حدود %0.1 در اتمسفر زمین هشدار می‌دهند. اما در مقابل، یک سیاره‌ی قابل سکونت دیگر با اکوسیستم خاص خود می‌تواند هوایی غیر قابل تنفس و حتی سمی داشته باشد. زمینی‌سازی (Terraforming) فرآیند اصلاحی است که باید در این سیاره‌ها انجام شود تا شرایط آن‌ها برای زندگی انسان هموار شود. انجام این فرآیند ملزم به ایجاد تغییرات اساسی در اتمسفر و بیوسفر سیاره و همچنین تغییر اکوسیستم آن می‌باشد. واضح است که انجام این تغییرات به مراتب دشوارتر از چند اقدام کوچک جهت حل مشکلات زیست‌محیطی روی زمین و برگرداندن آن به شرایط مناسب اولیه است.
خانه‌ی جدید انسان: فضاپیماها
شاید سوال بنیادی این باشد که چرا انسان‌ها باید علاقه‌ای به مهاجرت به سیارات دیگر داشته باشند؟
با پیشرفت انسان در زمینه‌ی سفرهای فضایی، دیگر انسان نیازی به یافتن سیاره‌ای جدید برای مهاجرت به آن‌جا نخواهد داشت. بلکه می‌تواند محل سکونت خود را بسازد و در آینده‌ای نزدیک در سفینه‌هایی که ساخته می‌شود زندگی کند. از نظر اقتصادی این کار بسیار به صرفه‌تر از تغییر دادن محیط یک سیاره برای قابل زیست شدن آن می‌باشد. پژوهشگرانی زیر نظر سازمان فضایی آمریکا (ناسا) زیست‌گاه‌هایی با حرکت مداری را طراحی کرده‌اند که قابلیت جا دادن دهها یا صدها هزار ساکن را دارند. مواد و مصالح لازم برای ساخت این زیست‌گاه‌ها نیز از حفاری بر روی یک سیارک با ابعاد چند صد متر قابل تأمین است. این طرح یک مزیت خیلی بزرگ در مقایسه با مهاجرت انسان به سیاره‌های دیگر دارد و آن عدم نیاز به پرتاب کردن میلیونها تن مصالح و مواد اولیه با هزینه‌های گزاف به فضا است. با توجه به اینکه در منظومه‌ی شمسی ما میلیونها سیارک وجود دارد، مصالح لازم برای ساخت این زیست‌گاه‌ها در ابعاد بسیار بزرگ وجود دارد. و این کار در مقایسه با زمینی‌سازی سیاره‌ای مانند مریخ بسیار ساده‌تر است و به تکنولوژی‌های کمتری نیاز دارد.
آیا انسان نیازی به سفر به ستاره‌های دیگر دارد؟
سفر به ستاره‌های دیگر و مهاجرت به سیارات دیگر درنهایت نه به خاطر نیاز، بلکه به خاطر علاقه‌ی بشر به این کار انجام خواهد شد، علاقه و انگیزه‌ی کاوش جهان‌های جدید و ناشناخته و همچنین حس زیبایی‌شناختی برای محیط‌های بکر و طبیعی.
اکنون چه چیزی در پیش روی ماست؟ تجاری سازی سفرهای فضایی و به‌کارگیری موشک‌های قابل استفاده‌ی مجدد، به زودی منجر به کاهش هزینه‌های این سفرها از دهها هزار دلار به ازای هر کیلوگرم به تنها چند صد دلار به ازای هر کیلوگرم می‌شود. و این به آن معنی است که سفر به فضا برای انسان‌های بیشتری قابل دسترسی خواهد بود.
درحال حاضر وسوسه‌ی حفاری بر روی سیارک‌ها منجر به رقابت‌های تجاری شده است. یک سیارک فلزی با ابعاد یک کیلومتر می‌تواند صدها برابر بیشتر از کل منابع روی زمین، نیکل، طلا و فلزات گرانبهای دیگر داشته باشد. انرژی خورشیدی در فضا نیز منبعی تجدیدپذیر برای تأمین انرژی لازم جهت زندگی در فضا می‌باشد. رشد بسیار سریع تکنولوژی در زمینه‌ی اتومبیل و کامپیوتر می‌تواند در صنایع فضایی مورد استفاده قرار گیرد.
نکاتی که تا اینجا به آن‌ها اشاره شد، این تصویر را در آینده‌ی نزدیک برای ما مجسم می‌کند: سفینه‌هایی قابل سکونت با حرکت مداری که نیاز خود را از منابع موجود در خورشید، زمین و سیارک‌ها فراهم می‌کنند. بنابراین اگر در آینده کره‌ی زمین در شرایطی غیرقابل سکونت قرار بگیرد، نیازی نیست برای یافتن محل زندگی جدید سفرهایی طولانی در کهکشان داشته باشیم.
برای ساخت سفینه‌های قابل سکونت، صنعت فضا باید پیشرفت بسیار زیادی کند و اگر روزی مجبور باشیم کره‌ی زمین را ترک کنیم تا مدتی استراحت کند و آسیب‌های وارد شده به خود را جبران کند، این اتفاق به سرعت خواهد افتاد.
البته واضح است که اگر بتوانیم به تکنولوژی سفر در فضا از طریق خمیدگی فضا-زمان دست پیدا کنیم، این پیش‌بینی‌ها به کلی متفاوت خواهد بود.
نمايه‌اي از آنچه در ماه ميتوان زير سطح ساخت. اين گونه پروژه‌ه براي مريخ هم پيش بيني شده.
منبع:
منابع مفيد:
براي مفهوم سفر در زمان مجموعه‌ي سفر در زمان بخش فيزيک:
سفر در زمان-۱
سفر در زمان -۲
سفر در زمان-۳
سفر در زمان-بدون کرمچاله هرگز!
زماني که واقعيت ندارد!
سفينه‌ي نسبيتي