挑選太陽

這個春節(jié)，電影《流浪地球》火了。

當然，正如劉慈欣的諸多作品長期熱議不斷一樣，《流浪地球》的火爆，不僅體現(xiàn)在電影票房層面，也體現(xiàn)在它所引爆的激烈爭議上，各種各樣的爭論和觀點交鋒甚至比電影本身還熱鬧。其中幾乎可以稱之為“經典”的古老問題“科幻姓科還是姓文”，毫不意外地吸引了極為密集的“火力”。堅持“科幻應該首先尊重科學”的一方，列出了《流浪地球》電影中的大量技術錯誤和常識問題（并不都是小說原著中存在的問題），其中最先被列出的一條，就是整個故事得以發(fā)生的基礎——太陽氦閃。

沒錯，嚴格來說，這個故事其實根本不應該發(fā)生。

在現(xiàn)代天體物理學的理論體系中，氦閃作為一種極為激烈而短促的氦-碳聚變過程，確實會發(fā)生在那些擁有0.5-2.0個太陽質量的恒星的“生命進程”中（換言之，太陽也是其中的一員）。但是，與《流浪地球》原著中描寫的不同，在主序階段（也就是一顆恒星的光度和溫度處于那條橫跨赫-羅圖的左上角到右下角的“主星序”時），氦閃是不可能發(fā)生的——原因無他，在這一階段，恒星的主要核聚變活動是由四個氫離子（質子）結合成一個氦離子的氫聚變過程，而氦的聚變要等到恒星脫離主序階段、開始膨脹為紅巨星的時候了：隨著主序星核心部分的氫燃料反應殆盡，恒星的壓力-引力平衡會出現(xiàn)短暫的失衡，大量外部物質被引力拽向星體內側并在這一過程中產生高溫，最終達到氦反應點火的臨界點（當然，質量太小的紅矮星無法做到這一點，會直接演化為白矮星），在此之后，大量氦原子核會在短暫時間內聚變成碳同位素，并產生強大的能量，推動恒星迅速膨脹。不過，考慮到太陽核心中的氫燃料數(shù)量，四平八穩(wěn)的氫聚變還會持續(xù)個幾十億年，因此人類文明基本沒有任何希望在“有生之年”見到這一幕。

哦，對了，還有一種氦閃現(xiàn)象（通常又稱為Ia型超新星）會發(fā)生于更加苛刻的條件下：如果在一個雙星或者多星系統(tǒng)中，同時存在一顆已經結束了氦-碳聚變反應、卻又沒有足夠的質量與溫度開始碳-氧聚變反應，只能靠著“吃老本”繼續(xù)發(fā)光發(fā)熱的白矮星，以及一顆質量夠大、與前者的距離也足夠近的巨星或者超巨星的話，前者的引力將會逐步將后者稀薄的外圍物質抽向自己，最終形成一個由熾熱氫、氦等離子體形成的吸積盤。而在從“同伴”那里“盜取”了足夠多的物質之后，白矮星同樣也會短暫地爆發(fā)氦閃。不過，考慮到太陽壓根兒就沒有伴星（順帶一提，傳說中被個別天文學家認為可能存在的“復仇女神”星，其存在就算是事實，也頂多是一顆質量小得無法啟動氫聚變的褐矮星，完全不需要考慮），這種可能性自然更不會發(fā)生在太陽系內。

總之，無論你是否贊同批評者們的出發(fā)點，事實就是，作為一顆位于赫-羅圖中主星序中下側的G型主序星（主星序內的恒星可以進一步根據(jù)光譜的區(qū)別，分為O，A，B，F(xiàn)，G，K，M七個主要光譜型和數(shù)十個亞型），我們的太陽，可謂恒星之中的“優(yōu)質資產”——主序階段壽命足夠長，光度合適，整體上相對穩(wěn)定，可以讓位于它的宜居帶內的行星得到充足的時間慢慢進化出復雜的生命形式。而作為“流浪地球”事件發(fā)生前提的“太陽在主序階段中期突然爆發(fā)氦閃”，在理論上并不存在出現(xiàn)的可能性，擔心它自然也是毫無意義的。

不過，正如齊奧爾科夫斯基所說的那樣，雖然地球和太陽系是人類的搖籃，但人類顯然不可能永遠待在搖籃里。如果我們的文明足夠幸運，能夠延續(xù)夠長的時間，那么遲早免不了要和別的恒星打交道（當然，躲在飛船里“腳不沾地”到處晃悠也不失為選擇之一，但畢竟，恒星可是這個宇宙中最普遍且易得的天然能源）——而在那時，選擇一處足夠安全的“優(yōu)質地段”，將是優(yōu)先確保的重要事項。

或者更準確地說，在你打算暢游“星辰大海”之前，從候選目標列表中刪除掉那些可能讓你送命的危險“星辰”，實在是必須完成的基本操作。

最先應該被刪除的，自然是那些處于演化初期和末期的恒星——倒不如說，只有一心找死或者徹底發(fā)了瘋的家伙，才會專門往這種地方鉆。在演化初期，仍在以引力導致星體物質收縮產生的重力勢能、而非核聚變?yōu)橹饕茉吹暮阈牵^于冰冷，其表面溫度通常只有數(shù)百開爾文，甚至很難發(fā)出可見光輻射（但紅外波段的輻射倒是稍微明顯一些），完全沒法提供必要的能源。而演化末期的大質量恒星，更是對我們這類脆弱的碳基生命嚴重不友好：原質量未超過奧本海默極限的大型恒星，會變成以高重力、強輻射為主要特征的中子星，除非你是科幻小說《龍蛋》里的中子星文明的后人，否則光是湊近它們就有危險;而更大質量的恒星殘骸，則是眾所周知的黑洞，這玩意兒不但對我們絲毫沒用，而且比中子星更加可怕——畢竟，大概不會有人愿意到黑洞的視界之內去一探究竟吧？

相較之下，演化末期的小質量恒星殘骸倒是“溫和”一些——白矮星通常不會有那么強大的引力，或者致命的輻射，但這些依靠電子簡并力勉強支撐殘軀的垂死恒星，早已失去核聚變能源，在可預見的未來只能逐步“坐吃山空”。而且，除了因為質量太小而無法點燃氦聚變的迷你主序星，大多數(shù)白矮星都曾經歷過紅巨星階段，換言之，它們周遭的行星系統(tǒng)（如果有的話）早已在紅巨星的碰撞生成過程中就已經遭受過一輪烘烤，之后又在紅巨星耗盡能源崩解的過程中遭受了行星狀星云產生的沖擊，存在宜居星球的可能性基本可以等同于零。

除此之外，各種各樣的巨星也不是什么合適的選擇。與很多人的直覺相反，一顆恒星的質量越大，可供燃燒的核燃料越多，它通過核反應耗盡自身、壽終正寢的速度反而越快！那些質量是太陽四五十倍，散發(fā)著白熱光芒的藍/黃超巨星往往會在數(shù)百萬到一千萬年內就結束其主序階段，隨后開始以極快的速度接二連三地完成一系列不斷升級的重元素聚變，并最終作為一顆閃亮的超新星照亮銀河的某個角落。且不說超新星爆發(fā)本身的威力，光是每一輪新的核反應的啟動，都意味著更高的恒星能量輸出，以及更加不宜居的環(huán)境——玩過《星際爭霸2》的玩家們，大概都會對“自由之翼”戰(zhàn)役中的“超級新星”這一關印象深刻。但事實上，游戲中的那顆恒星當時并未發(fā)生超新星爆發(fā)（至少在玩家忙著完成任務時是這樣），而僅僅是在壽終正寢之前點燃了最后的硅-鐵聚變反應。然而僅僅是這樣，致命的輻射能量增幅已經足以將繞轉它的行星向陽面燒成一片焦土。而那些形成時質量更大的恒星，由于其聚變能量輸出過于狂暴，甚至會在整個主序階段都處于不穩(wěn)定狀態(tài)，像一個喝得爛醉的酒鬼一樣不斷“嘔吐”出巨量的物質，直到壓力與引力達成穩(wěn)態(tài)。要住在這種“瘋子”的隔壁，著實不易。更何況，考慮到這些大塊頭那短促的壽命，很可能直到恒星壽終正寢之時，周遭的行星還沒從宇宙塵埃和原行星/行星胚階段走出來。要像游戲里那樣出現(xiàn)一座鳥語花香、擁有大氣，甚至還有本地生物存在的類地行星，著實是件不現(xiàn)實的事。

不過，小一點兒的恒星也不一定就完全宜居。在浩渺的銀河之中，龐大的巨星（比如經常出現(xiàn)在網絡圖片上，讓人們感慨于地球和太陽系的渺小的參宿二與大角星）其實并非“多數(shù)派”（這也和它們那過分短促的壽命有關）。相反，那些個頭不大，質量和光度都很有限的“侏儒”——也就是各式各樣的紅矮星們，才是最為常見的。這些質量只有太陽幾分之一的小型恒星，往往溫度較低、聚變反應微弱而緩慢，雖說肚里的“貨”著實有限，但憑著“細水長流”的訣竅，在主序階段穩(wěn)定地燃燒個百把億年卻也不是什么難事。有了充足的時間，這些恒星周圍要形成行星系也不是什么問題，至少看上去，比起那些不穩(wěn)定的危險大親戚，它們似乎要“和藹”得多。

可惜的是，紅矮星雖說沒有巨星那樣的嚴重不穩(wěn)定問題，但自身的劣勢也并不算少：由于能量輸出不足，這些恒星周遭的宜居帶往往相當狹窄，而且緊靠著恒星。這就意味著，它們附近存在宜居行星的可能性較低，而且就算真有這樣的行星存在，也很可能因為距恒星過近而被引力牢牢束縛，陷入只有一面朝向恒星的潮汐鎖定狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，縱使該行星的大氣層可以在一定程度上傳導熱量，但陷入“一半是火焰，一半是寒冰”的糟糕狀態(tài)，也在所難免。雖說倒也不是過不了日子（尤其是在晨昏線附近的“溫帶”地區(qū)），但顯然居住條件不會特別怡人。

總之，在排除了各種絕對不能選，或者至少不那么合適的候選目標之后，我們不難發(fā)現(xiàn)，對于人類而言，只有那些與太陽足夠相似的恒星，才是最合適的。

然而，就算真的找到了這種不大不小，不算太冷和不算太熱，而且足夠穩(wěn)定的主序星，也不意味著待在它附近就可以高枕無憂。在劉慈欣更加著名、也相對更合理一些的作品《三體》中，造成極端條件的源頭雖然仍是恒星，但相比于不可能在主序階段發(fā)生的“太陽氦閃”，《三體》中的情況卻要相對真實得多：作為三合星系統(tǒng)的半人馬座α是典型的多星系統(tǒng)，三顆恒星的存在導致整個恒星系統(tǒng)內的引力狀況極度復雜、難以預測。存在于恒星系內的行星不是動輒被撕裂、拋飛，就是非常倒霉地直接栽進某顆恒星內部！

不過話說回來，如果非要較真的話，《三體》的故事其實同樣也是幾乎不可能發(fā)生的：軌道復雜的多星系統(tǒng)在形成之初就會嚴重破壞聚集在原始恒星周遭的行星“原材料”，將這些宇宙塵和尚未發(fā)育完成的行星“胚胎”撕裂或者拋飛。在現(xiàn)實中，因為半人馬座α的距離最近就將它選為移民目的地的想法，其實是個天大的錯誤：千辛萬苦移民或者逃難到那里的人們很可能發(fā)現(xiàn)，三星系統(tǒng)中存在的只有一大片類似于太陽系小行星帶的細碎小行星，或者至多能找到幾顆婚神星、灶神星那種級別的行星“半成品”。

考慮到銀河中的雙星和多星系統(tǒng)很可能包攬了近一半、甚至更多的恒星總數(shù)，因此，相當多自身條件“過關”的恒星，其實仍然是不宜居的。然而情況也并非絕對：從理論上講，如果一個穩(wěn)定的雙星系統(tǒng)相互之間的距離足夠近，繞轉足夠平穩(wěn)，對于位于它們的相互繞轉軌道外側的行星而言，這個雙星系統(tǒng)事實上也可以大致視為一顆以系統(tǒng)的質心為中心的單獨恒星，而在合適的位置上，一段宜居帶仍然是可能存在的——《星球大戰(zhàn)》中屢屢作為重要地點出現(xiàn)的天行者家族故鄉(xiāng)塔圖因行星，很可能就是這種情況。畢竟，如果仔細觀察電影中的細節(jié)的話，我們就不難發(fā)現(xiàn)，塔圖因的兩個太陽（看上去很像是光譜型G或者M星的主序星）在天空中靠得相當之近，無論是升起還是落下，幾乎都隔著完全一樣的距離。

不過，就算是穩(wěn)定且大小合適，“保質期”仍然足夠長的單星系統(tǒng)，也不等于“安全區(qū)”的代名詞：如果周圍存在著大量大型天體的話，就算并未形成雙星或者多星系統(tǒng)，恒星周圍的行星仍然可能被強大引力攝動，然后在某一天“不辭而別”，甚至直接與恒星來個“密切接觸”！在這方面，銀河系（以及一切與銀河系類似的旋渦＼棒旋星系）的核心部位都不是什么生命誕生的好去處。雖說弗諾·文奇筆下虛構的那個“零意識深淵”倒是未必存在，但是在密度極大的璀璨群星之間，任何意外之事都會變得不那么意外。更別說在這類星系的最中央，往往還存在著體量大得超乎想象的“最終Boss”——在星系產生之際共同誕生的巨型黑洞。與那些直接由壽終正寢的大質量恒星演化而來的、質量因此相對有限的恒星級黑洞不同，這些極端龐大的天體直接產生于星系初創(chuàng)之際的原始星際物質，或者“朝生暮死”的第一代恒星死亡后互相吞并的黑洞，因此質量和引力都大到駭人聽聞的地步。縱然銀河系在目前所觀察到的宇宙中不過是個小地方，但銀心大黑洞仍然有數(shù)百萬個太陽質量的級別，在這種大玩意兒的附近待著，顯然不是什么安穩(wěn)的事兒。除此之外，眾多恒星密度大（尤其是可能演化為超新星的大質量恒星數(shù)量多）的星團也一樣會充滿麻煩。換言之，就某種角度來看，太陽系周圍那片相對顯得有些“空曠”的太空，沒準兒對我們而言反倒是件好事。

總而言之，雖然在浩渺的銀河之中，要想找到一處合適的桃源鄉(xiāng)并不像看上去那么容易，但可以肯定的是，只要條件允許，人們就一定會去尋找——正如我們的祖先抱著同樣的想法一次又一次地走出東非的群山與莽原一樣。畢竟，自從“人猿相揖別”的時代開始，前進就已然成為了我們的本能。正是為了滿足這種本能，我們才設計了工具，組成了社會，想象與總結出了各種各樣的法律、規(guī)范、習慣與傳統(tǒng)。縱然在某些時刻，人們會因為主觀或者客觀原因的影響而暫時停下腳步，甚至試圖望向幻想中那個煙霧繚繞的過去，但只要我們還能邁開步伐，前進的本能最終都會推動著我們繼續(xù)朝著前方奮力行進。

【責任編輯：劉維佳】