天地志 | 种植蘑菇生产火星建筑
霍金遗作暗示平行宇宙数量有限
我们的宇宙是独一无二的吗？
从科幻故事到科学事实，有一个概念表明，除了我们所在的宇宙空间之外，还有其它的宇宙空间存在。你一生中所做的一切，都是在交替现实中完成的。这个概念被称为“平行宇宙（parallel universe）”，是多元宇宙天文理论的一个方面。
这种概念曾出现在漫画书、电子游戏、电视和电影作品中。例如：电影《吸血鬼巴菲》《星际迷航》《神秘博士》和《数码宝贝》中均有关于平行宇宙概念的延伸（在这篇文章最后，有关于平行宇宙更完整的科幻剧和小说目录）。
事实上，有许多证据表明平行宇宙的真实存在。首先，平行宇宙概念的深入研究有助于我们更好地理解我们宇宙的起源。
多元宇宙支持论
大约137亿年前，简单地讲，我们宇宙中所知晓的一切事物都源自一个无限小的奇点。依据大爆炸理论，一些未知因素触发导致奇点在三维空间中不断扩大和膨胀，伴随着最初膨胀的巨大能量冷却，光线开始闪烁出现。最终，较小的宇宙粒子形成，之后它们结合在一起逐渐形成现今观测到的天体，例如：星系、恒星和行星。
多元宇宙存在的一个较大问题是：我们是唯一的宇宙吗？基于我们当前的技术，我们在宇宙中的观测非常有限，因为宇宙是弯曲的，我们如同身处玻璃鱼缸之中，无法观看到“鱼缸”之外的世界（前提是存在多元宇宙）。
目前至少有5个理论证实多元宇宙存在的可能性：
1、“无限宇宙”。我们并不知道时空的真实外形，一个显著理论是宇宙是扁平的，并且永远持续存在，这暗示着许多宇宙存在的可能性。但是考虑到这个问题，宇宙很可能重复复制，因为仅能通过一些方式组合在一起。
2、“泡沫宇宙”。另一个多元宇宙理论来自于“永恒膨胀理论（eternal inflation）”。基于塔夫斯大学宇宙学家亚历山大·维兰金（Alexander Vilenkin）的观点，当整体观看时空时，一些太空区域正在停止膨胀，这些区域就像大爆炸膨胀之后的宇宙空间。然而，另一些太空区域仍继续膨胀变大，因此如果把我们的宇宙想像成一个泡沫，它正好位于空间泡沫宇宙网络之中。该理论有趣之处在于，其它宇宙可能具有不同的物理法则，因为它们之间没有关联。
3、“子宇宙”。或许多元宇宙可以遵循量子力学理论（亚原子粒子行为），作为“子宇宙”理论的一部分。如果你遵循概率论法则，将表明你做出每个决定的结果，都会有相应的宇宙空间。因此在一个宇宙中，你前往中国工作，而在另一个宇宙空间，或许你的“替身”正在路上，“替身”的飞机将着陆在另一个地方，之后决定留下来……。
4、“数学宇宙”。另一个解释多元宇宙的可能性理论是科学家正在探索的“数学宇宙”，简单地讲，以数学结构解释宇宙形态，可能改变人们对宇宙的认知，之前由于人们所栖息宇宙的限制，会对宇宙结构产生片面认知。“数学宇宙”理论提出者、美国麻省理工学院马克斯·泰格马克（Max Tegmark）称，以数学理论描述宇宙完全不受到人们主观意识的束缚影响，我认为存在着与人类相独立的宇宙空间，它将继续存在，即使没有人类。
5、“平行宇宙”。最后但同样重要的理论是“平行宇宙”，该理论认为宇宙是扁平的，构成多元宇宙的粒子数量可能限定在10^10^122种可能性，因此有无数个宇宙碎片，其中的粒子排列必须无限次地重复。
在史蒂芬·霍金（Stephen Hawking）去世之前，他最后的研究报告也讨论了多元宇宙。这篇研究报告发表在2018年5月，就在他死亡前几个月。他曾在英国剑桥大学深入讨论了这个理论，他说：“我们并非处于一个单一、独一无二的宇宙，但是我们的研究暗示多元宇宙的数量有限的，很可能形成更小等级的宇宙。”
反对平行宇宙的观点
然而，并不是任何人都同意平行宇宙理论。2015年，天体物理学家伊桑·西格尔（Ethan Siegal）曾在一篇研究报告中称，时空可能永远停留在理论阶段，但是关于时空的观点也存在着局限性。
关键的问题在于宇宙的年龄不足140亿年，因此依据我们宇宙的年龄，证明宇宙并非无限的，而是有限的。这将（简单地）限制粒子重新排列的可能性数量，令人遗憾的是，你的“替身”可能不会很多。
同时，宇宙最初膨胀是以指数级进行的，因为对于空间自身而言存在大量能量。西格尔指出，但是随着时间的推移，宇宙膨胀显著减缓，宇宙大爆炸时形成的物质粒子不会继续膨胀。这意味着多元宇宙以不同速率膨胀，并在不同时间（或长或短）发生膨胀，这将减少了类似我们宇宙的可能性。
西格尔说：“即使不考虑基本常数、微粒和交互反应无限可能数量值的问题，以及不考虑是否多重世界解释实际描述物理真实性的问题，事实上，可能出现的结果是数量增长非常迅速，甚至超过了指数级增长，除非膨胀发生在一个真实无限大的时间范围内，否则是不会出现相同的平行宇宙。”
但是西格尔并未将缺少其它宇宙作为一种局限，而是采用一种哲学理论观点，展示出宇宙独一无二的重要性。他建议称，做出这样的决定，将是“无怨无悔”的。因为没有其它的现实，可供你的梦想自由选择，因此你是唯一做出这些选择的人。
木卫二海洋确实“宜居” 微生物可生存
根据英国《自然·天文学》杂志14日在线发表的一项研究，伽利略号探测器“临终”前所获得的实际证据表明——木卫二存在羽流（plume）。这些羽流将其内部海洋物质输送至太空，使得关于木卫二的争议消除，确定了该星球海洋具有适宜微生物生存的环境。
木卫二是典型的外太阳系“海洋世界”——在几千米厚的冰层下蕴含着一个温暖的流动海洋的天体。为了研究木卫二的内部海洋，一种方法是登陆木卫二后钻冰，但是这不仅成本高昂，而且技术上也存在挑战。另一种更好的方法是研究木卫二的羽流，据信羽流会将木卫二内部海洋的物质输送至表面。
哈勃太空望远镜在2012年和2016年都观测到可能为羽流的现象，不过学界对此的解读存在争议。
2017年4月，美国国家航空航天局（NASA）在宣布卡西尼号探测器巅峰发现——土卫二的海洋有支持生命生存的可能性的同时，也宣布了木卫二具备同样的潜力。
此次，密歇根大学安娜堡分校研究人员贾先哲及同事，详细考察了伽利略号探测器在1997年飞掠木卫二期间获得的局部采样数据，终于发现了迄今为止最强的羽流证据。羽流使围绕木卫二运行的探测器可以直接对其内部海洋物质进行取样。团队报告称，观察到的木卫二周围的磁场和等离子体变化，可以利用羽流轻松予以解释。
对于人类规划未来对木卫二的探测任务——包括NASA的“木卫二飞剪”（Europa Clipper）和欧洲空间局的“木星冰月探测器” （JUICE），此次的结果都将起到关键作用。据预计，这两艘飞船将于本世纪20年代末到30年代初抵达木星。
新发现：可用蘑菇来打造火星建筑物
据国外媒体报道，自完成登月之后，征服火星似乎成为了人类探索深空的下一站。火星移民计划“MarsOne”希望在2023年让人类登陆火星。虽然这是一次前往火星的单程旅行，但近期全球仍有20万人报名争当志愿者。而硅谷明星创业者伊隆·马斯克（Elon Musk）领导的太空探索公司SpaceX承诺将于2024年将人类送上火星，并于未来在火星上建造一个可容纳100万人的城市。
考虑到火星表面零下55摄氏度的平均温度和缺氧环境，克利夫兰建筑师克里斯托弗·莫尔（Christopher Maurer）正在与美国国家航空航天局合作，用种植蘑菇来打造火星建筑物。
太空建筑材料的问题
目前将1磅有效载荷送入轨道需要大约1万美元的费用。即使SpaceX也承认，由于通过火箭运送有效载荷的成本太高，因此登陆火星的开拓者不可能携带所有需要的材料，所以这意味着人类成功登陆火星后可能需要在原地建造一个临时避难所。
也许临时的一间小屋听起来并没有那么糟糕，但还有一个问题：为了阻止来自外太空的致命辐射，火星殖民者需要的不仅仅是一些土坯砖。你需要至少10英尺厚的土壤墙，这就是为什么起初殖民火星的人类或许只能在地下活动—— “像穴居哺乳动物一样生活，”莫尔说。
一种新的有机解决方案
在其位于俄亥俄州的建筑公司Redhouse Studio Architecture中，莫尔在过去三年中一直尝试菌丝体根部结构来建造绿色住房。人类通常不会食用蘑菇的这一部位，将其压缩成板材后就可以建造房屋。在一次会议上，莫尔遇见了美国宇航局科学家林恩·罗斯柴尔德（Lynn Rothschild），后者恰巧也在考虑用菌丝体作为建筑材料种植材料的潜力。
他们各自都想到了这一点。在见面都两人意识到如果可行，他们也可以一起努力实现它：为什么不在火星上试试呢？
“只需要一个孢子，菌丝体就会无限期地生长。”莫尔说，“只需要掌握一点点种子生物学，载入太空中的几磅材料就可以变成上千吨的建筑材料。”而且，通过精心设计的真空密封塑料袋，菌丝体可以生长成一个巨大的栖息地，甚至不需要任何人工干预，其外壳就像一个太空中的大帐篷。”
现在，莫尔和罗斯柴尔德希望首先在NASA资助的研究中证明这一概念。他们将1，722磅材料（其中大部分是柔软外壳）转变成一个“快餐式大宅”（McMansion）大小的冰屋，在短短几周时间内即可生长完成。
如果获得成功，他们将能够展示一个也有可能在火星上生长的建筑物——而且这一有效载荷几乎比美国航空航天局先前认为要轻两个数量级。
一种奇怪的老材料
也许听起来菌丝体似乎是一种奇怪的建筑材料。这可能是你从来没有听说过的东西，因为蘑菇只是你日常吃的一种东西，而菌丝则是蘑菇长在地表下的看不见的部分。你怎么能用真菌来建造一座房子呢？
事实上，菌丝的抗拉强度可以与木材相媲美。此外其还具有重量轻，阻燃以及自我修复力强的特点。只需要少量的水、二氧化碳和藻类，菌丝就可以大面积生长。
“在火星上谈论（如何生长）一种生物结构可能听起来很奇怪，但想一想，数千年来我们已经使用生物制品在地球上建造了无数的栖息地。比如我们用木头和动物皮做成的圆锥形帐篷，或者是用木头建造的房屋，我们一直在使用生物制品，”美国航空航天局的罗斯柴尔德说，“我坐在这里看看自己，我的皮鞋上有皮革，我的牛仔裤上有棉花，毛衣上有羊毛。”
罗斯柴尔德是一位天体生物学家和合成生物学家。她认为，不仅可以通过种植真菌来建造火星避难所，同时还可以利用基因工程的细菌来帮助吸收有害辐射。一种可能性是，真菌本身就可以产生黑色素，帮助将有害能量转化为更多的建筑结构体。这种基因工程是罗斯柴尔德计划研究项目的另一个主题。
无论如何，罗斯柴尔德和莫尔想象他们可以建造一个看起来更像是人类住宅而不是史前洞穴的避难所，因为你可以以任何你想要的形状来种植菌丝体。而在这样做的时候，火星可能更像是一个值得生活的地方。
展望未来
尽管该项目听起来很有希望，但在火星上建立一个栖息地还有很长的路要走。这项为期九个月的研究现在才刚刚开始，其目标是美国航空航天局将要在未来十到二十年要实现的计划。如果进展顺利，该团队将开展另一项持续两年的项目。
“理论上已经表明这会有用，”罗斯柴尔德说，“用真菌打造一个圆顶冰屋是一个非常简单的概念。”
当然，在距地球3390万英里以外的地方实现这一点只是稍微复杂一些。
责任编辑：卡戎
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