Tương lai nhân loại - Michio Kaku (Phần 37)

SỰ NÓNG LÊN TOÀN CẦU VÀ KHỦNG BỐ SINH HỌC

Kể từ khi kết thúc giai đoạn băng hà cuối cùng khoảng mười nghìn năm trước, Trái Đất vẫn đã dần dần nóng lên. Tuy nhiên, trong nửa thế kỷ qua, trái đất đã được làm nóng hơn ở một tốc độ và tăng cường đáng báo động. Chúng ta thấy bằng chứng về điều này trên nhiều cái phải đối mặt:

. Mọi con sông băng lớn trên Trái Đất đang suy giảm nhanh

. Băng ở cực bắc đã bị mỏng đi trung bình 50% trong hơn 50 năm qua

. Phần lớn của Greenland, được bao phủ bởi băng lớn thứ hai thế giới, đang tan băng

. Một phần của Nam Cực có kích thước của Delaware, tảng băng Larsen C, đã bị phá vỡ vào năm 2017, và sự ổn định của các dải băng và nền băng hà đang được đặt câu hỏi

. Những năm gần đây đã trở thành nóng nhất từng được ghi lại trong lịch sử nhân loại

. Nhiệt độ trung bình của Trái Đất đã tăng khoảng 1,3 độ C trong thế kỷ qua

. Trung bình, mùa hè dài hơn khoảng một tuần so với trước đây

. Chúng ta đang thấy ngày càng nhiều "sự kiện một trăm năm", chẳng hạn như cháy rừng, lũ lụt, hạn hán và bão

Có nguy cơ là, nếu sự nóng lên toàn cầu này tăng tốc trong những thập kỷ tới, nó có thể làm mất ổn định các quốc gia trên thế giới, tạo ra nạn đói hàng loạt, tạo ra sự di cư hàng loạt từ các khu vực ven biển và đe dọa nền kinh tế thế giới. Tôi văn minh.

Ngoài ra còn có mối đe dọa của vũ khí khuẩn sinh học (weaponized biogerms) mà có thể có khả năng quét sạch 98% dân số của con người.

Trong suốt lịch sử thế giới, những kẻ giết người vĩ đại nhất không phải là chiến tranh mà là bệnh dịch và dịch bệnh. Thật không may, có thể là các quốc gia đã giữ bí mật dự trữ các bệnh chết người, chẳng hạn như bệnh đậu mùa, có thể được vũ khí hóa bằng cách sử dụng công nghệ sinh học để tạo ra sự tàn phá. Cũng có nguy hiểm là ai đó có thể tạo ra vũ khí cho ngày tận thế (Doomsday weapon) bằng cách tạo ra một số mầm bệnh hiện có như là – Ebola, HIV, cúm gia cầm – và làm cho nó nguy hiểm hơn hoặc làm cho nó lây lan nhanh chóng và dễ dàng hơn.

Có lẽ trong tương lai, nếu chúng ta mạo hiểm khám phá đến các hành tinh khác, chúng ta có thể tìm thấy đống tro tàn của những nền văn minh đã chết: hành tinh có khí quyển có tính phóng xạ cao; các hành tinh quá nóng, vì hiệu ứng nhà phi mã; hoặc các hành tinh với các thành phố trống rỗng vì họ sử dụng vũ khí công nghệ sinh học tiên tiến trên chính họ. Vì vậy, quá trình chuyển đổi từ Loại 0 sang Loại I thì chẳng có gì là đảm bảo cả, và trên thực tế là thách thức lớn nhất đối với nền văn minh mới nổi – như chúng ta đang…

NĂNG LƯỢNG CHO NỀN VĂN MINH LOẠI I

Một câu hỏi quan trọng là liệu một nền văn minh loại I có thể chuyển đổi sang các nguồn năng lượng khác với nhiên liệu hóa thạch hay không.

Một khả năng là khai thác năng lượng hạt nhân uranium. Nhưng nhiên liệu uranium cho một lò phản ứng hạt nhân thông thường tạo ra một lượng lớn các sản phẩm chất thải hạt nhân, là chất phóng xạ trong hàng triệu năm. Thậm chí ngày nay, năm mươi năm khi đã tiến vào thời đại hạt nhân, chúng ta vẫn không có cách an toàn để lưu trữ cho chất thải hạt nhân cao cấp. Vật liệu này cũng khá nóng và có thể tạo ra một cuộc khủng hoảng, như chúng ta đã thấy trong thảm họa Chernobyl và Fukushima.

Một giải pháp thay thế cho [năng lượng phân hạch urani, fission power] là [năng lượng nhiệt hạch, fusion power], như chúng ta đã thấy ở chương 8, thứ vẫn chưa sẵn sàng cho mục đích thương mại, nhưng nền văn minh loại I với một thế kỷ tiến xa hơn thì chúng ta có thể hoàn thiện công nghệ và có thể sử dụng nó như một thứ không thể thiếu nguồn năng lượng gần như không giới hạn này.

Một lợi thế của năng lượng nhiệt hạch là nhiên liệu của nó là hydro, có thể được chiết xuất từ nước biển. Một nhà máy nhiệt hạch cũng không thể chịu đựng một cuộc khủng hoảng thảm khốc như những cái chúng ta thấy ở Chernobyl và Fukushima. Nếu có sự cố trong nhà máy nhiệt hạch (chẳng hạn như khí siêu nóng chạm vào lớp lót của lò phản ứng) thì quá trình nhiệt hạch sẽ tự động tắt. (Điều này là do quá trình hợp nhất phải đạt được tiêu chí Lawson: nó phải duy trì mật độ và nhiệt độ thích hợp để hợp nhất hydro trong một khoảng thời gian nhất định. Nhưng nếu quá trình nhiệt hạch không thể kiểm soát được, tiêu chuẩn Lawson không còn thỏa mãn và nó tự dừng lại.)

Ngoài ra, một lò phản ứng nhiệt hạch chỉ tạo ra lượng chất thải hạt nhân rất nhỏ. Bởi vì các neutron được tạo ra trong quá trình nhiệt hạch hay hợp nhất hydro, các neutron này có thể chiếu xạ thép của lò phản ứng, làm cho nó có một chút tính phóng xạ. Nhưng lượng chất thải được tạo ra trong cách thức này chỉ là một phần rất nhỏ so với lượng được tạo ra bởi các lò phản ứng uranium.

Ngoài năng lượng nhiệt hạch, còn có các nguồn năng lượng tái tạo khác có thể. Một khả năng hấp dẫn đối với nền văn minh loại I là khai thác năng lượng mặt trời dựa trên trạm không gian. Vì 60% năng lượng của mặt trời bị mất khi đi qua bầu khí quyển, các vệ tinh có thể khai thác năng lượng mặt trời nhiều hơn những trạm thu gom trên bề mặt Trái Đất.

Một hệ thống năng lượng mặt trời dựa trên trạm không gian có thể bao gồm nhiều gương lớn quay quanh Trái đất thu ánh sáng mặt trời. Chúng sẽ là địa tĩnh (quay quanh Trái đất với cùng tốc độ mà tại đó Trái Đất quay, vì vậy chúng xuất hiện ở một vị trí cố định trên bầu trời). Năng lượng này sau đó có thể được chiếu chuyển xuống một trạm tiếp nhận trên Trái Đất dưới dạng bức xạ vi sóng, và sau đó nó sẽ được phân phối thông qua một lưới điện truyền thống.

Có nhiều ưu điểm cho năng lượng mặt trời trong không gian. Nó sạch sẽ và không có chất thải. Nó có thể tạo ra năng lượng 24 giờ mỗi ngày, thay vì chỉ vào ban ngày ở mặt đất. (Những vệ tinh này hầu như không bao giờ trong bóng tối của Trái Đất, vì đường đi của chúng khiến chúng cách xa đáng kể so với quỹ đạo của Trái đất.) Các tấm pin mặt trời không có bộ phận chuyển động, làm giảm đáng kể chi phí sửa chữa và sửa chữa. Và tốt hơn hết, năng lượng mặt trời trong không gian tràn ra nguồn năng lượng miễn phí gần như vô hạn từ mặt trời.

Các nhóm nhà khoa học cũng đã xem xét các câu hỏi về năng lượng mặt trời không gian đã kết luận rằng mục tiêu là có thể đạt được với công nghệ có sẵn off-the-shelf. Nhưng vấn đề chính, giống như mọi nỗ lực liên quan đến du hành vũ trụ, là chi phí. Ước tính đơn giản cho thấy rằng điều này hiện vẫn đắt hơn nhiều lần so với việc đặt các tấm pin mặt trời ở sân sau của bạn.

Năng lượng mặt trời trong không gian vượt xa các phương tiện của nền văn minh Loại 0 như của chúng ta, nhưng nó có thể trở thành một nguồn năng lượng tự nhiên cho nền văn minh loại I vì nhiều lý do:

. Chi phí du hành vũ trụ đang giảm, đặc biệt là do sự ra đời của các công ty tên lửa tư nhân và phát minh ra tên lửa tái sử dụng.

. Thang máy không gian có thể được thực hiện vào cuối thế kỷ này.

. Các tấm pin mặt trời trong không gian có thể được làm bằng vật liệu nano nhẹ, khiế giảm trọng lượng và chi phí.

. Các vệ tinh mặt trời có thể được lắp ráp trong không gian bởi robot, loại bỏ sự cần thiết cho các phi hành gia.

Nó cũng thường được coi là an toàn bởi vì trong khi vi sóng có thể gây hại, tính toán cho thấy hầu hết năng lượng bị giới hạn trong chùm, và năng lượng thoát ra ngoài chùm tia phải nằm trong tiêu chuẩn môi trường được chấp nhận.

CHUYỂN SANG LOẠI II

Cuối cùng, một nền văn minh loại I có thể làm cạn kiệt sức mạnh trên hành tinh quê hương của nó và tìm cách khai thác năng lượng khổng lồ được tìm thấy trong chính mặt trời.

Một nền văn minh loại II nên dễ dàng làm điều ấy, vì họ có khả năng bất tử. Không có gì được biết đến với khoa học có thể phá hủy nền văn hóa của họ. Thiên Thạch hoặc va chạm tiểu hành tinh có thể tránh được bằng cách sử dụng tên lửa. Hiệu ứng nhà kính có thể tránh được bằng cách sử dụng các công nghệ dựa trên hydro hoặc mặt trời (các tế bào nhiên liệu, các nhà máy nhiệt hạch, vệ tinh mặt trời không gian, vân vân). Nếu có bất kỳ mối đe dọa nào về hành tinh, họ thậm chí có thể rời khỏi nhà của họ trong các hạm đội tàu không gian rộng lớn. Họ thậm chí có thể di chuyển hành tinh của họ nếu cần thiết. Vì họ có đủ năng lượng để làm chệch hướng các tiểu hành tinh, chúng có thể đánh chúng quanh hành tinh của chúng, gây ra một sự thay đổi nhỏ trong quỹ đạo của nó. Với các thao tác giống như "súng cao su" để quăng ra xa liên tiếp (slingshot maneuvers), họ có thể di chuyển quỹ đạo của hành tinh xa hơn mặt trời nếu ngôi sao của họ có vòng đời bắt đầu già đi và bắt đầu mở rộng.

Để cung cấp năng lượng cho nền văn minh của họ, họ có thể, như chúng ta đã đề cập trước đó, xây dựng một quả cầu Dyson để thu hoạch hầu hết năng lượng từ mặt trời. (Một vấn đề với việc xây dựng những công trình siêu khổng lồ như vậy có thể không đủ vật liệu xây dựng trên các hành tinh đá để xây dựng chúng. Vì mặt trời của chúng ta lớn hơn đường kính Trái đất gấp 109 lần, nó đòi hỏi một lượng lớn vật chất là sử dụng công nghệ nano. Nếu những siêu công trình này (megastructures) được làm bằng vật liệu nano, chúng có thể chỉ dày cỡ một vài phân tử, mà theo đó sẽ làm giảm đáng kể số lượng vật liệu xây dựng cần thiết.)

Số lượng các nhiệm vụ không gian cần thiết để tạo ra các siêu cơ sở hạ tầng như vậy thực sự là hoành tráng. Nhưng chìa khóa để xây dựng chúng có thể là sử dụng robot xây dựng trạm không gian và vật liệu tự tổ chức. Ví dụ, nếu một nhà máy nano có thể được xây dựng trên mặt trăng để tạo các tấm ráp cho quả cầu Dyson, chúng có thể được lắp ráp trong không gian bên ngoài không gian. Bởi vì những robot này tự sao chép, một số lượng gần như không giới hạn của chúng có thể được xây dựng để tạo ra cấu trúc này.

Nhưng ngay cả khi nền văn minh loại II thì cũng chỉ gần như bất tử thôi, nó vẫn phải đối mặt với một mối đe dọa lâu dài: định luật thứ hai của nhiệt động lực học, thực tế là tất cả các máy móc của họ sẽ tạo ra bức xạ nhiệt hồng ngoại đủ để làm cho sự sống trở nên là không thể trên hành tinh của họ. Luật thứ hai nói rằng entropy (rối loạn, hỗn loạn, hoặc lãng phí) luôn tăng lên trong một hệ thống khép kín. Trong trường hợp này, mỗi máy, mỗi thiết bị, mỗi công cụ đều tạo ra chất thải, dưới dạng nhiệt. Một cách ngô nghê, chúng ta có thể giả định rằng giải pháp là xây dựng chiếc tủ lạnh khổng lồ để làm mát hành tinh. Những tủ lạnh này thực tế làm giảm nhiệt độ ở bên trong chúng, nhưng nếu chúng ta thêm tất cả mọi thứ vào, kể cả nhiệt từ động cơ được sử dụng bởi tủ lạnh, nhiệt trung bình của toàn bộ hệ thống vẫn tăng.

(Ví dụ, vào một ngày rất nóng, chúng ta quạt vào khuôn mặt của chúng ta để làm mát đi, nghĩ rằng điều này làm hạ nhiệt của chúng ta xuống. Việc quạt bản thân mình làm mát khuôn mặt của chúng ta, cho chúng ta cứu cánh tạm thời, nhưng nhiệt được tạo ra bởi các chuyển động của những cơ – xương của chúng ta và các thứ, trên thực tế tạo ra nhiều nhiệt hơn. Vì vậy, việc quạt chính mình giúp chúng ta cứu trợ tâm lý ngay lập tức, nhưng tổng nhiệt độ cơ thể và nhiệt độ không khí xung quanh chúng ta thực sự tăng lên.)

TƯƠNG LAI NHÂN LOẠI - MICHIO KAKU
Bản dịch của ĐỖ BÁ HUY
<< Phần trước | Phần tiếp theo >>

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Downlaod video thí nghiệm

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Sao neutron to bao nhiêu?
18/09/2020
Các nhà thiên văn vật lí đang kết hợp nhiều phương pháp để làm hé lộ các bí mật của một số vật thể lạ lùng nhất
Giải chi tiết mã đề 219 môn Vật Lý đề thi TN THPT 2020 (đợt 2)
04/09/2020
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 96)
04/09/2020
Khám phá Hải Vương tinh 1846 John Couch Adams (1819–1892), Urbain Jean Joseph Le Verrier (1811–1877), Johann Gottfried Galle (1812–1910) “Bài
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 95)
04/09/2020
Các định luật Kirchhoff về mạch điện 1845 Gustav Robert Kirchhoff (1824–1887) Khi vợ của Gustav Kirchhoff, Clara, qua đời, nhà vật
Lực nâng từ tách biệt tế bào sống với tế bào chết
27/08/2020
Một kiểu lực nâng từ có thể tách các tế bào sống với tế bào chết mà không làm thay đổi hay làm hỏng chúng. Quá trình có
LHC tạo ra vật chất từ ánh sáng
26/08/2020
Các nhà khoa học làm việc ở một thí nghiệm tại Máy Va chạm Hạt nặng Lớn đã chứng kiến các hạt W khối lượng lớn xuất
PHẢN BIỆN ĐỀ THI MÔN VẬT LÝ TNPTQG NĂM HỌC 2019 – 2020 VÀ NHỮNG TRĂN TRỞ CỦA NGƯỜI CẦM PHẤN
20/08/2020
Khám phá sóng áp suất khí quyển toàn cầu sau 220 năm tìm kiếm
20/08/2020
Một nhà vật lí thế kỉ 18 lần đầu tiên dự đoán sự tồn tại của một dàn hợp xướng sóng khí quyển quét qua Trái đất.

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

Đọc nhiều trong tháng



360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com