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最後的人類之光 THE LAST HUMAN LIGHT

Q.如果所有人類都消失了,那麼最後一個人造光源會何時熄滅?

——阿蘭


A.「最後的人造光源」這一頭銜有好多競爭者呢。

艾倫·韋斯曼在2007年出了一本很棒的書,名字叫《沒有我們的世界》。這本書詳盡地探討了在人類突然消失後地球上的建築、道路、摩天大樓以及動物們都會經歷什麼。2008年推出的一部電視劇《人類消失後的世界》也討論了相同的情景。不過這兩者都沒有回答你提的這個問題。

那我們就先從簡單的入手:絕大多數燈都撐不了多久,因為主要的電網會很快崩潰。供應世界大部分電力的化石燃料發電廠需要持續的燃料補給才能源源不斷地發電,而供應鏈需要人類來作決策。

沒有了人類,電力需求也會下降,但恆溫器仍會繼續工作。隨著火電廠在最初的幾個小時內停轉,剩下的發電廠開始共同承擔電力缺口。這種調控過程即使在有人監管的時候也是十分困難的,因而結果就是剩下的發電廠也接連迅速地陷入停頓,造成主要電網完全停電。

然而,很多地方不需要外部電網供電也能正常工作。讓我們選取其中幾個例子,看看它們會在什麼時候熄滅。

柴油發電機

許多偏遠的社區(比如那些在偏僻小島上的社區)的電力來源於柴油發電機。只要柴油不用完發電機就能一直輸出電力,它所能堅持的時間一般在幾天到幾個月之間。

地熱發電廠

無須人類供給燃料的發電站,相對來說處境要好一些。地熱發電廠由地球內部的地熱驅動,可以在無人監控的情況下運行一段時間。

根據冰島史瓦森吉島上地熱發電廠的維護日誌,操作人員需要每6個月就更換一次齒輪箱中的機油,並給所有發電機和鏈接機構塗上潤滑油。沒了人類來進行這些維護性操作,這些發電廠可能還會繼續運行數年,但最終會因部件生銹損壞而停止工作。

風力發電機

依靠風力發電機的人們處境會比大多數人強。風力發電機設計之初就是按照不需持續維護的標準來設計的,原因很簡單:風力發電機數量太多,而且爬到頂上去維護很累人。

一些風車可以在無人干預的情況下運行很長一段時間。丹麥的蓋澤爾風力發電機建造於20世紀50年代末期,在無人維護的條件下連續工作了11年。現代的風力發電機的標準是不需維護正常工作3萬小時(3年),其中肯定會有一些發電機能夠連續運轉幾十年。而在這些發電機中,肯定在某個地方至少有一個顯示狀態的LED燈。

但到頭來,大多數風力發電機還是會慢慢停止工作。原因和地熱發電廠類似:發電機的齒輪箱壞了。

水力發電站

通過將水的勢能轉化成電能的水力發電站能夠繼續運行很長一段時間。歷史頻道播放的《人類消失後的世界》中節目組詢問了胡佛大壩的一位操作員,他表示即使所有人員立即撤離,整個發電站還是能在自動運行模式下繼續工作數年。水力發電站最終也會停止工作,原因不外乎進水口堵住了,或是和風力發電機或地熱發電廠一樣遇到了機械故障。

電池

靠電池發光的燈會在一二十年內全部熄滅。即使沒有連接任何用電器,電池自身也會慢慢放電。某些品種的電池電力會比其他電池的電力更加持久一些,但即使號稱「電力持久」的電池也會在一二十年的時間內流失完所有電能。

當然也有一些例外。在牛津大學克拉倫登實驗室中有一個靠電池驅動的電子鐘,自1840年來一直在發出聲響。不過這個聲響太過輕微,每次振動響板只消耗極少電量,因而人耳幾乎聽不到。沒有人確切知道它用的到底是什麼電池,因為沒人打算把它拆開來一探究竟。

歐洲核子研究組織的物理學家們是這麼檢測牛津電子鐘的。

可惜,這個電子鐘上沒有燈泡。

核電站

核電站有些難說。如果核電站進入低功率模式,那麼它們幾乎能夠無限期地運行下去,因為核燃料的能量密度實在是太高了,正如某網絡漫畫所展現的:

不幸的是,雖然燃料足夠,核電站仍然撐不了多長時間。只要有什麼零部件損壞,反應核心就會自動關閉。自動停堆會很快發生,因為很多事件都能觸發這一行為,不過最有可能的誘因是外部供電中斷。

你可能覺得發電廠要外部供電才能運轉這一點很不可思議,但核電站的控制系統的設計宗旨即為任何一處系統失靈都會導致這個發電站迅速關閉,這一過程叫作「緊急停堆」(SCRAM)1。當外部能源消失時,不管是因為別的電站都關閉了還是自帶備用發電機的燃料耗盡,都會導致反應堆停工。

太空探測器

在所有人造物體中,太空飛船應該會是最能抵抗時間侵襲的東西。一些探測器能夠在太空中保存幾百萬年,不過探測器上的電力系統可支撐不了這麼長的時間。

幾個世紀後,火星探測器就將被火星塵土所掩埋。到那時,大多數衛星都已經隨著軌道高度的衰減而落回地球。GPS衛星在更高的地球軌道上,能夠堅持的時間也更長,但隨著時間的推移,再穩定的軌道也會受到月球和太陽的干擾。

許多太空飛船的電力都來自太陽能面板,還有一些則靠放射性物質衰變獲取電力。比如說火星探測器「好奇號」就是靠一根小棒末端連著的容器中的一塊鈽衰變釋放的熱量驅動的。

「好奇號」上配備的放射性同位素熱電式發電機(RTG)可以持續供電一個世紀以上,最終它輸出的電壓將低到不足以維持探測器繼續運行,但在此之前,其他部件可能早就已經損壞了。

看上去「好奇號」很有潛力,但有一個問題:沒有燈光。

「好奇號」確實有光源,用來照亮樣本或進行光譜分析。但這些燈只會在進行測量工作時打開,沒了人類控制中心的指令,這些燈不會自己亮起來。

除非有人在飛船中,否則一般太空飛船不需要很多的燈。20世紀90年代探索木星的「伽利略號」探測器在它的飛行數據記錄儀中安裝了一些LED燈,但這些LED燈發出的是紅外線而不是可見光,因而把它們叫作「燈」有些不太合適。而且不管怎麼說,2003年人們操縱「伽利略號」探測器故意讓其墜毀於木星表面。2

其他一些衛星也裝有LED燈。比如一些GPS衛星會用紫外LED燈來控制設備的電荷聚積,這些燈的電力來自太陽能電池板。理論上來講,只要太陽一天不熄滅,這些燈就能一直亮下去。不幸的是,大多數的燈可以堅持的時間甚至還不如「好奇號」,最終它們都會被太空垃圾撞毀。

但別忘了太陽能電池板不只是用在太空中。

太陽能

在偏遠地區的路邊,經常可以看到的緊急通話盒通常都是由太陽能驅動的。盒子上面一般都裝有燈具,用於在晚上產生照明。

和風力發電機一樣,這些電話盒維護起來很困難,因而在最初就被設計成能使用很長時間。只要不受灰塵和碎屑的干擾,只要連接其中的電子元件不損壞,太陽能電池板就一直能夠發電下去。

太陽能電池板的導線和電路最終都會因腐蝕而損壞。但在一些乾燥的地方,只要電器元件質量過硬,並且能依靠偶爾的微風和雨水清除積灰,這些太陽能電池板就能夠毫無壓力地持續供電長達一個世紀。

如果我們嚴格定義「人造光源」,那麼毫無疑問,偏遠地區靠太陽能驅動的燈會是堅持時間最久的人造光源。3

但別忘了還有另一個不太常見的競爭者。

切倫科夫輻射

一般而言,輻射是不可見的。

一些手錶的表盤上鍍有化學元素鐳,它能發出淡淡的亮光。然而這種亮光並不來源於放射性本身,而是來自鐳上的一層磷光塗料,當這種塗料受到放射性物質的照射時就會發出光亮。隨著時間的推移,這層塗料會慢慢失效。雖然表盤本身還是在不停地釋放射線,但它再也不會發光了。

然而表盤並不是唯一的輻射發光源。

當放射性顆粒穿過水、玻璃等材料時,它們會發光,原理類似於超音速產生的音爆——只不過聲波換成了電磁波。這種光芒被稱為「切倫科夫輻射」,在核電站堆芯你可以看到它那標誌性的藍色輝光。

一些放射性廢料,比如銫-137,會被融化然後混入玻璃中,冷卻後形成的固體塊會被包裹在更多層的保護層中,這樣這些放射性廢料就能被安全妥善地運輸和儲存。

在黑暗中,這些玻璃塊會發出藍色的微光。

銫-137的半衰期為30年,因而兩個世紀後它仍然在發出藍光,但放射性水平將只有起初的1%。由於光的顏色取決於衰變的能量,而與輻射量無關,因此它的亮度會隨著時間的推移而慢慢黯淡下來,但仍然會保持藍色。

因此,我們終於知道了答案:幾百年後,在那些混凝土保管庫的深處,那些最具毒性的放射性廢料仍然會發出幽幽的藍光。

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1.當恩裡科·費米參與建造第一座核反應堆時,他把控制棒用繩索懸掛在頂部的橫桿上。一旦出現什麼閃失,站在橫桿旁邊的另一位傑出的物理學家就會揮動斧頭砍斷繩索釋放控制棒。因此有了一種(大概是假的)說法,說SCRAM的意思是「安全控制棒旁拿斧子的人」(Safety Control Rod Axe Man)。

2.這次故意墜毀的目的是安全地焚燬這顆探測器,這樣它就不會在無意之中讓地球細菌污染附近的幾顆衛星(比如滿是水的歐羅巴)了。

3.蘇聯建造了一些靠放射性衰變驅動的燈塔,但目前它們都已經不運作了。