当我们环顾四周时，所看到的一切似乎都那么永恒。即便山会被侵蚀成峡谷，河流会蜿蜒流转，海岸会随时空变换，板块会漂移，但是山河海陆最终还是在我们的眼前。尽管事实或许与我们的直觉相反，但只要我们将正在进行的过程投射到未来，一个非常清晰的结论就会浮现：
我们的星球注定灭亡。
好消息是，这一终极厄运离我们还非常遥远。然而，眼下人类面临着更为紧迫的生存威胁——一颗巨大的流星、彻底崩坏的生态系统、某场核战争、某种在真正变成威胁地球的重大问题之前人们所意识不到的问题，都更有可能摧毁我们。即使我们能设法克服人类最有可能面临的自灭亡方式，例如调节了大气中的碳、扩大了食物供应的种类、抵御了外星人的入侵、平息了机器人的暴动等等，现在的任何让地球变得宜居的自然过程，终有一天会带领我们走向终结。原因如下。
我们的恒星——太阳，是影响地球宜居性的最大因素。地表的温度范围取决于我们接收到的光的强度。我们所接收的光谱与地球大气和磁场协同作用，决定了地球上电离辐射的背景水平。只要地球仍是我们赖以生存的栖息地，我们就完全受太阳的支配。只要它的光度能大致地保持稳定，我们就能在这里快乐地生存下去。
但不幸的是，太阳正在越变越亮、越变越热。随着反应速率的增加，太阳闪耀着更加灼热的光芒。这种变化是缓慢的，以每10亿年约6%~10%的速率变化着，这种程度的变化足以让生命难以在地表上维持、甚至不可能维持。我们的海洋将于7亿年之后蒸发，还是15亿年之后蒸发，仍是科学界争论的一个问题，但可以肯定地说，当这一切发生时，我们应该不会再想继续待在这里。
所以，我们必须离开地球。这没什么大事，对吧？我们是人类！我们已经成功将12个人送去过月球！我们能分裂原子！我们能对基因组进行测序，还建立了互联网！我们能做成任何事……对吧?
困难重重的太空之旅
毫无疑问，殖民外太空，在地球之外进行开发、建造栖息地、再永久地定居在那，是人类有史以来将要完成的最伟大任务。它的挑战是无与伦比的。要进入外太空，人类需要空气、水、食物、卫生设施、电力、推进、引导和通讯。若真的要在那里居住，需要的还会更多。
任何有潜力的太空殖民地，都需要能提供地球给予的我们的、已被视为理所当然的一切。地球为我们和我们的食物提供了所需气体的精确混合，并让这些气体维持在不会在我们的组织内沸腾的压力。它提供了基质（土壤），在这个基质上我们既可以种植食物，又能从固体废物中回收营养。它的表面充满了水——这种在生物中起着关键作用的普遍存在的溶剂，并且通过太阳能水循环提供纯天然的尿液蒸馏。有害的电离辐射被上层大气中的臭氧层屏蔽，高能的太阳离子被强大的磁场偏转。当我们需要陪伴时，我们拥有许多可以与之交流的人类同伴；当我们想要独处时，也能拥有只属于自己的空间。
我们已经学会如何在国际空间站回收空气和水（固体废物会被丢弃）。水耕栽培技术让在没有土壤的情况下种植食物成为可能，但我们还没能弄清楚如何以任何规模种植任何种类的作物与植被。可以用来制作成有效辐射屏障的材料往往密度很大，这使得它们即便可以应用于航天器上，但也会既笨拙又昂贵。目前的宇航员要接受极端的心理测试和监控，以减少由于在有限空间内近距离接触时会产生的不可避免的人际摩擦。其中的许多问题都是简单的工程问题；我们需要做的只是把理论上的可能性转化为工作原型就可以了。
而重力所带来的挑战就更加严峻了。或多或少，在太空中生活的每一个困难都可归结于这样一个事实：我们和我们吃的所有食物都已经进化到会以9.81米/秒?的加速度向某个表面均匀加速。如果没有这样一种持续的牵引力，我们的身体就会开始退化。钙会从我们的骨骼中抽离，然后以肾结石的形式沉积在我们的尿道中。肌肉变得虚弱，心脏也是。所以当宇航员返回地球后，他们需要接受数周的肌肉训练治疗，以重获行走能力。在太空中，血液和其他液体会聚集在我们的头部，从而模糊我们的视线，这种损伤有可能是永久性的。通常情况下，优秀的视力是选择宇航员的一个典型标准，而在他们返回时已经需要佩戴眼镜，因为眼睛和视神经都受到损伤而发生变形。总而言之，微重力对我们的健康有害。但这只是短期的。
若要在太空中建立永久的居住点，我们最终需要能够在那里创造新的人类。撇开工程和隐私的问题不谈，能否在微重力环境下进行繁殖或许还是个问题。我们对于微重力对胚胎和胎儿发育的影响知之甚少，儿童的早期发育可能会因此受到严重影响。孕妇会面临哪些新的并发症和风险？我们不知道的还太多太多。
人类的长期栖息地是需要重力的，或者至少需要能模拟重力。旋转的航天器和空间站就能做到这一点，但这样的结构需要非常大，否则飞船上的乘客会觉得自己身在游乐场的旋转飞车。建造这种结构对材料的要求非常高，它的抗拉强度必须是大型悬索桥所需要的。我们在近地轨道上既没有任何铸造厂亦没有矿井，因此我们必须将这些材料从地表发射出去，在它们抵达目的地之后再进行组装。要构建这样一个庞然大物，要么需要花掉一个欧洲小国的GDP（几千亿甚至上万亿），要么在材料科学方面取得某些极端的进步。
假设人类能够克服所有的这些障碍，再假设在外太阳系的一个旋转宇宙飞船中，已经居住了大批太空游民。有的或许去到了木星或土星这类气体巨星系统中，并从这些行星的卫星中提取资源。有的或许去到了小行星带，在那里开采重金属和核燃料。还有的或许试图将火星表面改造成更适宜居住的地方。太阳系中的多数行星的表面重力都比地球低。一旦我们无法再回到地球，就会有足够的动力去适应不同于地球的低重力环境。旋转速度较低的飞船可以用较轻的材料来建造；不受重力影响的身体消耗的热量也会更少。不同的环境可能会激励出不同的变化。根据这些群体的孤立程度，几代人之后，我们或许会看到人类在不同的行星进化成不同的物种。也许在某种程度上，一个木星人和一个火星人可能会因为基因差异太大，而无法繁衍出可存活的后代。
太阳系也注定难逃灭亡的命运
在地球上的海洋消失约40亿年之后，那时更加明亮的太阳将再经历一次变化。太阳核心中的氢将全部聚变成氦，氢与氢之间的核反应将在短时间内停止。太阳核心的核反应以及由核反应产生的热量，是支撑这颗恒星的其余部分抵抗自身重力而不至于坍缩的原因。没有了它们，包层就会开始坍缩并挤压已形成的氦核，直到电子简并压力阻止这一切。氢会在太阳核心之外的区域堆积起来，足以在简并核周围的一层薄壳中开始更多的氢聚变。这时，核心外的温度会激增，所有这些多余的能量会导致包层的膨胀和冷却。此时太阳变大了许多，膨胀成一颗红巨星，它将水星与金星吞没，地球也很可能难以幸免。在接下来的一二十亿年里，太阳将稳定地维持着这种结构。
当太阳变成一颗红巨星，地球很可能会被吞噬。(图/Wikimedia Commons/Fsgregs)
如果那时我们还能活着，将要应对多少有趣的变化啊？宜居带（在大气压下可有液态水存在的轨道范围）将会扩张。在火星和小行星带区域驻扎的人们或许就要选择离开，前往变得更温暖、更明亮的海王星和天王星系统，尽管这些系统对于液态水来说可能仍然太热。无论木星和土星在此刻拥有多么丰富绚丽的环系统，它们最终都会升华。木卫二和土卫二将失去它们的海洋。人类将被迫离开刚刚从冰封中苏醒的柯伊伯带。那些没有参与上一次大移居的人们，可能要寻求一次星际之旅，踏上将要耗时世代之久的通向其他恒星的旅程；这或许是这样做的好时机，因为从此刻起，太阳系的情况或多或少开始走下坡路。或许有人能在阋神星、冥王星或其他行星上找到新的安身之处，尽管终有一天这些冰冻着的行星也会看到它们的冰面融化直至沸腾。
与此同时，在太阳核心周围氢燃烧的区域，产生的氦下沉到简并核，使得热量和密度都得到增加。在一个被称为氦闪的临界点，核心会迅速燃烧大量的氦并开始再次扩张。接下来将要发生的事情，对于在像太阳这类低质量恒星来说可能会很复杂，它会伴随大量复杂的疏浚和脉动，但在这些末端阶段，太阳的核心会开始以波的形式向外喷射出非常热但又非常分散的包层。被喷射出的恒星物质会在来自核心的强烈紫外线中发生电离，从而闪耀着明亮的颜色。最终，太阳的核心将开始暴露，一颗白矮星由美丽的行星状星云所环绕。这些残余物将在数十亿年后才慢慢冷却。
星际探险
假设这华丽的一幕被居住在其他星系的人类看到了，他们定能指着星云告诉孩子们：那里是我们的故乡。我们很难具体说清要如何才能看到这一幕，因为这是让我们预测距离现在70亿年之久的科技，但我们可以稍微设想一下那样的社群和那时的生活方式。需要考虑的因素有许多，其中最重要的一个问题是他们可以使用怎样的推进力。
离子推力器是目前科学已知的最高效的引擎，但它们的速度极慢、功率极低。用它们来实现太空殖民将是一代人的努力。每架飞船或舰队都需要能自维持一个独立的社会和生态系统，在数万年的时间里与人类隔绝。人口将需要受到严格控制，甚至死了之后也要被循环利用以给农作物施肥。成千上万年所导致的必然停滞可能会带来许多后果。人们可能会变得排外或思想僵化，可能遭受政变或大屠杀。一代又一代的人类将如何应对自我强制的遗传瓶颈？当他们最终抵达一颗可居住的系外行星时，他们会愿意登陆吗？
假设未来的人类已经找到一种能在不损失大量质量的情况下而获得线性动量的方法。这本身就很奇妙，但正如亚瑟·查尔斯·克拉克（Arthur Charles Clarke）所说：“任何足够先进的技术都与魔法无异。”与一个先进的电源（例如它可能是通过从星际间汲取反物质，再与飞船上的物质湮灭而产生能量）相连，这样人类就完全可以去掉以恒定的加速度（例如地球重力加速度：1g）而让飞船旋转的引擎。如果他们能让这些魔法引擎运转多年，那么他们就能用几年或几十年的时间在恒星之间穿行，而非几十甚至数百年。有了一台1g引擎，飞船上的人只需要花10年的时间就能穿越100光年的旅程，但基于相对论效应，它们的目的地将会经历超过一个世纪之久。旅行时间越长，时间膨胀的效应也就越严重。当两队沿着不同路线行进的人相遇时，可能会出现让人困惑的局面，因为他们的主观旅行时间可能会相差几个世纪。一艘飞船可以在二十年内抵达银河系的最远端，而地球上却已过了八万年。此外，这类飞船还需具备一些更“神奇”的技术，例如在它们以相对论性的速度飞行时，需要在行进的过程中设法避开星际尘埃。我们有理由相信这是可以做到的，因为人类在过去克服了许多前人无法解决的挑战。
还有一种非常真实的可能性就是当我们到达其他恒星系统时，发现那里已经被其他物种占领了。任何由这种情况带来的威胁都应该被认为是不存在的，因为一旦我们深入地分布在群星之中，那么就一定要采取某些非凡的举措来完全地消灭我们的每一个殖民地。从银河系散居的规模来看，无论是一场能杀死整个殖民地舰队的超级大瘟疫，还是一个暴政的星际外星帝国，其破坏性都没有那么大。就像是现代人也要面临核武器、机器人崛起和小行星撞击地球这样的危险。
然而，还有一种必将存在的风险。以我们所谈论的这种时间尺度，我们的后代或将不再是我们认识的“人类”。未来人类之间的彼此不同或许就如他们不同于我们一样。人类是能自我复制DNA和有性繁殖的生物物种；如果将这种生物种群通过种群瓶颈进行几代的隔离，那么这些种群就会进化并形成新的物种。即使他们能与邻近的恒星系统中的人类保持通婚，人类仍会发生改变并产生进化。到那时，那个时代的人类将注视着我们这个时代的人工制品，然后惊奇地发现原来他们可能是我们这种奇怪生物的后代。
最终的命运
一旦我们安定在星系的另一侧，我们将会持续很长一段时间的稳定。恒星终将死去，它们会被其他事物所取代。每隔几十亿年，我们的星系可能就会与本星系群的另一个星系合并，随着一波又一波的恒星形成放出缓慢而耀眼的光芒。那些在我们所在的本星系群之外的星系，在历经数千亿年的时间之后，慢慢地随着红移而淡出我们的视野？最终，距离此刻数万亿甚至数十万亿年之后，恒星的形成将会结束。如果人类能生存这么久，那么我们也会认为自己是幸运的吧。
由我们所在的本星系群中的所有星系合并而成的超级星系，将随着一颗一颗消亡的恒星而慢慢消失。在几百万年之内，最大的那些恒星将先行离去。矮星将是最后离去的，它们比人类本身要古老得多。恒星纪元形成的最后一颗恒星，将在恒星形成结束后的十万亿年内死亡，留下一个寒冷而黑暗的宇宙，其间不时出现一颗由褐矮星合并而成的恒星，在黑暗中闪耀数百万年的时间。
在未来广阔的时间里，所有尺度的轨道系统都会衰变；卫星要么盘旋进入行星而成为行星的一部分，要么获得逃逸速度而离开行星，围绕着恒星残骸的行星也在做着同样的事情，围绕星系中心的恒星残骸亦是如此。最终，除了黑洞、被喷射出的行星和恒星残骸，以及辐射之外，什么都不会留下。在10???年的时间尺度上，黑洞甚至都会随着霍金辐射而蒸发。
假如在那一刻人类仍顽强的存在，我们或许应该拱手认负。因为宇宙将不再适宜居住，它已经没有了能源。我们的能量储备将不可避免地耗尽，人类终将消亡。就目前的科学而言，人类最后所怀有的那丝希望也可能在这一刻耗尽。当然，我们目前对宇宙的描述可能并不完整。经过上万亿年的科技进步，我们或许能找到已知宇宙之外的地方，并知道该如何利用它们。说不定我们会掌握如何从零开始创造宇宙呢。无论未来会发现什么，无法逃避的是，我们已知宇宙的寿命是有限的。
