人类是被氦闪结束还是星系相撞结束？ 第1页

如果将来人类会灭绝的话，应该与这两个原因都没有关系。

题主说的两种情况都在几十亿年之后才会发生，然而人类很可能根本撑不到那时候。

一种可能，是人类自己作死。例如核战争、破坏环境导致生态系统崩溃、严重污染摧毁人类的生育能力、做危险的实验失控把地球搭进去了、鼓捣出一堆能力超过人类还有反骨的AI等等，甚至更简单的，因为文化步入歧途，大家都不愿意生孩子了。

另一种可能，是意外灭绝。例如被一个直径几百公里的小行星撞死、遭遇近距离极超新星或伽马射线暴的打击、被外星人无意中误伤或刻意灭绝……

第一种情况涉及太多天文学以外的、甚至是社会学的知识，在此我们就不讨论了。第二种情况，我们无法预计、目前也没有应对预案，所以也不予考虑。在这里，我们仅从天文学角度，分析题主提到的这两种情况。

题主之所以会提这个二选一的问题，很可能是被一些不严谨的“科普”公众号和作为艺术作品而非科普作品的《流浪地球》误导的结果。

我们来逐条分析题主的误解有哪些。

一、仙女座星系会不会和银河系相撞，并毁灭地球/太阳系？

1、仙女座星系真的会和银河系相撞吗？

关于仙女座星系会与银河系相撞的说法，源于天文学家测得仙女座星系的光谱存在蓝移，也就是说它正在向我们靠近，具体数值是：-301±1km/s（负数表示相互靠近）。

我们都知道宇宙是在膨胀的，发现宇宙膨胀的依据就是——绝大部分河外星系的光谱都存在红移，即它们都在远离我们而去，因此仙女座星系的这个蓝移就显得特别突兀了，尤其是它还是离我们最近的巨型星系。

然而相互靠近的东西就一定会相撞吗？未必。

试想你驾车行驶在公路上，忽然发现前方远处的对面车道上有一辆车，正向你快速接近，那么它会撞到你吗？——如果双方都是正常行驶，大概率它会和你擦身而过，不会相撞。

那么仙女座星系到底会不会和银河系相撞呢？

如图，当你在自己的车（B）里，发现车A快速向你接近，你测得车A与你的相对纵向速度为V|（图中红色箭头），同时你还发现车A相对你还有个横向速度V_（蓝色箭头），那么你可以根据两个速度矢量合成车A相对于你的真实速度V（紫色箭头），并得到它不会和你相撞的结论。

如果你只测到了纵向速度V|，而无法测量横向速度V_，那么你就无法了解它的真实速度矢量，也就无从判断它是否会撞到你。

对于汽车的场景，因为我们都懂得交通规则并相信大概率对方也懂，他很可能会始终在自己车道里行驶而不会撞上你。但在宇宙空间里并没有划分车道，星系也不可能懂交通规则，所以两者是否相撞，在没有横向速度数据的情况下，还真不好说。

目前天文学家就面临着这样的困境：我们可以用光谱法测量红移/蓝移，得到误差不超过±1km/s的纵向运动的精确值，却没有好的办法精确测量横向速度。

当前测量天体横向运动速度的主要方法，就是观察天体在天球上坐标的变化。这个方法的测量极限，对于相对速度通常为几十km/s的恒星，距离上限约1000光年；而对于相对速度通常为数百km/s的星系之间，也就是10000光年左右。

然而仙女座星系离我们有254万光年，也就是说，我们需要把测量精度提高250倍以上，才能勉强测到它的横向运动。

因此，仙女座星系究竟会不会撞上银河系，这个问题的答案是：目前还无法确定！

把一个不确定的东西说成必然，危言耸听，这是无良公众号常干的事。

即使我们假定仙女座星系真的和银河系相撞了，那么：

2、星系相撞会导致地球/太阳被其它天体撞上并毁灭吗？

——几乎不可能。

我们首先来看看银河系有多空旷。还是以汽车为例子，假如把太阳缩小到汽车那么大（假设汽车长5m），那么根据银河系恒星的平均密度，最近的其它汽车就在大约7亿公里远处。

相信仙女座星系的恒星密度，与银河系差别不会太大，即使两星系合并后密度加倍，那么最近的汽车也会有5.6亿公里远。（密度加倍后为什么不是从7亿公里变成3.5亿公里？嗯，你需要结合立体几何知识仔细思考一下。）

考虑到天体之间不需要球面对球面的直接碰撞，如果一个天体或天体系统太靠近太阳系，扰乱了太阳系的运行，导致太阳系解体（例如通过引力弹射把地球弹出太阳系），那对地球也是灭顶之灾，那么我们把地球与太阳的距离设定为5米，合并后的星系中，最近的天体大概也会在500万公里远处。

甚至我们把一颗恒星闯入太阳系“边境”，即进入10000天文单位远的奥尔特云都视为灾难，那么如果把整个太阳系视为一辆车，另外的车也远在500公里之外——你会担心你的车被500公里之外的车撞到吗？

【有人会说，500公里不远啊，如果有人想撞你，500公里的距离，几个小时就能拍马杀到！】

但天体不是敌人，它们不会邪恶地非要故意撞死你不可。500公里已经是最近的平均距离——在这个场景下，正确的理解是，500公里以外有一辆车在漫无目的地做随机运动，然后计算你被撞到的概率。

3、仙女座星系如果真的撞上银河系，对地球和太阳系可能会有什么影响？

A、银河系的现有结构（旋臂等）被破坏，太阳系环绕银河系公转的轨道可能被改变。

两个大型螺旋星系合并后，通常会演化成一个巨型椭圆星系，螺旋星系的星系盘、旋臂等结构将会消失，原来多数恒星集中在盘面上按照统一的方向环绕星系核心公转的秩序，将会被杂乱无章的公转形态所取代。

虽然星系的平均恒星密度增加了，但由于太阳系原本就是在恒星特别密集的旋臂附近，合并后旋臂消失，反而可能导致太阳附近的恒星密度降低，如果是这样，太阳系被别的天体撞击的概率反而降低了。

B、存在一定的概率，太阳系会被甩出银河系。

这看起来是件很可怕的事……然而这种事即使发生，基本上也不会损害太阳系内部结构，地球会被太阳带着一起走。

真的发生这种事的话，最直接的影响是，以后我们就没有灿烂的星空了，太阳将成为一颗孤独的星系际恒星。长远的影响是，如果太阳的大限来临，我们无法像《流浪地球》里描绘的那样，把地球开到别的恒星附近去了——最近的恒星离我们可不再是几光年，而是几十万光年之远。

C、从两星系靠近、发生潮汐扰动开始，到最终恢复稳定，这期间会有许多的不确定性，从而增加风险。

不过所谓的风险，也就是从买一张彩票中头奖的概率，增加到买两张彩票，其中一张中头奖的概率：虽然概率增加，但依旧小到和没有差不多。

【一 之总结】

1、仙女座星系与银河系，有可能相撞，也可能不会相撞，这事尚无定论。

2、即使两星系相撞，基本上不会直接撞坏太阳系，更不会撞坏地球。

3、就算太阳系被甩出银河系，我们也不会因此而遇难。

二、我们会被太阳氦闪终结吗？

——绝对不会。

——因为氦闪发生之前我们就已经死了！（如果那时候人类还只能生活在地球上。）

1、氦闪在什么时候发生？

《流浪地球》是一部非常精彩的科幻作品，但不能作为科普。它有许多BUG，传递了一些错误的知识，比如关于氦闪。

《流浪地球》中说：

太阳发生氦闪之后，就从主序星阶段进入了红巨星阶段。

然而正确的说法是：

太阳从主序星阶段进入红巨星阶段的时候，不会发生氦闪。

恰恰相反，氦闪是红巨星分支（即狭义的红巨星阶段）结束的标志！

对于太阳这种中低质量的恒星（0.5~2倍太阳质量），一旦发生氦闪，红巨星分支就宣告结束，进入渐近巨星分支。

那么，什么是主序星？什么是红巨星分支？什么是氦闪？以及什么是渐近巨星分支呢？

主序星，简单地说就是正在其核心发生氢核聚变的恒星。

当恒星经历漫长的主序星阶段，其核心的氢已大部分变成了氦（注意，恒星整体的成分还是以氢为主，因为核心以外的区域并没有发生聚变），于是该恒星就具有了一个由氦组成的核心。

因为氦聚变的门槛（一亿度以上）比氢聚变的门槛（400万度以上）高得多，所以此时恒星的核心尚不足以发生氦聚变。

无法进行氦聚变，又没有足够浓度的氢，所以核心将不再有能量产出。核心在巨大的重力压迫下收缩、升温，并烤灼外围的壳层，于是外围的壳层的聚变被点燃。

壳层燃烧会比核心燃烧功率更大，燃烧更猛烈【注一】，这将导致恒星大幅度膨胀，而膨胀的结果使恒星表面的功率密度变低、温度下降，恒星会因此显得偏红。

这种拥有一个惰性的氦核、氢核聚变转移到壳层中进行、体积膨胀、颜色变红的恒星，就是红巨星分支，即狭义的红巨星阶段的恒星。

对于太阳这种质量的恒星（0.5~2.0M⊙），进入红巨星阶段后，惰性氦核持续收缩，直到核心被压成了简并态的时候，仍不足以点燃氦聚变。

于是在太阳的红巨星阶段后期，其内部可以认为是完整地包含了一颗简并态的“白矮星”。

随着壳层燃烧的继续，核心的“白矮星”也会持续变大，温度越来越高，并最终跨过一亿度的氦聚变门槛。

由于“白矮星”不像常规物质那样靠热压力对抗收缩，而是靠简并压力支撑，而简并压力的大小与温度无关，这意味着，白矮星不具备“热胀冷缩”的特性。当氦聚变被点燃的时候，释放的巨大能量使核心的温度上升，而因为没有“热胀冷缩”特性，核心无法通过膨胀来降低温度，于是温度上升十分迅速。

氦聚变的速度对温度高度敏感，核心的快速升温使聚变速度进一步加快，放热更加猛烈，反过来又进一步加剧温度的上升……直到温度升高到热压力终于超过了简并压力，核心再次能够通过膨胀来降低温度，这个热失控的正反馈循环才宣告结束。

因为热失控的氦聚变，使得每次氦聚变从开始到完成只需要几秒钟，而这几秒钟释放的能量，超过正常恒星能量的千亿倍，看起来恒星宛如爆炸一样明亮，这就是氦闪。【注二】

发生了氦闪之后，恒星就从“有一个惰性的氦核、在壳层发生氢聚变”的红巨星分支，进入到渐近巨星分支。

渐近巨星分支的主要特征，就是已经发生过氦闪，核心最里层至少含有由氦聚变而得到的碳。

如果恒星质量比较大，随着演化的继续进行，其核心还会发生进一步的聚变反应，生成氧、氖、镁等更重的元素组成的核心，在其外围依次是碳圈层、氦圈层，再往外是氢壳层，形成所谓“洋葱结构”。如果是红超巨星，在发生超新星爆发之前，从外向内还会出现更多的元素圈层，直到最核心的铁。

总之，氦闪发生于红巨星分支结束的时候，而不是红巨星阶段的起点。具体地，对于太阳来说，大约在进入红巨星阶段十亿年后，才会发生氦闪。

如果那时候的人类科技发展水平依然不够高，无法逃离地球也无法对抗红巨星，那么人类在氦闪发生之前十亿年就已经灭绝了，没有人能活着见证氦闪的发生。

2、如果我们的科技停滞或发展缓慢，我们会被红巨星烤死吗？

——如果人类科技真的很LOW，不用等到红巨星阶段我们就会被烤死。

根据对恒星演化规律的研究，我们知道，恒星在主序星阶段，虽然不会像红巨星阶段那样快速的膨胀到巨大尺度，但也是在缓慢而稳定地变大变亮的【注三】。

太阳在形成初期，其光度，即辐射的功率只有目前的70%，而未来，太阳将变得越来越亮。地球也会因此越来越热。

【有人会问，既然太阳以前那么暗，地球应该会更冷，那么寒冷的地球是怎么演化出生命的呢？】

因为在几十亿年前，地球还没有演化出植物，没有光合作用把二氧化碳转化为氧气，所以那时的地球大气中二氧化碳含量比现在高得多，强烈的温室效应使得地球不是那么冷。

地球很幸运地在最近十亿年内，即太阳变亮之后及时地进化并大量繁衍了植物，降低了CO2含量，才使得气温恰到好处地继续保持宜居。

但未来我们可能就没那么幸运了，因为目前地球的CO2含量只剩下0.04%，跟完全没有已经差别不大，未来太阳继续变亮后，我们已经无法通过减少温室气体来给地球降温了。

如果将来的人类没有发展出适当的科技来解决这个问题，人类将会在太阳演变成红巨星之前就灭绝。

预计最迟11亿年后所有生物都会全部灭绝，因为11亿年后，地球的温度将高到水无法保持液态，海洋将会蒸发殆尽，地球成为一个荒凉的沙漠行星。

三、面对被烤死的危险，我们有什么办法避免灭亡的命运？

这取决于未来人类科技发展的水平。

1、针对太阳在主序星阶段的不断变大变亮，我们可以用反戴森球（环）来应对。

所谓戴森球（环），是指为了利用太阳能，在太阳周围建立一个球壳（环带），在其上安装太阳能采集装置。

而反戴森球（环），也是一个球壳（环带），建立在地球周围，其目的不是利用太阳能，而是为了遮挡部分太阳光，降低地球接受的辐射功率。

反戴森球（环）的实质就是：给地球打一把遮阳伞。

这项技术其实并不复杂，我们已经掌握的航天技术，理论上就可以实施。——不过目前成本还太高，倾尽全世界的资金也建不起一个像样的规模，何况现在也没有建造的迫切性。

2、太阳变成红巨星后怎么办呢？

——三十六计走为上计。

我们目前的科技水平相当于0.7级文明，面对太阳变成红巨星毫无办法。

但从现在到太阳成为红巨星还有50亿年，我们没有理由连1级文明都达不到。

《流浪地球》里的科技水平，就是典型的1级文明。1级文明是指：能够利用行星上全部能源的文明。

行星上的全部能源，包括岩石里的重核元素的聚变能。

有这种技术的文明，要么建造几百万到几亿艘飞船逃之夭夭，要么干脆把地球开走，都是可行的。

3、万一我们就是任性不想走呢？

——如果达到2级以上文明，就可以为所欲为。

2级文明的定义是，能够利用一颗恒星的全部能源。

在2级文明的眼里，一颗恒星，例如太阳，就像我们看待一座核反应堆一样，可以启动，可以关闭，还可以调节功率。

对于天文知识不够扎实的读者，有一个误区需要特别纠正：恒星演化到红巨星阶段，并非因为恒星上的氢燃料消耗完了。事实上，红巨星的绝大部分成分依然是氢。

前面说过，变成红巨星只是因为其核心的氦太多，在核心已经无法进行氢的聚变。

对于2级文明来说，既然太阳不过一座核反应堆，那么维修太阳的技术，就像我们现在维护核反应堆一样，是常规的操作。

核电站的裂变反应堆，反应太快的时候，可以通过抽出一部分铀燃料棒，或者推入中子吸收材料（例如石墨棒）来降低反应速度。

既然太阳变成红巨星是因为核心的氦太多了，那么拿走这些多余的氦就可以让太阳重返青春。

至于要怎么拿走核心多余的氦？不要问我，我如果知道的话就能够创造2级文明了。

注释

【注一】为什么恒星的壳层燃烧会比核心燃烧功率更大，燃烧更猛烈？可以参考这个回答：

【注二】氦闪可以多次发生，其原理是：氦聚变进行非常迅速，一次氦闪可以消耗掉大量的氦，使得氦的含量降低到反应极限以下，于是聚变停止；随后外围壳层的氢聚变继续生产出氦，并积累到核心，当积累的氦达到临界值时会发生下一次氦闪。

【注三】恒星在主序星阶段为什么会逐渐变大变亮？也可以看这个回答：