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备受争议的戴森球理论有可能变为明天的现实吗?

2019-09-20来源:中国妇婴网
备受争议的戴森球理论有可能变为明天的现实吗?

这个问题目前还处于科幻状态,因此所有的回答都不具有严谨的科学论据,时空通讯也不例外,仅供讨论。

戴森球理论是上世纪六十年代由美国物理学家兼数学家弗里曼·戴森提出来,此人曾经是爱因斯坦的副手,是量子力学巨擎,在物理学、数学领域成就斐然,获奖众多,只是与诺贝尔奖擦肩而过。他的著作在科学界和民间都有巨大影响,他的这个戴森球理论也有很大影响力。

戴森球理论认为,地球这样的行星资源是非常有限的,当人类文明发展到高级阶段时,这些有限的能源完全不足以支撑,就必须最大限度的利用恒星资源,这个利用的方式就是建设戴森球。

简单的说,戴森球就是一个包裹太阳的巨大球体,这个球体的功能主要是利用和转化太阳能,使人类获得源源不断可持续巨大能源。还可以在戴森球上或者附近建设人类可居住的太空城,人类最终将移居其上,或利用获得的巨大能源飞往遥远的星际空间寻找殖民地。

这个理论与稍后出现的卡尔达舍夫宇宙文明分级理论相映成辉,成为了科学界宇宙文明发展模式的基本理论以及人类寻找地外文明的一个重要依据。

备受争议的戴森球理论有可能变为明天的现实吗?

前苏联科学家卡尔达舍夫认为,宇宙文明的标度就是对能源的控制和利用能力,文明程度越高,能源的利用消耗就会越来越大。

一级文明是母星级文明,也就是行星文明。在我们地球就是地球文明,要达到能够控制和利用地球全部资源和能源才算达到一级文明。

现在的人类还远远达不到这个文明等级,目前(1964年)人类能源使用量为1.74×10^17焦耳(瓦),这个状态相当于0.73级,每提高0.1个等级,能量的需求要增加10倍以上,也就是呈现数量级递增的趋势。人类要达到一级文明,还需要现在能源使用量上提升约一千倍。

达到二级文明的标志是能够完全控制和利用文明本级恒星的资源,人类也就是太阳系的全部资源,包括太阳能源的完全控制和利用,这个能源总量是每秒3 .86×10^26焦耳(瓦),相当于1964年人类使用资源的10万亿倍。

达到三级文明的标志是能够完全控制使用一个星系的能源和资源,对人类来说就是银河系全部能量,这个能量总量约每秒钟4×10^37焦耳(瓦)。这对于目前的人类来说,还是一种无法想象的文明。

这个理论不但适用于地球,也推而广之适用于宇宙各种文明。

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因此科学界认为当文明发展到二级文明时,就要完全利用文明本体恒星系统的全部能源,这个利用方式就是包裹恒星。

只有采取戴森球技术将恒星包裹起来,才能最大限度攫取恒星能量。所以科学界为了找到宇宙二级以上文明,就不断的观测恒星的光遮现象,企图找到戴森球包裹恒星的状况。后来也果然发现了一些疑似戴森球结构的恒星,只是没有得到证实。

因此一些科学家认为人类文明要上升到二级,就必须走戴森球建设之路。

这项太阳系最后最巨大宏伟的工程将会在人类文明到达一级以后才有可能开始,工程的内容是分步拆解行星以提供建设戴森球的原材料,在地球轨道左右(也就是半径1个天文单位)建造戴森球壳体,包裹太阳。

这些壳体实际上就是太阳能转换器,将太阳能转化为人类可以使用的能源,通过全部或大部分利用太阳能取得的能量,使人类能够继续生存升级并逐步移民到更远的星际空间。

戴森球建设的论证和设计工作有很多科学家都在做,他们提出了各式各样的设想,有戴森壳、戴森帆、戴森云、戴森泡等很多变种设计,因此戴森球只是一个广义上的统称,并不一定是指一个完全封闭的壳体。

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经过计算认为,太阳系所有的行星(包括地球)和全部形体物质都拆解掉,用在戴森球建设上,也只能做成一个二十几厘米厚的壳体。

但这样一个又薄又巨大的壳体,在应对引力摄动和动态运行中会很难稳定。因此不封闭的戴森帆、戴森圈等结构更受到青睐。近年来发展起来的利用太空帆驱动飞行器进行遥远星际旅行理论,使这些戴森球变种设想更有了可行性。

这样的建设还可以分步实施,因此拆解行星的工作很可能会从水星、金星开始,利用这些建设材料建设起来的早期戴森球部分可以先行启动运行,从而为人类提供巨大的新能源,使建设速度从开始的缓慢到越来越快,实现指数级增速,这样建设工期不会拉得太长。

牛津大学物理学家斯图亚特•阿姆斯特朗就设计了这样一套方案,他宣称这个方案用的全是人类现在已经掌握了的技术。

他的设想是从拆解水星开始,先建成1个平方公里的太阳能收集器,这种收集器每个平方米重量245克,像一片云彩,因此叫做戴森云。先把这块戴森云放在水星轨道上,将收集到的太阳能转化为建设能量,使建设采用循环递增方式进行,不断加快建设进度,最终达到建设速度的指数级提升。

他计算出拆解水星的工程需要花费40年。当水星1.7 x 10^23 千克的有用质量全部转化为戴森云后,这片巨大的戴森云将给人类带来巨大的能量,然后人类拆解金星等一系列行星,最终建设成戴森云形式的完整戴森球,花费的时间并不长。

备受争议的戴森球理论有可能变为明天的现实吗?

一些科学家认为,人类达到一级文明的时间是100~200年,达到二级文明的预期时间是5000年。

而二级文明的基本标志就是戴森球建设完成,并能够全部控制和利用太阳能源。因此如果戴森球真的是宇宙文明的必由之路的话,完成戴森球建设最长时间也不会超过5000年。实际上很可能会在1000年内完成。

这就是戴森球理论的由来和现阶段的设想。从以上状况来看,戴森球理论经历了快60年的风雨,依然还是在探讨中。这或许是因为人类的能源需求还没有到达那么紧迫的地步,而且现在最时髦和有可能实现的还是可控核聚变。这个可控核聚变能源的实现和利用,很可能会将人类文明推送到一级状态。其后,戴森球计划或许才会推上实施过程。

这种科幻式的设想会成为人类未来的现实吗?现在说这个话还为时尚早。因为人类现在还处于很低级的文明阶段,怎么能够洞悉宇宙高级文明的状态呢?这也是很多反对者们的理由。这种说法有一定道理,但轻易否定或随意的说大话,毫无根据的异想天开胡说八道只能更加令人嗤之以鼻。

现阶段并没有更好的理论能够解决人类升级的巨大能源需求问题,因此,我们所有的说法和行为只能以现阶段的认识为依据,这才是科学的态度。在没有更好的理论来替代这两个理论,也没有更多的论据推翻否决这两个理论之前,时空通讯对戴森球理论和文明等级划分理论还是持乐观期许态度的。

尽管这个设想还处于科幻阶段。

就是这样,欢迎大家共同探讨。

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