建設戴森球是人類實現二級文明升級的必由之路嗎?

這個問題目前還處於科幻狀態,因此所有的回答都不具有嚴謹的科學論據,時空通訊也不例外,僅供討論。

戴森球理論是上世紀六十年代由美國物理學家兼數學家弗里曼·戴森提出來,此人曾經是愛因斯坦的副手,是量子力學巨擎,在物理學、數學領域成就斐然,獲獎眾多,只是與諾貝爾獎擦肩而過。他的著作在科學界和民間都有巨大影響,他的這個戴森球理論也有很大影響力。

戴森球理論認為,地球這樣的行星資源是非常有限的,當人類文明發展到高級階段時,這些有限的能源完全不足以支撐,就必須最大限度的利用恆星資源,這個利用的方式就是建設戴森球。

簡單的說,戴森球就是一個包裹太陽的巨大球體,這個球體的功能主要是利用和轉化太陽能,使人類獲得源源不斷可持續巨大能源。還可以在戴森球上或者附近建設人類可居住的太空城,人類最終將移居其上,或利用獲得的巨大能源飛往遙遠的星際空間尋找殖民地。

這個理論與稍後出現的卡爾達舍夫宇宙文明分級理論相映成輝,成為了科學界宇宙文明發展模式的基本理論以及人類尋找地外文明的一個重要依據。

建設戴森球是人類實現二級文明升級的必由之路嗎?

前蘇聯科學家卡爾達舍夫認為,宇宙文明的標度就是對能源的控制和利用能力,文明程度越高,能源的利用消耗就會越來越大。

一級文明是母星級文明,也就是行星文明。在我們地球就是地球文明,要達到能夠控制和利用地球全部資源和能源才算達到一級文明。

現在的人類還遠遠達不到這個文明等級,目前(1964年)人類能源使用量為1.74×10^17焦耳(瓦),這個狀態相當於0.73級,每提高0.1個等級,能量的需求要增加10倍以上,也就是呈現數量級遞增的趨勢。人類要達到一級文明,還需要現在能源使用量上提升約一千倍。

達到二級文明的標誌是能夠完全控制和利用文明本級恆星的資源,人類也就是太陽系的全部資源,包括太陽能源的完全控制和利用,這個能源總量是每秒3 .86×10^26焦耳(瓦),相當於1964年人類使用資源的10萬億倍。

達到三級文明的標誌是能夠完全控制使用一個星系的能源和資源,對人類來說就是銀河系全部能量,這個能量總量約每秒鐘4×10^37焦耳(瓦)。這對於目前的人類來說,還是一種無法想象的文明。

這個理論不但適用於地球,也推而廣之適用於宇宙各種文明。

建設戴森球是人類實現二級文明升級的必由之路嗎?

因此科學界認為當文明發展到二級文明時,就要完全利用文明本體恆星系統的全部能源,這個利用方式就是包裹恆星。

只有採取戴森球技術將恆星包裹起來,才能最大限度攫取恆星能量。所以科學界為了找到宇宙二級以上文明,就不斷的觀測恆星的光遮現象,企圖找到戴森球包裹恆星的狀況。後來也果然發現了一些疑似戴森球結構的恆星,只是沒有得到證實。

因此一些科學家認為人類文明要上升到二級,就必須走戴森球建設之路。

這項太陽系最後最巨大宏偉的工程將會在人類文明到達一級以後才有可能開始,工程的內容是分步拆解行星以提供建設戴森球的原材料,在地球軌道左右(也就是半徑1個天文單位)建造戴森球殼體,包裹太陽。

這些殼體實際上就是太陽能轉換器,將太陽能轉化為人類可以使用的能源,通過全部或大部分利用太陽能取得的能量,使人類能夠繼續生存升級並逐步移民到更遠的星際空間。

戴森球建設的論證和設計工作有很多科學家都在做,他們提出了各式各樣的設想,有戴森殼、戴森帆、戴森雲、戴森泡等很多變種設計,因此戴森球只是一個廣義上的統稱,並不一定是指一個完全封閉的殼體。

建設戴森球是人類實現二級文明升級的必由之路嗎?

經過計算認為,太陽系所有的行星(包括地球)和全部形體物質都拆解掉,用在戴森球建設上,也只能做成一個二十幾釐米厚的殼體。

但這樣一個又薄又巨大的殼體,在應對引力攝動和動態運行中會很難穩定。因此不封閉的戴森帆、戴森圈等結構更受到青睞。近年來發展起來的利用太空帆驅動飛行器進行遙遠星際旅行理論,使這些戴森球變種設想更有了可行性。

這樣的建設還可以分步實施,因此拆解行星的工作很可能會從水星、金星開始,利用這些建設材料建設起來的早期戴森球部分可以先行啟動運行,從而為人類提供巨大的新能源,使建設速度從開始的緩慢到越來越快,實現指數級增速,這樣建設工期不會拉得太長。

牛津大學物理學家斯圖亞特•阿姆斯特朗就設計了這樣一套方案,他宣稱這個方案用的全是人類現在已經掌握了的技術。

他的設想是從拆解水星開始,先建成1個平方公里的太陽能收集器,這種收集器每個平方米重量245克,像一片雲彩,因此叫做戴森雲。先把這塊戴森雲放在水星軌道上,將收集到的太陽能轉化為建設能量,使建設採用循環遞增方式進行,不斷加快建設進度,最終達到建設速度的指數級提升。

他計算出拆解水星的工程需要花費40年。當水星1.7 x 10^23 千克的有用質量全部轉化為戴森雲後,這片巨大的戴森雲將給人類帶來巨大的能量,然後人類拆解金星等一系列行星,最終建設成戴森雲形式的完整戴森球,花費的時間並不長。

建設戴森球是人類實現二級文明升級的必由之路嗎?

一些科學家認為,人類達到一級文明的時間是100~200年,達到二級文明的預期時間是5000年。

而二級文明的基本標誌就是戴森球建設完成,並能夠全部控制和利用太陽能源。因此如果戴森球真的是宇宙文明的必由之路的話,完成戴森球建設最長時間也不會超過5000年。實際上很可能會在1000年內完成。

這就是戴森球理論的由來和現階段的設想。從以上狀況來看,戴森球理論經歷了快60年的風雨,依然還是在探討中。這或許是因為人類的能源需求還沒有到達那麼緊迫的地步,而且現在最時髦和有可能實現的還是可控核聚變。這個可控核聚變能源的實現和利用,很可能會將人類文明推送到一級狀態。其後,戴森球計劃或許才會推上實施過程。

這種科幻式的設想會成為人類未來的現實嗎?現在說這個話還為時尚早。因為人類現在還處於很低級的文明階段,怎麼能夠洞悉宇宙高級文明的狀態呢?這也是很多反對者們的理由。這種說法有一定道理,但輕易否定或隨意的說大話,毫無根據的異想天開胡說八道只能更加令人嗤之以鼻。

現階段並沒有更好的理論能夠解決人類升級的巨大能源需求問題,因此,我們所有的說法和行為只能以現階段的認識為依據,這才是科學的態度。在沒有更好的理論來替代這兩個理論,也沒有更多的論據推翻否決這兩個理論之前,時空通訊對戴森球理論和文明等級劃分理論還是持樂觀期許態度的。

儘管這個設想還處於科幻階段。

就是這樣,歡迎大家共同探討。

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