當(dāng)我們抬頭仰望正午的烈日,不得不瞇起眼睛以躲避那刺目的光輝時(shí),很少有人會(huì)意識(shí)到這背后正在發(fā)生著怎樣的浪費(fèi)。
太陽(yáng),這顆在銀河系中并不起眼的黃矮星,每秒鐘向宇宙空間輻射出大約3.8*10^26瓦特的能量。這是一個(gè)大到人類大腦幾乎無(wú)法具象化的數(shù)字。為了理解它,我們可以做一個(gè)對(duì)比:人類文明有史以來(lái)消耗的所有能源總和,還不及太陽(yáng)在這一秒鐘內(nèi)釋放能量的億萬(wàn)分之一。然而,這股磅礴的力量,絕大部分都毫無(wú)意義地流失在寒冷寂寥的深空中。地球,作為一個(gè)微小的巖石行星,僅僅截獲了其中微乎其微的二十二億分之一。
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這就好比我們?cè)诤涞亩裹c(diǎn)燃了一堆巨大的篝火,卻只用一根火柴棍去取暖,而任由剩下的熱量消散在風(fēng)中。
1960年,物理學(xué)家弗里曼·戴森在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了一篇?jiǎng)潟r(shí)代的論文,他敏銳地指出了這種“浪費(fèi)”的終結(jié)方案。他提出,一個(gè)高度發(fā)達(dá)的技術(shù)文明,隨著人口和工業(yè)的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng),必然會(huì)面臨能源枯竭的危機(jī)。為了生存和發(fā)展,他們最終必須攔截恒星發(fā)出的全部光芒。
這就是戴森球,宇宙高等文明的成人禮。
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在早期的科幻插畫中,戴森球常被描繪成一個(gè)巨大的、堅(jiān)硬的中空金屬球殼,將恒星徹底包裹在內(nèi)部,文明居住在球殼的內(nèi)表面。這種畫面極具視覺(jué)沖擊力,但在物理學(xué)上卻是徹頭徹尾的噩夢(mèng)。
首先是引力問(wèn)題。一個(gè)剛性的球殼在恒星周圍是不穩(wěn)定的。如果球殼稍微偏離中心,恒星的引力不會(huì)將其拉回,反而會(huì)加速吸引較近的一面,導(dǎo)致球殼最終撞向恒星,引發(fā)毀滅性的災(zāi)難。
其次是材料強(qiáng)度的極限。要建造一個(gè)半徑為 1 個(gè)天文單位的剛性球體,所需的材料強(qiáng)度必須超過(guò)已知宇宙中任何原子連接鍵的強(qiáng)度。即使是科幻小說(shuō)中的“強(qiáng)互作用力材料”(如《三體》中的水滴外殼),也難以支撐如此巨大的自身張力。
因此,科學(xué)家們修正了戴森的構(gòu)想。真正的戴森球,絕非一個(gè)實(shí)心球體,而是一個(gè)“戴森云”或“戴森群”。
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想象一下,不是用蛋殼包裹蛋黃,而是無(wú)數(shù)只蜜蜂圍繞著花朵飛舞。真正的戴森球?qū)⒂蓴?shù)以萬(wàn)億計(jì)的獨(dú)立衛(wèi)星、太陽(yáng)能帆板和空間居住站組成。它們像密集的蜂群一樣,在不同的軌道上環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)行。每一個(gè)個(gè)體都是獨(dú)立的能量收集單元,它們互不干擾,通過(guò)無(wú)線能量傳輸技術(shù)(如微波或激光),將采集到的巨大能量匯聚到中繼站,最終輸送給人類使用。
這種結(jié)構(gòu)不僅在物理上極其穩(wěn)定,而且允許人類循序漸進(jìn)地建造。我們不需要一次性造出一個(gè)奇跡,我們可以從發(fā)射第一面巨大的太陽(yáng)帆開(kāi)始。
建造這樣一個(gè)遮天蔽日的結(jié)構(gòu),原材料從哪里來(lái)?地球的質(zhì)量太小,即便把整個(gè)地球拆了揉碎,也無(wú)法鋪滿環(huán)繞太陽(yáng)的軌道。
工程學(xué)家將目光投向了水星。
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水星是建造戴森球的完美“礦場(chǎng)”。首先,它富含金屬(鐵核巨大);其次,它距離太陽(yáng)最近,擁有豐富的太陽(yáng)能來(lái)驅(qū)動(dòng)采礦機(jī)械;最重要的是,它的重力較小,便于將材料發(fā)射到太空。
我們不需要派遣數(shù)億工人去水星挖礦,那是舊時(shí)代的思維。在這個(gè)宏偉工程中,主角將是馮·諾依曼探測(cè)器,一種能夠自我復(fù)制的機(jī)器人。
推演一下這個(gè)過(guò)程:
- 我們向水星發(fā)射一個(gè)包含基礎(chǔ)采礦和制造設(shè)備的“種子工廠”。
- 工廠著陸后,利用水星的礦藏和太陽(yáng)能,制造出第一批太陽(yáng)能收集器和新的采礦機(jī)器人。
- 最關(guān)鍵的是,它會(huì)制造出另一個(gè)自己
- 一變二,二變四,四變八……這就是指數(shù)增長(zhǎng)的恐怖力量。
在最初的幾年里,水星表面可能看起來(lái)毫無(wú)變化。但隨著幾何級(jí)數(shù)的爆發(fā),機(jī)器大軍將像某種金屬菌毯一樣覆蓋水星表面。它們將水星的地殼剝離,提煉金屬,將其鍛造成一張張巨大的薄膜太陽(yáng)帆,然后通過(guò)電磁軌道炮將其射入環(huán)繞太陽(yáng)的軌道。
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隨著第一批太陽(yáng)帆展開(kāi),更多的能量被收集,制造速度進(jìn)一步加快。數(shù)十年或數(shù)百年后,水星可能會(huì)徹底消失,取而代之的是圍繞太陽(yáng)的一條稀薄的光環(huán)。隨著時(shí)間的推移,光環(huán)變寬、變密,最終形成包裹恒星的致密云層。
在劉慈欣的《三體》宇宙中,對(duì)能源的渴求是文明沖突的核心驅(qū)動(dòng)力之一。三體文明生活在三顆恒星混亂運(yùn)行的地獄中,他們對(duì)恒星能量的利用充滿了絕望的生存本能。雖然書中更多描寫的是維度的戰(zhàn)爭(zhēng),但戴森球的概念其實(shí)是所有高等文明繞不開(kāi)的門檻。
蘇聯(lián)天文學(xué)家尼古拉·卡爾達(dá)肖夫?qū)⒂钪嫖拿鞣譃槿齻€(gè)等級(jí):
- I 型文明:能夠利用其所在行星(地球)的所有可用能量。
- II 型文明:能夠利用其宿主恒星(太陽(yáng))的所有能量。
- III 型文明:能夠利用整個(gè)星系的能量。
人類目前大約處于0.73 型。我們還在為了石油和煤炭爭(zhēng)得頭破血流,還在為氣候變暖而焦慮。而戴森球,就是人類晉升為II 型文明的加冕儀式。
一旦建成戴森球,我們將擁有3.8*10^26瓦特的能量。這意味著什么?
意味著“能源”這個(gè)詞將從經(jīng)濟(jì)學(xué)詞典中消失,因?yàn)樗鼘⑾窨諝庖粯用赓M(fèi)且無(wú)限。
意味著我們可以暴力破解復(fù)雜的密碼,甚至模擬微觀宇宙。
意味著我們可以將其他行星地球化,甚至推動(dòng)整個(gè)太陽(yáng)系在銀河系中移動(dòng),躲避超新星爆發(fā)的威脅。
那將是神的領(lǐng)域。
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如果在未來(lái),我們真的建成了戴森球,從太陽(yáng)系外部看,太陽(yáng)會(huì)變成什么樣?
它將不再是一顆明亮的恒星。隨著戴森云的密度增加,可見(jiàn)光被攔截,太陽(yáng)會(huì)逐漸變暗,最終在可見(jiàn)光波段徹底消失。但是,能量守恒定律告訴我們,能量不會(huì)憑空消失。那些被利用的能量最終會(huì)以廢熱的形式排出。
因此,一個(gè)被戴森球包裹的恒星,在紅外線波段會(huì)異常明亮。它就像一個(gè)在這個(gè)宇宙中散發(fā)著微熱的“暗煤球”。
這也是天文學(xué)家尋找外星文明的重要手段,搜尋紅外過(guò)量。
2015年,天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一顆奇怪的恒星:KIC 8462852(俗稱“塔比星”)。它的光度會(huì)發(fā)生無(wú)規(guī)律的、劇烈的下降,跌幅甚至高達(dá) 22%。這種現(xiàn)象無(wú)法用行星凌日來(lái)解釋。當(dāng)時(shí),全世界的媒體都在猜測(cè):我們是不是發(fā)現(xiàn)了正在建造中的戴森球?雖然后來(lái)的研究更傾向于那是巨大的塵埃云或彗星群,但這無(wú)疑是人類第一次嚴(yán)肅地在望遠(yuǎn)鏡中尋找這一宏偉巨構(gòu)的影子。
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以人類目前的科技水平,戴森球依然是一個(gè)遙不可及的夢(mèng)。我們的材料科學(xué)、太空運(yùn)輸能力和自動(dòng)化技術(shù)還遠(yuǎn)未達(dá)標(biāo)。現(xiàn)在談?wù)摻ㄔ焖拖裱ň尤苏務(wù)摻ㄔ炷μ齑髽恰?/p>
但是,文明的進(jìn)步不是線性的,而是加速的。
從萊特兄弟的第一架飛機(jī)到阿波羅登月,只用了66年。
從第一臺(tái)笨重的計(jì)算機(jī)到遍布全球的互聯(lián)網(wǎng),只用了半個(gè)世紀(jì)。
如果人類文明能不被自我毀滅,在未來(lái)的五百年或一千年內(nèi),第一面屬于人類的戴森帆或許就會(huì)在水星軌道上展開(kāi)。那是我們向宇宙發(fā)出的最強(qiáng)宣言:
我們要摘下太陽(yáng)的皇冠,為人類加冕。
戴森球不僅是一個(gè)能源裝置,它是一種信念,一種確信人類不會(huì)被困在地球搖籃里,而是注定要成為星際物種的終極信念。當(dāng)我們仰望星空時(shí),不妨想象一下,在那浩瀚的黑暗中,或許已經(jīng)有無(wú)數(shù)雙眼睛,躲在他們溫暖的戴森球殼后,注視著我們這些剛剛學(xué)會(huì)生火的孩子。
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