本文來自微信公眾號:SF 中文 (ID:kexuejiaodian),文:阿拉斯泰爾?岡恩,譯 :夢雪
什么是戴森球?
戴森球是一種假想的巨型結(jié)構(gòu) —— 巨大到超乎想象,它可以收集恒星釋放的大部分能量。
戴森球的基本設(shè)計(jì)理念是,環(huán)繞恒星建造一個球形結(jié)構(gòu),將其包圍,進(jìn)而吸收、轉(zhuǎn)化、儲存恒星輻射出的能量。
科學(xué)家認(rèn)為,如果宇宙中存在高級文明,它們可能就需要大量能量,而戴森球是最經(jīng)濟(jì)最可行的解決方案。
戴森球是誰在什么時候提出來的?
戴森球以物理學(xué)家弗里曼?戴森 (Freeman Dyson, 1923―2020)的名字命名。1960 年,他發(fā)表了一篇論文,討論探測外星文明的方法,其中提到了戴森球。
不過,戴森承認(rèn),他的靈感源于英國作家奧拉夫?斯特普爾頓(Olaf Stapledon)的科幻小說《造星主》(Star Maker),這本小說在 1937 年出版后廣受好評。斯特普爾頓的小說是這樣描繪的:宇宙中,每顆恒星周圍都環(huán)繞著“一層薄紗”,它們縱橫交錯,“收集散逸的恒星能量,供智慧生物使用”。
自從戴森球這個概念出現(xiàn)后,許多研究地外文明的科學(xué)家都曾考慮過這這種可能性。
戴森球真的存在嗎?
目前還沒有證據(jù)表明宇宙中存在戴森球。
不過,這種東西是否有理論上存在的可能,科學(xué)家還是可以發(fā)表一些見解的。
首先,雖然建造戴森球所需的技術(shù)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人類目前的水平,但從工程技術(shù)的角度來說,并沒有不可逾越的障礙。只要科技發(fā)展到一定程度,人類準(zhǔn)備好足夠的資源,就肯定能建造出戴森球。一位科學(xué)家甚至估計(jì),大約 100 年內(nèi),人類就可以付諸實(shí)施。
不過,也有科學(xué)家認(rèn)為,這種看法過于樂觀。實(shí)際上,天文學(xué)家已經(jīng)為宇宙中可能存在的戴森球總數(shù)設(shè)定了一個上限。這是因?yàn)榇魃虻拇嬖跁趽鹾阈堑墓饷?,?dǎo)致恒星亮度下降。
另外,戴森球在收集恒星能量的同時,也會以紅外線的形式輻射出部分能量。通過仔細(xì)搜尋那些亮度太暗或紅外線太強(qiáng)的恒星,科學(xué)家推測,在地球周圍 16,000 光年的范圍內(nèi),最多有 10,000 顆恒星的周圍可能存在戴森球(地球到銀河系中心的距離大約是 26,000 光年)。
當(dāng)然,這并不代表戴森球確實(shí)存在,只是有存在的可能。
戴森球的工作原理是什么?
戴森球的功能是收集恒星釋放的巨大能量。我 們已經(jīng)掌握了利用恒星能量的基本技術(shù) —— 太陽能電池。
太陽能電池的原理是“光伏效應(yīng)”,光子把電子從原子中擊出,導(dǎo)致材料內(nèi)部的正負(fù)電荷分離,從而產(chǎn)生電流。無論戴森球的形式如何千變?nèi)f化,它們產(chǎn)生能量的原理很可能都是光伏效應(yīng)。
有科學(xué)家猜測,戴森球產(chǎn)生的能量會通過某種無線技術(shù)傳 輸給恒星附近的文明。
科幻小說中的戴森球是什么樣子?
戴森球或類似的概念曾出現(xiàn)在一些家喻戶曉的科幻作品里,例如:
弗里茨?萊貝爾(Fritz Leiber)的《漫游者》(The Wanderer,1964 年出版)
拉里?尼文 (Larry Niven)的《環(huán)形世界》(Ringworld,1970 年出版)
斯蒂芬?巴克斯特(Stephen Baxter)的《時間船》(The Time Ships,1995 年出版)
還有 1992 年的科幻電視劇《星際迷航:下一代》(Star Trek: The Next Generation)。
很多科幻小說作家將戴森球描繪成剛性的圓球結(jié)構(gòu),嚴(yán)絲合縫地包裹整顆恒星,然而這并不是戴森最初的設(shè)想,也不太可能實(shí)現(xiàn)。還有的科幻作品將戴森球設(shè)計(jì)成環(huán)狀結(jié)構(gòu)和衛(wèi)星群。
如何建造戴森球?
可能的方法有很多。
其中之一是圍繞恒星建造球形框架(通常稱作“戴森殼”)。考慮到恒星的引力和輻射壓力,這樣的結(jié)構(gòu)可能既要有彈性,又要有推進(jìn)裝置,以改變殼體的位置。
然而,部分科學(xué)家認(rèn)為,這樣的球形結(jié)構(gòu)恐怕不夠穩(wěn)定。戴森球或許根本就不是“球”,它也可以是其他形態(tài),比如環(huán)形結(jié)構(gòu)、環(huán)繞恒星運(yùn)行的動態(tài)衛(wèi)星群,以及與恒星保持相對靜止的靜態(tài)衛(wèi)星群(“戴森泡”)。
還有科學(xué)家提出,可以從類地行星上獲取原材料,再遙控大批太空機(jī)器人來建造這類設(shè)施。還有一些更夸張的設(shè)想,例如星系大小的“智能塵埃云”,可以同時收集幾十億顆恒星的能量。
某些“奇怪”的宇宙信號,會不會就是來自戴森球?
宇宙中有許多奇奇怪怪、莫名其妙的信號,但就目前來看,沒有一個信號與戴森球有關(guān)。
幾年前,有一顆俗稱“塔比星 " 的恒星,它的亮度因不明原因降低,讓人聯(lián)想到戴森球,但進(jìn)一步觀測發(fā)現(xiàn),這其實(shí)是恒星周圍的塵埃云所致。
原文刊載于《科學(xué)焦點(diǎn)》2022.09
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