10.09 戴森球,對於先進文明來說是不可避免的收集能源的方法?

戴森球,對於先進文明來說是不可避免的收集能源的方法?

由先進的文明建造,以捕捉恆星的能量。

太陽總能量中只有一小部分擊中了地球。如果我們,作為一個文明,能夠收集所有的太陽的能量呢?如果是這樣,我們將使用某種形式的戴森球體,有時也稱為戴森殼或巨型結構。物理學家和天文學家弗里曼·J·戴森(Freeman J.Dyson)在1960年首次將這一想法作為思想實驗進行探索。戴森在“科學”雜誌上發表了一篇長達兩頁的論文,題為“尋找人造恆星紅外輻射源”,因為他把一個太陽系大小的太陽能收集系統想象成一種技術,而我們銀河系中其他先進文明不可避免地會使用這種技術。戴森提出,尋找這種結構存在的證據可能會導致在銀河系其他地方發現先進的文明。

戴森球,對於先進文明來說是不可避免的收集能源的方法?

弗里曼·J·戴森

最近幾年,天文學家們通過一顆名為KIC 8462852的奇異恆星探索了這種可能性。KIC 8462852因其發現者塔比薩·博亞健而被更普遍地稱為虎斑星(Tabby's star)。這顆恆星的奇異光最初被認為預示著一個可能的戴森球體。這個想法已經被拋棄了,但是在2018年,出現了其他的可能性,比如利用蓋亞任務來搜索戴森球體。

所有這一切只是想說,戴森球--儘管在20世紀處於科幻小說和科學可能性的領域--現在對天文學家來說似乎足夠真實,以至於有些人正在仔細觀察特定的恆星,尋找它們的跡象。

戴森球,對於先進文明來說是不可避免的收集能源的方法?

這幅圖的中心點代表一顆星。戴森球體最簡單的形式可能開始於一個太陽能集熱器的環,比如距離一顆恆星一億英里的距離。這種結構有時被稱為戴森環。

那麼這些奇怪的巨型結構,這些戴森球體是什麼呢?最初,有些人設想戴森球是圍繞恆星的人造空心物質球體,戴森最初確實使用了外殼這個詞。但戴森並沒有把能量收集器想象成固體外殼。在他1960年發表文章後,在與其他科學家交換信件的過程中,他寫道:

圍繞恆星的固體殼或環在機械上是不可能的。我設想的“生物圈”的形式是由圍繞恆星的獨立軌道運行的鬆散的物體集合或成群的物體組成的。

戴森球,對於先進文明來說是不可避免的收集能源的方法?

隨著時間的推移,一個文明可能會繼續添加戴森環到它的恆星周圍的空間,創造一個相對簡單,但令人難以置信的強大的戴森球體。

比方說,戴森球體可能是地球繞太陽軌道的大小,我們繞地球軌道的距離是9300萬英里(約1.5億公里)。

它將由圍繞恆星的太陽能集熱器外殼組成。有了這個模型,所有的(或至少是相當大的數量)能量將擊中一個接收表面,在那裡它可以被使用。戴森推測,這種結構將是技術文明長期生存和不斷增長的能源需求的必然結果。

當然,科幻作家們在寫關於戴森球的文章時也很興奮。戴森自己承認,在開始對巨型結構從其恆星那裡收集能量的想法進行技術探索之前,他借用了科幻小說。奧拉夫·斯泰爾頓在1937年的科幻小說“明星製造者”中首次提到了這個想法,戴森顯然閱讀了這部小說,並以此為靈感。

戴森球,對於先進文明來說是不可避免的收集能源的方法?

最終,隨著文明的發展,在從其恆星中收集到的無限能量的輔助下,它周圍的戴森球體肯定也會以難以預測的方式進化。

在尋找我們銀河系空間中戴森球體的證據時,天文學家們會尋找什麼呢?甚至在發現KIC 8462852之前,幾十年來一直在尋找地球以外的智能文明的無線電信號,卻找不到任何無線電信號。一些天文學家在2013年就在考慮新的搜索策略。想想看,如果一個太陽能集熱器系統,一個巨大的結構圍繞著一顆恆星,那麼從我們的角度來看,這顆恆星的光線就會被改變。太陽能集熱器將吸收和再輻射來自恆星的能量。天文學家說要尋找再輻射的能量。

2013年4月,“新科學家”雜誌的史蒂芬·巴特斯(Stephen Battersby)發表了一篇關於天文學家如何利用再輻射能量尋找戴森球體的文章。

2018年,科學家們開始談論利用歐洲航天局的蓋亞任務來尋找戴森球體。

戴森球,對於先進文明來說是不可避免的收集能源的方法?

簡而言之:戴森球體將由環繞在一個先進文明恆星周圍太空中的太陽能集熱器組成。目標是確保這顆恆星的能量的很大一部分到達接收表面,在那裡它可以被用來造福於人類文明的利益。1960年,弗里曼·J·戴森(Freeman J.Dyson)成為第一位探索這一概念的科學家,他提出,這種收集能源的方法對於先進文明來說是不可避免的。


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