来源：蝌蚪五线谱

　　导读：最近几十年来，戴森球这种科幻中的超等结构一直眩惑着想想家们。不久前，柏林工业大学天文体和天体物理学中心的天体生物学家迪克-舒尔茨-马库彻（Dirk Schulze-Makuch）撰文，告诉东说念主们若何才气造出一个戴森球。以下是著述全文

　　表面物理学家的遐想

　　1960 年，英国表面物理学家弗里曼·戴森 （Freeman Dyson） 在《科学》杂志上发表了一篇单页论文，为东说念主类科技的异日边幅了一个也许是有史以来最有但愿的场景。戴森遐想，一个先进的文静不错通过在我方的星球周围建一个球体，摄取这个星球输出的能量，来得志其束缚增长的能源需求。

遐想中的戴森球

　　不外，这篇论文更偏表面，莫得讲到实践的工程应用。对于这种巨型结构应该是什么形式，该若何建造，戴森并莫得提供更多的细节。他仅仅肤浅地将这个球体边幅为一个环绕着行星的“不错居住的外壳”。但这照旧阔气眩惑到繁多天体物理学家、科学家和科幻作者，并为他们提供灵感了。

　　在戴森的某些边幅中，戴森球看起来像一个宽阔的环，环绕着一颗恒星，险些能碰到地球。在另一些边幅中，戴森球是一个透顶包裹着太阳的巨型结构，况兼不错捕捉到太阳发出每少量能量。除了在科学作品中，戴森球还出当今演义、电影和电视节目中，比如在《星际迷航》中，戴森球便是先进文静的家园。

　　戴森天然明显要建起一个这样的硕大无比所面对的挑战，是以他本东说念主对于建起戴森球的可能性也保握着怀疑作风。不外，他的戴森球遐想引发了咱们对于东说念主类文静的异日的齐人攫金的遐想，况兼为惩处东说念主类的某些最具可怜性的窘境提供了一种决策。运用太阳或其他恒星的总能量，不错得志咱们脚下的和持久的能源危境。然而当咱们能够赢得一个恒星输出的沿路能量时，就远不啻得志咱们的陆地能源需求这样肤浅了。

《星际迷航：下一代》的“遗物”一集率先于1992年10月12日播出。图中为星舰企业号与戴森球比肩。 

　　有了这样多不错用的能量，咱们就不错向可能有生命存在的系新手星辐射高能激光脉冲，从而大大加多咱们与远处文静交流的契机。这些由戴森驱动的光束不错比咫尺任何已知的形式更远地传播到天地中，穿透更高密度的空间区域，比如会使咱们发送的信号衰减的尘埃云。

　　或者，咱们不错运用这种能量班师到达系新手星——在某些天体物理学家的遐想中，咱们不错通过量子引力实验来操控时空通顺体，来裁减行程。还有一个酷爱酷爱的想法，是用纯光子创造所谓的 Kugelblitz 黑洞，在表面上，这些黑洞照旧被诠释注解不错为异日的星际飞船提供能源。通过误解时空，咱们有时能够以比光速更快的速率行进，或者创造虫洞，为穿越星河系提供捷径。

　　更诱东说念主的是，戴森球提供的近乎无尽的能量不错惩处某些咱们在蔓延命命上遭逢的最舛错的难题。救济运用低温工夫的东说念主们意志到，这一工夫的大领域和万古辰使用会需要大宗的能量，远远卓越咫尺可用的量。2018 年，商讨东说念主员 Alexey Turchin 和 Maxim Chernyakov 提议，东说念主工智能有时能够通过死者的 DNA 和其他信息，在模拟宇宙中以数字的形式再行创造这个东说念主。为了创建出属于一个险些长生的种族的、样本阔气丰富的模拟东说念主，需要大宗的能量，还需要排除许多说念德和形而上学方面的不毛。但商讨东说念主员提议，戴森工夫不错提供所需的能量。

　　建造戴森球可行吗？

　　在今天，戴森的权略勃勃的遐想似乎比以往任何时候齐显得愈加紧迫。凭据好意思国能源信息署的数据，若是工夫链接沿着咫尺的增长弧线发展，在异日 30年内，环球的能源需求量可能会加多50%。风能、太阳能和其他可再生能源将在短期内有所匡助，但持久的惩处决策需要选定愈加斗胆的工程。戴森球可能是一个斗胆的惩处决策，但要已矣它，咱们彰着还要克服许多物理和机械问题，即使是比咱们先进数千年的文静也未必能惩处这些问题。

　　行动柏林工业大学天文体和天体物理学中心的西宾，我花了几十年的时辰来探索先进的外星文静存在的可能性。我与东说念主合著了五本对于外星生命的书，我对这门科学的酷爱引发了我，让我一直在商讨戴森球是先进外星工夫的可能性。大致十年前，我对可能是出自外星文静之手的各式大型工程产生了酷爱。

黑洞以艺术的形式渲染，误解空间和时辰，创建了虫洞。

　　2010 年，我商讨了建造戴森球的可行性。当我与我在普尔曼华盛顿州立大学的前物理系学生布鲁克斯·哈罗普（Brooks Harrop）调解时，咱们发现了戴森球的常见观点存在许多问题，其中最紧迫的是球体的坍弛风险。围绕恒星旋转的的刚性齐心球会在每个点上齐受到引力。现如今已知的任何材料齐无法抗击这种力量。工程师也许会盘算用一个复杂的股东器系统来惩处这个问题，这个系统不错通过一个副作用劲，将外壳保握在合适的位置。但探讨到外壳的宽阔质料——在大部分的遐想中，该结构的半径为 9300 万英里，即地球与太阳之间的距离——这样的系统起首会忽地外壳收罗的大部分能量，以至是沿路。

　　假定咱们不错克服这些问题，况兼在远处的异日建成了这个球体：它该如安在流星、小行星、辐射和太阳耀斑中幸存？若是一个物体的质料和哈雷彗星差未几，就会以卓越 100 万颗沙皇氢弹（迄今为止东说念主类引爆过的最刚劲的核安装）的动能撞击这个球体。

　　戴森意猜想了这些风险，并承认这个围绕恒星的壳或环存在的可能性不大。但这位物理学家提议了一个惩处决策：若是有一群在围绕恒星的孤立轨说念运行着的物体，就能既收罗能量，又幸免固体戴森球的大部分物理和机械问题。跟着时辰的推移，这些卫星不错缓缓被建造，并缓缓被传送到系统中，慢慢加多集群的能量产值。

　　大致有1000 万颗卫星的戴森群不错得志东说念主类的能源需求。这需要许多卫星，但当代卫星星座正在为这样一个工程豪举创造前例。 SpaceX 每月不错辐射 240 颗星链通讯卫星，适度 2022 年 2 月，它在天外中照旧领有 2000 多颗卫星。完成后，该星群的数量可能会达到数万——这个数量天然远远比不上戴森群的数量，但照旧足以引发咱们的遐想力。

　　更现实的决策：戴森群

　　为了克服戴森率先遐想的决策中的困难，我和 Harrop找到一种更易已矣的设计——戴森群来替代它。咱们将这个决策定名为太阳能风力发电卫星 （SWPS）。传统的太阳能电板板收罗可见光的能量，但咱们的卫星收罗的是组成太阳风一半的电子（另一半由质子和 α 粒子组成）。快速太阳风的速率约为750km/s-1，这使得这些电子比撞击太阳能电板板的可见光中的电子领有更强的能量。咱们的 SWP 卫星的中枢是一根指向太阳的长金属线，充电后会产生磁场，然后将传入的电子携带到球形金属采纳器中。这些电子会产生电流，从而保管导线中的磁场，并在两者之间酿成一个能够保管自己显露的系统。

　　大部分电流仍将用于产生能源，将红外激光辐射到地球的采纳站上。由于咱们的大气中存在透明的“红外窗口”，红外线是最好的选拔，因为它能够让大致 8 到 13 微米之间的波长不被摄取地通过。在激光将电能发送到采纳站后，剩余的电子将落回文形帆上，照在那儿的阳光会引发它们，产生的能量足以使卫星一直保握在围绕恒星运行的轨说念上。

2009 年 2 月 24 日，英国诞生的好意思国表面物理学家弗里曼·戴森 （Freeman Dyson，1923 - 2020 年）坐在新泽西州普林斯顿高等商讨院办公室 。

　　每颗 SWP 卫星的质料约为 3.7 公吨（约为 GPS 卫星分量的三倍），每天的24 小时内能提供约 2 兆瓦的握续功率输出，差未几不错得志 1，000 个好意思国度用卫星的能源需求。一个SWP 卫星群不错得志全东说念主类的能源需求。

　　这些卫星不错用相对肤浅、低廉的材料制造；建造每颗卫星的用度主要花在 950 英尺的铜线上。由于这些卫星使用太阳风行动能源，这些卫星将摄取最少的热量，并以接近 100% 的效果运行。比较之下，传统太阳能电板的分娩资本很高，因为它们的半导体需要高纯度的硅，而且它们的效果止境低，约略独一20%。

　　戴森群还面对着许多工夫上的终止。天然 SWP 卫星险些不需要爱戴，但它们不是自清洁的。若是卫星的帆中拿获到的不是太阳风中的电子，而是正离子，卫星的效果就会责骂，况兼跟着时辰的推移，所有这个词系统的性能齐会责骂。咱们也莫得惩处另一个难题：若何让卫星在变化万千的太阳风中保握显露的位置，以及若何安排数百万（也许临了是数十亿）卫星围绕恒星的轨说念。尽管频年来小功率的能量传送激光系统取得了很大的跨越，但让系统能在天外中职责仍然是一个挑战。即使是一摄氏度以内的狭窄温度变化，齐会导致激光器的波长和输出效果发生很大的变化。在天外中保握恒温是一件很毒手的事情——因为咱们很难在莫得空气的情况下，将热量从较热的物体传递到较冷的物体。戴森群还有这样多毒手的问题莫得惩处，但也许照旧被另一个文静照旧惩处了。

　　天地中有戴森球吗？

　　在我与卡迪夫大学高等商讨员威廉·贝恩斯合著的《天地动物园：多个宇宙上的复杂生命》一书中，咱们以为一朝行星体上出现生命，它最终齐会进化成智能——在行星的宜居时辰阔气长的前提下。这一论点的基础是，地球上生命进化程度中的所有要紧转变似乎齐发生了屡次，这些变化彼此孤立，或通过不同的生化路子。这标翌日地中数以万亿计的其他行星中的一些可能资格了一样的进化经由，况兼这些行星上的某些生命体式可能照旧进化为智能生命体。他们有阔气先进的科技水平建造戴森球吗？弗里曼戴森这样假定：若是他们建造出了戴森球，咱们就不错检测到它。

　　具有实心外壳的传统戴森球会懒散出中红外波长的剩余能量，咫尺的东说念主类仪器不错检测到。至少一个商讨小组照旧运行寻找这种信号。宾夕法尼亚州立大学天文体和天体物理学西宾杰森·赖特和加利福尼亚州立理工大学物理与天文体系的马特·波维奇，照旧运交运用好意思国宇航局广域红外勘探探伤器 （WISE） 的数据在天外中寻找戴森球发出的激烈的红外信号。那次搜索并未找到戴森球，也许咱们的千里镜在天外中莫得看到任何巨型结构的原因是，外星东说念主得出了与咱们在论文中所作念的预计沟通的论断：建造一个宽阔的、坚固的戴森球体是不切实践的，即使对于比咱们更先进的文静来说。

　　尽管咱们可能恒久不会看到咱们的太阳被包裹在一个巨型结构中，或者从围绕它运行的数百万颗卫星中采纳能量，但受戴森球启发的科学和科幻演义会链接激励咱们，让咱们对这个星球上和星球外的生命产生最斗胆的遐想。这可能是戴森球最有价值的孝敬——为咱们设置起了一个齐人攫金的目标，为咱们铺路，让咱们束缚尝试更动性的发现。（编译：BladeRunner）

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