戴森球的各种变体

网上科普有关“戴森球的各种变体”话题很是火热,小编也是针对戴森球的各种变体寻找了一些与之相关的一些信息进行分析,如果能碰巧解决你现在面临的问题,希望能够帮助到您。 戴森云由巨大...

网上科普有关“戴森球的各种变体 ”话题很是火热 ,小编也是针对戴森球的各种变体寻找了一些与之相关的一些信息进行分析,如果能碰巧解决你现在面临的问题,希望能够帮助到您 。

戴森云由巨大数目密集环绕太阳的独立结构(通常为太阳能收集卫星和空间定居点)组成 ,类似于环绕地球的云,建设一个戴森云有这样几个优势:建造的元件可以有范围很广各种各样的尺寸选择,这样便能逐步逐步在一个很长的历史时期内建设。不同形式的无线能量传输能用于在不同的结构之间传输能量。

这样的一个“云”也有其劣势 。轨道力学规律决定了戴森云的轨道运行将会极度复杂。最简单的一个例子是戴森环:所有的太阳能收集器独立结构共享同一个轨道。许多复杂的多环模式将拦截更多的太阳能输出 ,但当轨道重叠时会导致周期性的日蚀 。另外的潜在问题是增加轨道不稳定,当增加更多的轨道结构,就会增加其他机构轨道混乱的可能性。

在以下我会继续描述 ,这样一个太阳能收集器的“云”将会改变恒星系统向宇宙发散的星光的强度 ,但可以想见的是,它不会完全遮蔽恒星的光线,太阳光仍将在其发散的光谱中存在。 这一戴森球的变体经常以“戴森壳 ”为题在科幻小说中描述:一个独特的坚固的环绕太阳的物质壳体 。不像戴森云 ,这一结构将完全改变居于其中央的星体的光线发散,并且拦截住100%的恒星能量输出 。这样一个结构将需要提供一个巨大无比的表面用于给予预想中的人类殖民者提供定居处,如果这一表面能够提供这样的条件的话。

若在我们太阳系中建造的戴森壳的直径是一天文单位距离(地日距离) ,则戴森壳内壁上任意一点上将接受同等数量的太阳光照射,这正像地球一样。此内壁的面积等同于55亿倍地球的表面积(地球表面积:5.1亿平方公里),这将拦截全部太阳能量输出;而其他的变体将比它拦截的更少 。太阳的能量输出大概是人类社会在1998年消耗的全部能量1.2x1013 W的几十亿倍。

不过戴森壳也有一些理论上的困难:

这样一个壳体模型没有考虑到将太阳包含在内其自身的重力交互作用 ,并且将有可能太阳作用力的影响而发生偏移。如果发生这样的偏离运动得不到纠正,就可能导致最终在球体和太阳直接的碰撞,很有可能导致灾难性的结果 。这样的结构需要某种形式的推进力去抵消偏离 ,或者一些办法来使得壳体远离太阳。

出于同样的理由,这样一个壳体模型没有考虑到在壳体内部任何其他物质与其自身重力交互影响。任何置于壳体内部的生物圈将不会被吸引到球体的表面,而是会吸入太阳之中 。有些设想中包括生物圈能包含在两个同心球之中 ,置于旋转球体之中(有的版本的人工重力垂直于旋转轴 ,造成置于球体的物质集中于赤道之上,非常有效地使得球体类似于尼文环以便与人类定居)

假设在一个天文单位的半径上,那么建造壳体的物质的压缩力是非常巨大的。在壳体上任选一点来检测的话 ,都会发现该点处于一个天文单位距离太阳重力作用下的圆形壳体压力。没有任何已知的或理论上存在的物质能够坚韧到承受如此强大的压力,并且能够用来建造环绕太阳的一个刚性的,静态的壳体 。Paul Birch(提出建造Supra-木星方案来环绕巨行星以替代太阳)建议可以通过类似用于太空基地的动态方法来支撑戴森壳。物质在壳体内部的环形轨道上 ,以高于轨道速度的速度运动,将由离心力向外压。对于环绕太阳这样质量的恒星一个天文单位的戴森壳,物质运动速度10倍于轨道速度(297.9km/s)将支撑99(重力加速度)倍其自身质量附加于壳体结构结构上 。这些不同的轨道承受着相同的困难 ,正如戴森云一样,不能确定多少能量将被消耗在维持物质的高速运转 。

同样如果要建立一个天文单位半径的戴森壳,太阳系物质的总量也许还不够。戴森最初估计在1天文单位处造内壁厚度为3米的戴森壳 ,太阳系的物质可能还不够,甚至于还包含了氢,氦这种太阳系中丰度极高的物质 ,而氢和氦不似重金属一样能够直接作为建筑材料。也许可以通过核聚变使得氢和氦转变为重金属 。而Anders Sandberg估计太阳系中有1.82 × 1026 kg的物质能够直接拿来作为建材 ,足够用来建造一个天文单位的戴森壳,而这样的壳体密度可达600 kg/m²,大概8至20厘米厚 ,这取决于物质的密度。这包括了气体巨行星的物质(如木星,土星,海王星 ,天王星),可能不容易到手;单单内行星(水星,金星 ,地球,火星)能贡献仅仅11.79×1024的质量,对于一天文单位的壳体来说密度则只为42 kg/m²。

这样的戴森壳对于星际天体 ,如彗星和流星体来说是脆弱的 。

更进一步说,这样的壳体对于剧烈的太阳活动,如弓形激波等来说 ,也是脆弱的。 第三种形式的戴森球是“戴森泡”。类似于戴森云 ,有许多独立的结构组成(通常为太阳能收集卫星和太空殖民地),同样也是可以逐渐地建立起来 。

不同于戴森云,此方案不是用环绕轨道的方法 ,而是通过太阳帆卫星-即通过巨大的承受光压压力的太阳帆来抵消太阳的重力拉力的太阳能收集卫星。这样的结构可能处于冲撞或将别者挡住其中部件阳光的危险之中;各个结构对于太阳来说可能是完全静止的,并且相互独立。当光压和来自太阳的重力是恒定的,无视距离(假设太阳帆卫星在于太阳的直接距离没有被其他物体所挡住) ,这样太阳帆卫星之间不同可能存在于太阳的直线距离 。

此方法的实践对于现代材料科学来说是可质疑的,但还不能被排除。环绕太阳的太阳帆卫星将有一个总密度为0.78g/m²的帆。为便于阐明所需材料不需要很大质量,想一下半径为1天文单位的这样一个戴森泡需要的质量将为2.17 × 1020 kg ,而小行星智神星的质量就大抵如此 。

然而即使利用这样少的物质制造太阳帆卫星也是超过人类的技术能力的;人类目前能制造的碳纤维太阳帆无载重的重量是3g/m²,四倍重于该设想所需要的材料 。

然而,预计会出现通过分子机器人实现的超轻碳纳米管的制造方案 ,这样造出来的物质密度会低于0.1 g/m²。如果制造这样的物质在工艺上是可行的,那么就可以利用于轻太阳帆之上,这样带有索具的太阳帆密度可以保持在0.3 g/m²左右。如果这样的太阳帆能得到应用 ,则类似于L5 Society太空定居点500平方公里 ,可以住1百万居民,物质总量为3× 106吨-就能通过3000公里直径的圆形太阳帆来维持,而这样的定居点总重为5.4× 10吨 。做比较的话 ,这个定居点的长度大概就比木星的卫星欧罗巴的直径稍微小一点(虽然这样的太阳帆是扁平的,不是球体),或者说从旧金山到堪萨斯的距离。然而这样一个结构的质量只比许多小行星要小一点。虽然建设这样一个巨大人口的太阳帆定居点将会得到巨大的支持 ,但是从材料科学上来说还有许多不确定因素,但比起其他类型的戴森球变体所需要的技术来说却是切合实际多了 。

理论上,如果造出并放置了足够的太阳帆卫星来环绕太阳 ,那么就能组成一个非固定的戴森壳。这样一个壳体并无承受大质量物质压缩里的缺点,也不需要建立一个固定结构的戴森球所需要的超大质量。然而这样一个壳体,将会有着跟固定结构的戴森壳一样的光学和热力学特性 ,可以被宇宙的其他文明通过一定的检测方式来侦测到 。 有一种可能的形式为“戴森网络”,一个围绕着恒星的绳索网络,以便使得能量收集单位能在绳索之间固定。戴森网络是一种戴森壳或戴森泡的一种减少形式 ,然而 ,这取决于这样的绳索如何抵抗恒星的重力。

在科幻小说《环形世界》中,有着一种特定形式的戴森球 。其作者拉里尼文提出了这样一个概念,即“一个在戴森球和行星之间的中间过渡 ”。环形世界也许可以描述为戴森球上的一片(可以考虑为戴森球的赤道) ,通过人工重力来旋转,主要用于定居点而不是能量收集区域。类似于戴森壳,环形世界如果没有积极的外来干预来抵消恒星的重力来保证它置于原位 ,那么它将是不稳定的 。

泡世界也是人工建筑,由环绕着太空中的氢气体云的居住空间所组成 。这样的壳中包含空气,人类 ,建筑,等等。这样的概念是用于回答“最大的空间殖民地如何建造”。然而大多数的这样的空间是没有价值的,因为那里没有能源 。

理论上说 ,任何气体巨行星(木星,土星,天王星 ,海王星等)能被包入一个固体壳之中;在一定的半径上表面重力将类似于地球 ,并能够收集该行星上散发出的热能。

恒星引擎也是一种设想中的巨型结构,主要用于集中来自于恒星的有用能源,有时用于特定的目的。例如 ,《Matrioshka brains》集中能量用于计算 。《Shkadov thrusters》集中能量用于推动。一些有目的的恒星引擎设计也是以戴森球为基础的。

黑洞替代恒星能够成为能量的源泉,因为能增加能量-物质的转化效率 。一个黑洞可以比恒星更小。这将减小通讯的距离,这对于一个以计算机为基础的文明来说是非常重要的。

这是一个假设性的命题 ,所以永远不会有一个明确地答案 。但有一点可以肯定,无论如何人类都会向这个星球发出自己地声音,不管是出于宗教崇拜还是科学的目的。

第一个问题:什么是戴森球?

“戴森球”是弗里曼·戴森博士在1960年提出的一个设想。他认为 ,当一个文明发展到一定程度,为了更多的获得能源就会制造一个巨大的球状圆壳,将自己或者某一刻恒星完全进行包裹 ,从而100%的获得这颗恒星的能源 。通俗的来说,就是用太阳能电池板将整个恒星罩住,利用恒星所有的光和热来进行发电 。

第二个问题:戴森球与文明等级有什么关系 ,什么样的文明能够建造戴森球 ,建造戴森球的文明真的强大吗?

戴森球和文明等级是科幻领域比较热门的话题,但实事求是的说两者并没有直接的联系。很多人是先了解了“文明等级 ”之后才了解的“戴森球",其实从时间上来说戴森球与1960年提出 ,而文明等级要到1964年才提出。

什么样的文明能够建设戴森球,建设戴森球的文明真的强大吗? 因为在卡尔达舍夫所提出的文明等级中,把能够完全利用恒星能源的文明称作二级文明 ,所以很多人将文明等级和戴森球相挂钩,认为只有二级文明才能建立戴森球,但这是不严谨的 。前文已经说过 ,戴森球和文明等级并没有直接的联系,是两个不同的科学家提出的两个不同概念。

其实无论是戴森球还是文明等级都是两个相当粗糙的概念。要建设一个戴森球并不需要多么高深的技术,严格来说只要能将一块太阳能电池板发射到太阳同步轨道就能够慢慢累积 ,只要舍得投入总有建成的那一天 。当然这其中还涉及一些其他的技术,譬如说克服光压,材料 ,太阳风的影响 、无线电力传输等等 ,但即使以今天人类的技术,凭借化学火箭也不是不可想象,完全是看有没有紧迫的需要。如果人类遇到不可克服的困难 ,必须不惜一切代价建造戴森球,完全可以在今天就启动制造。不能建造完全包裹太阳的戴森球,建设一个“戴森环 ”行不行?或者建设十分之一可不可以 ,百分之一可不可以?

再者就是卡尔达舍夫所谓的文明等级,只以掌握的能量总和为标准却不考虑能量的运用方式本来就不合理 。打一个比方,如果人类掌握了廉价制造反物质的方式 ,通过正反物质湮灭很容易就能获得巨量的能源,又何必大费周章去建设一个性价比超低,而且又不能移动的戴森球呢?直接把金星、水星或者小行星带转换为反物质 ,比从太阳获得的能源方便、灵活得多了。

所以综上所述,能够建设戴森球的文明并不意味着比人类的 科技 要高很多,这是一个需不需要的问题 ,而不是能不能的问题。即便是以今天人类的技术 ,制造一个戴森球也不是不能想象 。

第三个问题:如果人类发现戴森球靠近地球,是人类发展的开端还是噩梦的开始?

在科幻领域有一句话非常有名:“不管宇宙有没有外星人对人类来说都是一个残酷的答案!”这是因为如果宇宙没有外星人,则意味着人类必将永远孤独;如果宇宙有外星人 ,则意味着人类必须接受和另一个高级智慧文明的竞争。

假设人类真在宇宙中确凿无误的发现了一颗恒星具有戴森球结构,也就意味着发现了比现今人类更加高级的外星文明,必将对人类产生巨大的思想冲击。到时候《寻找地球以外智慧生命国际公约》将彻底失效 ,尽管这份科学家用以阻止呼叫外星人的公约从来没有真正具有法律效力,但是还是成功阻止了大部分严肃科研团体对外星人的呼唤 。无数科学家,外星迷会不惜一切代价用强电磁波呼叫这颗恒星 ,所以人类要想再在宇宙中隐藏自己是不可能的 。

那么问题来了,如果这个文明知道了人类的存在对人类是好还是坏呢? 答案显而易见,如果这个制造戴森球的文明发现了人类 ,很大概率会是人类的灾难。这是因为,结合前文的分析,如果一个文明用制造戴森球这种极端的方式获取能量 ,说明这个文明对能量有着超乎寻常的占有欲 ,他们一定是遇到了自己所无法克服的问题,只要他们发现人类的存在,大概率会对人类采取行动。一场星际之间的博弈 ,将就此开始!

从另一个方面来说,自从1974年德雷克和卡尔·萨根发送阿雷西博信息呼叫外星文明开始,为什么包括霍金在内的科学家会集体反对 ,这是因为人类不知道外星文明的善恶,不敢轻易在宇宙中暴露自己的位置,以至于最后全球科学家签订了这份禁止呼叫外星人的《寻找地球以外智慧生命国际公约》 。这样简单的逻辑人类能够想到 ,这个制造戴森球的文明当然也能够想到,那么他们为什么还要制造戴森球呢?这不是在全宇宙标出自己的位置吗?所以这只能是一个陷阱!因为采用戴森球的方式不需要考虑电磁波的频率,更不需要考虑自己发送的电波其他文明能不能破译 ,这是在可见光波段向全宇宙进行广播!这样嚣张的文明你觉得合理吗?你觉得他们是善意的吗?

限于篇幅,很难对阿雷西博信息 、METI计划、SETI计划,以及圣马力诺标度、 《寻找地球以外智慧生命国际公约》 进行详细的介绍 ,感兴趣的朋友可查阅一下相关的资料 ,也可翻阅我之前的文字。人类和外星人之间的是是非非远超大众的想象。

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如果人类发现戴森球靠近地球 ,这个命题是不可能出现的,因为戴森球不是可移动的,而是一个收集恒星的环轨道建筑 。说它是球 ,其实是戴森球将恒星包裹起来,就像一个球了。有趣的是,在1480光年之外的KIC 8462852恒星系统也有一个被误认为是戴森球的天体。考虑到光度在紫外波段的强烈下降 ,科学家之前怀疑这是一个戴森球,最新的发现认为,这是一个尘埃团 ,颗粒必然比星际尘埃要大 。不然,由KIC 8462852的恒星风造成的压力将会让这些颗粒很快地掷入太空中,一个环绕恒星的尘埃盘不仅能够很好地留在轨道上 ,它也能解释恒星亮度的骤然下降。

迄今为止 ,这是对于KIC 8462852神秘的周期性变暗最好的解释。和之前的观测一样,这项研究的很多证据都来自于协助观测的业余天文学家 。这是“行星猎手”计划的参与者之一,它提供了开放的开普勒计划的数据 ,并且第一次注意到KIC 8462852的奇异的光度下降行为。

此外,在对KIC 8462852的研究中,业余天文学家起到了关键作用 ,提供了必要技术和软件支撑,才能让这项研究继续。在公共的天文数据库中,一些研究团队把KIC 8462852的数据公开后 ,得到了许多研究人员的响应 。比如其中有熟悉望远镜申请、操作的研究人员,还有处理望远镜技术问题的研究人员,他们都在KIC 8462852的研究中起到了关键作用 。至少从目前看 ,我们还没有发现所谓的戴森球,至于是否是噩梦,就另当别论了。

戴森球属于高级文明获取恒星能量的技术理论  ,并不是在恒星外面包裹起来一层球壳 ,它是在恒星外部布局上大量网络状能量收集装置。例如在太阳附近配置大量太阳能板,形成一种网络结构,可以最大限度的接收恒星的辐射能量 。

戴森球在造型上就像我们地球外面布局的GPS卫星网络一样 ,卫星网络能保证信号在地球表面的全覆盖,而戴森球就用来保证最大限度吸收恒星辐射能量。当然根据对能量的需求,也会设计到底是一系列的环形阵列结构 ,还是环绕恒星的整体结构。

再回到题目, 戴森球只和恒星有关,建造它的意义 ,只是为了利用恒星能量  。一旦能够实现对恒星能量的获取,这个文明就已经进入到所谓的二型文明了。对于地球这样的行星建造戴森球没有任何意义。

如果戴森球靠近我们,那就不知道是它们的制作者犯傻了 ,还是地球上观察的人犯傻了 。那绝对不是获取能量的戴森球,那是来入侵地球的庞大舰队吧,已经笼罩整个地球表面了 ,当然是人类的噩梦了。

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  • 彦昌公子
    彦昌公子 2025年04月28日

    我是缔安号的签约作者“彦昌公子”!

  • 彦昌公子
    彦昌公子 2025年04月28日

    希望本篇文章《戴森球的各种变体》能对你有所帮助!

  • 彦昌公子
    彦昌公子 2025年04月28日

    本站[缔安号]内容主要涵盖:国足,欧洲杯,世界杯,篮球,欧冠,亚冠,英超,足球,综合体育

  • 彦昌公子
    彦昌公子 2025年04月28日

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