未來的人類,到底能不能實現戴森球

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未來的人類,到底能不能實現戴森球

戴森球

上篇文章我們講到了尋找新的家園地球2.0,當然無論怎樣我們大多數人們都希望生活在地球上,像待自己的初戀一般,但是地球的資源是非常有限的,雖然我們對未來比較樂觀,相信科學技術的發展可以彌補資源的匱乏。

未來的人類,到底能不能實現戴森球

但是這種樂觀是建立在我們人類發展的基礎上的,我們絕對不能因為盲目的樂觀,有人計算過地球最近1800年人口年均增長率是1.3%,不要小看這個數字,每年增長這麼多54年後我們地球人口就會翻一番,如果銀河系有十萬顆地球900年時間,我們可以讓每個地球擁有現在地球的人口數量。但是星際旅行我們就要面臨光速和超光速旅行的問題,如果我們做不到這一點,那麼星際移民就是天方夜譚,因為路上的時間可不止900年,而且送這麼多人移民,能量成本非同小可。

於是就有人開始想辦法1960年6月科學發現刊登了一篇論文,提的是人工恆星作為紅外光源的研究,作者就是弗里曼·戴森,那麼戴森在論文中寫到對技術高度發達的種族而言,最終能夠限制他們擴展的物質條件無非就是材料能源的供給。

那麼目前我們人類能夠利用的物質材料,還僅僅閒魚地球生物圈範圍以內。在太陽系範圍內,我們能夠使用材料的物質上限與木星的質量相當,而能量上限就是太陽發出的全部能量。

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戴森網

戴森考慮的就是在無法施行星際旅行的情況下,如何解決地球的人口和能源問題。戴森的真實想法其實是戴森網,就是地球到太陽的距離環太陽軌道上,建立數量眾多的太空站,那麼這樣太空站將環繞太陽周圍,以一個天文單位為半徑球面的大部分供電,以便截獲大部分太陽發出的光線,所以這是一個戴森網而不是戴森球。

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戴森球

戴森球其實是一個固體的顆狀結構,完全給太陽包裹起來,可以吸收太陽的全部能量,那麼戴森網顯然做不到這一點,我們一般總會聽到戴森球,戴森球,但是實際上戴森球是設想在理論上是不可行的。

你如果想造一個完全無縫的戴森球,它所受的離心力與萬有引力達到平衡,換句話說我們沒有任何辦法,阻止戴森球的重心向一側偏移,那麼最終戴森球會重重的撞向太陽,這不就悲劇了嗎?花了這麼多的資源和金錢,結果給毀了,就算它不會這麼激進奔向太陽,雖然戴森球所受的兩種能力之間合力為0,但是球體的每一個部分還是會受到巨大的拉伸力,那麼這會影響到球體的每一個部分,這個作用力的強度超過了現在任何已知材料能夠耐受的最大限度,所以戴森球是不現實的,甚至可以說是不理論,因為在理論上也行不通。

未來的人類,到底能不能實現戴森球

但是戴森網就不一樣了,雖然遠看上去和戴森球差不多,但是它們是彼此獨立的結構,所以不會出現戴森球出現的情況,那麼對於戴森網來說比較麻煩的問題是,怎麼能讓這麼多空間站不發生彼此的碰撞,是不是說戴森網一定可行呢?這還得來具體分析,反正分析不要錢,分析成了也沒人能去建,分析錯了也沒人能把我們告到法院,說我打擊了人類的自信心。

前面開個玩笑,好了我們先來看材料問題,可以想象建立一個密密麻麻建立一個和戴森球差不多的戴森網所消耗的材料是非常驚人的,如果我們把取材的範圍限制在太陽系以內,什麼水星、火星、金星這樣的我們就放他們一條生路,太陽系行星中絕大部分的質量都在木星上,這個行星的質量超過了所有其他行星總和,所以我們就拿它開刀,順帶上土星也是不錯的,兩者加起來我們可以得到2.5*10^27千克材料,這麼多的材料如果平鋪在太陽周圍半徑一個天文單位的球面上,再假設材料的平均密度和水差不多,那麼我們得到的這一球面厚度為9米,雖然不高但是這已經超過了我們的最低要求,看來材料是夠用了。

未來的人類,到底能不能實現戴森球

但是我們具體需要哪種材料呢?木頭啊,石頭啊肯定都不行,要知道現在戴森網的太空站受到了萬有引力,它來自於太陽,而太陽顯然又不知道比地球高到哪裡去了,所以太空站受到了潮汐力一定是非常驚人的,材料就有可能被扯碎的危險,好在看看戴森的計算,再看看我們的材料,那麼碳納米管足夠應付這種力量,雖然它比較貴,但是我們聽說有一種都是叫做詩和遠方。

於是戴森他借鑑了現代建築工程的一些技術,他考慮的方案就是常用的分形結構或者叫局部對稱結構,具體就是用八邊形部件組成八面體結構,這些八面體組成更大的八面體以此類推,由於建築結構精巧,在軌道中又不用支持自重,所以我們可以用這種方法建造非常巨大又極具輕巧的建築,那麼戴森估計利用這種方法建造一個淨深100萬公里的空間結構是沒有問題的,需要的材料質量是3000億噸,那麼這樣空間站密集的擴大,整體的密度也有所下降,如果要建成環繞太陽的戴森網,亂七八糟都加在一起達到了10^20噸,就顯然比上面說的27次方要好多了,雖然質量輕了7個數量級,但是戴森網的規模依然十分巨大,相當於把一萬億座帝國大廈搬到太空,這個數字超過了全球所有建築之和。

綜上所述,建立戴森球雖然不可能,但是建設戴森網還是有的一搞,但是對於現在的人類來說,實在是太遙遠了。所以戴森球戴森網還處於科幻的階段,偶爾聊聊娛樂一下還是不錯的,其實戴森他也很清楚這一點,他曾經說,他之所以要寫這篇論文目的不是建議人類開始建造這種建築,他的原話是這樣的。

當談到規模如此巨大的工程時,我們一方面想象未來的人類將會怎麼樣去做,另一方面可以猜測外星人,假如他們存在科技先進的話,可能會以什麼樣的方式完成這類設想,那麼現在就要給人類規劃無比燦爛輝煌的未來,可以算作就是痴人說夢。


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