科学家曾提出将水星摧毁,用来建造包裹太阳的戴森球,你怎么看?

弄潮科学


  1. 戴森球,来自于天文物理学家Freeman Dyson提出的概念,简单地说,就是建造一个包裹太阳的壳体,用来收集能量以满足未来的能源需求。
  2. 太阳,这颗距离地球最近的恒星,直径大约是地球的109倍,质量约是地球的30万倍。建造这样一个壳需要大致1.7 x 10²⁰立方米的材料,并且目前也没有合适的材料能够承受如此大尺度结构物中的应力。
  3. 为了克服这种概念中的部分缺陷,诞生了戴森球的进阶形态,不用完整的壳体,而是用若干圆环或者规则排列的反射面板来获取太阳能。
  4. 为了保持稳定的轨道,这样的面板直径需要小于1km,厚度与锡纸相当。它们可以利用光反射将这些能量汇集并输送到需要的地方。理论上,这种方式可以得到的能量大约是目前我们在地球上所获得的1万亿倍。
  5. 即便如此,建造戴森球的这种进阶形态,依然需要巨大的资源,以至于我们不得不消耗掉水星、金星、火星等天体才能满足材料的需求。
  6. 之所以选择水星作为开始,是因为水星质量的40%左右是铁,星球表面富含可以用来制作反射面板的赤铁矿,同时较低的重力更便于将材料发射到太空之中。要记得,一颗水星远远不够完成全部的工程。

戴森球的概念设想,在逻辑上并没有问题,只是真的实现起来可能需要几个世纪才能全部完成,在这一过程中人类社会会出现怎样的变化,被我们摧毁的其他行星或天体会不会破坏目前相对稳定的太阳系系统、进而导致地球轨道偏离或靠近太阳,这些却都是不可忽视的问题。

为了获取资源,总是需要付出代价。问题是,为了获取太阳的能量,这样的方法究竟值不值得,你觉得呢?


SHUTIAO神奇世界


先平静下来,看我从科学的角度来解释这个问题。

其实我跟大家一样,几年前也是很不理解这个所谓的“戴森球”,觉得它疯言疯语,荒诞不经,没准又是国外的哪个“民科”瞎扯的东西,一不小心被捧红了。

(理想化的“戴森球”剖视图,它的半径为太阳到地球的距离)

戴森是何许人也?

事实上,“戴森球”的概念最早出现在著名的《科学》杂志上,并且它的作者弗里曼·戴森也不是什么民科,他是一位非常有名的数学家和物理学家(只是大家认识的明星太多,却难得叫出来几位数学家的名字)!

弗里曼·戴森1923年生于英国,1947年他作为英联邦研究员移居美国,1949年戴森在他的论文中以其他物理学家能够理解的方式解释了费曼的“量子场理论”,他说费曼图不仅仅是一种计算工具,而是一种物理理论。戴森为费曼图制定了规则,彻底解决了重整化的问题。为此奥本海默推荐戴森为高级研究院终身研究员,因为“他证明我错了”。

(费曼图是描述亚原子粒子行为的数学表达式的图形表示)

戴森在量子电动力学、固体物理学、天文学和核工程学等方面成就卓著,一生获科学大奖无数,唯独没得到过诺贝尔奖,为此诺贝尔物理学奖获得者史蒂芬·温伯格替戴森打抱不平,说诺贝尔委员会骗了戴森。但戴森自己却说“我认为如果你想获得诺贝尔奖,你应该有很长的关注时间,得抓住一些深刻而重要的问题,坚持十年。这不是我的风格。”

戴森一生在科学方面有诸多贡献,他不仅解释了量子场论,还以“圆形集合理论”、“随机矩阵理论”等闻名。

(2007年,在美国高等研究院任教的戴森)

但是,普通人只记得他的“戴森球”。

戴森球

戴森球是什么?它是戴森1960年提出来的一个科学假说。戴森在他的原始论文中,他推测足够先进的外星文明可能会遵循与人类相似的耗电模式,这样他们就需要消耗相当多的电力。为了达到所谓的“II类文明”(恒星文明),他们将利用其行星母星的总能量(比方说人类利用太阳的总能量),这样他们就需要建造一个能量收集器,将恒星包裹起来。这个收集器就是“戴森球”。

(一个想象中的“戴森球”)

这种收集器系统的存在会改变恒星发出的光谱,因为它会吸收并重新辐射恒星的能量。就像是你用一个灯罩罩住了灯光,灯罩就会因为吸收了灯光而对外辐射能量,它会发热。

(灯罩因为吸收了光而辐射红外能量)

收集器发射的辐射波长将由构成它们的物质的发射光谱和收集器的温度决定。因为这些收集器不是由恒星里的氢或氦元素建造的,它更有可能是某些更重的元素,所以它的光谱与恒星发出的光谱会不同。如果“戴森球”真的存在,那么我们通过检测宇宙中这种独特光谱的恒星,就有可能发现达到“II类文明”的外星生命。

现在你应该可以理解戴森的意思了吧?

他的想法是:如果宇宙中真的有比我们高得多的“II类文明”,他们就需要用到非常多的电,如果他们把整个恒星都罩起来收集能源,这个罩子会发出与恒星不一样的光谱,我们找到了这种不一样的光谱,就找到了“戴森球”,也就等于确定了外星人的位置!

(通过寻找“戴森球”确定外星文明的位置)

宇宙中真的有戴森球吗?

我们现在还不知道宇宙中是否真的存在“戴森球”,目前可以肯定的是,弗里曼·戴森所提出的这个理论属于“思想实验”的范畴。

什么是思想实验?类似于“薛定谔的猫”就是一种极其著名的思想实验:一个密封盒子里有一只猫,它有可能活着或者死了,或者同时有活着和死亡两种状态,你如果观察它,它有可能会被毒死,所以你看到的状态可能不是它之前的状态。(我已经尽力解释了,你不明白我也没办法)这种情形通常会在量子世界中存在,但它是一种悖论,你可以假设这个东西,但你无法去实现它,也没有必要去实现它。

(“薛定谔的猫”与“戴森球”一样,都是一种思想实验,并非可以实现的东西)

所以,宇宙中并不一定有戴森球,它不过是一种找到外星文明的可能途径罢了。

水星可以被用来造戴森球吗?

回到最初的问题:我们可以将水星粉碎,建造一个戴森球,把太阳包裹起来吗?

让我们来做一个计算:

水星的直径是:4878 千米,它的体积为6.083 × 10^10 千米³。

水星轨道的半长轴是:57909050千米。

(水星)

地球轨道的半长轴是:149598023千米。

假设我们把水星敲碎,以地球的半长轴为半径造一个“戴森球”,把太阳包裹起来,这个球的表面积有多大呢?2.812 × 10^17千米²。

以水星的体积,这个壳有多厚?约为0.22毫米,大约是一张纸的厚度。

假如我们只以水星的半长轴为半径造一个“戴森球”,把太阳包裹起来,这个球的表面积有多大呢?4.214 × 10^16千米²。

以水星的体积,这个壳也只有1.44毫米,还没有硬币厚。

尽管水星由大约70%的各种金属和30%的硅酸盐材料组成,但要将它打造成如此巨大的薄壳结构,也势必因无法承受太阳引力的作用而发生坍塌。

(水星从太阳前方穿过时的照片,你可以看出水星有多么渺小)

现在你还认为拿水星来做“戴森球”靠谱吗?显然不靠谱。

科幻作家喜欢戴森球,因为它足够大胆,并且看起来更有力量感。但戴森本人是个科学家,他意识到了如此巨大的硬壳结构不现实,所以他在论文中将其形容为“小行星大小的空间栖息地的云”,戴森称之为“人造生物圈”,并且表示不希望人们用他的名字来命名“戴森球”。

可惜,再也没人理会他了。

谁叫戴森的名气大呢!


周志宏glee


要回答这个问题,先来看看什么是戴森球。

1960年,美籍英裔物理学家弗里曼·戴森首次提出一个巨型人造结构,这是一个由太阳系行星分解后再组合成的能量圈,只是这个圈要围裹住太阳,吸收太阳源源不断的能源为人类所用,以促进人类文明的进程。由于一些科幻作品不断提起,因此“戴森球”便广为人知。

由于水星是太阳系中第一颗行星,距离太阳最近,蕴涵的太阳的能量也是最多,如果把水星改造成戴森球也不用改变轨道,美国的新生技术主席乔治·德福斯认为“人类可以在不到十年时间里就能建造戴森球,只要炸掉水星就会省去很多材料”,于是他们设计了一个计划,并命名为“蓝色天空计划”。这个计划竟然意外的获得了大部分科学家的支持。



个人认为要把水星炸了来建造戴森球恐怕要面对几大事实:

  1. 太阳系在几十亿年中才演变成现在这样的平衡体系,水星作为八大行星之一,在系内起到了不可替代的平衡各星体的作用,如果一旦将水星炸毁了,现今的平衡体系恐怕会被打破并且再难恢复了,这对整个太阳系无疑是毁灭性的;
  2. 水星与地球的距离是9200万~2.08亿千米,人类现在的科技水平显然十分有限,无法在这么遥远的距离去炸毁它,就算炸毁了,人类也没有能力去重组它成为一个包裹太阳的球壳。
  3. 水星有丰富的矿藏资源,它由硅酸盐组成的,含铁量够人类使用2300年左右。如果炸了,这个矿藏库也失去了;
  4. 万一把水星炸毁后,它的碎片被太阳吞没了不是白炸了么?
这样看来炸毁水星建造包裹太阳的戴森球实在是个非常不划算的计划,水星是万万不能动的。如果非得建造戴森球,可以利用小行星带的陨石去建造等办法,为什么非要炸水星呢?


弄潮科学


仅仅炸掉一颗水星是绝对不够建造一个戴森球的,不去计算了大家直接看下边的太阳和八大星行星真实比例图:
八大行星按照距离太阳远近排列,分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。而所谓科学家要炸掉的水星就是排在第一位置的“小点”,用它的材料来建造包裹太阳的戴森球够用嘛?

戴森球是弗里曼·戴森在1960年提出的一种理论,主要的目的就是想要集中收集太阳的能量。太阳内核处在进行核聚变,每秒钟大约有6亿吨氢核聚变成5.95亿吨的氦,损失掉的500万吨质量通过爱因斯坦质能方程计算得出的就是太阳每秒钟释放的能量。这些能量如果全部被我们利用,可以让我们用一百万年。



但实际上地球上接受的太阳能少到几乎可以忽略不计,如果人类发展到II型文明技术水平达到一定高度,就可以利用建造“戴森球”或者“戴森环”这种人造天体进行太阳能量的收集。
但实际上要想建造这种人造天体技术上要有很高的水平,投入当然也是非常巨大的,最终导致的局面很可能就是“当代的人技术上建造不了,未来的人可以建造但是瞧不上眼”的尴尬局面。

前文提到了文明等级,在这里简单介绍一下:

前苏联的天文学家尼古拉·卡尔达舍夫(Nikolai Kardashev)在1964年提出了外星文明等级的设想,通过对能量的掌握程度生物文明被分为三个等级如下:

I型文明 :该文明是行星能源的主人,这意味着他们可以主宰整个世界能源的总和;II型文明:该文明能够收集整个恒星系统的能源;III型文明:该文明可以利用银河系系统的能源而为其所用。

科学黑洞


这科学家也太没溜了,先不说水星的物质够不够建造戴森球,以人类全体的力量都不能把水星摧毁。戴森球什么的只是戴森自己的设想,人类未来可不一定非得建造。

围绕太阳,在太阳近距离轨道上活跃的、可以近距离采集太阳能量的轨道器或者球状薄壳,就基本是设想中的戴森球了。距离太阳越近,太阳光中蕴含的能量就越大,所以就算是建造轨道器的方式,距离太阳也得在水星以内的太阳轨道上,而水星那点体积质量,相对于太阳也就比空间站相对于地球大一点,那点面积能采集多少能量?没什么建造的必要吧。建造设想中的戴森丘,拆一个水星可不够,得把地球在内的太阳系所有岩石天体都拆了。

所以这个想法应该不是啥科学家提出的,对于人类来说想实现这样的设想不知道得到猴年马月去了。戴森球的设想不断被提及,也说明人类的想象力千差万别,一些亮度会不规则降低的恒星,就被认为周围有戴森球一类的设施,可实际上科学家也不知道遥远的宇宙彼端在发生着什么。未来人类会怎样利用太阳的能量,戴森球只是一种解释,一旦人类可以操纵微观粒子,可以直接用粒子制造人类所需的所有东西,停留在太阳周围反而是限制因素,还不如直接抽取太阳的物质,用可控核聚变技术,想去哪去哪多好。

戴森球啥的,用一些网友的话说,现在的人类弄不出来,未来的人类看不上,将水星摧毁建造戴森球的想法,不具有可行性,就是顺嘴说而已。


来看世界呀



1、戴森球是什么?

戴森球是科幻小说提出来的一种包裹恒星的巨大人造天体。科幻小说认为,通过建造巨大的天体,包裹住恒星,就可以完全利用恒星发出来的热能,不至于让太阳辐射白白浪费。可以说这个戴森球理念上很美好,现实上却很无奈。


2、戴森球的稳定性

通常,平衡有三种,如下图。三个小球受重力和支撑力作用,只有左图在受到扰动的情况下回到初始位置,这也是我们期望的情况——稳定情况。另外两个图一旦小球受到左右方向的扰动,就再也回不到初始位置了,即不稳定情况。

戴森球同样如此。假设太阳是个正球形,我们取中心对称的戴森球的两处作为研究对象,其引力指向太阳球心。毫无疑问,此时戴森球是平衡的。但是,这种平衡是一种临时状态,而不是稳定状态。太阳的一次爆发、戴森球内行星的移动、流星的一次撞击,都有可能破坏掉这种平衡,而这种破坏无法自动修复。

为了克服这种平衡的不稳定性,可以让戴森球旋转起来,就好像行星饶着太阳旋转一样。但是如下图所示,除了赤道附近的引力和离心力可以平衡外(这种平衡是一种稳定的平衡,严格来讲也不稳定),其他位置的引力和离心力无法平衡。特别是两极地区,由于没有半径,该地区的离心力为零,两极地区的平衡依旧靠整体的中心对称性,而这种平衡是不稳定的。

因此,以其造那种无法稳定的戴森球,不如直接建造戴森环更加具备可行性,如下图。戴森环以一个设计好的角速度旋转,产生的离心力跟引力平衡。戴森环只能以较窄的宽度运行在太阳系平面内,否则就会有戴森球同样的问题,和其他星球引力的拉扯问题。此时,能够吸收的太阳能量仍然有限,比起浩大的戴森环工程,得不偿失。

3、金星体积的问题

金星体积9.28e11km^3,是0.866个地球,地日距离149,597,870,700米。为了能够利用太阳能给地球使用,戴森球/戴森环至少得包裹住地球,即其半径至少15e10m。以戴森环为例,金星体积全部用来建造戴森环,公式如下。假设戴森环宽度1km,则其厚度不到1m。可以想象,如果这么点体积做成球,厚度将会更加薄。

4、总结

  • 戴森球由于其不稳定性,在实际中不存在任何的可行性。

  • 作为替代品的戴森环由于面积较小,建造消耗的巨大成本在较长的一段时期内都无法通过建成后的太阳能得到弥补。
  • 金星的体积太小,建成的戴森球因厚度问题而无法使用。

力学Nerd王小胖


我认为提出建造戴森球的所谓科学家,叫他幻想家还差不多。首先我们来说地球上的能量就取之不完用之不尽。所谓的石油有限学说就不正确。石油就是地球内部运行的副产品,会源源不断的产生。只要地球内核不息,石油等副产品就会不停的产生。前苏联学者都已经辟谣了,石油资源有限论只不过是资本家为了自己的利益做出的战略。

而且地球上的其他能量还多的是,风能,水能,雷电,核能,太阳能。

再说,就算高出人类一个级别的智慧生命,要想建造一个围绕恒星的壳体,我认为也没有这个能力,也没有这个必要。即使能建造成功,戴森球能不能稳定运行就是个问题。比如太阳的耀斑爆发,磁暴,太阳风,都可能分分钟摧毁戴森球。

回到话题中的另一个所谓科学家,摧毁水星来建造戴森球。这个人是另一个蹭热度的幻想家。

首先戴森球只不过是一个假说。还有人类有能力摧毁水星吗?一颗小行星都很困难。不要说水星了。

就算能摧毁水星,估计也就能覆盖太阳表面的一块太阳黑子吧。





追梦人137423410


我很想知道能建议建造戴森球的科学家到底是哪个?地摊文学科幻作家吧?具备改造行星实力,动用全部恒星资源的人类文明,绝对不会傻到去建造这个玩意的!


俄罗斯一个科幻作家的宇宙文明程度划分,以其简单易懂的形式深入人心,我很理解。虽然也不太靠谱啦,但是这个美国妄人提出的戴森球概念,到现在仍被人念念不忘,我就真的无法理解了。

戴森球是什么意思呢?简单一句话,就是把太阳或者恒星整个包起来,一点都不浪费能量,弄来烧开水呗。都可以把恒星整体开发了,还居然仍旧是现在火力发电站的设想。作为暖宝宝,烧锅炉的存在,这智商或者说,想象力也太匮乏了点。

且不说这个把恒星包起来材料怎么弄,太阳可是一直在运动的哦,这个包起来的乌龟壳体,也得是具备活动能力才行,就是一个恒星级别大小的太空船啊。这建造难度,配合如此弱智的能源利用形式,得有对锅炉这种结构有多执着才可以想象出来呢!


其实,人类文明,只要真正理解了太阳核聚变的形式,建造完毕可控核聚变反应堆,就已经可以获得太阳般用之不尽取之不竭的能量了。哪里需要搞这种形象工程啊。人工可控核聚变都不能满足人类之后,那可以从大统一理论出发,跟空间弯曲和能量转换考虑考虑,反物质什么的,正反湮灭之类的,能源利用方式多的是。

人类文明要进入太空,其实太阳的作用已经降的很低了。人类只有可以抛弃太阳的依赖,依靠自己走向深空,才真正算是高等级的文明。


猫先生内涵科普


脑子变豆腐啦!

太阳系的平衡是人所能做的吗?人定胜天洗脑坏了吧?人身上的——金、木、水、火、土是白白得来的吗?人和太阳系里的存在是密切相关的,这是宇宙源头智慧的安排。岂是尔等狂徒所能知晓了悟的?

太阳系是我们本地宇宙的演化主体,整个银河也仅此一例。地球是它即本地宇宙的中心,哦这中心不是物理性的,而是灵性进化的所指。它是上帝的游乐地,而人则是上帝的代言化身。这是何等的重要?岂能你等异想天开,说把它咋滴就能咋滴?还是多想想自个儿啥时嗝儿屁吧?这才是你的忧患啊!可别自个死也拖着大伙儿没日子过!


小仔她爹


10000个水星都不够


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