宇宙二级文明的“戴森球”假说成立吗?
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感谢小秘书的邀请!

楼主的怀疑小编也想过,不过戴森球的理论并不是像你想象的那么简单,我们可逐步进行分析。

一、要建设戴森球如何解决材料不足的问题?

首先,戴森球只是一个空心的装置,只需要在太阳外围建设一层薄薄的太阳能收集装置即可。只要材料足够的薄、足够的轻,那怕是用太阳百分之一、千分之一、万分之一;甚至千万分之一的质量……也能彻底将其包裹,并不存在材料不足的难题。当然前提条件是需要人类在材料学上有巨大突破。

目前人类航天器用于收集太阳能的装置主要分为太阳能“帆”和“板”两种模式。帆是柔体,主要是通过在聚酯薄膜(说白了就是高分子塑料薄膜)的外层覆盖特殊涂层来收集太阳能;板是刚体,和我们常见的太阳能板没有本质区别,都是在金属薄皮上通过覆盖半导体硅片来收集太阳能。在航天领域,无论是太阳能“帆”还是“板”,为了节省火箭宝贵的运载能力,为了获得更高的能量收集效率,质量都要求越小越好,展开面积越大越好。在科幻小说家的想象中,未来人类用于航天的太阳能帆、板(主要是太阳帆)都是以平方千米为单位。在刘慈欣的《三体》中,程心的阶梯计划曾设想了一个展开面积达到50平方千米而重量只有50公斤的辐射帆,以人类目前的技术并不是完全不能克服,难度在于如何解决折叠、展开和必要的骨架支撑问题。

美国NASA为了造出更轻、更薄、更耐用、体积更小、展开面积更大的太阳能帆板,曾专门聘请了一名折纸艺术家,通过反复试验,来优化太阳能帆版的设计(下图)。

二、要建设戴森球如何解决太阳引力难题和工程难题?

其实要建设一个可以包裹太阳的戴森球,人类面临的最大难题并不是材料不足的问题,而是如何克服太阳引力和如何建设的工程性难题。以人类现在的科技,虽然不可能在短期内解决,但以人类现在掌握的科技,仍然可以设想一些较为可行的解决方案。

通过长期建设解决工程性难题:就像任何工程都不可能一撮而就一样,要建设这样庞大的戴森球,肯定需要很长的时间逐步进行实施。事实上在戴森球的设想中,科学家就设想先建成悬浮于地球上空的“太阳能收集矩阵”,而后经过升级逐步建成以带状环绕太阳的“戴森环”,最终建设成为包裹整个太阳的“戴森球”。理论上,只要材料合适,做好前期的规划方案,加之足够的时间,这一切并非不可能。当然这其中一个重要的前提就是人类能够大幅降低自己的航天成本,能够以极低的成本进入太空。

通过旋转抵消太阳巨大的引力:虽然以人类现在的知识,通过“反重力”完全隔绝太阳引力还处在一个极端科幻的层面。但人类仍然能够通过围绕太阳高速公转的方式,来抵消太阳的引力,这和空间站和卫星摆脱实现失重的原理相同。所以,以人类目前掌握的知识推测,无论是最终建成“戴森环”还是“戴森球”,一定始终处于高速旋转的状态,否则就会被完全的吸进太阳。

三、戴森球存在的逻辑悖论,决定了人类建成戴森球的逻辑必然。

这是最重要的一个原因。虽然以人类现在的能力,距离建成戴森球还需要很长一段距离,要解决诸如材料、航天、能量输送……等等一系列难题。但从逻辑上来说,如果人类要建设戴森球,则意味着人类已经能够完全摆脱太阳,摆脱地球,成为一个跨星际文明。因为一个可以收集100%太阳能量的戴森球建成之日,就是地球所有生命枯萎、死亡之时,整个星系将会完全黑暗。

所以,所谓戴森球建设或者二级文明,一个假设的前提就是人类已经发展成为一个完全不依赖自己母星,可以进行跨星际航行的文明,利用整个恒星系的能源和恒星际文明之间并不冲突。以人类现在的科技水平,约0.7级文明就已经能够进入太空,并将宇航速度提升至光速的万分之0.5。随着科技进步加速,在成为二级文明之前,在完全建成戴森球之前,将宇航速度提升至光速的20%,建成一艘或者多艘可以容纳整个人类,拥有完整生态体系的星际母舰并不是不可能。

因此从这个逻辑上来说,戴森球建成之日,就是人类从行星文明变成星舰文明,向黑暗宇宙,向未知世界远航的开始。

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2020年3月30日 22:48
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