本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。
關於戴森球的故事，要從兩個科學家說起，第1個科學家是卡爾達肖夫，他是前蘇聯科學家、科普小說作家。
就是這位科學家給人類文明下了一個定義，用對能源的利用率，把人類的文明區分成幾個層次。
一級文明，可以利用本星球全部的能源。
二級文明，可以利用恆星系統的全部能源。
三級文明，可以利用所在星系的全部能源。
》按照這種劃分，地球上的文明目前正處在0.75級。
因為人類可以利用全部的化石能源，還可以利用全部的裂變能源。但是含能最大的核聚變能源，仍然利用起來困難重重。
目前，唯一能夠利用的就是氫彈爆炸瞬間釋放的能量，但是這種能量不受控制，只能用來摧毀。
所以，可控核聚變一直是人類追求的目標，也是人類踏上一級文明的關鍵門檻。
在太陽系內，最大的核聚變系統就是太陽本身。
如果在地球的圓軌道上有一個球面包裹住太陽，那麼太陽輻射到這個球面的全部能量為3.78×10的26次方焦耳，地球只得到了其中的1/22億。
在這1/22億裡面，人類全部的動力裝置發出的能量只相當於太陽輻射到地球能量的1/10000。
》1965年，科學家弗裡曼.戴森提出了一個最大限度利用太陽能的方式。
建造一個包裹在太陽外面的巨大球體~戴森球。
在太陽的引力場裡，一個包裹在太陽外的完整球狀殼體是沒有辦法穩定的。
最現實的就是在太陽周圍，建設圍繞太陽旋轉的圓環，也就是所謂的戴森環。
戴森環能夠利用20%~40%的太陽能。
但是我們要知道，現代人類對於能源的利用和需求和遠古時期有了天壤之別。
在遠古時期，人類就靠火來燒烤食物、取暖，但是現在不一樣了。
汽車的氣缸裡面就是石油燃燒產生的火，古人不需要這樣的東西。噴氣發動機的渦輪燃燒室中，火箭發動機的噴口裡噴出來的，都是化學燃料產生的火焰。
》在漫長的史前時期，人類只依靠其身體能量。
大部分健康成年人只能在短暫的集中運動期間產生102W的功率。
18世紀時，一匹好馬被認為相當於10個人，最好的馬有1kW的功率。1870年，美國大型馬隊有多達40匹馬來拉犁。
瓦特改良後的蒸汽機平均功率為20千瓦，是好馬的25倍，第一臺穀物聯合收割機的牽引功率最高可達30千瓦。
1900年，典型的美國城市家庭只有幾個低功率燈泡，加起來不到500瓦。2000年，一座居住面積約為400平方米的全電動空調郊區住宅擁有80多個開關和插座，可為所有可想像的家用電器供電，耗電量高達30kW，至少是一個世紀前的60倍。如果把該家庭擁有的三輛汽車算上，該家庭控制下的總功率會提高到接近500千瓦！
一個現代美國中產家庭擁有的力量，相當於擁有6000名強壯奴隸的羅馬貴族，或僱傭3000名工人、飼養400匹大馬的19世紀地主。
但是，在人類建造的最強大機器面前，以上都是浮雲。土星5號火箭，5臺主發動機一共擁有1.6億匹馬力的功率。
》回顧文明發展歷程，文明每上升1個臺階，能源消耗呈指數增加。
作為一個智慧物種，人類不會永遠滿足於停留在地表，所以我們才會發展航空、航天。
現在馬斯克的space X公司又提出了星際殖民，並且向著這個目標堅實的邁進，因為獵鷹9號飛船已經可以重複使用了。
可以運載幾十名乘員的宇宙飛船~星艦starship，已經進行了多次試飛，這意味著平民廉價宇航時代的到來。
starship雖然經濟性達到了使用要求，但是仍然要使用氫和氧作為燃料，而且這些氫和氧在推動火箭發動機工作以後，幾乎都是不可回收的。
在大氣層內部飛行的時候，氫氧燃燒的水蒸氣可以成為水循環的一部分。
在宇宙空間飛行時，化學火箭發動機噴出的物質是不會落回地球的。
人類邁向宇航時代，註定大量消耗燃料。而這些燃料很可能窮盡全世界的氧氣、氫氣和甲烷，仍然不能滿足。
》美國曾經有1個用原子彈推動火箭的方案，叫做獵戶座計劃。
獵戶座計劃有很多個版本。
最先進的版本是飛船後部放1個巨大金屬圓盤，金屬圓盤通過液壓減震柱和飛船本體相連接。在金屬圓盤的後面釋放5000噸當量的中子彈，同時釋放一些塑料盤，中子彈爆炸產生的高溫加熱塑料盤產生高溫等離子漿推動飛船前進。
這個計劃已經通過了常規炸藥的驅動原理驗證。
如果說化學火箭只能算是小木船，那麼聚變火箭才是真正的航空母艦，最大的聚變火箭可以做到800萬噸。
800萬噸重的核動力宇宙飛船，乘員有8000人，其中核燃料就有700萬噸。聚變飛船加速到光速的1/10，飛到距離太陽系最近的恆星系統~比鄰星需要50年。700萬噸燃料只夠飛行和減速用，所以是單程票。
按照這個比例，全人類宇航時代來臨的情況下，需要的燃料用盡地球全部核聚變材料都無法滿足。
所以人類仍然能源不夠用，我們只能把能量的來源，鎖定本星系最最強大的能源輸出機器，太陽核心的核聚變反應堆。
》所以，即使人類搞定可控核聚變，仍需要戴森球。
史前到現在，人類的人口增長了上萬倍，將來分布於太陽系的人口可能高達1千萬億。
甚至可能戴森球能夠給人類提供的能量都不夠，這個時候人類可能會尋求銀河系全部恆星提供的能量。人類文明又會上一個臺階，進入二級文明。
未來可能會超乎人類想像，目前對於未來的所有預測，只是在技術的鎖眼裡，朝門內瞟了一眼。
假如人類文明發展到4000年，那個時候再回顧曾經的發展歷程，會發現人類對能源需求的眼光是多麼的膚淺。