如何建造能把太陽包裹住的戴森球?科學家:先把水星拆掉

2021-01-15 騰訊網

回顧人類文明的發展史,我們會發現在文明進步的同時,人類的能量消耗量也在指數級地攀升,正是因為如此,在1964年的時候,天文學家尼古拉.卡爾達肖夫(Nicholas Kardashev)提出了文明等級的概念,他根據文明對能量的使用量將宇宙中的各種文明分為了三個等級,9年以後,天體物理學家卡爾.薩根(Carl Sagan)在此基礎上提出了文明指數(K)的計算公式(如下圖所示)。

公式中的P代表文明的平均功率,我們可以據此計算出,II型文明的平均功率為10^26瓦特,相比之下,現代地球文明的平均功率大約為2 x 10^13瓦特,只能算是0.73級文明,這就意味著,人類想要達到II文明的標準,就至少要將自己的平均功率在現有的基礎上提高5萬億倍才可以。

為什麼II型文明需要這麼多的能量呢?根據科學家的設想,II型文明擁有恆星級的航行能力,能夠人工改變星球的環境,甚至還可以直接建造出行星大小的人造物體,除此之外,II型文明還可以在飛米( 10^-15米)尺度上操作物質,能夠將原子隨意拆開然後再組合成其他的物質。很明顯,這些科技都無一例外地需要大量能量的支持。

要獲得如此多的能量,最可行的方法就是核聚變,而在太陽系裡,太陽佔據了整個太陽系質量的99.86%,也就是說,太陽上集中了絕大多數的核聚變原料,由此可見,從長遠來看,人類想達到更高的文明水平,就必須在太陽上打主意。事實上,太陽本身就在不停地發生核聚變,其平均功率高達3.86 x 10^26瓦特,我們只需要利用其中的大約4分之1就可以了。

早在1959年,天文學家弗裡曼.戴森(Freeman Dyson)就在《人工恆星紅外輻射源的搜尋》一文中指出,當一個文明發展到一定程度的時候,就會在主恆星附近建造用以收集能量的巨型結構——戴森球。

需要指出的是,在弗裡曼.戴森的構想中,戴森球並不是我們想像中的那種能把太陽包裹住的固體空心球體,而應該是由大量的圍繞著太陽的能量收集器組成,它們可以一個一個地獨立發射,隨著太陽能收集器的逐漸增多,最終會形成一個包裹住太陽的鬆散結構,因此我們也可以將其稱為「戴森雲」。

那麼問題就來了,人類在未來應該如何建造能把太陽包裹住的戴森球呢?有科學家提出:我們只需要先把水星拆掉,就可以完成很大一部分的工程了。

水星的探測數據顯示,水星的物質密度很高,由大約70%的金屬和30%的矽酸鹽組成,由此可見,水星上的大部分物質都可以作為建造戴森球的原料。牛津大學的物理學家斯圖亞特.阿姆斯特朗(Stuart Armstrong)指出,在不久的將來,人類應該把水星拆掉用來製造包裹太陽的戴森球,對此他還提出了一個有意思的計劃,下面我們來簡單了解一下,看看這個計劃是否可行。

簡而言之,這個計劃就是利用一種循環的方式逐步拆掉水星,單個循環可分為5步,第1步是獲取能量;第2步是利用獲取的能量在水星上完成採礦、提煉等工作;第3步是將原料發射到預定軌道上;第4步是利用這些原料在軌道上製造太陽能收集器;第5歲則是太陽能收集器收集太陽的能量,以提供循環系統所需要的能量。

根據他的設想,這種循環系統應該是智能的,它在完成上述工作的同時,還可以利用太陽能收集器提供的能量,以及水星上的原料製造出自己的「複製品」,也就是說,未來的人類只需要在水星上建造一個這樣的循環系統就夠了,在接下來的時間裡,這種循環系統就會不斷地複製,而隨著「複製品」數量的逐漸增多,戴森球的建造效率就將會指數級地增加,從而大大加快戴森球的建設進程,或許只需要短短的四、五十年時間就可以把水星拆掉。

我們可以看到,這個計劃的核心科技就是可以自我複製的智能機器,而從目前人類的科技水平來看,只要假以時日,要製造出這樣的智能機器並不算困難,因此這個計劃在理論上應該是行得通的。

值得注意的是,由於水星的質量相對較少,因此把水星拆掉並不能建造出能把太陽完全包裹住的戴森球,但如果未來的人類真的完成了這一壯舉,那麼人類將會掌握到我們現在難以想像的能量,可以想像的是,屆時的人類將有足夠的能量對太陽系中的其他天體如法炮製,並最終建成能把太陽包裹住的戴森球,到那個時候,人類或許就離II型文明不遠了。

好了,今天我們就先講到這裡,歡迎大家關注我們,我們下次再見`

(本文部分圖片來自網絡,如有侵權請與作者聯繫刪除)

相關焦點

  • 如何建造能把太陽包裹住的戴森球?科學家:先把水星拆掉
    那麼問題就來了,人類在未來應該如何建造能把太陽包裹住的戴森球呢?有科學家提出:我們只需要先把水星拆掉,就可以完成很大一部分的工程了。牛津大學的物理學家斯圖亞特.阿姆斯特朗(Stuart Armstrong)指出,在不久的將來,人類應該把水星拆掉用來製造包裹太陽的戴森球,對此他還提出了一個有意思的計劃,下面我們來簡單了解一下,看看這個計劃是否可行。
  • 戴森球如何實現?科學家提出摧毀水星,可行嗎?
    科學家通過對太陽的研究獲得了靈感,由於太陽內部會發生核聚變來提供源源不斷的能量,因此科學家猜想或許我們也可以製造一個戴森球來為人類所利用,提供源源不斷的能源,但是這只是科學家提出的一個假想。曾經科學家提出炸掉水星,建造出包裹住整顆太陽的戴森球,但是這一想法是無法實現的,因為水星的體積是比較小的,根本無法包裹住戴森球,而且水星是比較堅硬的,是鐵質的星球,以人類當前的科技來看,根本無法摧毀水星。
  • 戴森球能被建造出來嗎?科學家:整個太陽系的材料都不夠!
    戴森球能被建造出來嗎?科學家:整個太陽系的材料都不夠!我們經常會聽到一個詞語叫做戴森球,尤其是在科幻小說裡面,戴森球這個詞語出現的頻率是非常高的,那麼到底什麼是戴森球呢?其實戴森球就是一個直徑兩億千米大小來包裹,太陽並且收集能源的一個人造天體,其實在現實生活當中戴森球這樣的物體是不存在的,可以把太陽能收集起來進行轉化,並且這個能量不會外洩,那麼在現實生活中我們真的有可能建造一個戴森球嗎?
  • 什麼是戴森球?
    但是要去外太空並不容易,而且在太陽系要建立新的家園,也會消耗很多能源,不過幸運的是我們知道從哪裡可以獲得這種能源,那就是太陽。太陽其實就是一個一直在進行核聚變的大火爐,它每秒發光的能量,等同於一兆顆核彈爆炸的威力。這麼大的能量我們該如何獲取?如果我們要在物理限制內取得太陽能源的最大值,我們就要建立一個宇宙中最大最有野心的工程,這就是戴森球。一個將整個恆星包裹住,用來汲取恆星能源的巨型結構。
  • 人類有能力建造戴森球嗎?利用這種結構收集能源可行嗎?
    我們可以建造戴森球嗎?戴森球(戴森環)是已故的物理學家弗裡曼·戴森,在1960年的科學論文「尋找人造恆星紅外輻射源」中提出了巨構概念。唯一有可能的結構形式----戴森蜂群如果戴森球(戴森環)違反了基本物理定律,那麼有沒有一種機構能充分吸收太陽的能源呢?答案就是戴森蜂群。戴森蜂群由成千上萬個相對較小的陽能電池板組成,圍繞太陽圍繞著一系列軌道運行。
  • 人類能夠造出戴森球嗎?1000年之後或許能行
    戴森幻想,當人類科技發展到一定的水平,對能源的需求也就更大,人類或許需要建造一個巨型的人造天體,將太陽包裹起來,以此來獲取恆星的大部分能量。戴森建議搜尋這樣的人造天體,以便尋找超級外星文明的蹤跡。可見,人類目前還沒有能力建造戴森球。
  • 戴森球是什麼?人類會製造出來嗎?科學家給出時間限制!
    當人類第1次跨出地球的大門,就想著如何運用宇宙中的資源,在地球上,各國都時時刻刻在強調資源緊張的問題,這不是危言聳聽,而是人類科技的發展和地球上的能源息息相關,如果地球資源瀕臨枯竭,那麼人類科技也寸步難行。因此科學家們自己的想要利用地球之外的資源,這並不能說明人類是一種貪心的生物,而是在為了實現人類的可持續發展作出努力。
  • 戴森球到底是什麼?人類在未來有希望將它建造出來嗎?
    有科學家想到了恆星太陽,要知道太陽系最強大的能源體其實是太陽,我們要成為二級文明,就需要將太陽的能源充分利用起來。那要如何應用它的能源?有科學家提出了戴森球概念。所謂戴森球是一個叫弗裡曼·戴森的科學家,於上世紀的1960年提出來的一個假設理論。這個理論的實質,就是為了解決人類文明升級所需要的能源,必須建造一個包圍太陽的球體結構,這個球體半徑約太陽到地球這麼大,也就是1.5億km。通過這個結構,能夠最大限度收集利用太陽能。
  • 帶著太陽流浪:戴森球
    於是,戴森球就演變成了戴森雲, 不一定把太陽裹那麼緊,發射一堆能量收集器,圍繞著太陽轉也行。 如何建造戴森球 人類利用太陽能有兩種方法。 一是光伏發電,直接用太陽能面板把光能轉化成電能,大家很熟悉了。 二是光熱發電,用一堆鏡子把太陽光反射到一起燒開水,然後用蒸汽推動電機發電。
  • 帶著太陽流浪:戴森球
    於是,戴森球就演變成了戴森雲, 不一定把太陽裹那麼緊,發射一堆能量收集器,圍繞著太陽轉也行。如何建造戴森球人類利用太陽能有兩種方法。一是光伏發電,直接用太陽能面板把光能轉化成電能,大家很熟悉了。反射1%的太陽光,需要12.6萬億個反射鏡,合計6.3億億噸原料,不到水星質量的0.05%。水星大氣層稀薄,只要在地面建造大型電磁加速裝置,就可以把反射鏡加速到第二宇宙速度,直接發射到太空,很節能的。
  • 建造戴森球,掌控恆星能源的外星高等文明,銀河系中可能存在嗎?
    「戴森球」是上世紀60年代美國物理學家弗裡曼·戴森提出的假說,即一個足夠發達的外星文明如果想完全控制本星系的所有能源,可以選擇建造一個極其巨大的球面建築,將整個恆星都包在裡面。那麼人類能操控的能源有多少呢?本質上說,人類使用的所有能源都來自於地球表面接受的太陽輻射。以地球到太陽的距離衡量,每平方米接受的能量大約為1300W,在經過大氣層的過濾後只有1000W。如果人類將地球表面用太陽能電池板全部覆蓋,獲取的能量將達到驚人的1.66億千兆瓦!
  • 在1840光年外,疑似有人建造戴森球!
    於是科學家們就把目光投放在了宇宙當中的其他行星上,希望從這裡可以找到可以讓人類利用的新物質,在上個世紀60年代,就有一位英國的物理學家戴森提出了一個新的理論叫做戴森球。地球作為一顆巨大的行星,很明顯這上面的資源是非常有限的,根本不足以支撐人類未來的永久性可持續發展,也無法讓人類進入全新的發展階段。
  • 在1840光年外,疑似有人建造戴森球!
    於是科學家們就把目光投放在了宇宙當中的其他行星上,希望從這裡可以找到可以讓人類利用的新物質,在上個世紀60年代,就有一位英國的物理學家戴森提出了一個新的理論叫做戴森球。就拿太陽為例,在太陽散發輻射的過程當中,行星接收到的只有1/109而已。大部分的能源都被浪費掉了,可僅僅是這1%就已經讓我們發展了,對於太陽能和熱能的應用,新能源的出現,也大大的節約了成本。如果我們可以把整個太陽所有的能源全部佔為己用,這是不是就意味著我們可以獲得更多的能源,從而讓文明有更新的發展呢?於是在戴森球這一概念就出現了。
  • 太陽系有足夠的材料製造一顆戴森球嗎?
    這引出一個問題,我們太陽系內有足夠的材料來包裹整個太陽嗎?包裹恆星的建築有一個專有名詞—戴森球,它將恆星包裹住,不讓恆星能量流失,在科幻小說中可能經常出現。讓我們來一起算一下。如果我們要建造一個地球到太陽距離的外殼,這個戴森球的表面積差不多是9×10^22平方米。
  • 戴森球有必要存在嗎?高級文明用不上,低級文明用不了
    科學家認為,星體會變暗除了被遮擋還有瀕臨死亡外,還有一種結局,那就是它的外圍被包裹上了一層人造天體,科學家稱之為「戴森球」。,但建造戴森球的想法或許只是人類的一廂情願而已。而另一方面,建造戴森球所需要的材料實在太多了,即便是針對高級文明,僅靠戴森球來獲取能量也是「不划算」的。
  • 戴森球有必要存在嗎?高級文明用不上,低級文明用不了
    科學家認為,星體會變暗除了被遮擋還有瀕臨死亡外,還有一種結局,那就是它的外圍被包裹上了一層人造天體,科學家稱之為「戴森球」。戴森球是由物理學家弗裡曼-戴森在1960年提出的一種的理論,而在人們設想的藍圖當中,戴森球是一個直徑超過2千米,且包圍在恆星外圍,用來吸收恆星的能量的人造天體。
  • 科普:未來可能解決能源問題的兩種裝置,「戴森球」和「太陽帆」
    為了解決這一難題,科學家們把目光放到了太陽身上。據了解,太陽每秒釋放的能量,相當於920億兆噸爆炸釋放的能量。但是實際上,太陽所釋放的能量只有極小部分到達了地球。從某些方面來說這是一件好事,如果所有能量一下子擊中地球,所有生物將會蒸發。
  • 除了塔比星以外,還有一顆疑似存在戴森球的恆星,距離地球更近
    就目前而言,我們人類所使用的能量來源幾乎全部來自於太陽,而實際上太陽輻射到地球的能量只僅佔其總能量(單位時間內)的大約22億分之1。由此可見,太陽就是非常好的能量來源,那麼未來的人類將會怎麼最大化地利用太陽的能量呢?對此,科學家提出了戴森球的概念。簡單地講,戴森球就是一個能將恆星包裹起來的巨型人造結構,高級文明可以利用它來採集恆星的部分甚至是全部的能量。
  • 別傻了,怎麼可能存在戴森球這樣的二級文明
    戴森球和三級文明戴森球,是弗裡曼·戴森在1960年就提出的一種理論。所謂「戴森球」其實就是直徑2億km不等,用來包裹恆星開採恆星能的人造天體。這是一個利用恆星做動力源的天然的核聚變反應堆。說到戴森球 就不得不說網上流行的「三級文明」,又叫卡爾達舍夫等級。
  • 戴森球:造一個大殼把太陽圍起來,讓它變成大號的聚變發電機
    8/ 如何建造戴森球 人類利用太陽能有兩種方法今天的飛行器已經有能力靠近到太陽1000萬公裡以內了,考慮到溫度、太陽風等因素,咱們將戴森球位置設定在距太陽1000萬公裡處。 第二,原料與能耗。水星,離太陽最近的行星,由大約70%的金屬和30%的矽酸鹽組成,這些材料非常適合做反射鏡。