戴森球（戴森球理论）

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1、什么是戴森球?戴森又是谁? 2、戴森球是什么意思？人类有能力创造出戴森求吗？ 3、戴森球，一个「毁灭」太阳系水星、金星和火星的计划 4、戴森球有多大？ 什么是戴森球?戴森又是谁?

分类: 理工学科

问题描述:

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解析:

戴森球 ：

弗里曼·戴森早在1960年就提出一种理论，即所谓“戴森球”。他认为，地球这样的行星，本身蕴藏的能源是非常有限的，远远不足以支撑其上的文明发展到高级阶段；而一个恒星－行星系统中，绝大部分能源——来自恒星的辐射——都被浪费掉了，目前我们太阳系各行星只接收了太阳辐射能量的大约1/109。戴森认为，一个高度发达的文明，必然有能力将太阳用一个巨大的球状结构包围起来，使得太阳的大部分辐射能量被截获，只有这样才可以长期支持这个文明，使其发展到足够的高度。

戴森（Freeman Dyson, 1924-)出生于英国，1947年至美国康乃尔大学研究，1951年正式定居美国，1953年成为普林斯顿高等研究物理学教授至今。戴森教授不仅是位优秀的理论物理学者，更是一位关心人类命运、向往无限宇宙的睿智哲人。他一生优游数学、粒子物理、固态物理、核子工程、生命科学、天文学领域，志在探索未知的世界。戴森教授早年为量子电动力学的巨擘，与诺贝尔物理奖擦肩而过。1956年发表的《自旋波》论文受到无数引用，堪称物理学史上的重量级论文之一。戴森称，“自旋波”或许是他一生最重要的贡献。戴森教授于普林斯顿高等研究院服务四十年。戴森获得许多殊荣：伦敦皇家学会休斯奖（Hughes Medal）、德国物理学会蒲朗克奖（Max Planck Medal）、欧本海默纪念奖、以色列海法理工学院的哈维奖（Harvey Prize）等。他著有《全方位的无限》、《武器与希望》、《宇宙波澜》、《想象的未来》、《太阳、基因组与互联网：科学革命的工具》、《想象中的世界》等书，在科学界和大众中都激起极大的回响。

弗里曼·戴森小时候并不是只对数理化感兴趣，而是非常喜好阅读文学作品。没有早年打下的文科基础，他的《宇宙波澜》在茫茫书海中必定是波澜不惊，而不会成为畅销书，他的《全方位的无限》的销路也必定相当有限。弗里曼.戴森的书几乎每一本都好看，且不说他思考的深度，单是他的典雅文字就充满了魅力。他的《宇宙波澜》、《全方位的无限》、《太阳、基因组与互联网》、《想象中的世界》已有中文译本。此外，他还写了《从爱罗斯到盖娅》、《生命起源》、《武器与希望》，等等。 他和许多博学的作家一样，在书的每章最前面均引用一段与本章主题有关的名人名言。如果没有“读书破万卷”的功力，就做不到“引用如有神”。

主要作品介绍：

《宇宙波澜》——科技与人类前途的自省

量子电动力学的第一代巨擘戴森，不仅是一位优秀的大科学家，更是位关心人类命运、向往无限宇宙的睿智哲人。本书是他从事科学工作五十年以来的回忆，他把科学生活比作个人灵魂的航程，浪漫而生动地记述了许多著名科学家如欧本海默、费曼、泰勒等人的风范与成就，原子炉、生命科技以及太空探索的研究历程与争议，同时对科技发展与人类前途有深刻的省思。

《全方位的无限：生命为何如此复杂》

戴森教授是科学界的通人，他以高超的智能和过人的勇气，跨越科学的门槛，思索宇宙与人类心智的紧密关连。全书分成两大部分，第一部“生命为什么如此复杂”，作者在书中探索生命的多样和一致、复杂和单纯，一步步带领读者开启生命起源的奥秘，进而推想人类的终极未来。第二部“核子冬天到又见蝴蝶”，检讨在科技高度发展的现代，人类道德伦理的困境，从军力平衡、核武发展、星球大战计划，谈到国际政治更涉及二十一世纪的人类命运。戴森教授以如同观察蝴蝶自蛹之生、以致翩然起舞的精采历程，将诸多观点形诸笔墨，叫人大为叹服。

《想象的未来》

一九七九年，戴森在《宇宙波澜》中，透过个人传记的手法，表达自己对人类处境的关怀；一九八八年，戴森在《全方位的无限》中，探讨多样的生命，并进一步深思人类、科技与道德之间的互动。在这本书中作者以他贯有的流畅思绪、优美文笔，旁征博引并充满想象力地预期人类的未来。本书透过文学以及科幻小说的色彩，戴森点出明日科学的命运，预测未来科技的邪恶与美好，以十年、百年、千年、甚至是无限长的时光为尺子，衡量人类的演化历程。同时，他呼吁科技必须与道德齐头并进。戴森想象中的未来，就像搭乘时光机器漫游无垠的宇宙，展现在人类面前的是绚丽多彩的世界。

本书讲述的是一个个生动的故事，无论是现实的还是想像的，无论是科学的还是艺术的，其用意并不在于科学技术本身。作者将人类发展物质文明的行为放在一个广阔的时空中去考察，认为一切科学技术都有伦理特性。

戴森球是什么意思？人类有能力创造出戴森求吗？

戴森球，是弗里曼·戴森在1960年就提出的一种理论。所谓“戴森球”其实就是直径2亿km不等，用来包裹恒星开采恒星能源的人造天体。这是一个利用恒星做动力源的天然的核聚变反应堆。人类短期内肯定造不出戴森球。

[img]戴森球，一个「毁灭」太阳系水星、金星和火星的计划

戴森球的概念想必大家很清楚，光名字听起来都很具有诱惑力！吸引了很多喜欢科幻人士的无限遐想。这个概念是想围绕恒星建造一个巨型结构，以便收集恒星全部的输出能量。将为更先进的文明提供巨大的能量。

戴森球是以天体物理学家弗里曼·戴森(Freeman Dyson)的名字命名的。戴森提出，为了维持和发展基础设施，这些未来的文明将需要比他们的星球所能提供的大得多的能源。这个概念很炫酷，很有未来感，所以多年来一直出现在科幻小说中。那么，为什么弗里曼•戴森(Freeman Dyson)会哀叹这个想法是以他的名字命名的呢？这样不好吗？

肯定不好，人家可是天体物理学家，又不是科幻作家，整出来一个科幻名词！实属无奈。

太阳是离地球最近的恒星，直径是地球的109倍，重量是地球的30多万倍。围绕太阳建造一个外壳将需要难以想象的资源、精力、时间和金钱。保守估计需要的资源比我们整个太阳系的资源都要多，毕竟是要围太阳，这不可不是包一个篮球那么简单，而这只是第一个问题。

据我们所知或所能想象的任何材料，都无法建造起如此巨大的结构，并能承受其结构自身带来的压力，而且太阳巨大的引力也会使整个结构不稳定，有与恒星相撞的危险。

还有重力的问题。如果地球建在球体之外，来自太阳的引力将太弱，无法维持我们目前的轨道。如果地球在球体内，引力会太强，会把地球拉向太阳。

那么这个传统的戴森球有多大规模呢？据估计，光球体的框架就需要1.7 x 10²⁰立方米的材料,或约2打行星资源（一打12瓶哈）。现在别说让我们去开采这么多资源，就是有人把着24个球送到我们家门口，我们都没办法处理。收集这么多材料估计得到天荒地老！

如果我们不制造戴森球体，而是在恒星周围创建圆环或面板，这就解决了我们刚才提到的所有问题。围绕恒星放置成群的收集面板，这些面板有稳定的轨道，并且会被太阳辐射的压力向外推。面板的直径必须小于等于1千米，并且薄如锡纸。它们会将光线反射到太阳能发电厂，使用这个过程，我们将有比现在多1万亿倍的可用能量，

这个想法听起来仍然有些问题，假设我们现在就开始构建收集面板，并在不久的将来建立起集群。这仍然是一个需要大量资源的庞大工程。如此多的资源怎么来，我们不可能挖自己家吧！再说挖地球也不够。所以还是挖水星、金星、火星是首选，这样才能构建起类似戴森球的设想。我们肯定先从水星开始，因为这颗行星离太阳近，而且水星的铁核约占其质量的40%，地壳中的氧气将为我们提供制造赤铁矿所需的原材料，赤铁矿是一种具有高度反射性的原始镜子。水星的低重力也会使我们很容易将收集面板发射到太空中供我们使用。

一开始建设的速度会很慢。在水星上有限的能源供应和为数不多的制造工厂设备意味着，第一个收集器的建造大约需要10年的时间，在这之后，随着太阳能收集面板的增加，能源供应的增加，水星开采力度的增加，收集面板的制造速度将呈指数级增长。在大约70年后，我们将在戴森集群上有一个良好的开端，水星开采完了，就可以去金星了，但我们还必须弄清楚如何同步面板，使它们不会相互碰撞，这是个复杂而又庞大的工程，目前不敢想。

有一个科学领域致力于回答这些问题并概念化太空建设。天文工程师也在认真地看待像戴森群这样的想法。有些公司已经在为小行星采矿做准备，而3D打印机也能够生产大型反射镜。但这真的是我们文明进步的最佳途径吗？

像太阳这种G级恒星只能利用自己氢燃料的10%。如果我们想要100%的效率，还有其他收集能量的方法。例如，黑洞能量可以从霍金辐射或入射物质产生的热量中获得。我们也可以利用黑洞自转产生的角动量，这话有点远了，只是说宇宙的能源很多，未来说不定确实能实现。

戴森集群的另一个想法是创建一个小部分集群，例如：大型光帆群！以更高效、更持久、更经济的方式获取能量(毕竟，戴森集群只能在恒星活着的时候提供能量)。

甚至有猜测称，2015年在环绕KIC 8462852恒星的轨道上发现了一个戴森球体。开普勒望远镜观察到这颗恒星的光有奇怪的波动。正常情况下，即使像木星这样巨大的行星使一颗遥远的恒星变暗，光线也只会下降1%。然而，望远镜观察到这颗恒星光线变暗了20%，你认为这可能是智慧生命在收集恒星能源吗？

戴森球有多大？

戴森球，是弗里曼·戴森在1960年就提出的一种理论。 所谓“戴森球”其实就是直径2亿km不等，用来包裹恒星开采恒星能的人造天体。这是一个利用恒星做动力源的天然的核融合反应堆。 戴森球是一种设想中的巨型人造结构，由弗里曼·戴森先生提出。这样一个“球体”是由环绕太阳的卫星所构成，完全包围恒星并且获得其绝大多数或全部的能量输出。戴森认为这样的结构是在宇宙中长期存在并且能源需求不断上升的文明的逻辑必然，并且他建议搜寻这样的人造天体结构以便找到外星超级文明。从那时起，各种各样的设计，包括建造人工天体或一系列这样的结构以便包围太阳，便不断地由一些狂想的工程学家或科幻小说所提出，并冠以“戴森球”之名。这些后续的设想没有仅仅在从太阳能收集站上止步-许多工程设计还包括建设人类殖民地和工业基地 。

戴森的观点在当时听起来十分有趣，有人甚至认为关于“戴森球”的想法纯粹是异想天开。但自从天文学家对类日恒星进行研究之后，就发现，它们的确发散出很多的红外辐射。红外线激光是银河系中发送信号或是设立信号灯的首选途径。研究者说，原因就在于这种光可以穿透阻碍可视光的星际尘埃。戴森球与另一文明进化理论模型卡尔达肖夫指数很吻合。1964年，前苏联天文学家尼库莱·卡尔达肖夫尝试着描摹一项关乎技术演进的理论：随着时间的推移，一个文明需要支配越来越多的能源，而这些技术是如何演变，满足这一文明的需求的呢?卡尔达肖夫等级论将文明划分为三个类型：I型文明充分利用所在星球上所有可以利用的能源;II型文明可以支配其局域恒星的能源;III型文明则可以利用其所在星系的能源。因此，从本质上讲，搜寻戴森球就是探寻II型文明的存在。另外，由于建立在一个文明对能量应用的基础之上，戴森球设想相对于其他探寻地外生命的研究，如SETI，就又多了一个优势：即使外星人没兴趣与地球人对话，我们依然可以找到这些外星文明。

这是因为如果戴森球存在的话，就一定会放射出一种非常特别的热信号，并且我们可以通过红外望远镜观测到这些信号。当电脑用电的时候电脑本身就会发热，同样的道理，当戴森球聚集太阳能的时候本身也会升温。这些热量就会以红外线而非可视光的形式辐射出来。莱特解释说“戴森球在中红外光下看起来会特别亮。就像人体，在黑夜里，我们是看不见的，但是带上中红外线眼镜后，我们就会看到人体发出很明亮的光。”建有戴森球的文明想要想不被发现需要不遗余力，要么以某种全新的方式除去余热，要么需要建成一个能发出冷光的超大散热器，而这些冷光需要足够冷，在宇宙微波背景(宇宙大爆炸的余光)下不会被发现。莱特告诉我说，后一种解决方案将会涉及到建造一个球体，而这个球体将比需要的大出一百多倍。“只要一个文明想隐藏那么它就一定能够隐藏，”他接着说，“但是要想隐藏，整个文明需要精心策划并构建出一个庞大的工程体系。”

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