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人类文明升级的能量来自哪里,需要建设戴森球,依赖太阳辐射吗?

作者:时空通讯

本文基于回答网友问题,见截图:

人类文明升级的能量来自哪里,需要建设戴森球,依赖太阳辐射吗?

先了解一下什么是戴森球。

戴森球理论是曾任爱因斯坦助手的美国物理学家、数学家弗里曼·戴森创立的一个理论。他认为任何宇宙文明体在文明发展过程中,能量是最重要的催化剂。当科技文明发展到一定阶段时,单纯依靠母行星的能源就无法实现文明提升了,这时只有最大限度的攫取恒星能量才能够继续提升文明层次。

简单地说,就是建设一个巨大的球壳,将文明所依赖的恒星包裹起来,将恒星辐射能量全部或绝大部分收集起来,不让其白白浪费到太空中,这样才能够获得文明升级所需的能量。后来,人们把这种包裹太阳的球体叫戴森球。

人类文明升级的能量来自哪里,需要建设戴森球,依赖太阳辐射吗?

这个理论与前苏联科学家卡尔达舍夫提出的宇宙三级文明理论遥相呼应。他将宇宙文明划分为三个等级,且衡量这些文明程度的标志就是文明体所能控制和消耗的能量:一级文明能够控制和利用的总能量,必须达到恒星辐射到母行星的全部能量;二级文明能够控制和利用的总能量,必须达到母恒星辐射的全部能量;三级文明能够控制和利用的总能量,必须达到自己母星系的全部辐射能量。

由此可以看出,三级文明理论对不同等级文明控制利用的能量总量是一个动态指标,不同的恒星系统要求是不一样的。套用到地球人类文明,达到不同层次的文明,控制利用能量的能力与太阳辐射能量和银河系辐射能量相对应。

人类文明升级的能量来自哪里,需要建设戴森球,依赖太阳辐射吗?

太阳辐射的总能量约为4*10^26J/s(4乘以10的26次方焦耳/秒);这些能量源源不断的向太空辐射,地球能够接收到的能量只占其22亿分之一,约为1.8*10^17J/s;银河系的总辐射能量约为太阳的1000亿倍,就是4*10^37J/s。

因此,作为人类要达到宇宙一级文明标准,就是能够控制利用相当于太阳辐射到地球的总能量,达到二级文明就是能够控制利用相当于太阳辐射的总能量,达到三级文明就是能够控制利用相当于整个银河系的总辐射能量。

人类文明现状及其升级的能量来源有哪些?

根据人类目前能够控制和利用的能量总量,据科学家测算,人类现在使用的能量总量约2*10^13J/s,文明层次还只达到0.73级。要达到一级文明层次,还需要在现有基础上增加数千倍的消耗使用量。而地球化学能源已经出现枯竭迹象,如何能够得到实现一级文明所需的巨大能量呢?科学家们普遍认为,只有攻克可控核聚变。

人类文明升级的能量来自哪里,需要建设戴森球,依赖太阳辐射吗?

可控核聚变的燃料是氢的同位素氘和氚,这些元素在地球广泛存在,每升海水中的氘通过核聚变可以得到约300升汽油的能量,这样看来,可控核聚变一旦成功进入商业运用,能源就似乎取之不尽用之不竭了。

其实,这是人们对文明升级所需能量的大大低估,即便可控核聚变开发成功,也只能达到升级一级文明所需的能量。科学家们估计,人类升级到一级文明还需要200年左右的努力,能量使用量就会达到现在的数千倍。

而从一级文明升级到二级文明,能量需求量要在现在基础上至少增加100亿倍,在一级文明基础上增加22亿倍,这种恐怖的能量数量可能完全超乎许多人想象。到那个时候,这么巨大的能量从哪里来?不光是地球上无法找到,就是把整个太阳系全部星球都当煤球烧掉,或者将它们转化为核聚变燃料,也无法达到所需能量之万一。

人类文明升级的能量来自哪里,需要建设戴森球,依赖太阳辐射吗?

因为整个太阳系除了太阳以外,所有天体,包括八大行星和若干矮行星、数百颗卫星以及所有小天体、碎渣尘埃加起来,才占整个太阳系质量的0.14%,一颗太阳的质量就占据了太阳系总质量的99.86%。

因此,只能是攫取太阳能量,才能够满足人类升级到二级文明的需求。而太阳总辐射能量,正好是人类达到二级文明层次的标志。全部攫取太阳能量的方式,目前科学家们想到的最好办法就是戴森球。

当然,戴森球并非只有密闭的壳体这样一个选择,许多科学家对戴森球的形式做了各种各样的设想,如戴森泡、戴森云等等,这些我在过去的文章或问答中早就有过详细阐述,这里就不展开说了。

人类文明升级的能量来自哪里,需要建设戴森球,依赖太阳辐射吗?

不管何种方式的戴森球,都是约在地球轨道附近,也就是以太阳为核心,建造一个半径约1.5~2亿公里的球状包围圈,将阳光挡住,让得到的太阳辐射面积达到或接近地球的22亿倍,然后通过戴森球壳体上的设施通过核聚变转化为可用能量。这样就相当于得到太阳全部或绝大部分辐射能量,才能够满足二级文明的升级需求。

有科学家估算,人类要实现二级文明还需要努力5000年。也就是说,戴森球建设要在5000年内完成,人类才能够获得升级到二级文明所需的能量。可能有朋友要问,为什么人类文明升级需要这么大的能量呢?

有些问题我们现在还不好理解,就像古人无法理解我们现在的能量消耗一样。据有关资料分析统计,现代能量消耗是早期农业社会的2300倍。我不敢说这个统计很精准,但至少可以说明每种文明对能量的需求完全不是一个数量级。

那么,二级文明将是一个怎样的社会呢?

根据卡尔达舍夫文明等级的设想,达到一级文明层次,就再也不惧怕任何来自母行星的威胁,作为人类文明就是不惧怕来自地球的任何灾害,包括任何的气候和地质灾难,什么火山爆发、地震、海啸都是小菜一碟了。

人类文明升级的能量来自哪里,需要建设戴森球,依赖太阳辐射吗?

而在现在基础上还需要数千倍的能量消耗,主要将用于应对和控制气候、地质活动、大规模太空活动、人工智能等工业活动、不断更新升级的全球交通系统、完备的通讯网络系统、人类健康和长寿的研究和普及、意识上传和转移的研究等等。

人类一级文明的活动范围将遍布太阳系,在太阳系其他行星或卫星上进行殖民,让人类这筐鸡蛋分别存放于几个星球的篮子里,以防止无法应对的天灾到来时遭到灭种打击。实现这级文明的能量主要依赖可控核聚变和太阳能技术。

达到二级文明层次,人类就再也不惧怕来自太阳系的任何灾害,包括太阳爆发、小行星撞击等现在无法抗拒的天灾。而能量主要利用在人类更现代化社会升级需要,包括人类本身的健康长寿和存在形式的升级,如以意识方式存在等等,以及用于抵御各种巨大天灾和星际旅行需要。

人类文明升级的能量来自哪里,需要建设戴森球,依赖太阳辐射吗?

这一级文明的活动范围将达到太阳系周边恒星系统,也就是飞出太阳系,殖民外恒星系统。而太阳系以内,由于建设戴森球已经分解了所有行星乃至碎块尘埃,太阳系已经空空如也,只剩下一颗太阳和一个巨大的球形壳体。除了到太阳系以外探索和殖民,所有剩余人类都生活在依附戴森球而建的太空城里,过着我们今天无法理解的新生活。

实现这级文明的能量就是太阳能量,这种能量已经不是我们今天理解的太阳能收集转化装置得到的能量,而是直接将太阳辐射通过戴森球上的装置,转化为核聚变能量。太空船就利用这种能量飞往遥远的星际,而生活在戴森球上的人们,也依靠这些能量完成制造和消费。

现在,我来回答题主这样的疑问:

建造戴森球本身就需要巨量的能源、材料、工程技术。所以,当一个文明真的具备这种实力,一颗恒星的能量或者只是这个文明所需要或者所可以操控的能量的零头。那么……戴森球还需要吗?

其实,这种认识是错误的,或者说至少是不准确的,这是对太阳能量太低估的认识。因为人类在太阳系以内是无法获取到比太阳能量更巨大的能量的,因此不管是建设戴森球或者其他什么工程有多艰难,都不可能消耗比太阳能量更大的能量,也就是4*10^26J/s。

人类文明升级的能量来自哪里,需要建设戴森球,依赖太阳辐射吗?

这是太阳一秒钟所辐射的能量。据统计,2021年全球电力消耗总量为28.466万亿度,太阳这一秒钟辐射的能量相当于人类现在3903年的用电量,相当于9.6亿亿吨TNT炸药的爆炸威力,也就是约7.36万亿颗广岛原子弹同时爆炸的威力。太阳巨大的辐射能量,是人类现阶段能量利用总量的20万亿倍。

因此,题主这种担忧是没有理由且不必要的。戴森球理论和文明等级理论都建立于上世纪六十年代,得到了科学界广泛认同,自此以后,天文学家们寻找地外文明,基本上都采用这些理论。如通过巨大的天文望眼镜巡天扫描,看看有没有疑似戴森球的恒星存在。不过令人遗憾的是,至今没有发现这类恒星存在的确切证据。

不过,无论是戴森球理论还是文明等级理论,都是科学家们根据观测发现以及科学积累得到的一种逻辑推理,也就是一种科学猜想。而宇宙文明是不是真的这样发展和升级,未来对宇宙文明的研究是不是一直会按照这个思路走,或者会不会出现新的理论,现在都还无法预料。

因此相信或者不相信戴森球,戴森球能不能真的建设成功,也完全可以仁者见仁智者见智,没有必要过于纠结。对这个问题,各位如何看?欢迎讨论点评。

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