戴森球是什么意思?
戴森球是个什么鬼?是一种体育运动吗?是不是跟篮球、足球差不多?哈哈~
要说这个问题,需要先来说说宇宙文明等级,也喊 卡尔达舍夫等级(Kardashev scale )。1964年苏联天文学家尼古拉·卡尔达舍夫(Nikolai Kardashev)设想为宇宙文明分级,于是发明了一种通过把握 不同能量控制技术进行宇宙文明等级的划分方法,即:
等级一:行星系文明,是行星能源的主人,可以主宰整个星球能源的总和,比如地球;
等级二:恒星系文明,能够收集整个恒星系统的能源,比如太阳;
等级三:星系文明,可以利用整个星系的能源,比如银河系。
我们人类文明现在可以说处在等级一,但其实还没有完全达到,比如可燃冰这种能源,我们就还没有把握 其开摘 和使用 ,可控核聚变也没有成功,至于还有没有其它我们不知道的能源,现在也不能确定,所以还不能说我们现在已经完全掌控了整个地球能源的总和,因此应该说我们正走在通往一级文明的路上。
可能存在的星云生物
三级文明,掌控整个星系的能源,这个实在太过远 远,我们甚至无法想象如何才可能做到。
二级文明,虽然说离我们仍然很远 远,但其码还可以想象一下。是的,这篇文章说的就是与利用整个恒星的能源有关。
如何才能利用整个恒星的能源呢?二十世纪六十年代,物理学家弗里曼·戴森(Freeman Dyson)就提出了一个“球形能量源”的概念,即可以在一颗恒星四周 建立起球形结构,获得最大化的恒星能量。这个超级能量壳体就是所谓的“戴森球”,也就是建一个球把整个恒星包起来,从而可以利用恒星所发出的几乎所有能量。
这时你一定会想:我的妈呀!那这得多少材料才能建造这么个大家伙?整个地球搭进往 够不够?太阳可是比地球大多了!好吧,那我们就来计算一下,一个戴森球的体积可能会有多少。(似乎 很好玩的样子)
中学学的计算球体的体积公式,大家都还没忘吧?
r-球的半径。
计算球壳的体积,即为整个球的体积减往 中间空心部分的体积,而空心部分也是个球体,它的半径也就是球壳的内半径,所以公式为:
r1-整个球的半径,球的外半径;
r2-空心球的半径,球的内半径。
r1-r2即为球壳的厚度。
接下来就要确定这两个半径的大小了。
首先,太阳的半径是:696,000km(千米,公里),不到70万公里;
其次,我们都知道太阳温度极高,中心温度高达1,500万度,表面温度约为6,000度。表面温度看起来似乎并不是很高,然而这不是主要的,日冕,太阳大气的最外层,其温度比表面温度高多了,可达100万度,因此建的戴森球不能离得太近。至于为什么日冕会比太阳表面温度还高,而且高那么多,科学家们至今还没有揭开这个谜。这个温度高达100万度的区域大概离太阳5,000km左右,加上这个距离,太阳的半径差不多刚好是700,000km(70万公里)。
假如 你以为据此就可以来设定戴森球的半径,比如加个一倍多,设为150万公里应该足够了吧?那可就太天真了!
庞大 的日珥
太阳上有一种自然现象,喊 “日珥”,是在太阳的大气层上产生的一种非常强烈的太阳活动,可看作太阳吐出的火舌,火舌到达一定高度又回落下来,形成一个圆环,似乎 太阳的一个耳朵,故喊 日珥。
也许你认为这可能与地球上的火山喷发差不多,不会有多高,与太阳半径比起来可以忽视 不计,那就又大错特错了。大的日珥通常有几十万公里高,至今看 测到的最大的日珥爆发于1938年,高达157万公里,比太阳的直径(约140万公里)都还大。而日珥的温度可达7,000度,所以在设计戴森球的时候不得不考虑它的影响。
最大的日珥近160万公里高,加上太阳半径约70万公里,即为230万公里。那戴森球的半径应该设为多少呢?看来似乎是一个难题了。
不过我们有一个参考值,美国将在2018年发射的太阳探测器,所设计离太阳最近点约700万公里,其所能承担 的温度为1400度。设想当能建造戴森球的时候,科技又比现在有了非常非常大的发展,因此离太阳再近一倍应该是没问题的,即350万公里。考虑到日珥距日心的距离为230万公里,留有一个安全余量,可以再近一点,尽可能节约 材料,300万公里应是一个合适的距离。
好吧,那就定300万公里!
接下来还要考虑一个问题,那就是球壳的厚度,这也直接关系到体积和材料的用量,当然应尽可能薄以节约 材料,考虑到应有的牢固 性,至少应该有10米(0.01km)的厚度。
将这些数据代进 上面的公式,即:4×3.14×(3,000,000³-(3,000,000-0.01)³)/3=1.1304×10¹²km³即大约是1.13千亿立方千米,而地球的体积只有约1.08千亿立方千米(1.0832073×10¹²km³ ),看来一个地球真的是不够啊!
当然,科技发展到那个阶段,肯定可以利用其它行星,比如火星、金星等的材料来建造戴森球,甚至能够用到太阳系外的行星,所以我们不用担心把地球挖光了。
读者假如 有兴致 ,也可以把自己认为合理的半径、厚度等数据代进 上面的公式,计算一下看看你的戴森球的体积是多少。
也许有读者会觉得建戴森球脑洞太大了,不要说技术上可不可行,光是从所要用到的材料量来看,这就不是太靠谱的事儿。那就要来谈谈弗里曼·戴森当年为什么会提出戴森球的概念。
其实他并不是在为我们人类考虑往 建这个庞然大物,因为这对我们来说实在是太远 远的事,提出这个概念实际上是为了觅 觅 外星人。设想有的外星文明也许已经达到二级宇宙文明,那么他们可能正在建造戴森球,而我们就可以通过看 测恒星被遮蔽的情况来确定是否有外星文明存在。
你还别说这是异想天开,一颗名为KIC 8462852的恒星,昵称为“塔比的恒星”,因为它的古怪行为最早由美国耶鲁大学天文学家塔贝萨·塔比·波雅江(Tabetha Tabby Boyajian)在2015年发现。这颗恒星比我们的太阳略大一些,也稍热一些,位于天鹅座中,距离地球大约1,480光年。当时科学家发现它的亮度有些古怪,会发生看似随机的变暗现象。然而,当天文学家波雅江及其同事分析NASA的开普勒空间看 远镜收集的数据时,他们发现KIC 8462852发生过几十次希奇 的变暗现象,变暗幅度最大的一回达22%之多。
假如 有行星围绕 一颗恒星旋转,当这颗行星恰好运行到从地球看过往 恒星的正前方时,就会遮挡住一部分恒星发出的光,通过太空看 远镜会看到这颗恒星出现短暂的变暗。这喊 作凌星现象,科学家通常通过这一现象来发现太阳系外的行星。然而,对于塔比的恒星来说,变暗现象的幅度太大,根本不可能用凌星现象来解释。因为就算是木星那么大的行星,也只能遮挡这颗恒星大约1%的光,而木星差不多已经是行星能够达到的最大尺寸了。
不是行星的话,那会是什么东西造成的?有人就推断 是一个正在建设的戴森球遮挡住了它的一部分光线。
尘埃导致了此次光变已被证实
后续研究认为更大可能是星尘阻挡了光线,戴森球的可能性很小,但只要外星文明存在的可能性不能被清除 ,那么宇宙中存在戴森球的可能性也就同样不能被清除 。
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