“戴森球”是什么？有没有必要建造“戴森球”

本文来自微信公众号：SF 中文 （ID：kexuejiaodian），文：阿拉斯泰尔・冈恩，译 ：梦雪

什么是戴森球？

戴森球是一种假想的巨型结构 -- 巨大到超乎想象，它可以收集恒星释放的大部分能量。

戴森球的基本设计理念是，环绕恒星建造一个球形结构，将其包围，进而吸收、转化、储存恒星辐射出的能量。

科学家认为，如果宇宙中存在高级文明，它们可能就需要大量能量，而戴森球是最经济最可行的解决方案。

戴森球是谁在什么时候提出来的？

戴森球以物理学家弗里曼・戴森 （Freeman Dyson, 1923―2020）的名字命名。1960 年，他发表了一篇论文，讨论探测外星文明的方法，其中提到了戴森球。

不过，戴森承认，他的灵感源于英国作家奥拉夫・斯特普尔顿（Olaf Stapledon）的科幻小说《造星主》（Star Maker），这本小说在 1937 年出版后广受好评。斯特普尔顿的小说是这样描绘的：宇宙中，每颗恒星周围都环绕着"一层薄纱"，它们纵横交错，"收集散逸的恒星能量，供智慧生物使用"。

自从戴森球这个概念出现后，许多研究地外文明的科学家都曾考虑过这这种可能性。

戴森球真的存在吗？

目前还没有证据表明宇宙中存在戴森球。

不过，这种东西是否有理论上存在的可能，科学家还是可以发表一些见解的。

首先，虽然建造戴森球所需的技术水平远远超出了人类目前的水平，但从工程技术的角度来说，并没有不可逾越的障碍。只要科技发展到一定程度，人类准备好足够的资源，就肯定能建造出戴森球。一位科学家甚至估计，大约 100 年内，人类就可以付诸实施。

不过，也有科学家认为，这种看法过于乐观。实际上，天文学家已经为宇宙中可能存在的戴森球总数设定了一个上限。这是因为戴森球的存在会遮挡恒星的光芒，导致恒星亮度下降。

另外，戴森球在收集恒星能量的同时，也会以红外线的形式辐射出部分能量。通过仔细搜寻那些亮度太暗或红外线太强的恒星，科学家推测，在地球周围 16,000 光年的范围内，最多有 10,000 颗恒星的周围可能存在戴森球（地球到银河系中心的距离大约是 26,000 光年）。

当然，这并不代表戴森球确实存在，只是有存在的可能。

戴森球的工作原理是什么？

戴森球的功能是收集恒星释放的巨大能量。我 们已经掌握了利用恒星能量的基本技术 -- 太阳能电池。

太阳能电池的原理是"光伏效应"，光子把电子从原子中击出，导致材料内部的正负电荷分离，从而产生电流。无论戴森球的形式如何千变万化，它们产生能量的原理很可能都是光伏效应。

有科学家猜测，戴森球产生的能量会通过某种无线技术传 输给恒星附近的文明。

科幻小说中的戴森球是什么样子？

戴森球或类似的概念曾出现在一些家喻户晓的科幻作品里，例如：

弗里茨・莱贝尔（Fritz Leiber）的《漫游者》（The Wanderer，1964 年出版）

拉里・尼文 （Larry Niven）的《环形世界》（Ringworld，1970 年出版）

斯蒂芬・巴克斯特（Stephen Baxter）的《时间船》（The Time Ships，1995 年出版）

还有 1992 年的科幻电视剧《星际迷航：下一代》（Star Trek: The Next Generation）。

很多科幻小说作家将戴森球描绘成刚性的圆球结构，严丝合缝地包裹整颗恒星，然而这并不是戴森最初的设想，也不太可能实现。还有的科幻作品将戴森球设计成环状结构和卫星群。

如何建造戴森球？

可能的方法有很多。

其中之一是围绕恒星建造球形框架（通常称作"戴森壳"）。考虑到恒星的引力和辐射压力，这样的结构可能既要有弹性，又要有推进装置，以改变壳体的位置。

然而，部分科学家认为，这样的球形结构恐怕不够稳定。戴森球或许根本就不是"球"，它也可以是其他形态，比如环形结构、环绕恒星运行的动态卫星群，以及与恒星保持相对静止的静态卫星群（"戴森泡"）。

还有科学家提出，可以从类地行星上获取原材料，再遥控大批太空机器人来建造这类设施。还有一些更夸张的设想，例如星系大小的"智能尘埃云"，可以同时收集几十亿颗恒星的能量。

某些"奇怪"的宇宙信号，会不会就是来自戴森球？

宇宙中有许多奇奇怪怪、莫名其妙的信号，但就目前来看，没有一个信号与戴森球有关。

几年前，有一颗俗称"塔比星 " 的恒星，它的亮度因不明原因降低，让人联想到戴森球，但进一步观测发现，这其实是恒星周围的尘埃云所致。

原文刊载于《科学焦点》2022.09