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二级文明的标配,能包裹太阳发电的戴森球,可能已经出现了

作者:甜甜爱科普

导语

“文明”是一个抽象的概念,但是我们可以从“能源”的角度看待这个问题。

文明的发展程度与其能源等级密切相关:大陆古代的瓷器和汝窑的陶瓷人们可以通过观察到是比柴草时期更高的时代,从而推断出中国古代曾经以煤为主要的能源。

同样,化石燃料的时代高于柴草的时代,而在燃煤之前也有用水力和风力作为驱动力,这表明当时人类的能源等级也并不低。

文明的发展到底需要多高的能源,才能实现包括主播太阳在内的太阳系内所有资源的开发利用,又需要多少时间?

一、文明等级。

英国物理学家尼古拉斯·戴森(Nicolas Dyon)在1960年提出了“戴森球”的概念,这个概念是一个巨大的结构,有一个直径与地球轨道差不多的外壳,这个结构是一种以恒星为中心的巨型建筑物。

戴森认为,文明的发展需要能源,使用一颗恒星的能量可以远远超过地球和人造能源的总量,因此,一个文明能控制多少能源可以代表其文明的等级。

在戴森看来,一个文明如果只能利用其行星上的能源,那么它只是0级文明,比如地球上的人类;如果一个文明能利用整颗行星的能量,那么它是1级文明,在地球上,煤矿和石油矿都被用于作为火化燃料,但是能和整个能源进行比拼的可能只有阳光了。

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如果一个文明能利用整颗恒星的能量,那么它是2级文明,而宇宙大规模的能量利用者则是3级文明。

就我们人类而言,文明的等级大约是0.73级,因为我们不是一级文明,但是我们又不是0级文明,所以我们是0.73级文明。

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当然,我们也可以将文明的能源等级定义的更细致一些:一个文明如果能够驯化火,那么它就是0.1级文明,而驯化工业革命之后的电力、煤炭和石油等化石燃料就能让人类达到0.7级,而利用核能的文明则是0.8级文明,0.9级则是持续进行太阳能利用的文明。

戴森球就是让文明变得更加高级的一种手段,如果能建造一个半径约为地球轨道半径一半的戴森球,那么它就拥有一个10倍太阳亮度的光辐射表面。

而这个光辐射表面围绕着太阳公转,从而太阳就会不断为戴森球内部提供能量。

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因此,在戴森球内部可以利用太阳提供的能量,从而解决人工太阳在没有太阳能源的星系中发电的问题,也可以为外太空的定居点提供能源。

而建造戴森球需要大量材料,这些材料可以从行星或者是小行星上面获得,因此,戴森球可以说是一个让人类终极社会的支撑系统。

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二、人口与能源。

随着全球能源需求不断增长,种增长导致化石燃料的存货很可能在本世纪中枢耗尽,因此人类社会正面临能源问题。

无论是为了维持人类社会的运行,还是因为能源被用于生活和工业活动,能源都是人类社会的重要支撑。

因此,严重的能源匮乏会直接影响人类社会发展,那么我们需要什么样的技术才能够解决能源问题呢?

技术的发展不止是一个垂直的过程,它还会带动社会的其他领域往前发展,而社会的进步需要能源作为支撑。

在过去,人类文明的发展的主要动力是从动物和植物的身上获得的能源,随着人口的增加,能源定人口的数量增长。

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在太阳能和其他能源耗尽之前,曾经有一段时间,人口增长受到能源的限制,但是人类找到了解决这个问题的办法:发现了新的能源资源。

在18世纪工业革命之前,水力和风力逐渐成为人们在生活中的主要能源,而化石燃料则接替了这两个能源成为主要能源。

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在1798年,经济学家马尔萨斯就预测到了人口爆炸的危机,认为人口的增长速度远远超过了粮食的增长速度。

在那个时候,已经有人意识到能源和人口之间的关联,因此有人提出通过科技解决人口问题的方法。

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事实上,化石燃料解决了人类生产力的增加,人类社会因此也摆脱了能源的问题,可以说,工业革命之后的人类社会已经是一个科技和能源高度发达的社会了。

由此,我们可以看出,能源和人口不仅在历史上存在关联,在当今社会中,能源和人口之间也存在关联,因此,科技是人类社会发展的主要动力。

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在20世纪,人类首先利用核能技术,这是一种非常强大的能源,它可以用核能燃料控制核裂变,因此核裂变被用于制造核弹,并成为大规模产生电能的一种方式。

美国人第一次将核裂变用于发电是在1951年,1939年,意大利人费米克耳斯在发现了核裂变这个物理现象的时候就提出将核裂变用于发电。

在二战之后,美国在核技术领域非常强大,因此,人们更加关注核技术的和平用途。

第一个商业化的核反应堆是1954年在苏联建成的,那么核能在当时的能源系统中占据了重要的地位,因为核反应堆和化石能源不同,它不会产生二氧化碳,因此比燃煤等能源更环保。

三、太阳能能源。

在70年代,世界各地的学者开始关注一种能源:太阳能,人们开始尝试将太阳能利用在生活中,但是这一尝试的结果并不好。

在一定程度上,太阳能的能量在人类社会的能量体系中被忽视,因此,许多人认为这种能源没有利用价值。

然而,戴森认为太阳能是解决能源问题的理想选择:太阳的能量来自于核聚变过程,这是非常安全的过程,因为它不会产生放射性废料,同时,太阳在我们的生命期中还不会耗尽。

戴森还对太阳能进行了一个简单的计算:在1950年,每年全球能源消耗大约为1020瓦特,而太阳能辐射在当时大约13.6万倍于全球能源消耗,因此,可以说,太阳能可以解决能源问题。

戴森的这个想法引起了全球能源界的反响:美国著名物理学家弗里曼·戴森认为太阳能能源是永续能源的一种,它可以为人类社会提供数十亿年的能源;美国新墨西哥州大学的科学家在1978年开始研究戴森球的理论,认为这个理论是可行的。

然而,这个计划完全的实现是非常困难的:为了建造一个半径约为地球轨道半径一半的戴森球,需要大约60个天体质量的材料。

在近距离开采的材料还要用于支撑戴森球自身的重力,因此需要更多的材料,这是非常大的一个问题。

因此,现在人们计划在离太阳比较近的地方开采材料,这个方案的一部分是拆解水星。

然而,就现有的技术和资源来看,建造戴森球可能需要4.25万年,那么我们如何进行太阳系的开发利用呢?

在2014年,就有天文学家声称在距离地球1470光年的地方发现了一个不规则的星光,这个星光变暗和亮的原因是不确定的。

美国宇航局的科学家提出,这个星光变化可能是因为有一个戴森球在围绕着这颗恒星发电,从而导致其不规则的星光变化。

结语

戴森球技术的实现将对人类历史和未来产生深远影响,这可能会改变我们对能源和其他星系的认知,但是同时也会带来新的道德和伦理问题。

建造戴森球可能会加剧国际竞争和地缘政治,戴森球技术的发展也可能催生新的产业链和经济模式,为人类社会带来全新的发展机遇。

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因此,如何平衡科技进步、资源利用和环境保护之间的关系是未来发展的重要议题。

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