“戴森球”是什么？有必要建造“戴森球”吗？

文 / 阿拉斯泰尔·冈恩

译 / 梦雪

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。

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。

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。

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。

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