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如果中国可控核聚变实现无限能源,还有戴森球存在意义吗?

2020-11-20 23:31阅读(59)

如果中国可控核聚变实现无限能源,还有戴森球存在意义吗?:戴森球,是普林斯顿研究院教授弗里曼·戴森在1960年就提出的一种理论。图1.弗里曼·戴森没错,戴森教

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戴森球,是普林斯顿研究院教授弗里曼·戴森在1960年就提出的一种理论。

图1.弗里曼·戴森

没错,戴森教授在戴森球等理论的阐述上,更像是一个科幻作家。戴森球是指一个人造巨型天体,包裹住恒星,吸收恒星的绝大部分辐射,这种近乎于掠夺的资源截获方式,才能支撑超高等文明的发展需求。也因此,以戴森球为基础的进一步理论是:

图2、戴森球模型

探寻戴森球的存在,以此来寻找超高等的文明。

戴森球的理论支撑并不复杂,其实就是一个超大的太阳能板而已。但这需要大量的资源投入,而且没有理论支撑,这是否会地球的生态产生巨大的影响,更主要的是,以硅为基础的太阳能板,在靠近太阳、并将太阳包裹的过程中,根本承受不了太阳的巨大辐射能,更不要说耀斑和太阳风。还有:包裹太阳吸收的巨大能量,必然会带来过度负载。

材料、工程、资源等等,都远远不是现在人类能达到的水平。

而可控核聚变,似乎简单多了,但,即使如此,也是有效控制“氢弹爆炸”的过程,但目前来看,还不能投入使用,不过相信可控核聚变成为大规模现实后,人类将迎来再次腾飞!

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可控核聚变实现是早晚的事,只是时间早晚而已。戴森球可以看成一个超大型可控核聚变系统,把整个恒星系统全部围起来后形成的,能量收集转化系统,和现在的太阳能发电差不多的原理,只是系统更大而已。一旦人类实现可控核聚变,基本上就具备恒星与恒星之间的超远距离航行的能力。

现在世界上几个大国已经在现实中实现了可控核聚变,只是还不能长时间维持聚变,不能投入应用。

人类对能源的需求,使得必定会有大量资金人力物力投入,可控核聚变项目,所以实现可控核聚变是必然的结果。现在很多人担心能源短缺,化石燃料用完后,没有能源可用。其实大可不必担心,现在的化石燃料起码还能用200年以上。现在传统化石燃料主要是煤、石油、天然气,这些起码还能用半个世纪,还有可燃冰,岩页气、岩页油、地热能等待开发的并且可以大规模开发的能源资源,并且储量比传统化石燃料资源大的多。

我国的第四代核电技术,实际是世界上最新进的技术,核原料利用率提升到60%以上,同时减少核废料产生。未来核原料利用率必定还会提升,网上有些相关的核技术研究人员介绍相关技术,掌握四代核电技术基本上就没有能源短缺问题了,顶多多造些核电站。看世界核技术发展,聚变技术实现商用还要时间,裂变技术进步明显,同时还有很大的提升空间,未来无污染无辐射的核裂变技术一定会出现,核原料利用率接近100%。

未来核聚变实现商用,那世界正真的实现无限能源,整个社会全面电器化,化石燃料被淘汰。人类发展成恒星级文明掌控几个甚至更多恒星而不单单是太阳系,有无限的资源可以利用。人类的飞行器会不断提升速度接近光速极限。到那时候要担心的是怎么突破光速。

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如果中国可控核聚变实现无限能源,还有戴森球存在意义吗?

能源问题,其实是伴随着人类文明的不断发展,作为在推动文明自身向前迈进过程中,所必须投入的重要自然驱动力之一,日益摆到突出的位置,当文明发展的需要,与供应数量发生矛盾之时,能源问题也越愈发地突显出来。特别是进入工业文明之后,人类社会对能源的需求呈指数级增长,而仅靠传统能源的供应模式,无论是从供应数量、储存总量、利用效率等方面,都越来越不适应这种日益增长的需求,于是在提高化石能源勘探能力、提高能源利用效率的基础之上,逐渐发展了太阳能、风能、水能、生物质能、核能等新型清洁能源,但是能源紧缺问题始终无法得到有效地解决。为了从根本上突破能源问题的束缚瓶颈,世界上一些国家开始在可控核聚变上下功夫,并且已经取得了重大的阶段性突破。

可控核聚变的原理

在自然界中,最容易实现、所需能量输入也是最低的聚变反应,就是氢的同位素氘与氚的聚变。与核电站发电所运用的核裂变原理不同,核聚变是在超高温的环境中进行的,不会产生高水平的核辐射,也没有核废料的产生,是理想且又高效的清洁能源。而可控核聚变的原理,就是参照太阳内部氢原子聚变形成氦原子的反应机理,利用特殊的装置,通过非常强大的磁场,将温度高达上亿度的超高温等离子体进行约束,推动等离子体发生核聚变反应,在反应的同时释放大量的能量。之所以可控,是指可以通过人为的方式,对这种能量的输出进行控制,从而实现精准、持续、稳定的输出。

我们从组成物质的微观粒子来看,太阳内部之所以能够进行氢的核聚变,主要是内部拥有超高温和超高压,物质密度极高。温度越高,微观粒子的运动速度就越快,那么在运动中所拥有的动能就越大,就越容易摆脱原子之间共价键的束缚以及原子核之间的斥力,聚变反应就越容易发生。而太阳内部既拥有几千度的高温,也有比地球标准气压大上几百几千亿部的压力,为核聚变创造了非常有利的环境,但是在地球上,我们还无法创造上千亿标准大气压的能力,也没有这样的容器装置,必须在提高温度上下功夫。

而科学们家进行可控核聚变研究,其主要载体就是大型超脱卡马克装置,利用强大的电流产生强大的环形磁场,磁场产生的洛伦兹力可以将高温等离子体约束在真空室中,推动原子核进行相互的碰撞,最后将氘与氚聚合形成原子量更高的氦,从而释放大量的能量。

可控核聚变的难点以及我国取得的重大突破

可控核聚变由于对参与元素触发聚变的条件非常苛刻,而且实现可控的目标之一必须要能量输出大于输入值,无论是对于装置本身的耐受性、还是原材料的循环利用程度、磁场强度的约束稳定性等方面都是很大的挑战。其主要的技术难点主要体现在:

  • 强大磁场产生的条件满足问题。强大磁场的产生,必须要依赖于导体通上电流,而凡是导体都会存在电阻,即使超导体也不例外,只是电阻值非常低而已,但是电阻越低的导体,其生产成本就越高,稳定性还需要持续不断地进行验证。

  • 等离子体约束装置的空间问题。等离子体在反应装置中停留的时间越长,其核聚变的程度也就越高,能量输出效率也会相应提升,但是所需要反应装置的体积就会越大,可控性就会相应降低。

  • 装置材料的耐受性问题。除了能够承受高温以外,反应装置的内壁必须要能够抵抗氘氚核聚变过程中释放的高能中子、以及超高温等离子体本身的冲击,否则装置内壁破碎出来的物质进入等离子体后将会严重破坏等离子体的存在,并且对反应装置的使用寿命也会造成严重影响。

  • 运行成本问题。虽然用于核聚变反应的原料来源广泛,但必须使用特定的内壁材料,使得参与反应的原料特别是氚在装置内壁实现低滞留,从而提高循环使用效能。与此同时,加上维持反应运行所需要的能量输入、设备制造、运行维护等成本,与能量输出之间的比值关系,将是决定着核聚变最终效率的关键,从目前的技术水平来看,这个比值还远远小于1,需要在各个方面再逐步实现突破。

我国于1999年开始可控核聚变的立项研究,通过7年的努力,于2006年在合肥成功研制世界上首台非圆截面全超导脱卡马克装置,即EAST(又叫东方超环)。2013年,实现了100秒的长脉冲高约束等离子体运行。2017年,将这个时间提高到101.2秒。2018年,又实现了等离子体1亿度的运行,比太阳内部的温度还要高出6倍。今年4月初,我国东方超环最实现了1亿度高温下运行10秒的目标,继续走在了全球的前列。而从去年6月份开始在成都建设的“中国环流器二号M”可控核聚变装置,目前正在抓紧推进过程中,其建成之后,将有望把等离子体电流从现有1兆安培提高到3兆,等离子体的温度也将在1亿度的基础上提升到2亿度,势必让世界各国更加刮目相看。

戴森球只是一个设想

1960年的时候,美籍英裔数学物理学家弗里曼·戴森提出了戴森球的模型,就是通过制造和发射能够围绕或者包裹一个恒星的巨型物体,用来收集由这颗恒星输出的全部或者绝大部分能源,从而解决地球利用恒星辐射能量效率低下、从根本上解决地球能源危机问题。而为了便于能量的收集和利用,戴森球主要由密布但相互分离的太阳能收集器、或者是分别环绕太阳运行的大量卫星体所构成,因此基于戴森球模型,又衍生出戴森云模型和戴森壳模型。

戴森球只是基于目的需求出发提出的一个设想,而在实际操作中,不可避免地会遇到诸多问题,而这些问题依靠现有科技力量很难进行破解,比如:

  • 建造戴森球的物质来源问题。据初步估算,如果要建造一个环绕太阳运行、并且还可以抵挡住太阳的高温,其直径应该在2亿公里左右,即使造成一个单一的环状结构,其总长度也要在13亿公里左右。而建造戴森球的这么多的原材料,即使把太阳系内其它行星中符合条件的材料都用上可不见得够用。

  • 太阳能量接收器的发射问题。即使我们穷尽所有建筑出了众多可以用于建造戴森球的太阳能接收装置,如何把它们运到太阳周围是一个大问题。我们还没有这么大的重推力火箭可以将这么多的装置短期内都送达近日轨道,也没有那么多的能源支撑。

  • 太阳强大引力的约束问题。戴森球模型没有考虑到太阳的巨大引力对能量接收装置的影响作用,在那么近的轨道内围绕太阳运转,必须要给这些装置一个非常大的初始驱动力,这所需的能量又是一个天文数字。同时,在戴森球体表面的任何一个位置,其受到太阳的万有引力数值也非常巨大,从现有的材料性质来看,还没有哪种材料能够在这么近的距离、这么大的引力下不会发生形变和塌缩的,也就是说支撑不起来装置所必须具备的刚性。

当然还存在一些其它的问题,比如能量如何集中传输到地球、失去太阳辐射的太阳系生态会发生剧烈改变等等,都决定着戴森球只是一个设想,不可能实现或者说在现有文明水平程度下不可能实现。

总结一下

可控核聚变是人类模拟太阳内部核聚变,所进行的能量获取方式的一大创新,无论是从理论基础、原料获取、技术因素,还是最终的能量输出输入比,都具有很强的可行性和操作性,需要的只是时间。而戴森球仅仅是一种科学的幻想而已,它将受到原材料、太阳引力、能量输入、装置耐受性等各个方面因素的制约,可以想象在相当长的时间内都无法实现,毕竟人类如何拥有了这个技能,那么跨星系航行来获取原料是应有之义,既然都可以跨星系航行了,为何非得在一个恒星上做能量获取文章呢。

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对于如果中国可控核聚变实现无限能源,还有戴森球存在意义吗之话题,我个人的观点认为,可控核聚变是有技术限制和条件的,它必须要在有核原料的情况下才能进,况且核原料要限制一定的数量,并在可控范围内方能进行,这种设想一旦获得成功,只会带来部分能源的来源,并非能实现无限能源来源的情况。

而戴森球的设想,更是一种虚想的假说,是一种无知的幻想,太阳巨大的热量,温度高达200万摄氏度或以上,要在太阳周边构建戴森球来获得能源的无限来源,设想是好的,但人类永远是无法能办得到和实现的情况。

但是,我认为,戴森球的设想可用在地球上,可围绕着地球赤道面构建一条或多条的圆周戴森环,一是起到连接全球五大洲的交通运输作用;二是环顶上全都是太阳能接收器设置,将热能转换为电能,这样就能实现能源的无限来源,为全人类可持续生存与发展所用。

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任何物质,不论其表面形态特征内部特质如何,其最终都是由质子、中子和电子等等基本粒子组成的。以现在人类的科技水平,只能用氘氚来进行核聚变反应,说到底就是把原子压缩合并和能量转换的过程。虽然说海水中氘氚的含量取之不尽,可以维持人类几百亿年的能量消耗,但是毕竟是要从海水这一特定的材料中提取,提取多了,对海水的成分构成和海洋生态有没有影响还不知道。将来科技更发达了,就可以把任何物质先分解成基本粒子,然后直接把质子中子等等合并,就可以产生比合并原子更大的多的能量。只不过,不管是合并原子还是合并基本粒子,要实现可控,太难。就算是合并原子,也需要瞬间超过万度的高温,而人类目前还没有能够经得起万度高温的容器。如果人类的科技水平达到了可控工业化直接分解物质成基本粒子再合并的程度,所谓戴森球的意义就不大了,不过用来作为储能装制还是可以的。

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首先申明自己的观点:核聚变和戴森球虽然都是未来巨大能量的获取方式,但因为两者的不同特点,对人类来说实际决定了不同的应用方向,并不能说中国或者人类因为有了核聚变就不再需要戴森球,在可展望的未来,两者谁也不太可能淘汰谁。

第一、核聚变的特点是什么,最大的优势是什么?答:核聚变最大的特点是清洁的核能源,对人类来说核聚变最大的优势在于是可小型化、可携带的高效能源。

核聚变(nuclear fusion),又称核融合、融合反应、聚变反应或热核反应。最早在1932年由澳洲科学家马克·欧力峰(MarkOliphant)所发现。基本的技术原理为:由质量小的原子,主要是指氘,在高温和高压下,让核外电子摆脱原子核的束缚,从而让两个原子核互相吸引碰撞到一起,生成新的质量更重的原子核。在这个过程中中子虽然质量比较大,但由于不带电,因此也能够在这个碰撞过程中逃离原子核的,从而和电子一起释放出巨大能量。和核裂变相比,核聚变不仅能量级别更大,而且更加清洁,不会对环境产生大的污染,且燃料充足。目前人类在可控核聚变领域人类已经取得了初步的成果,估计在未来30-100年内,人类就可能掌握这种清洁、高效的获取能源方式。

核聚变最大的优势在于:虽然在今天人类仍然无法有效的加以控制,但从长远来说,却是一种可以小型化、可移动、并可携带的高效能源。这就使得它在未来可以成为人类行星际飞船、或恒星际飞船可靠动力选择。

第二、戴森球的特点是什么?最大的优势是什么?答:戴森球是理论上最清洁、最具费效比的高效能源。

和核聚变反应是现实存在的能源方式不同,戴森球的理论更多存在于科幻领域,是弗里曼·戴森在1960年,为寻找外星人而提出的一种假设。他假设,一个文明发展到一定程度,当自身行星的资源已经不能满足的时候,就会将自身恒星用一个巨大的球状结构包围起来,以截获恒星的大部分辐射能量。因此,他认为人类通过观察恒星的光线变化来寻找外星人是最高效的手段。这本来只是一个设想,只是后来科学家发现这种方式的确是获取能源的一种高效方式,所以戴森球的理论也逐渐被主流科学界所认同。值得注意的是,从戴森球理论提出至今,人类还未在宇宙中发现任何一个恒星有这样的结构。

和核聚变相比,通过戴森球来获取能源最大的优势在于费效比,它更高效、更清洁。理论上只要一次投入就能获得几乎无限的清洁能源。但它的劣势也很明显,就是无法移动,只能停留在一颗恒星的周边,只能在一定范围内提供能源。

如果中国可控核聚变实现无限能源,还有戴森球存在意义吗?答:两者不同的特点实际决定了不同的应用方向。

通过对核聚变和戴森球两种获取能源方式的比较,我们和明显发现两者因为技术特点的不同,实际有自己不同的应用方向。戴森球因为获取能源更加高效、更具性价比,更适合为人类为自己的母星或者宇宙前进基地等,位置相对固定的地方提供能源。而核聚变装置在小型化之后,则可以成为星际飞船的动力。按照一些科学家的估算,装备核聚变动力的工制飞船至少能将宇宙飞船的航速提升至光速的1%,这就为行星际探索甚至恒星际航行创造了可能。

总而言之,如果要用手机打一个直观的比方的话,戴森球更类似家里的有线电源,高效稳定;而核聚变装置更类似充电宝,虽然没有有线电源稳定高效,却可以随身携带,走到哪里都能充。

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人类在地球上要生存就需要从外界获取能量。古人有云“留得青山在,不愁没柴烧”,这句话中就能体现出古人对能量的需求。古代要比现代落后得多,对能量的需求也就比较少,只要有青山,古人就不用担心能量有枯竭。随着人类文明的进步,人类对能源的需求变得越来越多,即使青山在也不能满足人类的能源需求了。于是,煤、石油、天然气等能源开始被人类大规模使用,风能、太阳能、潮汐能等也可以作为能量的来源。然而,这些还是不够的。

核能的出现让人类看到了能量来源的希望,尤其是来自氘核聚变的能量。在聚变的过程中可以释放出大量的能量,并且要比核裂变清洁得多。地球上的海水中储存了大量的氘,如果人类实现了可控的氘核聚变,很长一段时间内的能源问题可以得到根本性的解决。科学家们正朝着这个方向努力着,就目前的形势看,人类有望在几十年内实现可控核聚变。

人类的文明还会继续向前发展,地球上的氘毕竟也是有限的,即使再开发出新的聚变,新的聚变材料在地球上也是有限的。怎么办呢?地球上不够不要紧,可以从宇宙中获取。太阳就是一个大的聚变反应堆,地球接受到的来自太阳的辐射能量只是其辐射总能量的二十亿分之一,其余的能量白白浪费掉了。如果能把浪费掉的那些能量收集起来供人类使用,又可以让人类生存一段时间。怎样收集那些能量呢?戴森球就是一种设想。

戴森球是用非常薄的材料制作一个大球将太阳和地球包裹在球中,这样太阳释放出的能量就不容易跑到球外,人类在球内就可以充分利用太阳聚变释放出的能量了。如果太阳的能量都不能满足人类的能源需求,还可以建造更大的戴森球将更多的恒星,甚至整个银河系都包裹在其中。

尽管戴森球能够给人类提供的能量远远多于可控核聚变,可是这种解决人类能源问题的方案目前离人类还非常非常遥远。要解决现在人类面临的能源问题,可控核聚变是一个非常好的方案。人类只能一步步地走,不能从烧柴的时代一步跨进戴森球时代。

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戴森球本身就是一种设想,由于工程量太大,也受恒星所在位置的限制,并不见得比“人造太阳”更加优越,而如果真的能实现可控核聚变,人类会迅速腾飞。

所谓的可控核聚变其实就是爆炸规模可控制的氢弹,氢弹我们都知道,是以迅速的聚变反应释放巨大的能量造成巨大破坏,从而对敌对方造成重大的伤害,只不过这种反应过于剧烈,无法控制能量的走向也就无法有效地利用这些能量。所以现在的一个重点就是利用惯性约束或者磁约束,较小规模地制造“小氢弹”,使反应可控、持续、持久,以达到输出作为能源的目的,不过目前看来仍有非常长的路要走,之前说50年内搞定,但是也够呛,原理验证成功之后到实用技术也还有很长的路要走。不过要是实现的话倒是有可能实现设备的小型化,尽管不大可能每一辆汽车或者飞机都装一个,但是总体规模能使现代人类暂时摆脱能源的困扰,人类将迎来更大发展。

戴森球的设想是科学家戴森得突发奇想,认为高度发达的外星人可能将恒星作为能源来源,在恒星周围营建一个规模庞大的壳子,就近吸收恒星释放的能量。这样的好处是距离恒星更近,能更好地更多地吸收恒星能源,但是恒星的规模也是很大的,相对于星系位置比较固定,用什么样的能量储存设施才能使外星人遨游宇宙呢?这也是我们不知道的,虽然可以持续探索找到那样一种方式,但未必有探索可控核聚变更快,利用可控核聚变人类旅行的范围大了,也可以找到一片合适的星空就地采集聚变原材料,然后飞到更远的地方。我国在可控核聚变方面也算是走在前列,也实现过一些成就,比如5000万℃以上的环境中运行100多秒,也实现过1亿℃的反应环境。

现代国际上很多问题都和能源挂钩,由于资源分布不均匀,有争端;因为能源形势又有环境问题困扰。可控核聚变不管是哪一国先实现,都将对人类的能源模式具有变革作用,人类将可能脱离地球翱翔宇宙,将具备更广阔的发展前景。

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如果中国可控核聚变实现无限能源,还有戴森球的存在意义吗?我们中国的可控核聚变技术在世界上是处于领先水平的。这个想必大家都有所了解。那什么是戴森球呢?可能还有许多朋友不是很了解。咱们先来聊一聊什么是戴森球?

图示:戴森球

所谓的戴森球就是一个直径在2亿公里不等,能够把恒星包裹起来的巨大人造天体。戴森球理论的提出者是美国的物理学家弗里曼戴森。为什么要造一个巨大人造天体把恒星包裹起来呢?弗里曼戴森认为,宇宙中的超级文明对能源的需求是非常大的。而恒星就是宇宙中的天然核聚变反应堆,其蕴含的能量是非常庞大的。建造戴森球把恒星包裹起来就可以从恒星那里获取源源不断的能量。

现在我们对戴森球是个什么样子有概念了吧?想象一下直径两亿公里的巨大人造天体有多大?如果我们人类建造一个完整的戴森球把太阳全部包起来会是什么样子?地球到太阳的距离大约是1.5亿公里。金星到太阳的距离大约是1.08亿公里。也就是说,包裹太阳的戴森球表面在金星附近,距离地球大约4000万公里。别的不说,建造这么庞大的戴森球得需要多少材料啊?

图示:建造戴森球

因此,戴森球更像是一种科学幻想。短期之内人类是不可能建造出戴森球的。科学家认为,能够建造戴森球的宇宙文明等级起码要达到卡尔达舍夫等级的第二等级。而人类现在文明等级只有0.7级左右,人类想要建造戴森球再发展上至少5000年再说吧!

而我们中国的可控核聚变技术就不一样了。这是一个在短期内就可能会实现的能源利用技术。核聚变产生能量我们早已经目睹过。氢弹爆炸释放出的能量非常的巨大,但氢弹释放出的能量是不可控的,是一锤子买卖。如果能够实现可控核聚变那么我们就造出了“人造太阳”。可以获得源源不断的安全,持久,清洁的能源。

图示:核聚变反应堆

核聚变的原材料是氢元素的同位素氘和氚。氘在地球上的含量非常的多,据测算一升海水中就有0.03克氘。这样仅仅在海洋中就有45万亿吨的氘。这些氘作为可控核聚变的原料可以供人类使用几百亿年。而太阳的寿命也不过100亿年。因此如果实现了可控核聚变技术,我们人类就有取之不尽用之不竭的又安全清洁的能源了。

图示:可控核聚变

而我们国家在可控核聚变技术上已经走在了世界最前面。实现可控核聚变技术的商业发电应该不会太遥远。然而建造戴森球将太阳包裹起来的想法估计在未来一千年之内是不可能实现的。它更多的是一种科学幻想。

宇宙中是否存在戴森球目前还是不确定的。未来人类能不能造出戴森球我们也未可知。现在来看可控核聚变要比戴森球现实的多了。

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“如果中国可控核聚变实现无限能源,还有戴森球存在意义吗?”,我认为还是有意义的。我们知道随着文明的不断发展,其对能源的需求也会逐渐增加,但本质上宇宙中是不存在无限能源的,我们所认识到的无限能源只是以我们目前的能源消耗水平作为参考的。

1964年,苏联天文学家尼古拉·卡尔达舍夫以文明对能源的控制规模为基础,对外星文明进行了等级划分,当一个文明完全可以利用其所在行星的能源时,其处于I型文明;当一个可以完全利用一颗恒星的能量时,其处于II型文明;如果整个文明可以掌控类似银河系一样规模的能量时,其已经达到III型文明;目前认为人类处于0.7级文明左右。同样在20世纪60年代,物理学家弗里曼·戴森提出了“戴森球”的概念,戴森球的作用类似于一个球形的太阳能收集器,通过包裹恒星,将整个恒星的能量进行最大化的收集。依据戴森球的概念,许多科学家也将戴森球装置看做文明是否达到II型文明的条件。

人类文明的进步史其实也是能源的发展史,从最初的以木材为能源到后来的煤炭和化石能源,再到人类翘首以盼的核聚变能源。许多人之所以认为核聚变能源是取之不尽用之不竭,是因为地球上的核聚变材料储量丰富,而且现阶段人类文明对能源的消耗还比较少。我们知道现阶段人类研究的核聚变是以氘和氚为原料,其中氘在海水中的出来高达四十五万亿吨,以目前人类对能源的消耗水平来看,足够人类使用上百亿年。但不要忘了,这仅是目前人类对能源的消耗水平。

要想实现商业化的核聚变能源,人类还有很长的路要走,以目前主流的托卡马克核聚变为例,要想点燃核聚变,首先要为系统输入能量,只有核聚变装置的输出能量大于输入能量时,核聚变才有价值进行第二次循环运行,并继续放出能量,这也被称为“劳森判据”,除此之外,核聚变中的“中子嬗变”也是令科学家头疼的问题。即使这些问题都被解决了,人类真正的进入了核聚变时代,那戴森球就没有存在的意义了吗?我认为未必,这要看人类对能源的消耗水平。

我们知道核聚变的过程,其实是将质量转化为能量的过程,能量的释放量满足质能方程E=MC2,因此能量的多少就在于质量的多少。对于处于0.7级文明的我们来说,地球上的核聚变资源足够人类使用上百亿年,但是不要忘了,我们的未来在星辰大海。当人类希望将文明播撒到宇宙中时,必然要面对星际航行问题,此时星际飞行的速度也就成为制约人类文明发展的最大障碍,而宇宙飞船的加速必然离不开能源。举个例子,相对论告诉我们,任何具有静质量的物体都无法达到光速,也就是说即使我们将地球上的所以能源拿出来,也无法让一个原子达到光速,更何况一个满载人类希望的星际飞船,虽然如此,但是相对论并不妨碍飞船接近光速,要想提高飞船的飞行速度,能量供应也就成为问题了。那么人类该从哪来获得更多的能量呢?当然是太阳,太阳占有太阳系总体质量的99.86%,同样,质量就是能量,因此相比与地球的能量规模来说,太阳可以提供的能量要大太多了,而且作为天然核聚变装置,太阳的核聚变反应显然更稳定可靠。

我们可以设想一下,在遥远的未来,人类通过戴森球装置来获取太阳的能量,然后在太阳附近建造一个非常长的电磁加速轨道,一个个满载人类文明种子的宇宙飞船通过电磁轨道加速到极快的速度,向宇宙深处进发。