建一个戴森球需要多少材料这是我们主宰宇宙文明的必需品

文/ 玻尔兹曼大脑

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，也叫卡尔达舍夫等级（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掌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，我们就还没有掌握其开采和应用，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，这个实在太过遥远，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遥远，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，即可以在一颗恒星周围建立起球形结构，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？整个地球搭进去够不够？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。（好像很好玩的样子）

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去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）。

如果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！

巨大的日珥

太阳上有一种自然现象，叫“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，好像太阳的一个耳朵，故叫日珥。

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略不计，那就又大错特错了。大的日珥通常有几十万公里高，至今观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，其所能承受的温度为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，尽可能节省材料，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省材料，考虑到应有的坚固性，至少应该有10米（0.01km）的厚度。

将这些数据代入上面的公式，即：4×3.14×(3,000,000^3-(3,000,000-0.01)^3)/3=1.1304×10^1^2km^3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（1.0832073×10^1^2km^3 ），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。

读者如果有兴趣，也可以把自己认为合理的半径、厚度等数据代入上面的公式，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去建这个庞然大物，因为这对我们来说实在是太遥远的事，提出这个概念实际上是为了寻找外星人。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，而我们就可以通过观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的开普勒空间望远镜收集的数据时，他们发现KIC 8462852发生过几十次奇怪的变暗现象，变暗幅度最大的一回达22％之多。

如果有行星环绕一颗恒星旋转，当这颗行星恰好运行到从地球看过去恒星的正前方时，就会遮挡住一部分恒星发出的光，通过太空望远镜会看到这颗恒星出现短暂的变暗。这叫作凌星现象，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？有人就推测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排除，那么宇宙中存在戴森球的可能性也就同样不能被排除。