在描述文明如何从母星向外传播时,我们经常会使用“戴森球”一词和Kardashev规模。戴森球是K2(即Kardashev 2 Level)文明的代名词,在这种情况下,恒星的全部或者大部分能量都被一个文明使用,而不是只有大约十亿分之一的光和热照在行星上。现在,人们通常将其想象为围绕恒星的一个巨大的空心球体,表面类似地球。然而,弗里曼·戴森和其他科学家所设想的,实际上通常被称为“戴森蜂群”以避免混淆。戴森蜂群并不是一个单一的刚性球体,而是数百万、数十亿甚至数万亿个较小的人造天体,像卫星云团一样绕恒星运行。这些天体可能包括简单而薄的大型太阳能板或反射镜,甚至是模拟正常行星状况的旋转环或圆柱体,内部重力由离心力产生。
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这样做有几个好处。首先,它不需要先进的科学技术。这是一项浩大的工程,但其浩大程度不亚于公路系统、运河和灌溉系统或长城。这需要大量努力,但不需要很多先进技术。其次,它可以分阶段建造,与墙壁或堤坝不同,戴森蜂群即使仅由数百个吸收百万分之一阳光的物体组成,也能正常运行,随着时间的推移,你可以不断增加其规模,就像城市或郊区一样。
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由于人造栖息地或太阳能电池板的体积远小于自然形成的大小相近的天体,如小行星,一个太阳系就有足够的材料来制造一个相当可观的戴森群。现在很难确切猜测这些戴森群物体的具体样貌,但通常假定它们中的很大一部分将是模拟家园行星条件的旋转栖息地,而其他的将是超薄的能量收集器。
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即使没有超强材料如石墨烯,这些旋转栖息地也能单独建造,其大小相当于一个县或中大型岛屿。有些栖息地可能被故意保留为野生森林保护区,其他一些可能会扩展成类似郊区的设置,还有一些则可能模仿密集的城市或作为大型水培工厂,用于生产食品或生物质原料。整个阵列也可以用来为一台巨大的计算机供电。
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我们无法准确预测这一进程将如何展开,但如果以下条件成立,这个过程将不可避免:
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1. 一个特定文明在有资源能够舒适地支持更多人口时,通常会在数量上扩展。
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2. 没有一种发电方法能比恒星具有显著优势。
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3. 超光速旅行或前往平行宇宙的旅行是不可能的,或者难以实现。
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即便这些条件中的一个或多个并不完全成立,这种吧恒星打包起来的构想在大多数情况下仍然可能实现,但我们将稍后讨论这些例外情况可能会如何运作。
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目前,我们假设这三个条件都成立,并探讨它们如何影响费米悖论。实际上,这非常简单直接。如果一个文明希望继续扩张,它将逐步“戴森化”其所在的太阳系。利用所有这些额外的能量,它可以启动星际殖民。当它开始在自己的恒星周围形成一群戴森球时,其殖民的星系也将慢慢地进行同样的操作。随着这些能量的积累,母星系及其衍生星系会继续发出更多的殖民任务。因此,你会看到恒星在该家园周围的一个粗糙的球体中逐渐消失,最终这个文明会吸收整个银河系,甚至是其他星系。
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这就是“戴森困境”,因为即使人口增长率非常低迷,大多数模型也是如此,远比人类正常速度慢得多,因此只需大约百万年左右的时间就能实现这一点。然而,就我们所知,生命存在的条件在很长一段时间内都是稳固的,文明至少在十亿年前就应该出现了。费米悖论的“戴森困境”并没有问为什么我们可以将无线电天线对准遥远的恒星而没有接收到无线电信号,而是问为什么我们还能看到任何恒星。为什么它们现在不都是戴森蜂群了?
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现在,我们要花点时间来澄清一些让很多对费米悖论感兴趣但没有深入研究物理学的人感到困惑的问题。一个很常见的问题是:“也许它们就在那里,但我们看不到?也许它们是人们所说的缺失质量、暗物质?”
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问题是戴森球并不黑暗。即使是一个完美无缺、100%光吸收的戴森球也会发光。当光线照射到物体上并被吸收时,它的温度会升高,并通过发出自己的光来开始自我冷却。这种光——红外线——通常人眼是看不见的,但对我们设计用来观测这种光的望远镜来说却非常明显。物体被光线照射后,很快就会达到平衡状态,在这种状态下,物体会发出与接收到的光一样多的光,只是频率不同而已。因此,变成戴森蜂群的系统不会变暗。相反,它在可见光频率下会开始变暗,而在红外线频率下会变亮。然而,它发出的总光照不会改变。没有任何已知的方法可以隐藏这一点。你可以控制发射的光的频率,但无法控制发射光的总强度,而你的控制力取决于恒星周围蜂群的直径和恒星本身的能量。更准确地说,它是由恒星的功率除以蜂群的表面积决定的。
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一个足够大、足够冷却、足够不显眼的戴森球还会明显地阻挡来自其他恒星的光。此外,它还会对所有邻近恒星产生显著的引力效应。我们稍后会详细讨论这个问题,但现在我们只能说,隐藏一个戴森蜂群是不切实际的,更不用说隐藏数百万个了,难以想象它们为什么要费力去做这件事。
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这就是戴森困境的概括。如果我们假定大多数星系都孕育着以增长为导向的科技文明,那么我们预计肉眼可见的恒星将会非常少。此外,与可能在几百光年外错过的无线电信号不同,一个不断扩大的戴森球吸收星系的球体应该可以在数百万光年之外被观测到。而且,我们没有理由认为智慧生命不可能在其他地方很早就出现。特别是在如此巨大的空间里,包含的星系数量几乎与这个星系中的恒星数量相当。
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根据这一逻辑,论证如下:要么有能力建造戴森蜂群的科技文明极其罕见,甚至可以说是“百里挑一”,要么我们之前的某个假设是错误的。
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现在再重复一遍,它们是:
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1. 当一个特定文化有资源能够舒适地支持更多人口时,它往往会在数量上扩张。
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2. 没有一种发电方法能比恒星优越得多。
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3. 超光速旅行或平行现实旅行是不可能的,或者说是不可思议的。
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这里还有其他一些假设,我们稍后再谈,但这三个假设是关键的。另外两个大的是:
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4. 建造戴森蜂群是切实可行的。
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5. 智慧生命不会不可避免地消失,并且会被其他智慧生命取代。
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我们将研究这五个假设如何可能是不真实的,同时还将研究有多少案例是无关紧要的。然而,如果它们是真的,那么你就有了戴森困境最可能的解释:技术文明几乎从未出现过,它们出现得如此罕见,以至于不仅我们现在看不到,而且很可能现在在数亿光年之内也不存在。这并不意味着生命稀有。
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这种情况可能极其罕见,也可能几乎不可避免地发生在每一个地球大小的行星上,位于一颗相当大的太阳大小的恒星附近。这甚至不一定意味着像动物这样的复杂生命是罕见的,甚至不一定意味着有智慧的生命,如海豚和大象。具体而言,这意味着科技文明是极其罕见的。进化不一定有利于智慧,智慧也不一定有利于技术。《戴森困境》并没有试图假设科技文明为何罕见,只是指出它们确实很罕见。
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现在我们来谈谈那些例外情况。你可能已经想到了一些,因为我们已经讨论了很长时间。我们会倒过来讨论这些例外情况,因为第一个假设往往最具争议。 以上内容来自hlib.cc。更多中文H小说尽在hlib.cc。
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1. 当某一文化拥有足够的资源时,其数量往往会扩张,从而使其生活舒适,支持更多的人。
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2. 没有一种发电方法能比恒星优越得多。
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3. 超光速旅行或平行现实旅行是不可能的,或者说是不可思议的。
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4. 建造戴森蜂群是切实可行的,
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5. 智慧生命不会不可避免地死亡,也不会不再被其他智慧生命取代。 以上内容来自hlib.cc。更多中文H小说尽在hlib.cc。
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第五点认为,科技物种很难被消灭。能够消灭它们的自然事件发生的频率通常低于它们可能需要的频率,以便在技术上加以防范。你可以保护自己免受小行星、火山和超新星的伤害,如果你拥有K2文明,有了戴森球,你就不用担心火山和所有小行星了,这些小行星可能是在建造戴森球时被拆卸的。你完全可以把自己的恒星当作一个微弱的火箭推进器来操纵自己的方向,远离预期中的超新星,甚至在这些恒星周围建立戴森蜂群,以发射它们,使其远离你的文明。
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这被称为“什卡多夫推进器”,是任何戴森球与生俱来的能力,因为它只需使该恒星的光不均匀发射,并在一个净方向上产生一些推力。虽然移动恒星需要非常非常长的时间,但超新星候选者的寿命也非常长,除非与其他恒星相比,否则它们在很远的地方就能看到。更重要的是,超新星或伽玛射线暴对旋转栖息地等人造世界的危害不像对有臭氧层的自然世界那样大。因此,自然威胁并不是什么大问题。
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这就只剩下人为的自我毁灭了,比如核战争或超级瘟疫。还有人工智能、基因或电子超人等选项,但这不是可靠的情况,因为一个物种被另一种智慧所取代并不是消灭一个科技文明,而只是用更聪明的方法来取代它。它们更有能力制造戴森蜂群,甚至可能更具侵略性。如果新的智慧是懒散的、被动的、缺乏上进心的,它就不可能取代其更笨的前辈们。即使在一个巨大的计算机头脑的例子中,它也不希望有竞争,因此不会再扩大生产,但它仍可能希望扩大处理能力。一个由整个恒星驱动的计算机,被称为 Matrioshska Brain,是戴森球的一种类型。
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即使它不希望有对手或孩子,它也可能会派出更笨的自动飞船去收集物质,甚至是整个恒星,以便拖回到它的母系统。它可能选择成为一个巨大的单一大脑,围绕数百万颗挤在一起的红矮星在紧密的轨道上旋转。红矮星不仅是寿命最长的恒星,也是燃料利用率最高的恒星,几乎能将所有的氢转化成氦和光。 以上内容来自hlib.cc。更多中文H小说尽在hlib.cc。
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从技术上讲,将数百万颗恒星引导到一个巨大的单一恒星中并不困难,比起围绕一颗恒星的更典型的戴森球。如果一个星系中的每一滴氢都被强行引导形成一个巨大的红矮星群,直径只有一百光年而不是十万光年,并且昏暗得足以让一个巨大的计算机处理器蜂群在不融化的情况下也能存在,那么我们看到,即使是没有繁殖欲望的单一智慧,也可能“吞噬”整个星系,只要它拥有更快思考的动机。
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因此,我们只剩下人工性质的灾难可以消灭所有智能生命。核战争无法做到这一点,事实上,即使在今天,也有可能制造出一个巨大的使用核动力供应的掩体,能够密封不透气并自给自足几个世纪甚至更久。
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一个世界要恢复或解决某种超级瘟疫的问题,需要很长的时间。不过,这也是对戴森困境的一种有效反对。我们可以设想出可能杀死所有智慧生命的武器,并推断出拥有反制这些武器技术的文明可能也拥有更可怕的武器。
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问题是,要想在分散在一个太阳系甚至几千个太阳系中的所有人都意外死亡是非常困难的,而费米悖论总是处理非排他性问题。也就是说,即使十个文明中有九个自相残杀,也没有关系,因为只要有一个文明幸存下来就足够了。 以上内容来自hlib.cc。更多中文H小说尽在hlib.cc。
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七十年来,我们一直在核战争的威胁下生存和发展,因此,技术必然会毁灭文明的观点已不像费米在1950年提出这一悖论时那么强烈了。1950年,费米在广岛和长崎事件发生五年后提出了这个悖论,当时距离登月实现异地殖民还有将近二十年的时间。在那个时候,炸毁自己的世界并走向灭亡的想法似乎更有可能。
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这就到了第4项:建造戴森蜂群是切实可行的。这是一个简短的问题,因为基本上是肯定的。在数以千计的卫星环绕地球运行的时代,稳步但是缓慢的进步令人恼火,在机器人制造和改进发射方法方面,我们似乎可以肯定,我们能够在地球周围建造旋转的栖息地,在月球上建造采矿设施,并随着这些地方变得具有工业意义,稳步而缓慢地建造更多设施。我们不必付出大量燃料费用每次在地球上建造东西并发射到太空,如果有了地球外的工业,就能打破来自地球引力井的瓶颈,建造戴森蜂群将成为一个漫长、缓慢、持久的过程。你只是不断增加轨道构造,先是再围绕地球,然后是在围绕太阳的轨道上,逐步推进。这可能需要几千年的时间,但这将是一个加速的过程,而一千年在天文时间轴上不算什么。更多的技术只会让事情变得更简单,让你做得更豪华。这通常是5个假设中争议最少的一个。
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第3项:超光速旅行或平行现实旅行是不可能的,或者说是不可思议的。当前,我们的物理学不仅不允许我们以超光速旅行,也不允许我们前往平行地球。在那里一切都一样,但人类还没有进化。事实上,我们所知道的一切使得这种情况很可能是不可能的。
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超光速旅行(FTL)是科幻小说的主要内容,以至于许多人将其最终发展视为必然。解释为什么这是不可能的,但要建造一个比地球大十亿倍的建筑却是可能的,通常是徒劳无益的。打个比方,如果你去问古希腊的人,单人飞行服和一英里高的建筑哪个更有可能出现,他们很可能 以上内容来自hlib.cc。更多中文H小说尽在hlib.cc。