人類文明升級的能量來自哪里，需要建設(shè)戴森球嗎？

本文基于回答網(wǎng)友問題，見截圖：

先了解一下什么是戴森球。

戴森球理論是曾任愛因斯坦助手的美國物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家弗里曼·戴森創(chuàng)立的一個理論。他認(rèn)為任何宇宙文明體在文明發(fā)展過程中，能量是最重要的催化劑。當(dāng)科技文明發(fā)展到一定階段時，單純依靠母行星的能源就無法實現(xiàn)文明提升了，這時只有最大限度的攫取恒星能量才能夠繼續(xù)提升文明層次。

簡單地說，就是建設(shè)一個巨大的球殼，將文明所依賴的恒星包裹起來，將恒星輻射能量全部或絕大部分收集起來，不讓其白白浪費到太空中，這樣才能夠獲得文明升級所需的能量。后來，人們把這種包裹太陽的球體叫戴森球。

這個理論與前蘇聯(lián)科學(xué)家卡爾達(dá)舍夫提出的宇宙三級文明理論遙相呼應(yīng)。他將宇宙文明劃分為三個等級，且衡量這些文明程度的標(biāo)志就是文明體所能控制和消耗的能量：一級文明能夠控制和利用的總能量，必須達(dá)到恒星輻射到母行星的全部能量；二級文明能夠控制和利用的總能量，必須達(dá)到母恒星輻射的全部能量；三級文明能夠控制和利用的總能量，必須達(dá)到自己母星系的全部輻射能量。

由此可以看出，三級文明理論對不同等級文明控制利用的能量總量是一個動態(tài)指標(biāo)，不同的恒星系統(tǒng)要求是不一樣的。套用到地球人類文明，達(dá)到不同層次的文明，控制利用能量的能力與太陽輻射能量和銀河系輻射能量相對應(yīng)。

太陽輻射的總能量約為4*10^26J/s（4乘以10的26次方焦耳/秒）；這些能量源源不斷的向太空輻射，地球能夠接收到的能量只占其22億分之一，約為1.8*10^17J/s；銀河系的總輻射能量約為太陽的1000億倍，就是4*10^37J/s。

因此，作為人類要達(dá)到宇宙一級文明標(biāo)準(zhǔn)，就是能夠控制利用相當(dāng)于太陽輻射到地球的總能量，達(dá)到二級文明就是能夠控制利用相當(dāng)于太陽輻射的總能量，達(dá)到三級文明就是能夠控制利用相當(dāng)于整個銀河系的總輻射能量。

人類文明現(xiàn)狀及其升級的能量來源有哪些？

根據(jù)人類目前能夠控制和利用的能量總量，據(jù)科學(xué)家測算，人類現(xiàn)在使用的能量總量約2*10^13J/s，文明層次還只達(dá)到0.73級。要達(dá)到一級文明層次，還需要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上增加數(shù)千倍的消耗使用量。而地球化學(xué)能源已經(jīng)出現(xiàn)枯竭跡象，如何能夠得到實現(xiàn)一級文明所需的巨大能量呢？科學(xué)家們普遍認(rèn)為，只有攻克可控核聚變。

可控核聚變的燃料是氫的同位素氘和氚，這些元素在地球廣泛存在，每升海水中的氘通過核聚變可以得到約300升汽油的能量，這樣看來，可控核聚變一旦成功進(jìn)入商業(yè)運用，能源就似乎取之不盡用之不竭了。

其實，這是人們對文明升級所需能量的大大低估，即便可控核聚變開發(fā)成功，也只能達(dá)到升級一級文明所需的能量?？茖W(xué)家們估計，人類升級到一級文明還需要200年左右的努力，能量使用量就會達(dá)到現(xiàn)在的數(shù)千倍。

而從一級文明升級到二級文明，能量需求量要在現(xiàn)在基礎(chǔ)上至少增加100億倍，在一級文明基礎(chǔ)上增加22億倍，這種恐怖的能量數(shù)量可能完全超乎許多人想象。到那個時候，這么巨大的能量從哪里來？不光是地球上無法找到，就是把整個太陽系全部星球都當(dāng)煤球燒掉，或者將它們轉(zhuǎn)化為核聚變?nèi)剂?，也無法達(dá)到所需能量之萬一。

因為整個太陽系除了太陽以外，所有天體，包括八大行星和若干矮行星、數(shù)百顆衛(wèi)星以及所有小天體、碎渣塵埃加起來，才占整個太陽系質(zhì)量的0.14%，一顆太陽的質(zhì)量就占據(jù)了太陽系總質(zhì)量的99.86%。

因此，只能是攫取太陽能量，才能夠滿足人類升級到二級文明的需求。而太陽總輻射能量，正好是人類達(dá)到二級文明層次的標(biāo)志。全部攫取太陽能量的方式，目前科學(xué)家們想到的最好辦法就是戴森球。

當(dāng)然，戴森球并非只有密閉的殼體這樣一個選擇，許多科學(xué)家對戴森球的形式做了各種各樣的設(shè)想，如戴森泡、戴森云等等，這些我在過去的文章或問答中早就有過詳細(xì)闡述，這里就不展開說了。

不管何種方式的戴森球，都是約在地球軌道附近，也就是以太陽為核心，建造一個半徑約1.5~2億公里的球狀包圍圈，將陽光擋住，讓得到的太陽輻射面積達(dá)到或接近地球的22億倍，然后通過戴森球殼體上的設(shè)施通過核聚變轉(zhuǎn)化為可用能量。這樣就相當(dāng)于得到太陽全部或絕大部分輻射能量，才能夠滿足二級文明的升級需求。

有科學(xué)家估算，人類要實現(xiàn)二級文明還需要努力5000年。也就是說，戴森球建設(shè)要在5000年內(nèi)完成，人類才能夠獲得升級到二級文明所需的能量?？赡苡信笥岩獑?，為什么人類文明升級需要這么大的能量呢？

有些問題我們現(xiàn)在還不好理解，就像古人無法理解我們現(xiàn)在的能量消耗一樣。據(jù)有關(guān)資料分析統(tǒng)計，現(xiàn)代能量消耗是早期農(nóng)業(yè)社會的2300倍。我不敢說這個統(tǒng)計很精準(zhǔn)，但至少可以說明每種文明對能量的需求完全不是一個數(shù)量級。

那么，二級文明將是一個怎樣的社會呢？

根據(jù)卡爾達(dá)舍夫文明等級的設(shè)想，達(dá)到一級文明層次，就再也不懼怕任何來自母行星的威脅，作為人類文明就是不懼怕來自地球的任何災(zāi)害，包括任何的氣候和地質(zhì)災(zāi)難，什么火山爆發(fā)、地震、海嘯都是小菜一碟了。

而在現(xiàn)在基礎(chǔ)上還需要數(shù)千倍的能量消耗，主要將用于應(yīng)對和控制氣候、地質(zhì)活動、大規(guī)模太空活動、人工智能等工業(yè)活動、不斷更新升級的全球交通系統(tǒng)、完備的通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、人類健康和長壽的研究和普及、意識上傳和轉(zhuǎn)移的研究等等。

人類一級文明的活動范圍將遍布太陽系，在太陽系其他行星或衛(wèi)星上進(jìn)行殖民，讓人類這筐雞蛋分別存放于幾個星球的籃子里，以防止無法應(yīng)對的天災(zāi)到來時遭到滅種打擊。實現(xiàn)這級文明的能量主要依賴可控核聚變和太陽能技術(shù)。

達(dá)到二級文明層次，人類就再也不懼怕來自太陽系的任何災(zāi)害，包括太陽爆發(fā)、小行星撞擊等現(xiàn)在無法抗拒的天災(zāi)。而能量主要利用在人類更現(xiàn)代化社會升級需要，包括人類本身的健康長壽和存在形式的升級，如以意識方式存在等等，以及用于抵御各種巨大天災(zāi)和星際旅行需要。

這一級文明的活動范圍將達(dá)到太陽系周邊恒星系統(tǒng)，也就是飛出太陽系，殖民外恒星系統(tǒng)。而太陽系以內(nèi)，由于建設(shè)戴森球已經(jīng)分解了所有行星乃至碎塊塵埃，太陽系已經(jīng)空空如也，只剩下一顆太陽和一個巨大的球形殼體。除了到太陽系以外探索和殖民，所有剩余人類都生活在依附戴森球而建的太空城里，過著我們今天無法理解的新生活。

實現(xiàn)這級文明的能量就是太陽能量，這種能量已經(jīng)不是我們今天理解的太陽能收集轉(zhuǎn)化裝置得到的能量，而是直接將太陽輻射通過戴森球上的裝置，轉(zhuǎn)化為核聚變能量。太空船就利用這種能量飛往遙遠(yuǎn)的星際，而生活在戴森球上的人們，也依靠這些能量完成制造和消費。

現(xiàn)在，我來回答題主這樣的疑問：

建造戴森球本身就需要巨量的能源、材料、工程技術(shù)。所以，當(dāng)一個文明真的具備這種實力，一顆恒星的能量或者只是這個文明所需要或者所可以操控的能量的零頭。那么……戴森球還需要嗎？

其實，這種認(rèn)識是錯誤的，或者說至少是不準(zhǔn)確的，這是對太陽能量太低估的認(rèn)識。因為人類在太陽系以內(nèi)是無法獲取到比太陽能量更巨大的能量的，因此不管是建設(shè)戴森球或者其他什么工程有多艱難，都不可能消耗比太陽能量更大的能量，也就是4*10^26J/s。

這是太陽一秒鐘所輻射的能量。據(jù)統(tǒng)計，2021年全球電力消耗總量為28.466萬億度，太陽這一秒鐘輻射的能量相當(dāng)于人類現(xiàn)在3903年的用電量，相當(dāng)于9.6億億噸TNT炸藥的爆炸威力，也就是約7.36萬億顆廣島原子彈同時爆炸的威力。太陽巨大的輻射能量，是人類現(xiàn)階段能量利用總量的20萬億倍。

因此，題主這種擔(dān)憂是沒有理由且不必要的。戴森球理論和文明等級理論都建立于上世紀(jì)六十年代，得到了科學(xué)界廣泛認(rèn)同，自此以后，天文學(xué)家們尋找地外文明，基本上都采用這些理論。如通過巨大的天文望眼鏡巡天掃描，看看有沒有疑似戴森球的恒星存在。不過令人遺憾的是，至今沒有發(fā)現(xiàn)這類恒星存在的確切證據(jù)。

不過，無論是戴森球理論還是文明等級理論，都是科學(xué)家們根據(jù)觀測發(fā)現(xiàn)以及科學(xué)積累得到的一種邏輯推理，也就是一種科學(xué)猜想。而宇宙文明是不是真的這樣發(fā)展和升級，未來對宇宙文明的研究是不是一直會按照這個思路走，或者會不會出現(xiàn)新的理論，現(xiàn)在都還無法預(yù)料。

因此相信或者不相信戴森球，戴森球能不能真的建設(shè)成功，也完全可以仁者見仁智者見智，沒有必要過于糾結(jié)。對這個問題，各位如何看？歡迎討論點評。

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