1964年,前蘇聯天文學家尼古拉.卡爾達舍夫(Nikolai Kardashev)将宇宙中可能存在的文明劃分成了三個等級(我們現在處于0.73級),其中對二級文明的定義是,能夠完全利用整個恒星系的資源。
我們拿太陽系來舉例說明,由于太陽占據了整個太陽系質量的99.86%,因此要達到二級文明,我們隻需要做到能夠完全利用太陽的資源就可以了。
對于這個目标,美國物理學家弗裡曼.戴森(Freeman Dyson)曾提出了“戴森球”的設想,他認為,我們可以圍繞着太陽建造巨型的人造結構,将太陽釋放出的能量統統吸收。簡單的說就是,二級文明能把太陽變成電池。
“戴森球”的設想确實可以完美的達到“完全利用太陽的資源”的效果,但它卻面臨着很多難以解決的問題。其中最大的問題就是,太陽系的物質絕大多數都集中在太陽上,我們到哪裡去找這麼多材料來建造這個巨大的“戴森球”呢?
除此之外,還有能量的收集、存貯、傳輸、轉化、利用……等等問題,因此,很多人都認為“戴森球”是不可能存在的。
以我們現在的科技水平來看,這樣的結論似乎是正确的。但是假如真有二級文明的話,他們的科技水平肯定是比現在的我們高出太多,隻需要通過特殊的方法,他們就可以制造出完美的“戴森球”。
那麼他們是如何做到的?這種特殊的方法又是什麼呢?其實答案就在愛因斯坦的相對論裡,下面有請相對論裡有關能量、靜質量、動量關系的公式上場。
(上面公式中,E代表能量、p代表動量、c代表光速常量、m0代表靜質量。)
由于本文是簡單科普,我們就不去深入了解這個公式了,這裡隻需要了解它講的是什麼就可以了。
該公式明确地告訴我們,宇宙的本質就是能量,而所謂的靜質量、動量等隻是能量的一種表現形式,能量等于靜質量提供的能量,加上動質量提供的能量。最關鍵的一點就是,它們之間可以互相轉換。
比如說核反應就是典型的靜質量轉換為動量,那麼動量能夠轉換成靜質量嗎?答案是肯定的,科學家們已經觀測到高能光子在特殊情況下,可以生成正負電子對,在這種情況下,光子的動量部分轉換成了靜質量。
也就是說,如果可以全面操控能量、靜質量以及動量之間的轉換,我們就可以用利用太陽輻射出的能量(包括光子以及各種粒子)創造出擁有靜質量的物質。
通俗點講就是,二級文明的科技能夠直接将太陽的能量,轉化成建造“戴森球”的材料,這樣就把最大的問題解決了。
這就意味着,二級文明隻需要在某顆恒星附近,放置一個可以自動成長的“種子型戴森球”,過一段時間,它就可以自動成長為一個可以包裹整顆恒星的吸能裝置!
那麼能量的存貯、傳輸等問題又怎麼解決呢?筆者認為,二級文明可以将太陽的能量轉化為反物質,至于反物質怎麼保存、運輸這些問題,相信他們的科技可以完美的解決。
最後一個問題,二級文明拿這麼多能量來幹什麼呢?其實如果把一個現代的核電站放在古代,那時的古人也會問相同的問題……
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