真正的戴森球？外星超級結(jié)構(gòu)如何在太空中存續(xù)

數(shù)學(xué)模型表明，質(zhì)量分布與輻射壓力或使巨型結(jié)構(gòu)無需持續(xù)調(diào)控即可收集恒星能量。

格拉斯哥大學(xué)一位科學(xué)家深入探討了名為“戴森球”的巨型假設(shè)性能量收集結(jié)構(gòu)存在的可能性。一項新研究指出，在適當(dāng)條件下，“恒星引擎”和“戴森泡”均可能達(dá)到引力穩(wěn)定狀態(tài)，從而能夠環(huán)繞遙遠(yuǎn)恒星運行并收集巨量能源。

戴森球理論溯源

戴森球最初由物理學(xué)家兼數(shù)學(xué)家弗里曼·戴森于1960年發(fā)表的一篇論文中提出。戴森推測，最先進(jìn)的外星文明將有能力大規(guī)模采集其所在恒星的能源，其規(guī)模遠(yuǎn)超當(dāng)今地球上的可再生太陽能技術(shù)。這些文明可能在宿主恒星周圍部署巨型結(jié)構(gòu)，從而向宇宙深處擴張。

自戴森提出巨型太空結(jié)構(gòu)的設(shè)想以來，許多研究已探討了各類戴森球的可能性。例如，“恒星引擎”可利用恒星能量產(chǎn)生推力，將整個恒星系變?yōu)榭梢苿拥暮教炱鳎浜诵氖峭ㄟ^巨型反射盤利用恒星輻射。而“戴森泡”則由成群的小型能量收集航天器環(huán)繞恒星構(gòu)成。

無論何種類型，這類結(jié)構(gòu)面臨一個關(guān)鍵挑戰(zhàn)：規(guī)模越大，維持穩(wěn)定運行的難度就越高。格拉斯哥大學(xué)工程科學(xué)教授科林·麥金尼斯在發(fā)表于《英國皇家天文學(xué)會月刊》的新論文中，通過數(shù)學(xué)論證闡釋了戴森球存在的可能性。他指出，適當(dāng)?shù)墓こ谭雷o(hù)措施可使這些結(jié)構(gòu)保持引力穩(wěn)定，從而釋放巨大的能量采集潛力。

麥金尼斯接受采訪時表示：“SETI（搜尋地外文明）研究長期關(guān)注恒星周圍的超大型人工結(jié)構(gòu)，如恒星引擎和戴森泡。我的興趣在于通過數(shù)學(xué)模型理解其動力學(xué)機制，尤其是如何實現(xiàn)被動穩(wěn)定配置。”

恒星級能源利用之道

麥金尼斯的研究旨在探究戴森球是否能在無需全天候維護(hù)的情況下持續(xù)運行。為此，他建立了簡化模型評估這些假設(shè)結(jié)構(gòu)，將戴森球視為擴展物體而非質(zhì)點，以更真實地模擬引力與輻射壓力作用。

對于恒星引擎，模型顯示其穩(wěn)定性取決于用于收集太陽能量的反射盤上的質(zhì)量分布。若質(zhì)量均勻分布，反射盤將存在固有穩(wěn)定性問題；但若反射體由承載大部分質(zhì)量的外環(huán)支撐，則可能實現(xiàn)被動穩(wěn)定。

而對于戴森泡，麥金尼斯設(shè)想了一種由大量低質(zhì)量反射器組成的高密度云團。只要云團規(guī)模足夠大，其自身引力不會引發(fā)不穩(wěn)定，即可在穩(wěn)定構(gòu)型中運行。

麥金尼斯認(rèn)為，深入理解這些結(jié)構(gòu)在現(xiàn)實中的運行機制，有助于指引搜尋地外智慧生命的方向，最終幫助科學(xué)家在浩瀚宇宙中明確觀測目標(biāo)。

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