1959年，物理学家弗里曼·戴森（Freeman Dyson）提出了一个大胆的设想：如果一个文明的能源需求达到极限，它或许可以在母恒星周围建造一个巨大的能量收集系统，最大程度地利用恒星的能量。这一构想后来被称为“戴森球”（Dyson Sphere），并成为科幻作品中的经典元素。

戴森球最初的设想是一种完全包围恒星的巨大结构，能够捕获恒星发出的所有能量。然而，建造一个完整的球形结构在工程上几乎是不可能的。因此，科学家提出了一个更现实的方案——戴森云。这是一种由无数个太阳能卫星组成的巨型网络，它们分布在不同的轨道上，协同工作，以收集恒星能量。

戴森云的优点在于，它可以逐步建造，而不需要一次性完成整个结构。随着能源需求的增加，可以不断发射新的太阳能卫星，以扩展能量收集能力。理论上，这样的系统可以帮助人类迈向所谓的“卡尔达舍夫II型文明”，也就是成为能够利用整个恒星能量的文明。

然而，最新的一项研究表明，如果人类真的建造了一个围绕太阳的戴森云（Dyson Swarm），地球可能会因此变得不适宜居住。

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让地球变成“火炉”？

虽然戴森云听起来是解决能源问题的终极方案，但它带来的副作用可能是毁灭性的。来自德国赫尔姆霍兹可再生能源研究所的研究人员伊恩·马留斯·彼得斯（Ian Marius Peters）在最新论文中计算了戴森云对地球气候的影响。

研究发现，如果戴森云被放置在地球轨道以外（距离太阳约1个天文单位，即1 AU），它会截留大量太阳能，并重新分布这些能量，导致地球的温度上升140 K。换句话说，地球表面的温度会远远超过沸点，完全不适合生命生存。

为什么会这样？主要原因在于：戴森云的太阳能电池板不仅吸收光能，还会向各个方向释放热辐射，其中一部分会进入地球的环境。这意味着，虽然地球接收到的直射阳光减少了，但额外的红外辐射仍会导致全球升温。

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有没有折中方案？

研究人员提出了一种可能的折中方案：如果将戴森云放置在2.13 AU（比火星轨道更远），并且只覆盖太阳的一部分，它仍然可以收集 4% 的太阳能（约15.6 尧瓦，即1560万亿亿瓦），但只会让地球温度上升不到3K。这个温度变化与当前的全球变暖幅度相当，尚在可以忍受的范围内。

然而，即使是这种方案，其工程难度仍然极为巨大。研究估算，仅仅建造这样的戴森云，就需要1.3×10²³ 千克的硅材料——就算把月亮上所有的硅都拆出来，也只够这个数量的大约1/9。

戴森云仍然是一个遥远的概念，但它的研究具有重要意义。如果某一天，人类能够真正建造戴森云，我们需要谨慎考虑如何在获取无限能源的同时，确保地球仍然适合生存。

毕竟，我们不想在解决能源危机的同时，把自己变成宇宙中的“烤土豆”。

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图源：Archibald Tuttle

文案：ChatGPT 洗自 Mark Thompson 发在Universe Today的相关报道