问题

核聚变可控了人类还需要戴森球吗?

回答
这是一个非常有意思的问题,它触及了我们对未来能源和文明形态的想象。如果核聚变真的实现了可控,人类对戴森球的需求,我觉得会有所变化,但并非完全消失。要说清楚这一点,我们需要拆解几个层面的考量。

核聚变可控:能源问题的“终极解决方案”?

首先,我们得明白核聚变可控意味着什么。简单来说,就是我们能够像太阳那样,将轻原子核(主要是氢的同位素氘和氚)在极高的温度和压力下结合,释放出巨大的能量,并且这个过程是可控的、持续的、并且能够产生净能量输出。

如果这是真的,那么我们就解决了能源的根本性问题。

近乎无限的能源: 构成燃料的氘在海水中含量极其丰富,取之不尽用之不竭。氚可以通过锂来增殖,而锂在地壳和海水中也储量可观。这意味着,一旦核聚变技术成熟,我们就不再需要担心化石燃料的枯竭,也不需要担心铀资源的稀缺。能源将变得极其廉价和丰富。
清洁的能源: 核聚变反应的副产品主要是氦,这是一种惰性气体,对环境没有污染。同时,它产生的放射性废物比核裂变要少得多,且半衰期也短得多,处理起来会更加容易。
安全可靠: 核聚变反应本身是“失控即停止”,不像核裂变那样存在链式反应失控的风险。一旦反应条件达不到,聚变过程就会自然终止,不会发生熔毁事故。

那么,在这样一个能源极度充沛的未来,戴森球还有存在的意义吗?

这里就需要引入“戴森球”的概念了。

什么是戴森球?

戴森球,这个概念来源于物理学家弗里曼·戴森。他提出,一个高度发达的文明,为了满足其不断增长的能源需求,最终会建造一个能够完全包围其恒星的巨大结构,以捕获恒星输出的绝大部分能量。这可以是一个实心的球体,也可以是由一系列轨道卫星组成的“戴森群”。

戴森球的核心动机:能源需求与捕获效率

戴森球的核心动机是:当一个文明的能源消耗远远超过一个行星能够提供的、或者一个行星能够有效捕获的水平时,它就需要向其母星寻求更巨大的能量来源。

想象一下,当人类文明发展到一定程度,我们的城市可能遍布整个地球,我们可能已经改造了火星、建立了月球基地,甚至开始了星际殖民。这个时候,我们对能源的需求将是天文数字。即使核聚变解决了地球上的能源问题,但如果我们要驱动庞大的星际飞船进行深空探索,要维持遍布太阳系的庞大基础设施,甚至要实现更具科幻色彩的“工程奇迹”,那么我们对能源的需求,可能还是会趋向于“无限”的水平。

核聚变对戴森球的影响:

1. 降低了对“极致”能源捕获的迫切性(短期内): 如果核聚变真的能以极低的成本提供我们所需的一切能量,那么至少在解决地球内部和太阳系内的能源需求方面,戴森球的必要性会大大降低。我们可能就不需要那么“急迫”地去捕获太阳的全部能量,毕竟我们已经有了“廉价的太阳”在地球上。

2. 为戴森球的建造提供了“能源基础”(长远来看): 事实上,建造戴森球本身就是一个极其庞大的工程,需要消耗难以想象的能量和资源。核聚变的出现,恰恰可能为这种超级工程的实现提供了必要的“能源支撑”。没有廉价、清洁、巨大的能量来源,戴森球的构想只能是纸上谈兵。

3. 改变了“捕获方式”和“动机”: 也许我们不需要建造一个“实体”的戴森球来“包裹”太阳。可控核聚变可能让我们有能力在太阳系内的各个角落,以更分散、更灵活的方式捕获和利用太阳能。例如:
巨大的太阳能阵列: 我们可能在水星轨道附近建造极其巨大的、不受行星大气和昼夜影响的太阳能收集器,并将能量通过激光或微波输送到需要的地方。
“太阳能养殖场”: 甚至可能是在太阳周围建立一个巨大的“能量收集层”,但不是完全包裹,而是像一个分散的、动态的“能量网”。
直接利用恒星物质: 理论上,如果我们掌握了更精密的物质操控技术,也许可以直接从太阳表面“收集”热量和物质,驱动聚变反应,或者直接利用太阳本身的能量流。

那么,什么情况下,即使有了可控核聚变,人类仍然可能建造戴森球?

文明的指数级扩张: 如果人类文明的扩张速度远超我们想象,不仅占领太阳系,还要殖民无数星系,我们的能源需求将变成一个“无底洞”。即使是核聚变,如果面对的是一个跨越数万光年的文明,也可能显得捉襟见肘。这时候,寻求恒星的全部能量输出,就显得合情合理。
追求“终极效率”和“安全冗余”: 即使核聚变提供了充足的能源,但如果戴森球能够以一种更“高效”、更“稳定”、更“安全”的方式捕获能量,并且这种方式的边际成本(单位能量的建造和维护成本)低于其他方式,那么建造戴森球依然有其价值。比如,恒星的输出是固定的,而我们内部的能源生产能力总有上限。
应对“卡尔达肖夫指数”的跃升: 衡量一个文明技术水平的卡尔达肖夫指数,其中“II型文明”就能够利用其恒星输出的全部能量。如果人类文明的目标就是达到并超越II型文明的水平,那么戴森球(或类似结构)就可能是必然的阶段。
“能量货币化”与“资源分配”: 在一个高度发达的社会,能源可能成为一种“货币”。那么,谁掌握了最大的能量来源,谁就拥有最大的话语权。为了巩固和扩张这种力量,拥有最大的能量捕获装置(如戴森球)也是一种必然的驱动力。
“行星资源耗竭”与“宇宙法则”: 即使有了核聚变,我们依然需要物质来建造东西。如果某个文明的物质需求变得极其巨大,而行星上的物质总有挖完的一天,那么直接从恒星获取“物质”和“能量”的混合体,可能成为一种新的发展方向。

我的个人看法:

我认为,可控核聚变会极大地改变我们对戴森球的看法,并且推迟其出现的可能性,甚至改变其形态。

1. 缓解了“燃眉之急”: 我们不再需要为了“能源危机”而孤注一掷地考虑戴森球。
2. 提供了“可行性”: 如果戴森球真的要建,核聚变是必要的技术前提。
3. 可能催生“分散式”戴森球: 也许我们不会建造一个包裹太阳的“球”,而是会在太阳系内构建一套庞大、分散、高效的“能量收集和分配网络”,这本质上也是在利用太阳的能量,只是方式更灵活、更高效,也可能更不容易被一次性摧毁(比如某颗小行星撞击)。
4. 更看重“工程难度”和“投入产出比”: 戴森球是一个宏伟的工程,建造它的资源、时间和技术门槛都极其高。在有了核聚变这个“后手”之后,我们是否会选择如此“极端”的工程,将取决于它带来的收益是否真的远超其他选项。

总而言之,可控核聚变如同给了一个文明“免费的加油站”。这个加油站的能量如此充沛,以至于我们在地球上、甚至在太阳系内的许多地方,都可能不再那么“饥渴”。但这并不意味着我们不再仰望星空,不再需要更巨大的能量来支撑更宏大的梦想。戴森球,或者说“全太阳系能量利用方案”,更像是一个文明发展到“瓶颈期”或“扩张期”时,寻找“终极解决方案”的一种可能性。核聚变,或许是这个解决方案中的一个重要“工具”,但并非“全部”。

网友意见

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我觉得吧,可以充分发挥想象力来思考这个问题。核聚变可控了,最重要的是可以把“取之不尽,用之不竭”的海水用来产能。如果人类的能耗不再变大的话,可以支持人类用几百亿年。

但这本身就是虚假的,人类的能耗不可能不变大。过去我们认为,人口过多对一个国家而言是负担。现在呢?我们认为,巨大的人口,如果能给予这些人最基础的教育。这些人口就会成为国家不可多得的财富。曾经我们认为,中国这片大地上最多能养活四万万人口。但现在,这里生活了十三亿五千万人,未来还会更多。这主要是因为现代人对土地的利用效率更高。

在未来,对土地的利用效率肯定更高。为了养活更多人口。农业、工业都必须更加高效,利用巨型建筑,是唯一选择。将浪费土地的传统农业,变为营养液+灯泡进行高效培育,并且能够在建筑里多层进行,更高效利用土地的模式。

既然是未来,我们不妨给每个人更高的配给。各种肉畜禽蛋奶粮食消耗加在一起,折合谷物1000斤。假设未来的谷物能普遍达到到1/6的光合作用效率,假设谷粒重量能占到植物总干重的1/2。1g碳水化合物的能量为16.7KJ,500kg就是8,350,000KJ。要产出这么多粮食,需要为植物提供至少12倍的光能。也就是100,200,000KJ的能量。假设未来需要养活200亿人口。就是2.004*10^18KJ。目前电能转化成光能的效率是10~20%,我们假设未来能达到50%。那也需要提供4.008*10^18KJ的能量。一度电是3600KJ,也就是需要1,113,333亿度电。这还只是未来进行农业生产需要的能量。未来各种交通工具也会变成耗电,而非化石燃料,如果再按人均10000度的生活用电量进行配给,还需要2,000,000度生活用电。当然,未来如果有个人飞船什么的,可能会更高更更高。这还不算工业生产等等用电耗能大户。而现在的情况是,2016年,全球发电248,163.52亿度,发展的水平还很低很低。

未来人类耗能会是今天的成百上千、成千上万倍。科技水平的提升,能耗本来就会越来越大,何况人口还在上涨。到时候就会觉得,取之不尽用之不竭的海水原来也只是杯水车薪。

亮剑里粟裕劝程瞎子说:到时候你有多少粮食,就会有多少俘虏。未来也是一样,你有多少能量,就能用多少能量。

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