尋找外星人的太陽能發(fā)電廠

羅斯·安德森　田呈蓮

天文學(xué)家正在尋找戴森球（美國物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家弗里曼·戴森假想出的包圍母恒星的巨大球形結(jié)構(gòu)，它可以捕獲大部分或者全部的恒星能量輸出——譯者注），希望尋找外星人的它是高等外星文明建造的大質(zhì)量恒星級(jí)太陽能發(fā)電廠。

1960年，數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家及全能天才弗里曼·戴森預(yù)言，只要存在的時(shí)間足夠長(zhǎng)，宇宙中的任何文明最終都會(huì)將所在星球的能源消耗殆盡。戴森認(rèn)為，這是文明發(fā)展過程中的一個(gè)重大障礙，而沖破這一障礙的做法只有一個(gè)：建造一個(gè)巨大的太陽能收集器。這是一個(gè)由太陽能電池板組成的殼，天文學(xué)家將其稱為戴森球。戴森的想法只是一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)，但如果這一假設(shè)是合理的，那么它的巨大意義就在于：想要尋找高等外星文明，就應(yīng)該先尋找戴森球。

以賓夕法尼亞州立大學(xué)的杰森·懷特為首的天文學(xué)小組開始了尋找戴森球的研究，將覆蓋整個(gè)銀河系以及數(shù)以百萬計(jì)的其他星系。該項(xiàng)目從鄧普頓基金會(huì)獲得了數(shù)目可觀的資金支持。該基金會(huì)是一個(gè)慈善組織，致力于資助人類面臨的“重大問題”以及與“人類目的和終極現(xiàn)實(shí)”等問題相關(guān)的研究。

那么，懷特的目標(biāo)是否就是找到一個(gè)戴森球？雖然“球”這個(gè)詞讓人聯(lián)想到一個(gè)堅(jiān)實(shí)的球狀結(jié)構(gòu)，但懷特說他們不打算尋找這么一個(gè)硬殼?！凹词购阈窍涤凶銐虻哪芰烤S持一個(gè)堅(jiān)實(shí)的殼，但這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)從機(jī)械學(xué)來說是不可行的，”懷特對(duì)我說，“它更像大量塵埃組成的戴森云?！?/p>

雖然這種對(duì)外星高科技的漫無邊際的猜測(cè)看起來并不科學(xué)，但尋找外星生命的研究通常都依賴于這種猜測(cè)。SETI驗(yàn)證預(yù)言的方法就是利用望遠(yuǎn)鏡陣列掃描天空中的外星無線電通信。目前，人類還沒有多余的能量來發(fā)射SETI所要搜尋的無線電信號(hào)。天文學(xué)家羅伯特·格雷說：“無線電信號(hào)發(fā)射臺(tái)必須全天候運(yùn)作，全方位發(fā)射，而且信號(hào)要足夠強(qiáng)大才能被幾光年以外的地方接收到。因此，這就需要巨大的能量——不計(jì)其數(shù)的巨大發(fā)電廠發(fā)出的能量?！盨ETI認(rèn)為，外星先進(jìn)文明很重視與其他文明的交流，或者重視到愿意消耗巨大能量來進(jìn)行交流。SETI還認(rèn)為，外星文明將使用無線電波進(jìn)行通信，并將他們的信號(hào)轉(zhuǎn)換為我們能監(jiān)測(cè)到的頻率。外星文明能被人類找到，僅僅存在是不夠的，他們必須開發(fā)并以可預(yù)見的方式使用技術(shù)才行。

相較于SETI，專注于戴森球的研究不會(huì)對(duì)未來外星文明的目的做過多假設(shè)。事實(shí)上，該項(xiàng)研究的大多數(shù)假設(shè)來自生物學(xué)。正如項(xiàng)目負(fù)責(zé)人懷特解釋的：“生命需要消耗能量，在消耗熱量的過程中再輻射。”一個(gè)文明越發(fā)達(dá)，所需要的能量就越多，再輻射的熱量也越多。生命還需要繁衍，這就產(chǎn)生了能源需求呈指數(shù)增長(zhǎng)的可能性。如果任其發(fā)展，這種增長(zhǎng)遲早會(huì)超過某一星球的所有可用能源。這時(shí)，對(duì)一個(gè)正在發(fā)展壯大的文明來說，除了從其他星球——最終從其母恒星——獲取能源外別無他法。

讓我們以地球?yàn)槔?。正如奧利弗·莫頓指出的，太陽每天射向地球的能量為12萬太瓦，這是人類整個(gè)工業(yè)文明所需能量的1萬倍。這個(gè)數(shù)目的確不小，但要記住一點(diǎn)：我們的文明尚年輕，且發(fā)展迅速。僅在過去的30年中，全球能源消耗就已經(jīng)翻倍。以這個(gè)速度發(fā)展下去，再過400年，我們需要的能量就達(dá)到了太陽對(duì)地球的能量輸入水平。到那個(gè)時(shí)候，人類或許就該著手建造戴森球了。

可以想象，一個(gè)先進(jìn)的外星文明的能源消耗應(yīng)該比我們多得多，何況他們的工業(yè)革命和能源消耗或許早在幾十億年前就已開始了。在宇宙中，戴森球的利用應(yīng)該是一個(gè)古老而普遍的現(xiàn)象。

戴森球與另一個(gè)文明進(jìn)步的理論模型——卡爾達(dá)肖夫指數(shù)——相吻合。1964年，蘇聯(lián)天文學(xué)家尼古拉·卡爾達(dá)肖夫試圖構(gòu)建一個(gè)新的科技進(jìn)步理論，即通過衡量一個(gè)文明在歷史發(fā)展過程中所能掌握的能量的大小來確定其先進(jìn)程度。根據(jù)卡爾達(dá)肖夫指數(shù)，Ⅰ型文明可以控制和利用其所在星球的能量，Ⅱ型文明可以利用其母恒星的能量，Ⅲ型文明可以利用整個(gè)星系的能量。從本質(zhì)上來說，尋找戴森球就是尋找Ⅱ型卡爾達(dá)肖夫指數(shù)文明。而且，因?yàn)樗那疤崾悄茉聪模@就比諸如SETI之類的搜尋計(jì)劃擁有顯著優(yōu)勢(shì)：它可以使我們到那些不愿意跟我們交流的外星文明。

戴森球收集的太陽能可以使其發(fā)熱，正如計(jì)算機(jī)在通電使用過程中溫度會(huì)升高一樣。加熱后的戴森球發(fā)射出紅外線，可以被紅外望遠(yuǎn)鏡捕捉到?！按魃蛟谥屑t外線下特別明顯，”懷特解釋說，“就像我們的身體，在黑暗中肉眼看不見，但在中紅外護(hù)目鏡下卻非常耀眼?！?/p>

建立戴森球的文明將不得不遠(yuǎn)程跋涉以防被探測(cè)到，或者通過一些新技術(shù)掩飾其消耗產(chǎn)生的熱量，或者建立低熱量排放的巨大反應(yīng)堆來逃避宇宙微波背景輻射的監(jiān)測(cè)。懷特說，最后一個(gè)解決方案需要建立一個(gè)比正常尺寸大幾百倍的球狀結(jié)構(gòu)。懷特認(rèn)為，“如果一個(gè)文明想隱身，那么它肯定有辦法隱身，但需要貫穿整個(gè)文明發(fā)展的大量的精密設(shè)計(jì)”。

懷特的項(xiàng)目不是尋找戴森球的第一次研究。20世紀(jì)80年代，研究人員最先在費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室通過分析紅外線天文衛(wèi)星返回的數(shù)據(jù)尋找戴森球的下落。他們發(fā)現(xiàn)了很多疑點(diǎn)，但隨后的分析證明，那些都是巨大的恒星或者吸收并反射陽光的塵埃。

懷特的小組能夠獲得的數(shù)據(jù)是費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的研究人員夢(mèng)寐以求的。他們擁有三組不同的紅外巡天觀測(cè)數(shù)據(jù)，包括美國航空航天局寬視場(chǎng)紅外巡天探測(cè)器的觀測(cè)數(shù)據(jù)。這個(gè)探測(cè)器比紅外線天文衛(wèi)星敏感上百倍。他們將在銀河系中搜尋戴森球，同時(shí)還將搜尋所有帶有余熱的星系——在科技打造的巨型框架下可能藏有大量恒星的星系。

如果他們發(fā)現(xiàn)任何超預(yù)期的天文現(xiàn)象，將啟動(dòng)一段漫長(zhǎng)的確認(rèn)過程，可能全世界的天文學(xué)家和天文望遠(yuǎn)鏡都將參與其中。懷特很謹(jǐn)慎地指出，無論原始數(shù)據(jù)是否有所暗示，他們都不會(huì)過早地下結(jié)論，因?yàn)椤叭藗儾恢挂淮蔚匕l(fā)現(xiàn)某個(gè)神秘目標(biāo)看起來像外星人，慢慢地，它變得清晰起來，原來只不過是有趣的自然現(xiàn)象而已”。事實(shí)上，尼古拉·卡爾達(dá)肖夫曾一度確信自己找到了幾個(gè)疑似Ⅲ型文明，但最后發(fā)現(xiàn)它們只不過是類星體而已。

那么，在戴森球與卡爾達(dá)肖夫指數(shù)之外，是否還有描述外星文明可能的存在形式的其他理論？懷特回答說：“在相關(guān)的科幻文本中我并未發(fā)現(xiàn)任何其他的理論，但不代表沒有。在天體生物學(xué)領(lǐng)域，科學(xué)與科幻之間的界限非常模糊，有關(guān)這些問題的最好的論述往往出現(xiàn)在科幻小說中?！眅ndprint