[中配]如何實現1型文明？20分鐘全面解析

在太陽周圍建造一個戴森球並獲取它的所有能量 對我們許多人來說是一個遙不可及的夢想 然而在現實中 依據卡爾達雪夫尺度發展起來的第一型文明 能夠成功建造這一超級工程 根據最近的評估 看來我們距離這個目標就像獵人採集者 距離建造核電站一樣遙遠 爲了縮小這個差距 未來學家提出了各種非凡的項目 比如用數百萬個鑽石球填滿地球 將巨大的六邊形結構發射入軌道 或是把一半的人口遷移到水下 但人類真的能根據卡爾達雪夫尺度成爲一種文明嗎 還是說這超出了我們的掌控 許多科學家認爲想要提升我們的文明地位 必須以相當危險的速度加快我們的技術進步 但人類需要多先進纔行 1964年蘇聯科學家尼古拉·卡爾達肖夫提出了一種特別的尺度 依照他的觀點 所有智慧文明都應該按照這個尺度發展 那裏的文明進步水平取決於一個文明消耗和生產的能量量 原始卡爾達肖夫尺度僅有三個等級 一級行星文明 二級恆星文明和三級銀河文明 因此如果我們想要成爲一星文明 就必須生產儘可能多的能量 包括地球上所有的行星資源和達到我們的太陽能量 根據卡爾達雪夫尺度 我們目前的發展水平大約在75% 這看起來離一個挺近是吧 然而問題在於卡爾達雪夫尺度不是線性的 而是對豎形的 這意味着越接近終點 推動前進並至少達到一個單位所需的能量越多 所以在75%之中 我們實際上只擁有一星文明應當產生的整體能量的兩十分之一 而要在這條尺度上前進僅僅一百分之一 我們需要開始生產比現在多出25%的能源 但是如何獲得如此強大的提升呢 最近洛倫斯利福姆爾國家實驗室和日本宇宙航空研究開發機構的研究團隊 提出了一個頗具吸引力的解決方案 一個名爲卡西歐佩亞的項目 位於外太空的巨大六邊形鏡子將反射並引導太陽能制 配備太陽能電池板的衛星 然後他們會把它轉化爲無線電波並傳輸到地球上 所謂的整流天線將在那裏將其轉化爲電能 根據科學家的說法 甚至一個這樣的設施就可以完全替代幾座地面核電站 然而最令人振奮的是項目的首席執行官馬丁索爾托夫表示 以這種方式產生的能量幾乎可以是無限的 對於那些放置在特定軌道上的鏡子來說 太陽將永遠不會落下 因此最終的能源產出將僅取決於這種裝置的數量 到目前爲止這個項目純粹是理論上的 但領先國家的政府已準備爲其實施撥款超過100億美元 然而每一個新的類似巨型工程不僅會讓我們更接近一星文明 還會使我們面臨徹底滅絕的危險 原因在於大過濾器 這個術語最早是由科學家羅賓·漢森在1996年提到的 在他看來某種生命形式進化得越快 它可能變得越危險 雖然看起來人類在這裏已經存在了永恆 但實際上從宇宙的尺度看 人類的形成尤其是技術的發展實際上是極其迅速的 畢竟宇宙已經超過135億年 而智慧生物僅在30萬年前出現 這在宇宙尺度上簡直是轉瞬即逝的一刻 因此漢森相信我們現在的進化速度比以往任何時候都要快 因此我們面臨着一個無法克服的障礙 這將使我們無法實現卡爾達雪夫尺度的第一行 而是走向一個悲劇的結局 這就是偉大過濾器的意義所在 而今天我們已經被許多潛在災難所包圍 從失控的溫室效應到極端智能體發展的危險的 但是這和太空鏡子有什麼關係呢 來自瓢茨茅斯大學的科學博士和熱力學教授喬瓦納拉杜洛維奇計算出 啓動卡西歐佩亞項目所產生的碳足跡 將比我們所有工業和運輸的排放總和高出100倍 真是巧合 爲了獲得清潔的太空太陽能 我們冒着進一步破壞地球受損生態系統的風險 這是否意味着在通往一行文明的路上 我們不應過於依賴具有意想不到後果的新巨型項目 也許我們應該繼續使用我們熟悉的能源來源 如今地球約70%的能源需求仍然依賴於煤石油和天然氣 然而天然資源的問題不僅在於它們用化學物質和二氧化碳污染大氣 它們快用完了 而且從最新的研究來看 這一切發生的速度遠超我們最初的預期 斯洛文尼亞大地測量研究所的專家已經計算出 如果我們保持當前的生產速度 地球的煤炭儲備只剩下133年 而石油和天然氣的資源將在50年內耗盡 即使我們只試圖從傳統能源中增加能源生產 這將使我們更接近的不是疫情文明 而是文明的取消衝擊 所以舊的資源已經無法繼續使用 但仍然沒有足夠的替代品 更重要的是 2015年發表在《科學進展》雜誌上的一項研究指出 這樣極端的舉動將真正導致大洪水 如果我們燃燒地球上剩餘的所有化石燃料 南極的冰幾乎會完全融化 全球海平面將上升多達60米 淹沒歐洲一半的地區 所有的島國以及大多數沿海城市 這將導致數億人受到影響 不過現在我們不僅有自然資源 還有核能 如今核能大約佔全球電力的15% 這個解決方案似乎顯而易見 我們只需要更多的核電站 然而實際上在切爾諾貝利和福島發生災難後 意大利、德國和比利時等許多進步國家 關閉了他們的核能計劃 儘管隨着每年的推移和新的技術發現 這類災難發生的可能性正越來越低 但這種能源仍然存在許多嚴重的問題 事實上它是一顆定時炸彈 現在我們幾乎無法以任何方式處理放射性廢物 相反我們只是在儲存這些希望未來的科學家 在接下來的千年裏找到解決方案 而且即使我們佔據所有可用的核電站位置 這在卡爾達雪夫尺度上 也只會讓我們前進不到十分之一 爲了至少向前邁出一點 我們需要到處建設核電站 另一種替代解決方案 可能是另一種類型的核能 即輕的熱核聚變成氦 這種方式釋放的能量遠遠超過傳統的核反應堆 在熱核工廠能夠釋放138兆電子伏特 而現代核反應堆僅能釋放可憐的17.5兆電子伏特 與此同時熱核聚變幾乎沒有有毒廢物 受到此啓發 加利福尼亞大學的物理學家特洛伊·卡特 開發了一種能夠將美國完全轉向聚變能源的系統 這樣的反應堆可以比傳統核反應堆小十倍甚至二十倍 同時產生多達八倍的能量 如果你用一張互聯的聚變反應堆網絡覆蓋整個國家 大多數行業將不再需要額外的電力 但不幸的是這個項目現在還不可能實現 畢竟到目前爲止建造的每個聚變反應堆 在啓動時消耗的能量都超過其輸出所產生的能量 但我聽到你說2022年12月 在利福默爾實驗室宣佈的最新重大突破怎麼辦 新聞稿稱 在強激光的幫助下 他們成功獲得的能量約是啓動熱核反應所需能量的三倍 而其實這並不完全正確 事實上如果你不僅計算反應堆中的能量 還計算運行激光所需的一切 你將得到比整個美國消耗的能量還要多 同時釋放出的純能量少了一千倍 而且反應本身只持續一個匹秒 通常科學家們根本沒有時間去捕捉釋放的能量 然而如果我們利用現今最好的技術 建立一個熱核聚變反應堆網絡 即便是全世界的電力也無法滿足啓動它的需求 那麼我們是否應該在其他技術中 尋找提升卡爾達消負尺度的關鍵 如今我們通過替代能源生產了全球電力總量的約11% 水電在其中是領頭羊 這佔到了7% 然而這顯然還不足以滿足所有人類需求 更不用說超越它們 即使我們設法發射的水電站 風力發電機和太陽能電池板數量比現在增加5倍 我們在卡爾達雪夫尺度上的進展 仍然幾乎不容易察覺 看來唯一的出路就是不斷提升現有技術 並從中榨取最大效益 其中一種方法是從月球而不是太陽提取能量 當然這與我們衛星的脆弱生命毫無關係 只是它每天的引力導致地球上強大的海洋潮汐 而它們的能量實際上被浪費了 爲了收集這些能量 我們需要在海岸附近建立類似的特殊站點 使用輕型水下螺旋槳 每當潮水向海岸移動或撤離時 它們就會轉動 根據科學家的說法 這樣一個站點的功率可以達到300兆瓦 這一榜的能量可以同時爲超過20萬個家庭供電 結果發現 如果人類能夠在所有可用的海岸線上建滿這樣的站點 我們將立即在卡爾達雪夫尺度上 前進大約十分之一 不過不夠 但是如果我們在這裏不僅連接水下能源 還連接地下能源呢 大約有44太瓦的熱量 不斷從地球的核心遷移到表面 憑藉這樣的地熱能 你可以爲多達7.5億個家庭供暖 爲了至少開始利用這樣的資源 我們需要在合適的地方鑽井至少2公里深 然後用熱蒸汽噴射加熱水 它也可以通過特殊的渦輪機傳遞 這些渦輪機會旋轉併產生電力 或許憑藉這個我們將能夠積累能量 以啓動熱核聚變 而海洋幾乎可以爲其提供源源不斷的燃料 它們含有足夠的氫 可以以每秒2公斤的速度 將物質轉化爲能量 憑藉如此豐富的儲備 我們將能夠在沒有任何額外來源的情況下 發電數千年 如果將聚變站放置在海洋中 由於潮汐能 它們的啓動可能會更加簡單 科學家們還需要弄清楚 如何在非常短的時間內積累大量能量 如果在不久的將來能發展出這樣的技術 我們將能夠憑藉海洋和地球本身的能源 顯著接近一型文明的狀態 但我們如何填補最後的鴻溝呢 1973年 美國天文學家卡爾薩根 發展了尼古拉·卡爾達肖夫的思想 他推測第一型星球文明 將能夠自信地控制任何自然現象 海嘯、龍捲風和地震 將只是額外的電源庫 人類很快就能接近這樣的能量 早在2010年 科學家約翰·斯托斯霍爾 提出了氣象機器的概念 這是一組微觀透明的球體 大小從一毫米到一釐米不等 每個球體都由最薄的鑽石外殼組成 其尺寸不應超過一納米 它們內部僅有一層薄膜 和一個微小的控制單元 這有助於將設備傾斜到不同的方向 數百萬個充滿氫氣的球體 在大約30公里的平流層高度 包裹着整個地球 遙控技術將使整個易乾旱地區得到遮陰 同時反射和引導所缺乏的光線 多餘的太陽能可以轉化爲無線電波 併發送到地球 因此我們不僅會顯著增加電力生產 還將大幅優化其成本 不幸的是 約翰·霍爾的想法在科學界並沒有得到廣泛認可 對專家們來說 他們似乎過於不真實 然而最近研究者羅伯特·弗雷塔斯 修訂了天氣機器的概念 並得出它實際上可以工作的結論 這個模型的小規模首次測試計劃 最早在2032年進行 不過懷疑者警告說 這種對大氣的操控 可能會導致意想不到的氣候變化 甚至可能引發冰河時代 我們絕對想避免這樣巨大的過濾器 然而即使氣候機器能夠運作 並讓我們更接近一星文明 這也並不是一個快樂的結局 爲了不僅成爲卡爾達雪夫尺度上的一星文明 還能保持這一地位 我們需要一些徹底新的東西 那從我們通常不關注的事物中提取能量如何呢 2019年一組菲律賓的研究生 展示了一種新奇的設備 可以從城市噪音中產生電力 事實證明 普通的大都市可以通過其聲音 產生多達1500兆瓦的能量 這就像你普通的火力發電廠 雖然噪音污染可以爲社區提供能量 但普通垃圾可以爲整個國家提供能量 每年塑料生產增加數百萬噸 但只有十分之一的數量可以隨後被再利用 如果我們嘗試從垃圾中提取能源 而不是回收它會怎樣呢 可惜最明顯的解決方案 簡單燃燒塑料以獲得熱量卻慘遭失敗 確實在這種情況下 它們產生的溫室氣體是其他能源行業的四倍 通過焚燒垃圾 我們將比繼續不受控制的生產能源 更快速的帶來巨大的過濾器 不過人類有機會在廢棄的海洋中重新浮現 並以純淨的能源爲未來開一個嶄新的開始 熱解是一種化合物控制分解的過程 之前人們認爲 這隻能在工業規模上應用於有機物 但近年來它已經成功的用於 在熱解設備中分解塑料 塑料在真空中通過熱分解 因而不會產生煙霧 這些生成的化學品 可以用作燃料和其他產品的原料 迄今爲止 這種裝置僅在某些行業中使用 但在2021年 意大利科學家薩比諾阿爾瑪尼塞 及其團隊提出了一個概念 使塑料熱解真正走向全球 如果人類能夠在所有先前的創新基礎上 成功回收漂浮在海洋上的所有垃圾 我們將迅速達到一型文明的狀態 此外 在純淨水中將有可能建造未來的能源獨立城市 這對任何一起文明都是必不可少的 日本清水公司的海洋螺旋項目設計 容納數千名居民不需要鉅額的能源成本 這個直徑500米的漂浮球體 位於海面下方 將容納商業和住宅區 酒店 健身房 花園和電影院 一個人舒適生活所需的基本一切 這個膠囊將通過一條15公里的螺旋路徑 與海底連接 而要讓這樣一個大都市運轉 不需要任何額外的能源 畢竟海底距離沿江要近得多 所以如果你鑽一個只有1500米深的井 地殼的熱量就能完全滿足所有的能源需求 如果人類掌握了另一種能量源 且其能量級別比熱和聚變高一個數量級 那麼也許根本無需鑽探 反物質 它是普通物質 所有參數都被顛倒了 關鍵是當相應的粒子碰撞時 物質和反物質在強烈的閃光中相互毀滅 這裏釋放的能量大約是聚變能的2500億倍 一克反物質可以產生超過5000兆瓦的能量 這足夠滿足4000萬個家庭的能源需求 不過有一個問題 在地球上幾乎不可能獲得反物質 爲什麼工程師們直到科學家詹姆斯·比克福德 建議在太空中開採反物質時 纔想到反物質發電廠 爲此我們需要將兩圈高溫超導體 發射到地球軌道之外 線圈將由太陽能供電產生磁場 反物質的陷阱 假設在短短一天內 人類將能夠獲得比我們現在生產的能量 多20倍的能量 看起來這個問題已經解決了 不是嗎 但反物質隱藏着一種危險 這可能成爲我們成爲 一行文明道路上的又一個巨大過濾器 美國物理學家羅伯特·福華德 建議宇宙中的物質和反物質 應該成比例的相互平衡 如果你從太空提取大量反物質 這種平衡將會被破壞 最近科學家發現地球的磁場 已經在吸引一定數量的反物質粒子 如果你開始在地球附近開採反物質 這可能會影響地球磁場的工作 甚至導致其完全消失 那麼太陽風中的帶電粒子 將襲擊我們星球上的所有電子設備 沒有人真的會在乎 因爲它們很快就會變得不再必要 的確 如果沒有磁場的保護 地球上的移動通信和互聯網也將消失 再加上一場痛苦的輻射病亡 簡直是雪上加霜 而不是在卡爾達雪峯尺度上達到一型文明 我們將把我們的文明推向零 儘管如此 一些科學家認爲 不僅僅是技術難題或潛在的重大篩選 會阻礙我們在能源上取得突破 已經很明顯 我們無法在沒有某些超級工程的情況下 成爲一型文明 但在當今世界只有專制社會才能實現這樣的項目 讓我提醒你們 關於阿聯酋那些創紀錄的摩天大樓和人工島 與民主國家不同的是 在那些國家 政府根本不問公民到底該把錢花在哪裏 另一方面 卡爾薩根堅信 人類只有在全球實現絕對的人權平等和民主的基礎上 才能成爲繁榮的一型文明並維持這一地位 但是有多少人會認真投票決定將整年的預算花在六角鏡子上 或是爲了運行鉅變網絡而幾天不使用電呢 到目前爲止 很難找到解決這個悖論的辦法 那麼你有什麼想法來組織人類 以實現卡爾達雪夫尺度的一型文明和夢想中的戴森球嗎 謝謝