李水旺新一期视频:
今天要讲的主题是尼科尔 - 戴森光束,这是一种巨型太空武器,能将一颗恒星的全部太阳能输出转化为一道激光,这道激光会追踪目标,其破坏力相当于每秒数万亿枚核弹。考虑到这一点,我们接下来会解释这种设备的工作原理,聊聊炸毁行星甚至让整个星系失去生命的可能性,也会探讨建造这种设备的原因,以及它的非破坏性用途。好的,戴森球是环绕恒星的一系列人造天体的总称。从理论上来说,要是能掌握低成本的元素嬗变和人工重力这些神奇的技术,它可以是一个巨大的刚性球体,就象一颗内外反转的行星。但最初所说的 “球”,本质上其实是由小型卫星组成的云团或集群。这些卫星可以是能量收集器,也可以是我们在之前讨论过的人造环形凄息地。根据目前已知的科学知识,要在恒星周围建造刚性球体,或是让组成部分悬浮在同一位置,唯一的办法就是使用超轻薄的金属制成的静稳态卫星,这些卫星依靠光压悬浮在恒星上方,原理就象太阳帆,又或者象一张纸悬浮在地板的通风口上方。就我们今天的讲解而言,这一点并不重要,因为在建造任何类型的戴森球(无论是刚性的还是集群式的)所涉及的一系列高难度任务中,让所有天体保持正确的运行轨道、避免相互碰撞,根本算不上什么难事。事实上,尼科尔 - 戴森光束或是其小型版本的主要用途之一,就是给天体施加微小的推力,让它们回到正确的轨道,或是汽化危险的太空垃圾。这个概念其实很简单,一旦你在恒星周围部署了大量反射镜,你就能获取这股巨大的能量,其能量规模是地球接收的太阳能的数十亿倍。有了这些能量,你可以为数十亿颗其他行星提供光照,推动整个太阳系穿越银河系,还可以用规模稍小的设备将宇宙飞船加速到星际航行的速度,或是汽化小行星之类的天体。但同时,你也能利用这股能量焚毁其他恒星系统周围的内核行星。而且这种设备的建造成本其实相当低廉,就象柴可夫斯基推进器一样,只需用薄金属板环绕恒星即可。事实上,哪怕是一颗大型小行星或卫星,其所含的物质大概率也足够建造一个这样的设备。这就好比用锡纸把恒星包裹起来,而非用数百英尺厚的材料。和柴可夫斯基推进器不同的是,如果你打算瞄准所有恒星周围各类大小的目标,就需要一个大型透镜来聚焦这道光束。但在零重力环境下,你能建造出尺寸大得多的透镜,更何况还有很多技巧能让小型组件组合成效果堪比巨型透镜的设备。毕竟要记住,普通的玻璃透镜实际上是由数万亿个微小的原子组成的,而这些原子本身绝大部分都是空的空间。你也可以使用大量的动态支撑结构,就象我们在整个系列中看到的那样,从轨道环、太空喷泉,到壳层世界、圆盘世界,这些结构能帮你打造出非常坚固的巨型透镜,还能调整透镜的焦距和光束的发射方向。所以简单来说,你能将这些能量汇聚成一道射程极远的光束。关于这道光束的具体射程,目前还存在一些争议,但正如我们之前讨论过的,无论如何,你都可以利用天体背面的反射镜对其施加推力。所以即便你无法精准瞄准银河系另一端的行星,也可以利用这股能量将一枚巨型金属导弹加速到相对论速度,再为其配备简单的导航系统,让它能自行修正轨道,然后径直撞击目标,达到同样的效果。而且正如我们稍后会讨论的,这实际上是一种更优的做法。这道巨型激光的概念很简单,但要炸毁一颗行星,究竟需要多少能量呢?除非你在过去 40 年左右一直隐居山洞,否则大家都记得《星球大战》里死星只用一发炮弹就瞬间摧毁了奥德朗行星。你或许也看过一些关于这部电影的解析,有人会疑惑,为什么死星准备摧毁雅文的卫星时,非要等它从气态巨行星背后出来才开火,而不是直接炸毁这颗气态巨行星,再射击卫星。当然,《星球大战》追求的科学准确性,其精准度比《星际迷航》系列电影还要差,所以纠结这个问题其实没什么意义,但从科学角度来说,这背后是有原因的。要炸毁任何一个依靠自身引力凝聚在一起的大型天体,所需要的能量必须超过我们所说的引力结合能,简称结合能。而且一般来说,当一颗行星的质量翻倍时,所需的能量会增加不止一倍,几乎是与质量的平方成正比。这也是为什么小行星比行星更适合采矿和太空巨型结构建造的原因之一 —— 从小行星上提取物质并将其运走所需的能量要少得多,因为小行星的引力极小,而且没有大气层的阻碍。一枚威力足够的核弹就能炸毁一颗小型小行星,而即便象尼科尔 - 戴森光束这样,能释放出相当于每秒数万亿枚核弹威力的设备,要焚毁一颗行星,也仍然需要整整一周的时间。而要对木星这样质量是地球数百倍的天体造成同样的破坏,所需的时间并非仅仅是数百倍,而是接近一千倍,需要一千倍的能量。气态巨行星的质量虽大,但密度很低,所以体积其实非常庞大,这使得它们比同等质量的岩石行星更容易被炸毁,但即便如此,所需的能量仍然比单纯按质量比例计算的结果要多。像白矮星、中子星这类质量极大且密度极高的天体,要摧毁它们的一小部分,都需要极其庞大的能量,而要摧毁一个黑洞,从理论上来说几乎是不可能的。无论如何,死星的威力已经夸张到了离谱的程度,所以如果要设计出能炸毁气态巨行星的死星,其威力还得再提升一千倍。举例来说,尼科尔 - 戴森光束可以摧毁整个地球,但需要一周的时间持续灼烧;而要摧毁木星,则需要数十年的时间。当然,我能想到一些人们想要这么做的原因,尤其是当你掌握了元素嬗变技术,想要将这颗气态巨行星转化为建造更坚固戴森球的材料时 —— 毕竟没人想一直用锡纸一样的薄材料来建造戴森球。当然,如果你只是想杀死一颗行星上的所有生命,其实根本没必要将整颗行星汽化,哪怕只是焚毁其地壳,都已经属于严重的过度杀伤了。《星际迷