什么是戴森球？

讓我們先從戴森球開始。這是一種假想的人造結構，我們可以將它看作一個巨大的球形能量收集器，圍繞在恒星周圍，用來捕捉其全部的光線并獲取能量。美國理論物理學家弗里曼·戴森在20世紀60年代初最早提出了這個概念。不過，在虛構作品中，戴森球往往被描述為一個包圍恒星的人造空心球體，這其實是對其原意的曲解。戴森在回復有關他論文的心中曾說：“一個圍繞恒星的球殼或環從物理上來說是不可行的。我設想的‘球’的形式是由松散的太陽能收集器或獨立環繞恒星軌道的衛星云構成。”

1964年，蘇聯天文學家尼古拉·卡爾達肖夫提出，可以根據一個文明所能夠利用的能源量級，來量度文明層次及技術先進程度。他將文明分成三個量級，其中Ⅱ型文明具有駕馭一顆恒星能量的能力，戴森球便是該級文明的標志。我們現在知道，這樣的球體結構在現實中是不穩定的，它最終會撞向恒星。如今，天文學家轉而談論所謂的“戴森云”，由大量繞恒星運行的密集能量收集結構組成。一個圍繞太陽的戴森云可以收集大部分太陽能，產生的能量可以用萬億億瓦來衡量。

除了戴森云，還有人提出了戴森球的另一種形式——戴森泡。與戴森云類似，戴森泡也是由許多獨立結構組成，并且可以逐步地進行建造。但這個方案不采用環繞軌道的方式，而是通過巨大的、承受光壓的太陽帆來抵消恒星的引力。對母恒星而言，戴森泡的各個結構可能是完全靜止的，并且相互獨立。而且，由于光壓和恒星引力之比是恒定的，與距離無關，因此太陽帆可以自由調整與恒星的距離。理論上，如果造出并圍繞恒星部署了足夠數量的太陽帆衛星，就能組成一個非固定的戴森泡。

什么是黑洞？

相比戴森球，黑洞的知名度就要高得多了。簡單來說，當足夠大的質量集中在一個足夠小的空間中時，黑洞就形成了。在適當的條件下，物質自身的引力會壓倒一切，導致其坍縮成所謂的“奇點”——所有質量都聚集在一個幾何點上（我們需要量子引力理論來真正理解奇點處發生了什么）。黑洞便是由奇點和事件視界組成的，事件視界就是黑洞的表面，越過這一邊界就不可能“回頭”。換言之，任何跨越事件視界的東西都將永遠從我們的宇宙中消失。

戴森球vs黑洞

無論是戴森球，還是黑洞，都是天體物理學中非常迷人和古怪的概念。戴森球描述了圍繞恒星運轉的巨大機器，影響范圍甚至與太陽系不相上下，由超先進的文明建造以獲取能量。黑洞勾勒出了一個空間和時間都密集得不可思議的區域，這些區域被邊界所包圍，使黑洞內部與宇宙的其他部分分隔開來。你可能會問，如何從黑洞中獲得能量？畢竟，黑洞不是會吞噬掉所有落入事件視界的東西嗎，包括光？

答案其實很簡單。

雖然落入事件視界的物質和能量已經消失，但留在更遠地方的物質仍然可以輻射能量并逃逸。研究人員首先想到的是與正常恒星形成雙星系統的恒星質量黑洞。在這樣的系統中，黑洞會將物質從普通恒星中吸走，這些物質隨后形成一個旋轉的氣體盤，稱為吸積盤，圍繞黑洞旋轉，并最終穿過事件視界。吸積盤的物質粒子不斷摩擦，強烈發熱，會輻射出大量能量。當熱物質停留在事件視界之外時，會將能量以X射線的形式輻射到太空中（通過對這類X射線的觀測，可以間接發現黑洞并對其進行研究）。吸積盤還會產生高能的等離子體光束（或者稱為噴流），這些等離子體以接近光速的速度從吸積盤和黑洞中噴射出來。

在黑洞-恒星系統的周圍放置一個戴森球，無疑會涉及到一些非常極端的天文工程。當然，在任何恒星周圍建造戴森球都需要非常先進的技術能力——可能需要碾碎許多顆行星才能獲得所需的材料。在一個有黑洞的雙星系統周圍的極端環境中建造戴森球將更加困難，特別是如果想從吸積盤噴流中捕獲能量的話。

往大了想

想象一下，如果可以建立一個環繞黑洞的戴森球，那無疑將獲得比常規戴森球多得多的能量。根據研究人員的模型假設，相比常規戴森球，環繞黑洞的戴森球能夠收集多數百到數萬倍的能量。通過這種方式，一個黑洞戴森球就可以讓建造它的智慧生命走上成為Ⅲ型文明的道路，即成為一個有能力收集相當于整個星系能量的文明。

當然，所有這一切都只是純粹的推測。在人類之外，宇宙中可能甚至都沒有其他文明，無論先進與否。而且，即使有其他文明，建造戴森球所需的技術也可能是無法達到的。但天體物理學最有意思的一點就是能讓你想象哪些事情是可能的。如果必須要有夢想的話，我們不妨往大了想。