劉安立

有這樣一種說(shuō)法：任何名副其實(shí)的外星文明，都有可能拆解它的相鄰行星來(lái)獲取建造巨大電廠所需的材料。這種說(shuō)法看似極端離譜，但為了讓一些資源枯竭的外星文明得以延續(xù)和擴(kuò)張，建造環(huán)繞其母恒星運(yùn)行的巨大電廠以滿足日益增長(zhǎng)的電需求，的確又不能排除這種極其驚人的說(shuō)法成立的可能性。

外星人居住的戴森球社區(qū)（想象圖）

戴森球的最早提出者——物理學(xué)家戴森

正由于此，一些科學(xué)家已經(jīng)在致力于尋找這種被他們稱為“外星巨廈”的巨大電廠。但透過(guò)現(xiàn)有的紅外望遠(yuǎn)鏡看去，外星巨廈可能就像黑色的煤塊。這種尋找始于1960年。當(dāng)時(shí)，美國(guó)物理學(xué)家戴森提議把尋找外星巨廈作為一種方法來(lái)尋找外星人。60年后，在致力于尋找外星人的科學(xué)家當(dāng)中，尋找外星巨廈（即“戴森球”）的人依然不多，這是因?yàn)閮A聽(tīng)外星無(wú)線電信號(hào)仍然是尋找外星人的主要方法之一。

不過(guò)，一些科學(xué)家還是在堅(jiān)持尋找外星巨大工程的證據(jù)。尤其是，他們已經(jīng)在科學(xué)的意義上尋找戴森球。現(xiàn)在，他們通過(guò)仔細(xì)閱讀迄今為止最精確的宇宙地圖，尋找那些可能被巨大發(fā)電面板群環(huán)繞的恒星，并且把這些恒星與那些發(fā)出天然紅外信號(hào)的恒星區(qū)分開(kāi)。他們已經(jīng)縮小了目標(biāo)范圍，甚至已經(jīng)開(kāi)始認(rèn)真思考最后一大障礙：怎樣區(qū)分天然紅外信號(hào)與外星巨廈所發(fā)出的紅外信號(hào)？

外星超巨大電廠（想象圖）

目前尋找外星人的主要方式仍是探測(cè)外星無(wú)線電信號(hào)

看似簡(jiǎn)單? 其實(shí)很難

戴森當(dāng)初的提議很粗略。他在一篇只有一頁(yè)紙的論文里提出，如果存在高度發(fā)達(dá)的外星文明，他們就可能利用母恒星的星光，在極其巨大的規(guī)模上發(fā)電，而這會(huì)給我們留下觀測(cè)線索。自那以后，一些科學(xué)家深化了戴森的這個(gè)論點(diǎn)。例如，一位科學(xué)家在2014年的一篇論文里寫(xiě)道：能源供應(yīng)充足、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)久的外星文明，其能源需求的滿足可能幾乎完全依賴恒星星光。

科學(xué)家認(rèn)為，從工程學(xué)的角度看，建造環(huán)繞恒星的巨大電廠并無(wú)嚴(yán)重的技術(shù)障礙。也就是說(shuō)，與戴森球有關(guān)的物理學(xué)原理并非怪異。不過(guò)，戴森球很可能并不是一個(gè)單一的超巨大球狀建筑，而是可能由一系列環(huán)繞恒星的巨大發(fā)電面板組成，并且這些發(fā)電面板只遮擋了恒星的很小一部分。

不管戴森球是什么樣子，它們都會(huì)具有從地球上看去很明顯的觀測(cè)線索。戴森球必然會(huì)發(fā)光發(fā)熱，這樣一來(lái)它們想隱藏自己的話會(huì)很困難。事實(shí)上，尋找戴森球的科學(xué)家只需做出一個(gè)重要假定：恒星星光把戴森球加熱到一定的溫度，這一溫度高于太空背景溫度。所有溫暖物體都會(huì)發(fā)出紅外線。外星巨廈如果真實(shí)存在，就會(huì)產(chǎn)生巨量紅外線。外星巨廈會(huì)把入射的星光有效處理成紅外線發(fā)出去，這樣的紅外線數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)沒(méi)有被外星巨廈環(huán)繞的恒星所發(fā)出的天然紅外線數(shù)量。

戴森球網(wǎng)絡(luò)（3D模型）

1960年，戴森認(rèn)為外星巨廈會(huì)很顯眼，理由是很強(qiáng)的紅外線源在太空中很罕見(jiàn)。1983年發(fā)射的太空望遠(yuǎn)鏡“紅外天文衛(wèi)星”，首次在紅外波長(zhǎng)頻段對(duì)宇宙進(jìn)行正規(guī)調(diào)查。問(wèn)題是，紅外天文衛(wèi)星發(fā)現(xiàn)宇宙中充滿輻射紅外線的天體：其中一些是比太陽(yáng)更大更亮的恒星;另一些是被氣體和塵埃云環(huán)繞的恒星，這些云被加熱而輻射紅外線，看上去就像是戴森球發(fā)出的紅外線。也就是說(shuō)，宇宙中超巨量紅外線源的存在，導(dǎo)致尋找戴森球的難度比科學(xué)家預(yù)料的難度大得多。

紅外天文望遠(yuǎn)鏡（想象圖）

真的存在外星超級(jí)文明嗎？戴森球有助于給出答案。不過(guò)，尋找戴森球的難度很大（想象圖）

戴森球會(huì)發(fā)出光和熱，這就是尋找戴森球的理論依據(jù)

光譜研究? 帶來(lái)啟示

供職于美國(guó)費(fèi)米國(guó)立加速器實(shí)驗(yàn)室的粒子物理學(xué)家卡里根，在2009年進(jìn)行了一場(chǎng)具有創(chuàng)新性的巡天觀測(cè)。當(dāng)時(shí)，他仔細(xì)研究了來(lái)自紅外天文衛(wèi)星的光譜數(shù)據(jù)。與棱鏡一樣，分光鏡會(huì)根據(jù)組分波長(zhǎng)把來(lái)自一個(gè)光源的光細(xì)分開(kāi)，從而揭示光源的性質(zhì)?？ɡ锔梅止忡R，在紅外天文衛(wèi)星的探測(cè)數(shù)據(jù)中識(shí)別了為數(shù)不多的一些恒星，這些恒星的光譜指征表明它們可能被戴森球環(huán)繞。

分光鏡

其中一顆恒星看起來(lái)希望最大。然而，科學(xué)家最終未能把它與一類常見(jiàn)恒星——紅巨星區(qū)分開(kāi)。紅巨星老邁、明亮，發(fā)出大量紅外線。更糟糕的是，它們經(jīng)常被塵?；\罩，因此它們的模糊程度與戴森球的模糊程度相仿?？ɡ锔窗l(fā)現(xiàn)這顆恒星有塵埃跡象，但這只足以說(shuō)明它可能是一顆不常見(jiàn)的、未被塵?；\罩的紅巨星，而不足以說(shuō)明它周圍有戴森球。

不過(guò)，這一研究具有啟示意義。研究表明，要把戴森球與具有類似光譜指征的天然現(xiàn)象區(qū)分開(kāi)是多么困難。這樣的許多天然現(xiàn)象都與恒星年齡有關(guān)。例如，新生恒星形成于稠密的塵埃和氣體云內(nèi)部，而古老恒星可能噴出碳?jí)m埃稠密層，它看起來(lái)就像是戴森球。對(duì)于尋找戴森球的科學(xué)家來(lái)說(shuō)，就像模擬戴森球的自然現(xiàn)象難以全部羅列。也就是說(shuō)，要想證實(shí)看起來(lái)像是外星巨廈的東西究竟是外星人所為還是非同尋常的天體物理現(xiàn)象，真是難上加難。

瑞典科學(xué)家扎克里森正在領(lǐng)導(dǎo)迄今最大的戴森球?qū)ふ翼?xiàng)目。他們面臨的挑戰(zhàn)正是要剔除模仿者，而他們已經(jīng)想到了該怎么辦。雖然紅外天文衛(wèi)星在它升空的時(shí)期具有革命性，它卻不能告訴我們它探測(cè)到的紅外線源頭距離我們多遠(yuǎn)，因?yàn)榧t外天文衛(wèi)星只測(cè)量亮度，而不測(cè)量距離。一顆在紅外線波長(zhǎng)看起來(lái)明亮的恒星也許只是距離我們近，而不是發(fā)出明亮紅外線的遠(yuǎn)方戴森球。反過(guò)來(lái)，一顆恒星看起來(lái)亮度暗，很可能是因?yàn)樗嚯x我們遠(yuǎn)，而不是因?yàn)殡m然它距離我們近，但它被戴森球遮掩?？ɡ锔庾R(shí)到，通過(guò)測(cè)量我們與戴森球候選者之間的距離，有助于確定候選者身份。

紅巨星及其附近的行星（想象圖）

蓋亞望遠(yuǎn)鏡探索宇宙（想象圖）

距離也有助于識(shí)別原本就不太可能被塵?；\罩的恒星。我們與一顆恒星之間的距離可被用來(lái)推斷這顆恒星的固有亮度，而恒星亮度與恒星年齡有關(guān)。例如，像紅巨星這樣的老邁恒星就在明亮地燃燒。年齡能揭示塵埃的存在——很年輕或很古老的恒星更可能被塵埃籠罩。扎克里森團(tuán)隊(duì)意識(shí)到，根據(jù)這些關(guān)系可以識(shí)別中年的主序星，而主序星容易與被塵埃籠罩的恒星區(qū)分開(kāi)。

最近發(fā)布的由歐洲空間局蓋亞空間望遠(yuǎn)鏡（簡(jiǎn)稱蓋亞）獲得的數(shù)據(jù)，讓戴森球?qū)ふ艺叩靡钥s小搜尋范圍。蓋亞發(fā)射于2013年，其任務(wù)是測(cè)量我們與銀河系內(nèi)外超過(guò)10億顆恒星之間的距離。在此過(guò)程中，蓋亞辨識(shí)了尋找外星人的科學(xué)家渴望找尋的主序星，而它們最不可能是被塵?；\罩的恒星。蓋亞探測(cè)數(shù)據(jù)一共分三批發(fā)布，其中最后一批發(fā)布于2020年12月。扎克里森團(tuán)隊(duì)感興趣的正是主序星。

新的搜尋? 任重道遠(yuǎn)

新型空間望遠(yuǎn)鏡尋找戴森球（想象圖）

扎克里森采用蓋亞數(shù)據(jù)的首批研究結(jié)果于2018年發(fā)布。他的團(tuán)隊(duì)所尋找的恒星的可見(jiàn)亮度都太弱，與它們和我們之間的距離不匹配（換句話說(shuō)，它們距離我們相對(duì)近，因此它們的亮度不該這么弱），這意味著它們可能被遮擋。其中，距離由蓋亞數(shù)據(jù)算出，亮度數(shù)據(jù)則通過(guò)地面望遠(yuǎn)鏡獲得。問(wèn)題在于，光譜數(shù)據(jù)的采集需要花費(fèi)大量時(shí)間，而蓋亞在這方面的幫助不大，那么通過(guò)這種方法尋找戴森球的效率自然也不高。

現(xiàn)在，扎克里森等人正在試驗(yàn)一種新方法，它能讓他們搜索比之前多得多的恒星。這種新方法，就是合并蓋亞與寬視場(chǎng)紅外巡天探測(cè)器（簡(jiǎn)稱魏斯）的探測(cè)數(shù)據(jù)。作為紅外天文衛(wèi)星的強(qiáng)力繼承者，魏斯于2009年升空。扎克里森等人聚焦的是由蓋亞識(shí)別、無(wú)塵埃環(huán)繞的主序星，尤其是紅外線亮度超過(guò)預(yù)計(jì)的恒星，而不是梳理每顆恒星的全部光譜數(shù)據(jù)。不過(guò)，雖然這些恒星是主序星，但它們的紅外線亮度并非很高。

扎克里森等人的首要目標(biāo)，是估計(jì)銀河系中戴森球的可能普遍程度。為此，他們對(duì)蓋亞和魏斯識(shí)別的每顆主序星進(jìn)行調(diào)查：如果其中有恒星被戴森球環(huán)繞，那么恒星的一些部分就會(huì)在不同時(shí)間被戴森球遮擋，因此恒星的整體紅外輻射情況會(huì)有所變化，并且由多個(gè)戴森球組成的巨大球團(tuán)產(chǎn)熱更多，所發(fā)出的紅外線肯定也更多。扎克里森團(tuán)隊(duì)把這類輻射指征與銀河系中恒星的實(shí)際輻射情況進(jìn)行對(duì)比，看指征匹配的恒星有多少。通過(guò)這種方法，他們估算了對(duì)恒星有不同遮擋率的各類潛在戴森球的普遍程度。

科學(xué)家已經(jīng)在思考區(qū)分戴森球和衛(wèi)星的辦法（想象圖）

行星狀星云很容易被誤作為戴森球（想象圖）

初步估算結(jié)果于2020年發(fā)布，其中包括：對(duì)恒星遮擋率為90%的戴森球，看來(lái)只出現(xiàn)在銀河系中最多一萬(wàn)分之一的恒星周圍。這看來(lái)可作為一種指導(dǎo)原則，但對(duì)這些恒星樣本中一部分的深入分析表明，這些恒星當(dāng)中有一些根本就不是主序星，更不用說(shuō)它們被戴森球環(huán)繞了。難道蓋亞探測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確？實(shí)際上，蓋亞是被雙星系統(tǒng)和行星狀星云等天體“騙”了——這些天體看上去的距離可能比實(shí)際距離更近或更遠(yuǎn)。但一些科學(xué)家相信，通過(guò)對(duì)蓋亞數(shù)據(jù)的更精細(xì)分析，這樣的干擾信號(hào)可以被剔除。

下一步，是對(duì)其中最有希望的對(duì)象（但其身份實(shí)際上有許多種可能性）進(jìn)行核實(shí)。方法之一是對(duì)每顆最有希望的恒星的光譜信息進(jìn)行仔細(xì)鑒別，從而能比較肯定地推斷恒星是否被塵埃環(huán)繞，以及塵埃的性質(zhì)。例如，如果一顆恒星被一種常見(jiàn)的塵?！喹h(huán)芳香烴塵埃環(huán)繞，那么紫外線會(huì)被吸收和在特定的紅外波長(zhǎng)再次輻射。如果觀測(cè)到這些波長(zhǎng)的光數(shù)量更多，就能知道有多環(huán)芳香烴塵埃存在。

很關(guān)鍵的是，如果許多波長(zhǎng)的光均衡分布，就意味著并無(wú)塵埃環(huán)繞，那么這樣的恒星就有可能被戴森球環(huán)繞，這是由于單個(gè)戴森球或戴森球群在光譜上很均衡。

然而，要想確定一顆恒星是被戴森球環(huán)繞的話，需要排除的可能性實(shí)在太多。其實(shí)，在尋找外星生命方面，各類技術(shù)都不具有確定性，這當(dāng)然是一個(gè)大問(wèn)題。但扎克里森相信，他正在主導(dǎo)的這項(xiàng)針對(duì)性很強(qiáng)的搜尋計(jì)劃最終能發(fā)現(xiàn)至少100顆，也可能多達(dá)1000顆候選恒星，然后分析其中每顆恒星的多余紅外線是由自然原因（其中包括很多種原因）造成還是由戴森球造成。當(dāng)然，實(shí)際需要分析的恒星數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止1000顆，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止1萬(wàn)顆。

科學(xué)家希望，后續(xù)的光譜觀測(cè)將能提供在戴森球?qū)ふ曳矫嬖S多未解問(wèn)題的答案，包括候選恒星的形態(tài)、溫度和物質(zhì)構(gòu)成，以及是否有塵埃環(huán)繞。如果戴森球?qū)ふ艺吣塬@得即將發(fā)射的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡的寶貴觀測(cè)時(shí)段，那么有助于提高這些問(wèn)題的答案精確度。不過(guò)，一旦尋找戴森球的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一顆可能有戴森球環(huán)繞的恒星，他們就需要向該望遠(yuǎn)鏡團(tuán)隊(duì)給出足夠的理由，才可能得到該望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)時(shí)間。

詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡可能將參與對(duì)戴森球的搜索（想象圖）

但就算是最好的光譜數(shù)據(jù)，也不能一錘定音地?cái)喽ê蜻x恒星確實(shí)是被戴森球環(huán)繞的。沒(méi)有任何波長(zhǎng)能明確表明信號(hào)由外星人發(fā)出。要想確定是否有外星巨廈環(huán)繞一顆恒星，唯一辦法是偵測(cè)來(lái)自于疑似外星巨廈的外星無(wú)線電信號(hào)。扎克里森團(tuán)隊(duì)計(jì)劃把他們確定的疑似附近有戴森球存在的行星名錄交給尋找外星無(wú)線電信號(hào)的團(tuán)隊(duì)，甚至還需要把該名錄交給尋找外星人的所有科學(xué)家。

也有這種可能：我們可能將實(shí)際上看得見(jiàn)外星巨廈，而不是必須依賴紅外信號(hào)推測(cè)它的存在。通過(guò)合并多部望遠(yuǎn)鏡的探測(cè)數(shù)據(jù)，干涉儀能提高數(shù)據(jù)解析度。干涉儀已被證明能拍攝遙遠(yuǎn)恒星系統(tǒng)的驚人圖像。位于智利北部的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列干涉儀，已經(jīng)以高解析度揭示了環(huán)繞附近恒星的天然性巨大結(jié)構(gòu)，例如在行星形成后余下的殘骸盤。

早期儀器只能把這些巨大結(jié)構(gòu)辨析為模糊團(tuán)塊。而有了這個(gè)干涉儀陣列，就能辨識(shí)比木星環(huán)大數(shù)千倍、由巖石組成的巨大帶狀殘骸盤。但戴森球是否看上去很特別，因而容易辨認(rèn)？這很難說(shuō)，畢竟科學(xué)家直到現(xiàn)在對(duì)戴森球的模樣也只能進(jìn)行猜測(cè)。

扎克里森等人最近提出，尋找戴森球的技術(shù)已經(jīng)基本成熟，這方面的最大障礙是缺乏資金投入。這種局面可能將改觀，一些官方機(jī)構(gòu)已表示將投資尋找非外星人無(wú)線電信號(hào)的外星人技術(shù)指征，包括系外行星（位于太陽(yáng)系之外的行星）表面的太陽(yáng)能發(fā)電面板陣列。

在尋找戴森球方面，科學(xué)家深知挑戰(zhàn)之巨大，而且在今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間里都一樣。但隨著科學(xué)家知道的能遮擋恒星的天然機(jī)制越來(lái)越多，他們最終排除天然機(jī)制、找到戴森球的可能性也越來(lái)越大。

新的干涉儀陣列將加入對(duì)戴森球的搜尋

戴森球

要讓我們從行星人發(fā)展成宇宙人（在各個(gè)恒星系統(tǒng)之間旅行者），地球上的能源遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。為此，我們需要利用太陽(yáng)。

水星

我們建造戴森球所需的一些材料都可以從水星發(fā)射。水星不僅距離太陽(yáng)近，而且引力低，還富含鎳和鐵等金屬。

戴森球

太陽(yáng)每秒燃燒的能源相當(dāng)于萬(wàn)億枚核彈。在與太陽(yáng)距離最近的行星——水星的軌道內(nèi)，如果比萬(wàn)億還多得多、其中每顆面積為1平方千米的人造衛(wèi)星（它們共同組成一個(gè)戴森球網(wǎng)絡(luò)）都環(huán)繞太陽(yáng)，其發(fā)電總量就可能為地球人提供絕對(duì)能滿足星際旅行所需的電量。事實(shí)上，太陽(yáng)能的僅僅1%就相當(dāng)于我們今天能源總量的2000億倍。

太陽(yáng)能反射器

在軌道里，極其巨大數(shù)量的鏡面式人造衛(wèi)星把陽(yáng)光反射到太陽(yáng)能反射器上。

發(fā)射人造衛(wèi)星

因?yàn)樗菦](méi)有大氣層，所以可在水星表面采用軌道炮（而無(wú)需火箭）把鏡面式人造衛(wèi)星發(fā)射進(jìn)軌道。

太陽(yáng)能收集器

太陽(yáng)能收集器把接收到的陽(yáng)光集中發(fā)射到能源需求地，首先是水星。

提煉材料

提煉設(shè)施把開(kāi)采來(lái)的金屬加工成太陽(yáng)能反射器和太陽(yáng)能收集器。

開(kāi)采水星

完全依賴太陽(yáng)能的機(jī)器人大部隊(duì)開(kāi)采水星金屬。

拆解水星

一旦戴森球建造過(guò)程開(kāi)始，鏡面式人造衛(wèi)星的數(shù)量就會(huì)激增。其中每顆人造衛(wèi)星都發(fā)送能源來(lái)建造另一顆人造衛(wèi)星，因此人造衛(wèi)星數(shù)量以級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，直到整個(gè)水星都被拆解。當(dāng)戴森球建成后，地球人就可能前往宇宙中很多地方。