核聚变在二级文明眼中,就像个打火机,另一种物质才是终极能源
核聚变在二级文明眼中,就像个打火机,另一种物质才是终极能源
宇宙那么大,我们有理由相信,人类并不是宇宙中唯一的智慧文明。早在1964年,天文学家尼古拉·卡尔达舍夫就提出了"宇宙文明等级"的概念,将智慧文明分为三个等级:能够掌控行星级、恒星级以及星系级能量的一、二、三级文明。1973年,天体物理学家卡尔·萨根提出了"文明指数"概念,给出了具体的计算公式。根据该公式,一、二、三级文明的平均总功率分别为10的16次方瓦特、10的26次方瓦特、10的36次方瓦特,而人类目前的平均总功率约为2乘以10的13次方瓦特,对应的文明指数约为0.73。
对于人类来说,距离一级文明其实并不算特别遥远。人类目前正在致力于可控核聚变的研究,科学家普遍认为,在人类真正掌握可控核聚变之后,进入一级文明就只是一个时间问题,乐观的估计,只需要100年左右的时间。但二级文明就不一样了,这种文明的平均总功率高达人类目前平均总功率的5万亿倍之多,如此巨大的能量,仅凭可控核聚变是很难获取到的。正因为如此,才有观点认为,核聚变在二级文明眼中,就像个打火机,而另一种物质——反物质才是终极能源。
核聚变释放的能量,其实是来自于核聚变反应过程中产生的质量损失,这可以通过爱因斯坦的质能方程(E = mc^2)来进行描述。但或许你不知道的是,核聚变反应的质能转化率其实是很低的,比如说相对容易实现、释放能量也相对较高的氘氚核聚变,其质能转化率只有0.7%左右,也就是说,1千克的核燃料参与反应,仅仅只有大约7克的质量转化成了能量。
反物质则是由反粒子构成的,例如反质子、反中子、正电子等。当反物质与普通物质相遇时,双方就会在一瞬间发生湮灭,而涉及湮灭的质量将100%地转化为能量。更重要的是,由于一份反物质必须与相同质量的普通物质才能实现完全的湮灭,而普通物质则随处可得,因此用一份反物质,就可以轻松得到相当于其双倍质量的能量。
人类制造反物质的原理可以简单地描述为:根据爱因斯坦提出的质能方程,能量也可以转化为质量,当高速粒子发生碰撞时,会在一个极小的空间范围内产生极高的温度和压力,在这样的极端条件下,它们携带的一部分能量就会转化为等量的普通粒子和反粒子,这些新产生的粒子和反粒子会被强大的磁场分离和捕获,从而得到反物质。通过这样的方法,人类需要极大的投入,才能产出极少的反物质。在过去的时间里,人类制造的反物质总质量大概只有十几纳克,而1纳克仅仅只有0.000000001克,所以人类使用反物质当作能源根本就不现实。
对于科技水平远远领先于人类的二级文明来讲,大规模地制造反物质应该不是什么问题。科技高度发达的二级文明,已经掌握了堪称完美的质能相互转化的技术。在这个假设成立的基础上,二级文明能够轻松地将恒星的能量不断地转化为等量的普通物质和反物质,其中的普通物质就可以作为建造"戴森球"的材料,而反物质则被当作终极能源存贮起来,如此一来,既解决了"戴森球"的材料问题,又可以大规模地制造出反物质。
当然了,这其实只能说是一种猜测,毕竟到目前为止,我们从未在地球之外发现过其他智慧文明的痕迹,而可以预见的是,即使一切顺利,人类想要进入二级文明,也需要极为漫长的时间,所以大家看看就成,不必当真。