數(shù)學(xué)模型表明，質(zhì)量分布與輻射壓力或使巨型結(jié)構(gòu)無需持續(xù)調(diào)控即可收集恒星能量。

格拉斯哥大學(xué)一位科學(xué)家深入探討了名為“戴森球”的巨型假設(shè)性能量收集結(jié)構(gòu)存在的可能性。一項新研究指出，在適當條件下，“恒星引擎”和“戴森泡”均可能達到引力穩(wěn)定狀態(tài)，從而能夠環(huán)繞遙遠恒星運行并收集巨量能源。

戴森球理論溯源

戴森球最初由物理學(xué)家兼數(shù)學(xué)家弗里曼·戴森于1960年發(fā)表的一篇論文中提出。戴森推測，最先進的外星文明將有能力大規(guī)模采集其所在恒星的能源，其規(guī)模遠超當今地球上的可再生太陽能技術(shù)。這些文明可能在宿主恒星周圍部署巨型結(jié)構(gòu)，從而向宇宙深處擴張。

自戴森提出巨型太空結(jié)構(gòu)的設(shè)想以來，許多研究已探討了各類戴森球的可能性。例如，“恒星引擎”可利用恒星能量產(chǎn)生推力，將整個恒星系變?yōu)榭梢苿拥暮教炱?，其核心是通過巨型反射盤利用恒星輻射。而“戴森泡”則由成群的小型能量收集航天器環(huán)繞恒星構(gòu)成。

無論何種類型，這類結(jié)構(gòu)面臨一個關(guān)鍵挑戰(zhàn)：規(guī)模越大，維持穩(wěn)定運行的難度就越高。格拉斯哥大學(xué)工程科學(xué)教授科林·麥金尼斯在發(fā)表于《英國皇家天文學(xué)會月刊》的新論文中，通過數(shù)學(xué)論證闡釋了戴森球存在的可能性。他指出，適當?shù)墓こ谭雷o措施可使這些結(jié)構(gòu)保持引力穩(wěn)定，從而釋放巨大的能量采集潛力。

麥金尼斯接受采訪時表示：“SETI（搜尋地外文明）研究長期關(guān)注恒星周圍的超大型人工結(jié)構(gòu)，如恒星引擎和戴森泡。我的興趣在于通過數(shù)學(xué)模型理解其動力學(xué)機制，尤其是如何實現(xiàn)被動穩(wěn)定配置?！?/p>

恒星級能源利用之道

麥金尼斯的研究旨在探究戴森球是否能在無需全天候維護的情況下持續(xù)運行。為此，他建立了簡化模型評估這些假設(shè)結(jié)構(gòu)，將戴森球視為擴展物體而非質(zhì)點，以更真實地模擬引力與輻射壓力作用。

對于恒星引擎，模型顯示其穩(wěn)定性取決于用于收集太陽能量的反射盤上的質(zhì)量分布。若質(zhì)量均勻分布，反射盤將存在固有穩(wěn)定性問題；但若反射體由承載大部分質(zhì)量的外環(huán)支撐，則可能實現(xiàn)被動穩(wěn)定。

而對于戴森泡，麥金尼斯設(shè)想了一種由大量低質(zhì)量反射器組成的高密度云團。只要云團規(guī)模足夠大，其自身引力不會引發(fā)不穩(wěn)定，即可在穩(wěn)定構(gòu)型中運行。

麥金尼斯認為，深入理解這些結(jié)構(gòu)在現(xiàn)實中的運行機制，有助于指引搜尋地外智慧生命的方向，最終幫助科學(xué)家在浩瀚宇宙中明確觀測目標。

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