戴森球：外星文明的搜寻
利维坦按：戴森球之前推送的文章里已经介绍过，回复134可以取阅之前的文章。
佛里曼·戴森
1960年，身为数学家、物理学家的全能天才佛里曼·戴森预言说，假设宇宙中的所有文明能够存活足够长的时间，那么这些文明所在行星最终难以逃脱资源枯竭的厄运。戴森说，能源枯竭是每个文明进化过程中的一个重要的坎，所有文明如若想迈过这道坎必然要走相同的路：即建造一个巨大的集光极——一个能包围局域恒星的球形太阳能板。天文学家们喜欢将这一超级建筑称作戴森球。戴森的这一设想也许听起来只是一场思想实验，但是如果这一设想切实可行的话，其意义非凡：如果我们想找到高级的外星文明，我们应当搜寻戴森球的迹象。
广角红外巡天探寻器（WISE）观测到的太空一部分，NASA对太空的全角探索
上个月（利维坦注：指2012年9月），由宾夕法尼亚州立大学詹森·莱特打头的天文学家三组合，开始了为期两年的戴森球大搜寻，这次搜寻将会横跨整个银河系以及上百万的其他星系。这一项目受到坦普利顿基金会的一笔可观资助，坦普利顿基金会是一个慈善组织，专门资助那些探寻人类面临的、与“人类目的和终极现实”息息相关的“重大问题”的研究。
那么莱特及其团队怎样寻找戴森球呢？一提到“球”一词，人们在脑海里就会构想一个实体结构，然而莱特说研究小组不会寻找实壳体。他说：“即使太阳系中有足够的物质让我们构建一个实球体，这样的球体在物理学上是不可行的。”他继而告诉我说：“戴森球应该更像是很多集电极的集合群。”
这一极具未来主义色彩的外星技术的猜测听起来像是天方夜谭，没有科学依据，但是对外星文明的探索一直以来都是基于类似的猜测展开的。想想促成地外文明搜寻计划（SETI）的那些猜测，这些猜测听起来都像天方夜谭。地外文明搜寻计划应用了望远镜阵列搜寻天际外来无线通讯信号，以寻找外星文明。目前，人类没有多余能量来放射出SETI所要搜寻的无线电信号。今年年初，天文学家罗伯特·格雷曾告诉我说，想要全天候运作一个无线电信标，想要使这一信标能向各个方向发射信号，其强度足以被许多光年之外的设备所接收到，需要消耗很多能量，能量之大，只有成千上万的大型发电厂才能支撑。SETI项目断言说，先进文明会特别重视与其他文明的交流，至少他们会舍得消耗大量能量以取得与其他文明进行交流的机会。另外，这些先进文明会通过传送无线电波进行交流，而且他们传送的信号频段能够被我们所检测到。我们要想找到天外智能生物，他们存在是不够的，他们还需要以可预测的方式研发和应用相关技术以被我们检测到。
艺术家对戴森球“群状结构”描摹。
与SETI相比，对戴森球的探寻不需要我们对未来外星文明的目的做出过多猜测。事实上，大部分的猜测都是直接从简单的生物学出发的。项目组组长莱特解释道：“生命想要延续必然要消耗能量，然后这些能量必然会以余热的形式重新放射出来。”文明越强大，所用的能量和再辐射出的能量就也多。同样生命（必然）繁殖，那么对能量的需求就有可能呈指数增长。如果不加节制，对能量需求的增长将最终超过所在星球所能提供的能量。这种情况下，一个文明想要维持增长的态势，别无他选，只有从其他行星开采能源，最终是利用他们的恒星。
拿我们的地球做个例子来说，奥利佛·莫顿打过这样一个有意思的比方，他说太阳每天都会向我们的地球投射出12万太瓦的太阳光，是我们工业文明所需能量的1万倍。这些能量听起来似乎很多，但是请记住人类工业文明才刚刚起步，而且增长速度很快。就在刚刚过去的三十年里，全球能量供应增长了一倍。以这种倍数增长的话，400年后，我们所收集和产生的能量足以和投射到地球上的太阳能持平。因此，现在我们也许应当考虑建设戴森球的计划了。
可以想象，一个先进外星文明消耗的能源可能是地球文明的很多倍，尤其是当我们考虑到这一文明早在数亿年前就完成了工业革命，并且对能量的需求就已经成倍增加的时候，这一想象更加切合实际。戴森球可能在我们这个宇宙中已经存在很多年，并且其他文明从中受益很多。
戴森球与另一文明进化理论模型卡尔达肖夫指数很吻合。1964年，前苏联天文学家尼库莱·卡尔达肖夫尝试着描摹一项关乎技术演进的理论：随着时间的推移，一个文明需要支配越来越多的能源，而这些技术是如何演变，满足这一文明的需求的呢？卡尔达肖夫等级论将文明划分为三个类型：I型文明充分利用所在星球上所有可以利用的能源；II型文明可以支配其局域恒星的能源；III型文明则可以利用其所在星系的能源。因此，从本质上讲，搜寻戴森球就是探寻II型文明的存在。另外，由于建立在一个文明对能量应用的基础之上，戴森球设想相对于其他探寻地外生命的研究，如SETI，就又多了一个优势：即使外星人没兴趣与地球人对话，我们依然可以找到这些外星文明。
这是因为如果戴森球存在的话，就一定会放射出一种非常特别的热信号，并且我们可以通过红外望远镜观测到这些信号。当电脑用电的时候电脑本身就会发热，同样的道理，当戴森球聚集太阳能的时候本身也会升温。这些热量就会以红外线而非可视光的形式辐射出来。莱特解释说“戴森球在中红外光下看起来会特别亮。就像人体，在黑夜里，我们是看不见的，但是带上中红外线眼镜后，我们就会看到人体发出很明亮的光。”
建有戴森球的文明想要想不被发现需要不遗余力，要么以某种全新的方式除去余热，要么需要建成一个能发出冷光的超大散热器，而这些冷光需要足够冷，在宇宙微波背景（宇宙大爆炸的余光）下不会被发现。莱特告诉我说，后一种解决方案将会涉及到建造一个球体，而这个球体将比需要的大出一百多倍。“只要一个文明想隐藏那么它就一定能够隐藏，”他接着说，“但是要想隐藏，整个文明需要精心策划并构建出一个庞大的工程体系。”
类星体概念图
莱特参与的这一外星人探寻项目并非是人类对戴森球的第一次探寻。早在二十世纪八十年代，费米实验室就曾在红外天文卫星数据中寻找戴森球的迹象，这是第一个基于太空的红外巡天观测。在这次观测中，他们发现了几个候选来源，但是经过近距离观测后，发现这些物体不是巨星，就是太空中的尘埃天体，这些天体会将吸收的星光辐射出去。莱特小组可以得到菲米实验室只能梦想的数据，他们会对三种不同的红外巡天观测进行寻读，这三种观测包括美国国家航空和宇宙航天局的WISE，WISE要比IRAS设备敏感上百倍。他们不仅会在我们所在银河系中寻找戴森球，也会寻找放射出余热的其他星系——这些星系可能包含有很多星体，而这些星系可能隐藏在颇富技术含量的超级结构中。
一旦莱特及其团队能够在预期的天象之外观测到一些异常，他们就会对这些异常现象进行确认，这一确认过程持续时间长，并且全球的天文学家很有可能会参与其中，全球的天文望远镜也会被应用进来。莱特很谨慎地说到不管原始数据会指示什么，他都不会轻易下任何论断。莱特说，“我们曾经多次发现某些类似外星人的不明物体，然而慢慢的我们就会发现这些物体其实是一些很有意思也很正常的现象。”事实上，卡尔达肖夫也曾经以为他已经发现几个疑似III型文明，III型文明的能源来自于整个所在星系。但是最后确定这些疑似物其实是只是类星体而已。
交谈快要结束的时候，我问莱特除了戴森球和卡尔达肖夫指数之外，还有没有其他描述地外文明的理论模型，这些模型会是怎么样的。莱特回答说：“在参考文献中我还没有看到其他的指数，但是并不排除其他文献中可能会提到过不同的模型和指数。”天体物理学中关于科学和科幻小说的界限很模糊。莱特强调说：“对这些问题的最好的论述一般出现在平装小说中。”“我可以告诉你，如果我写一本严肃的研究计划，并且一半的参考书目出自科幻小说，大家会感觉很奇怪。”