Woher kommt die Energie für die Weiterentwicklung der menschlichen Zivilisation? Müssen wir eine Dyson-Sphäre bauen?

Dieser Artikel basiert auf der Beantwortung von Fragen von Internetnutzern, siehe Screenshots:

Lassen Sie uns zunächst verstehen, was eine Dyson-Sphäre ist.

Die Dyson-Sphäre-Theorie ist eine Theorie von Freeman Dyson, einem amerikanischen Physiker und Mathematiker, der einst als Einsteins Assistent diente. Er glaubt, dass Energie der wichtigste Katalysator für die Entwicklung jeder kosmischen Zivilisation ist. Wenn die technologische Zivilisation ein bestimmtes Stadium erreicht hat, wird es nicht mehr möglich sein, die Zivilisation nur durch die Nutzung der Energie des Mutterplaneten voranzubringen. Derzeit kann das Niveau der Zivilisation nur durch die Maximierung der Sternenenergiegewinnung weiter verbessert werden.

Einfach ausgedrückt geht es darum, eine riesige kugelförmige Hülle zu bauen, die die Sterne umhüllt, von denen die Zivilisation abhängt. Sie sammelt die gesamte oder den größten Teil der Strahlungsenergie der Sterne und verhindert, dass diese im Weltraum verschwendet wird. Nur so können wir die Energie gewinnen, die wir für die Weiterentwicklung der Zivilisation brauchen. Später nannte man diese Kugel, die die Sonne umhüllt, Dyson-Sphäre.

Diese Theorie spiegelt die Theorie der dreistufigen kosmischen Zivilisation wider, die der ehemalige sowjetische Wissenschaftler Kardashev vorgeschlagen hatte. Er teilte die kosmischen Zivilisationen in drei Ebenen ein, und der Indikator zur Messung der Ebenen dieser Zivilisationen ist die Energie, die die Zivilisation kontrollieren und verbrauchen kann: Die Gesamtenergie, die eine Zivilisation der ersten Ebene kontrollieren und nutzen kann, muss der Gesamtenergie entsprechen, die der Stern an den Mutterplaneten abstrahlt; die Gesamtenergie, die eine Zivilisation der Stufe zwei kontrollieren und nutzen kann, muss der Gesamtenergie entsprechen, die vom Mutterstern abgestrahlt wird; die Gesamtenergie, die eine Zivilisation der Stufe drei kontrollieren und nutzen kann, muss die gesamte Strahlungsenergie ihrer eigenen Muttergalaxie erreichen.

Daraus können wir ersehen, dass die Drei-Ebenen-Zivilisationstheorie ein dynamischer Indikator für die Gesamtmenge an Energie ist, die von Zivilisationen auf verschiedenen Ebenen kontrolliert und genutzt wird, und dass die Anforderungen für verschiedene Sternensysteme unterschiedlich sind. Auf die menschliche Zivilisation auf der Erde übertragen, entspricht die Fähigkeit zur Kontrolle und Nutzung von Energie auf verschiedenen Zivilisationsebenen der Strahlungsenergie der Sonne und der Strahlungsenergie der Milchstraße.

Die Gesamtenergie der Sonnenstrahlung beträgt etwa 4*10^26 J/s (4 mal 10 hoch 26 Joule/Sekunde); Diese Energien werden kontinuierlich in den Weltraum abgestrahlt, und die Energie, die die Erde empfangen kann, beträgt nur ein 2,2-Milliardstel davon, also etwa 1,8*10^17 J/s; Die gesamte Strahlungsenergie der Milchstraße beträgt etwa 100 Milliarden Mal so viel wie die der Sonne, nämlich 4*10^37 J/s.

Um die erste Stufe der kosmischen Zivilisation zu erreichen, muss der Mensch in der Lage sein, die gesamte Energie zu kontrollieren und zu nutzen, die der Sonnenstrahlung entspricht, die die Erde erreicht. Um die zweite Zivilisationsstufe zu erreichen, müssen sie in der Lage sein, die gesamte Energie zu kontrollieren und zu nutzen, die der Sonnenstrahlung entspricht. Um die dritte Zivilisationsstufe zu erreichen, müssen sie in der Lage sein, die gesamte Strahlungsenergie zu kontrollieren und zu nutzen, die der der gesamten Milchstraße entspricht.

Welche Energiequellen gibt es für den aktuellen Zustand der menschlichen Zivilisation und ihre Weiterentwicklung?

Basierend auf der Gesamtmenge an Energie, die der Mensch derzeit kontrollieren und nutzen kann, haben Wissenschaftler berechnet, dass die Gesamtmenge an Energie, die der Mensch derzeit verbraucht, ungefähr 2*10^13J/s beträgt und der Zivilisationsgrad erst bei 0,73 liegt. Um die erste Stufe der Zivilisation zu erreichen, müssen Konsum und Nutzung auf der bestehenden Basis tausendfach gesteigert werden. Allerdings sind bereits jetzt Anzeichen einer Erschöpfung der chemischen Energiereserven der Erde erkennbar. Wie können wir die enorme Energie gewinnen, die für die Errichtung einer Zivilisation der ersten Stufe erforderlich ist? Wissenschaftler sind im Allgemeinen davon überzeugt, dass dieses Ziel nur durch eine kontrollierte Kernfusion erreicht werden kann.

Der Brennstoff für die kontrollierte Kernfusion sind Deuterium und Tritium, Isotope des Wasserstoffs. Diese Elemente sind auf der Erde weit verbreitet. Jeder Liter Deuterium im Meerwasser kann durch Kernfusion die Energie von etwa 300 Litern Benzin erzeugen. Es scheint, dass die Energie unerschöpflich erscheinen wird, wenn die kontrollierte Kernfusion erst einmal erfolgreich kommerziell genutzt wird.

Tatsächlich handelt es sich dabei um eine gewaltige Unterschätzung des Energiebedarfs für die Modernisierung einer Zivilisation. Selbst wenn es gelänge, die kontrollierte Kernfusion zu entwickeln, könnte sie nur die Energie erreichen, die für den Aufstieg zur ersten Zivilisationsstufe erforderlich wäre. Wissenschaftler schätzen, dass die Menschheit etwa 200 Jahre brauchen wird, um die Zivilisation auf Stufe 1 zu bringen, und dass der Energieverbrauch tausendmal so hoch sein wird wie heute.

Um von einer Zivilisation der Stufe eins zu einer Zivilisation der Stufe zwei aufzusteigen, muss der Energiebedarf im Vergleich zum aktuellen Niveau um mindestens das 10-Milliarden-Fache und im Vergleich zur Zivilisation der Stufe eins um das 2,2-Milliarden-Fache steigen. Diese erschreckende Energiemenge übersteigt möglicherweise die Vorstellungskraft vieler Menschen. Woher soll bis dahin diese enorme Energie kommen? Nicht nur, dass es auf der Erde nicht zu finden ist, selbst wenn alle Planeten des Sonnensystems zu Briketts verbrannt oder in Kernfusionsbrennstoff umgewandelt würden, wäre es nicht einmal möglich, ein Zehntel der benötigten Energie zu erzeugen.

Denn alle Himmelskörper des gesamten Sonnensystems außer der Sonne, einschließlich der acht Planeten und mehrerer Zwergplaneten, Hunderter Satelliten sowie aller kleinen Himmelskörper, Trümmer und Staub, machen zusammen nur 0,14 % der Masse des gesamten Sonnensystems aus. Die Masse einer Sonne macht 99,86 % der Gesamtmasse des Sonnensystems aus.

Daher kann die Menschheit ihren Bedarf für den Aufstieg zu einer Zivilisation der Stufe 2 nur durch die Nutzung von Sonnenenergie decken. Die gesamte Sonnenstrahlungsenergie ist lediglich ein Zeichen dafür, dass die Menschheit die zweite Stufe der Zivilisation erreicht hat. Was die Methode zur Einbindung der gesamten Sonnenenergie angeht, ist den Wissenschaftlern die Dyson-Sphäre als beste Methode eingefallen.

Natürlich ist die Dyson-Sphäre nicht nur eine versiegelte Hülle. Viele Wissenschaftler haben verschiedene Annahmen über die Form der Dyson-Sphäre getroffen, wie z. B. Dyson-Blase, Dyson-Wolke usw. Ich habe diese bereits in meinen früheren Artikeln oder Fragen und Antworten ausführlich erläutert, daher werde ich hier nicht näher darauf eingehen.

Unabhängig vom Typ der Dyson-Sphäre befindet sie sich in der Nähe der Erdumlaufbahn, das heißt, mit der Sonne als Kern wird eine kugelförmige Hülle mit einem Radius von etwa 150 bis 200 Millionen Kilometern errichtet, um das Sonnenlicht zu blockieren, sodass der Bereich der Sonneneinstrahlung das 2,2 Milliardenfache der Erde erreicht oder sich diesem annähert, und dann durch Kernfusion durch die Einrichtungen auf der Hülle der Dyson-Sphäre in nutzbare Energie umgewandelt wird. Dies entspricht der Gewinnung der gesamten oder des größten Teils der Strahlungsenergie der Sonne, wodurch der Modernisierungsbedarf der Zivilisation der zweiten Ebene gedeckt werden kann.

Einige Wissenschaftler schätzen, dass die Menschheit noch 5.000 Jahre brauchen wird, um die Zivilisationsstufe 2 zu erreichen. Mit anderen Worten: Der Bau der Dyson-Sphäre muss innerhalb von 5.000 Jahren abgeschlossen sein, bevor die Menschheit die Energie gewinnen kann, die sie für den Aufstieg zu einer Zivilisation der Stufe 2 benötigt. Manche Freunde fragen sich vielleicht, warum es so viel Energie kostet, die menschliche Zivilisation weiterzuentwickeln?

Manche Dinge sind für uns heute schwer zu verstehen, genauso wie die Menschen in der Antike unseren heutigen Energieverbrauch nicht verstehen konnten. Entsprechenden Datenanalysen und Statistiken zufolge ist der heutige Energieverbrauch 2.300-mal so hoch wie in der frühen Agrargesellschaft. Ich wage nicht zu behaupten, dass diese Statistik sehr genau ist, aber sie zeigt zumindest, dass der Energiebedarf jeder Zivilisation in einer völlig anderen Größenordnung liegt.

Was für eine Gesellschaft wird also die Zivilisation der zweiten Ebene sein?

Nach dem Kardaschow-Konzept der Zivilisationsstufen werden wir, sobald wir die erste Zivilisationsstufe erreicht haben, keine Bedrohungen mehr vom Mutterplaneten fürchten müssen. Als menschliche Zivilisation müssen wir uns vor keiner Katastrophe auf der Erde fürchten, auch nicht vor Klima- und geologischen Katastrophen. Vulkanausbrüche, Erdbeben und Tsunamis werden ein Kinderspiel sein.

Und der Energieverbrauch wird tausende Male höher sein als das derzeitige Niveau. Der Energieverbrauch wird hauptsächlich zur Reaktion auf das Klima und zur Kontrolle des Klimas, für geologische Aktivitäten, groß angelegte Weltraumaktivitäten, industrielle Aktivitäten wie künstliche Intelligenz, ständig aktualisierte und verbesserte globale Transportsysteme, komplette Kommunikationsnetzwerksysteme, die Erforschung und Popularisierung der menschlichen Gesundheit und Langlebigkeit, die Forschung zum Hochladen und Übertragen von Bewusstsein usw. verwendet werden.

Die Aktivitäten der menschlichen Zivilisation der ersten Ebene werden sich im gesamten Sonnensystem ausbreiten und andere Planeten oder Satelliten im Sonnensystem kolonisieren, sodass der menschliche Eierkorb in den Körben mehrerer Planeten gelagert werden kann, um einen Völkermord zu verhindern, wenn eine unvorhersehbare Naturkatastrophe eintritt. Die Energie, die zum Erreichen dieses Zivilisationsniveaus benötigt wird, beruht hauptsächlich auf kontrollierter Kernfusion und Solarenergietechnologie.

Wenn die Menschheit die zweite Zivilisationsstufe erreicht, wird sie keine Angst mehr vor Katastrophen aus dem Sonnensystem haben, darunter auch vor Sonneneruptionen, Asteroideneinschlägen und anderen Naturkatastrophen, die heute unaufhaltsam sind. Die Energie wird hauptsächlich für die Bedürfnisse der Modernisierung der menschlichen Gesellschaft verwendet, einschließlich der menschlichen Gesundheit und Langlebigkeit und der Verbesserung der menschlichen Existenz, wie etwa einer bewussten Existenz usw., sowie zur Abwehr verschiedener großer Naturkatastrophen und für die Notwendigkeit interstellarer Reisen.

Die Aktivitäten dieser Zivilisationsstufe werden die Sternensysteme erreichen, die das Sonnensystem umgeben, das heißt, sie werden aus dem Sonnensystem herausfliegen und äußere Sternensysteme kolonisieren. Innerhalb des Sonnensystems hat der Bau der Dyson-Sphäre alle Planeten und sogar die Staubfragmente zersetzt. Das Sonnensystem ist jetzt leer, es sind nur noch eine Sonne und eine riesige Kugelschale übrig. Neben der Erforschung und Kolonisierung außerhalb des Sonnensystems leben alle verbleibenden Menschen in auf Dyson-Sphären errichteten Weltraumstädten und führen ein neues Leben, das wir heute nicht verstehen können.

Die Energie, um dieses Zivilisationsniveau zu erreichen, ist Sonnenenergie. Bei dieser Energie handelt es sich nicht mehr um die Energie, die durch Geräte zur Sammlung und Umwandlung von Solarenergie gewonnen wird, wie wir sie heute kennen. Stattdessen handelt es sich um die direkte Umwandlung von Sonnenstrahlung in Kernfusionsenergie durch das Gerät auf der Dyson-Sphäre. Raumschiffe nutzen diese Energie, um zu weit entfernten Sternen zu fliegen, und auch die Menschen, die in Dyson-Sphären leben, sind auf diese Energie angewiesen, um ihre Produktion und ihren Konsum zu finanzieren.

Lassen Sie mich nun Ihre Frage beantworten:

Allein der Bau einer Dyson-Sphäre erfordert enorme Mengen an Energie, Materialien und Ingenieurstechnologie. Wenn eine Zivilisation tatsächlich über diese Art von Macht verfügt, kann die Energie eines Sterns daher nur einen Bruchteil der Energie ausmachen, die diese Zivilisation benötigt oder kontrollieren kann. Also ... wird eine Dyson-Sphäre noch benötigt?

Tatsächlich ist diese Auffassung falsch oder zumindest ungenau, da sie die Energie der Sonne unterschätzt. Da der Mensch im Sonnensystem keine größere Energie als die Sonnenenergie gewinnen kann, ist es, egal wie schwierig es ist, eine Dyson-Sphäre oder ein anderes Projekt zu bauen, unmöglich, mehr Energie zu verbrauchen als die Sonnenenergie, die 4*10^26J/s beträgt.

Dies ist die Energiemenge, die die Sonne in einer Sekunde abstrahlt. Laut Statistik betrug der weltweite Stromverbrauch im Jahr 2021 28,466 Billionen kWh. Die von der Sonne in einer Sekunde abgestrahlte Energie entspricht dem derzeitigen Stromverbrauch der Menschheit in 3.903 Jahren und der Sprengkraft von 9,6 Billiarden Tonnen TNT, also der Sprengkraft von etwa 7,36 Billionen gleichzeitig explodierenden Hiroshima-Atombomben. Die enorme Strahlungsenergie der Sonne beträgt das 20-Billionenfache des gesamten Energiebedarfs der Menschheit.

Daher ist die Sorge des Fragestellers unbegründet und unnötig. Sowohl die Dyson-Sphäre-Theorie als auch die Zivilisationshierarchie-Theorie wurden in den 1960er Jahren entwickelt und finden in der wissenschaftlichen Gemeinschaft breite Anerkennung. Seitdem haben Astronomen diese Theorien im Wesentlichen bei ihrer Suche nach außerirdischen Zivilisationen übernommen. Beispielsweise können wir mit einem riesigen astronomischen Teleskop den Himmel absuchen, um festzustellen, ob es Sterne gibt, bei denen der Verdacht besteht, dass es sich um Dyson-Sphären handelt. Leider konnten bisher keine eindeutigen Beweise für die Existenz solcher Sterne gefunden werden.

Allerdings handelt es sich bei der Dyson-Sphäre-Theorie und der Zivilisationsstufen-Theorie um logische Schlussfolgerungen, die Wissenschaftler auf der Grundlage von Beobachtungsergebnissen und wissenschaftlichen Erkenntnissen gezogen haben, also um wissenschaftliche Vermutungen. Es ist noch nicht absehbar, ob sich die kosmische Zivilisation tatsächlich auf diese Weise entwickeln und weiterentwickeln wird, ob die zukünftige Forschung zur kosmischen Zivilisation diesem Gedankengang weiterhin folgen wird oder ob neue Theorien entstehen werden.

Ob man an die Dyson-Sphäre glaubt oder nicht und ob die Dyson-Sphäre erfolgreich gebaut werden kann, ist daher reine Ansichtssache. Sie müssen sich darüber nicht allzu viele Sorgen machen. Was denken Sie zu diesem Thema? Willkommen zum Diskutieren und Kommentieren.

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