第225章 未来技术（3）
分解装置
在科幻作品中，分解光束是一种流行的武器，因为从敘事角度来看，它们提供了一种简单的方式来清除物体或人物。它们很容易描绘：瞄准武器，切换镜头，移除目標，然后在后期添加炫目的光束效果。这些光束通常被描绘得异常精准，能够分解特定物体而不伤害附近的任何其他东西。如果武器本身具有智能，这可能是合理的 —— 考虑到未来智能武器的概念，这是有可能的。但这引出了一个大问题：被分解的物质会发生什么？如果分解光束只是將物质传送到另一个现实，或者传送到例如恆星中，那么基本不会有什么问题 —— 除非被分解的目標能够以某种方式返回。然而，如果分解意味著在化学层面上蒸发目標，那么物质並没有消失，而是被转化为能量。这就是问题变得危险的地方。一个人体在化学层面上被蒸发，本质上会变成一颗炸弹。其释放的能量远远超过同等质量的大多数常规炸药。因为像 tnt 这样的炸药，与其说能量密度高，不如说能量释放速度快。同等质量的煤炭、石油甚至人体脂肪，所含的能量都比 tnt 多。用光束武器蒸发一个人，会產生巨大的爆炸，可能会让房间里充满过热的蒸汽。虽然它可能没有传统炸弹那样的破坏性衝击波，但对附近的任何人来说仍然是灾难性的。更糟糕的是，科幻作品中经常將分解描述为 “原子化”—— 即把物质分解成单个原子。这需要的能量大约是化学蒸发的 10 倍。如果武器更进一步，剥离所有电子，或者更糟，分裂原子核，那么就进入了核领域。这种能量释放可能相当於甚至超过核爆炸，使得此类武器在近距离使用时完全不切实际。分解武器存在一些实际考量：如果分解不涉及 teleportation 或將物质传送到其他地方，那么每次使用武器本质上都是在释放炸弹的破坏力。为了安全起见，这类武器需要在相当远的距离使用，並且使用者要充分了解其爆炸后果。一个更简单的替代方案，例如高能雷射或热风枪，理论上可以达到同样的效果，但正如我们所指出的，这种方法不够精准，破坏性也大得多。“死了就是死了”—— 为什么要花费数十亿焦耳的能量去做一颗 1000 焦耳的子弹就能做到的事情，或者乾脆发射一百万颗子弹呢？另一种概念可能涉及一种场，能够抑制维繫物质的力，例如原子键。虽然这引发了能量守恆的问题（我们將在几分钟后討论场抵消器时更详细地解释），但这种方法理论上可以让物质 “解聚”，而无需大量的能量输入。然而，即使是这种方法也无法消除爆炸性能量的释放。例如，仅仅打破人体中原子之间的键，就会释放出相当於人体內部温度的能量。平均每个人体含有约 10 兆焦耳的热能，大致相当於 5 磅 tnt 的能量。虽然这不会產生传统炸药那样的衝击波或弹片，但仍然会造成巨大的爆炸，足以对周围区域造成严重破坏 —— 相当於十几颗手榴弹的威力。分解技术虽然是科幻作品中的常见元素，但从真实物理的角度来看，面临著巨大的挑战。无论是通过能量释放还是基本力操控，蒸发一个人或一个物体的后果，其破坏性可能不亚於常规炸药，甚至更糟。要实现精准使用而不產生附带损害，这一概念需要先进的解决方案 —— 这些解决方案可能会进入推测性或克拉克技术的领域，例如將目標困在一个可以传送到另一个宇宙的空间泡中。
戴森球
戴森球以及一般意义上的恆星工程，经常被错误地归类为 “偽克拉克技术”。虽然科幻作品中常常將它们描绘成只有超级先进文明才能建造的近乎不可能的结构，但实际上我们有明確的技术路径来建造它们 —— 事实上，它们可能比许多近未来技术（如核聚变发电或医用纳米机器人）更容易实现。这种误解可能源於它们庞大的规模。这种观点也適用於许多恆星工程项目，例如恆星提升、人造太阳或膜结构 —— 这些概念虽然规模宏大，但並不一定依赖先进技术（儘管此类技术无疑会有所帮助）。戴森球 —— 或者更准確地说，戴森球群—— 默认情况下环绕整个恆星运行，提供的表面积是地球的十亿倍以上。正如我们的许多老观眾所知，弗里曼?戴森最初提出的戴森球群，是一群围绕恆星运行的能量收集卫星。这些卫星不需要比我们现在的卫星先进多少，而且球群可以逐步扩展，最终可能完全包裹恆星以收集其能量。除了能量收集器之外，球群还可以容纳其他设施，包括经典的旋转太空棲息地，供人类居住。话虽如此，科幻作品中经常將戴森球描绘成一个巨大的空心倒置外壳，类似於一颗行星。然而，这种设计显然属於克拉克技术的范畴 —— 即使拥有必要的技术，我也不认为这种方法对於创造居住空间特別实用。环形世界是围绕恆星运行的巨大旋转环，利用离心力模擬重力。这些结构需要像磁物质这样坚不可摧的材料，围绕恆星倾斜排列的环形世界，有可能形成类似戴森球群的结构。但为什么不坚持使用简单的外壳 —— 经典的戴森球呢？原因有几个：首先，引力动力学。球形外壳內部不会產生引力。如果你在地球內部向下挖 100 英里，上方的质量会相互抵消，你所感受到的重力就相当於地球半径减少 100 英里后的重力。同样，戴森球內部除了中心的恆星外，重力为零。这意味著所有的空气、水和人最终都会落入恆星 —— 除非使用人工引力发生器来固定这些东西。其次，结构强度。外壳需要坚不可摧的强度来支撑自身的重量。虽然一些主动支撑系统可能提供解决方法，但工程挑战仍然令人望而生畏。第三，永恆的白昼。戴森球內部將是永恆的白昼，没有自然的昼夜循环。值得称讚的是，玛格丽特?韦斯和崔西?希克曼的科幻奇幻小说《死亡之门》系列中的《精灵之星》，探討了这一独特的挑战。这是我遇到的少数几部认真探索戴森球对文明和生態系统影响的作品。与环形世界一样，戴森球中的永恆白昼问题可以通过镜子和遮光板来缓解。然而，这种设计的戴森球半径仍將远大於地球轨道 —— 我们通常想像的戴森球，其外壳大致位於地球到太阳的轨道距离处，但要实现类地环境，其半径需要接近两倍，远远超过火星轨道，接近小行星带。一个重大的挑战是所需的巨大建筑材料。小行星带的质量远远不足以满足需求，尤其是因为戴森球通常假设其材料层比典型的太空棲息地或薄太阳能收集器更厚。即使我们採用恆星提升技术从太阳中提取金属，这可能仍然不足一个数量级。另一方面，拥有人工引力的文明可以克服许多这些挑战。此类技术將使从恆星中获取材料变得更加可行。他们可能会利用恆星的可用质量建造儘可能大的球体，同时將恆星的核聚变速率降低到足以舒適地照亮球体的水平。剩余的恆星物质可以被保留下来，以延长恆星的寿命，確保该结构的长期可持续性。此外，当围绕更大的恆星建造时，他们可能能够利用引力技术將氢和氦锻造为重元素。
在科幻作品中，分解光束是一种流行的武器，因为从敘事角度来看，它们提供了一种简单的方式来清除物体或人物。它们很容易描绘：瞄准武器，切换镜头，移除目標，然后在后期添加炫目的光束效果。这些光束通常被描绘得异常精准，能够分解特定物体而不伤害附近的任何其他东西。如果武器本身具有智能，这可能是合理的 —— 考虑到未来智能武器的概念，这是有可能的。但这引出了一个大问题：被分解的物质会发生什么？如果分解光束只是將物质传送到另一个现实，或者传送到例如恆星中，那么基本不会有什么问题 —— 除非被分解的目標能够以某种方式返回。然而，如果分解意味著在化学层面上蒸发目標，那么物质並没有消失，而是被转化为能量。这就是问题变得危险的地方。一个人体在化学层面上被蒸发，本质上会变成一颗炸弹。其释放的能量远远超过同等质量的大多数常规炸药。因为像 tnt 这样的炸药，与其说能量密度高，不如说能量释放速度快。同等质量的煤炭、石油甚至人体脂肪，所含的能量都比 tnt 多。用光束武器蒸发一个人，会產生巨大的爆炸，可能会让房间里充满过热的蒸汽。虽然它可能没有传统炸弹那样的破坏性衝击波，但对附近的任何人来说仍然是灾难性的。更糟糕的是，科幻作品中经常將分解描述为 “原子化”—— 即把物质分解成单个原子。这需要的能量大约是化学蒸发的 10 倍。如果武器更进一步，剥离所有电子，或者更糟，分裂原子核，那么就进入了核领域。这种能量释放可能相当於甚至超过核爆炸，使得此类武器在近距离使用时完全不切实际。分解武器存在一些实际考量：如果分解不涉及 teleportation 或將物质传送到其他地方，那么每次使用武器本质上都是在释放炸弹的破坏力。为了安全起见，这类武器需要在相当远的距离使用，並且使用者要充分了解其爆炸后果。一个更简单的替代方案，例如高能雷射或热风枪，理论上可以达到同样的效果，但正如我们所指出的，这种方法不够精准，破坏性也大得多。“死了就是死了”—— 为什么要花费数十亿焦耳的能量去做一颗 1000 焦耳的子弹就能做到的事情，或者乾脆发射一百万颗子弹呢？另一种概念可能涉及一种场，能够抑制维繫物质的力，例如原子键。虽然这引发了能量守恆的问题（我们將在几分钟后討论场抵消器时更详细地解释），但这种方法理论上可以让物质 “解聚”，而无需大量的能量输入。然而，即使是这种方法也无法消除爆炸性能量的释放。例如，仅仅打破人体中原子之间的键，就会释放出相当於人体內部温度的能量。平均每个人体含有约 10 兆焦耳的热能，大致相当於 5 磅 tnt 的能量。虽然这不会產生传统炸药那样的衝击波或弹片，但仍然会造成巨大的爆炸，足以对周围区域造成严重破坏 —— 相当於十几颗手榴弹的威力。分解技术虽然是科幻作品中的常见元素，但从真实物理的角度来看，面临著巨大的挑战。无论是通过能量释放还是基本力操控，蒸发一个人或一个物体的后果，其破坏性可能不亚於常规炸药，甚至更糟。要实现精准使用而不產生附带损害，这一概念需要先进的解决方案 —— 这些解决方案可能会进入推测性或克拉克技术的领域，例如將目標困在一个可以传送到另一个宇宙的空间泡中。
戴森球
戴森球以及一般意义上的恆星工程，经常被错误地归类为 “偽克拉克技术”。虽然科幻作品中常常將它们描绘成只有超级先进文明才能建造的近乎不可能的结构，但实际上我们有明確的技术路径来建造它们 —— 事实上，它们可能比许多近未来技术（如核聚变发电或医用纳米机器人）更容易实现。这种误解可能源於它们庞大的规模。这种观点也適用於许多恆星工程项目，例如恆星提升、人造太阳或膜结构 —— 这些概念虽然规模宏大，但並不一定依赖先进技术（儘管此类技术无疑会有所帮助）。戴森球 —— 或者更准確地说，戴森球群—— 默认情况下环绕整个恆星运行，提供的表面积是地球的十亿倍以上。正如我们的许多老观眾所知，弗里曼?戴森最初提出的戴森球群，是一群围绕恆星运行的能量收集卫星。这些卫星不需要比我们现在的卫星先进多少，而且球群可以逐步扩展，最终可能完全包裹恆星以收集其能量。除了能量收集器之外，球群还可以容纳其他设施，包括经典的旋转太空棲息地，供人类居住。话虽如此，科幻作品中经常將戴森球描绘成一个巨大的空心倒置外壳，类似於一颗行星。然而，这种设计显然属於克拉克技术的范畴 —— 即使拥有必要的技术，我也不认为这种方法对於创造居住空间特別实用。环形世界是围绕恆星运行的巨大旋转环，利用离心力模擬重力。这些结构需要像磁物质这样坚不可摧的材料，围绕恆星倾斜排列的环形世界，有可能形成类似戴森球群的结构。但为什么不坚持使用简单的外壳 —— 经典的戴森球呢？原因有几个：首先，引力动力学。球形外壳內部不会產生引力。如果你在地球內部向下挖 100 英里，上方的质量会相互抵消，你所感受到的重力就相当於地球半径减少 100 英里后的重力。同样，戴森球內部除了中心的恆星外，重力为零。这意味著所有的空气、水和人最终都会落入恆星 —— 除非使用人工引力发生器来固定这些东西。其次，结构强度。外壳需要坚不可摧的强度来支撑自身的重量。虽然一些主动支撑系统可能提供解决方法，但工程挑战仍然令人望而生畏。第三，永恆的白昼。戴森球內部將是永恆的白昼，没有自然的昼夜循环。值得称讚的是，玛格丽特?韦斯和崔西?希克曼的科幻奇幻小说《死亡之门》系列中的《精灵之星》，探討了这一独特的挑战。这是我遇到的少数几部认真探索戴森球对文明和生態系统影响的作品。与环形世界一样，戴森球中的永恆白昼问题可以通过镜子和遮光板来缓解。然而，这种设计的戴森球半径仍將远大於地球轨道 —— 我们通常想像的戴森球，其外壳大致位於地球到太阳的轨道距离处，但要实现类地环境，其半径需要接近两倍，远远超过火星轨道，接近小行星带。一个重大的挑战是所需的巨大建筑材料。小行星带的质量远远不足以满足需求，尤其是因为戴森球通常假设其材料层比典型的太空棲息地或薄太阳能收集器更厚。即使我们採用恆星提升技术从太阳中提取金属，这可能仍然不足一个数量级。另一方面，拥有人工引力的文明可以克服许多这些挑战。此类技术將使从恆星中获取材料变得更加可行。他们可能会利用恆星的可用质量建造儘可能大的球体，同时將恆星的核聚变速率降低到足以舒適地照亮球体的水平。剩余的恆星物质可以被保留下来，以延长恆星的寿命，確保该结构的长期可持续性。此外，当围绕更大的恆星建造时，他们可能能够利用引力技术將氢和氦锻造为重元素。