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

魅力科学君 2023-10-12 10:04:43

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,实际上,科学界也普遍认同这种观点,早在1964年,天文学家尼古拉.卡尔达舍夫(Nikolai Kardashev)就提出了被称为“宇宙文明等级”的概念,他以能量使用水平为指标,为宇宙中可能存在的智慧文明划分了三个等级,并定义一、二、三级文明分别能够掌控行星级、恒星级以及星系级的能量。

在1973年的时候,天体物理学家卡尔.萨根(Carl Sagan)对“宇宙文明等级”进行了一定的改进,他认为宇宙中的行星、恒星以及星系的所具备的能量有大有小,所以我们应该根据它们的平均值来进行更准确、也更细化地描述,所以他提出了“文明指数”这个概念,并给出了具体的计算公式,随后被广泛采用。

(↑K代表文明指数,P代表文明的平均总功率)

根据该公式可以计算出,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,而我们人类目前的平均总功率大概为2乘以10的13次方瓦特,对应的文明指数约为0.73,也就是说,我们目前只是0.73级文明。

对于我们人类来讲,距离一级文明其实也不算特别遥远,毕竟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,毕竟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。下面我们来看看这具体是怎么回事。

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。

很明显,更优质的能源,就意味着更高的质能转化率,而在这方面,反物质则可以说是“天花板”式的存在。

简单来讲,我们常见的物质可以称为普通物质,从微观层面来看,它们都是由普通粒子构成,比如说质子、中子、电子等,反物质则是由反粒子构成的,例如反质子、反中子、正电子等,因为反粒子与其对应的普通粒子的性质完全相反,所以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。

由此可见,从理论上来讲,这种物质才是终极能源,因为它的质能转化率已经达到了理论上的极致,而与之相比,核聚变就像个打火机。

需要知道的是,反物质并不是只存在于理论之中,其实在自然界中就有反物质的踪影,例如香蕉中就含有微量的钾-40,当这种不稳定的同位素发生正β衰变时,就会释放出正电子。除此之外,反物质也可以人工制造出来,实际上,早在上个世纪,科学家就利用粒子加速器制造出了真正意义的反物质——反氢原子。

可能有人会问了,既然如此,那为什么人类不使用反物质这种终极能源呢?答案很简单,以人类当前的科技水平,制造反物质非常吃力。

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,有多少呢?这样说吧,在过去的日子里,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。

不过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。说到这里,就有必要提一下“戴森球”了,这个概念由物理学家弗里曼.戴森(Freeman Dyson)于1960年提出,他认为科技高度发达的智慧文明,有可能建造出能够将恒星部分或完全包裹起来的巨型设施,并以此来收集恒星释放出的部分或全部能量。

尽管“戴森球”确实可以达到有效利用恒星能量的效果,但它也面临着不少难以解决的问题,其中最大的问题就是,建造能将恒星包裹住的“戴森球”,无疑需要巨量的材料,这些材料从何而来?毕竟在以一个以恒星为中心的系统中,绝大部分物质都集中在恒星之上,比如说我们太阳系,太阳就占据了大约99.86%的质量。

对于这个问题,其实我们可以做这样一个假设: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,我们就可以推测出,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。

101 阅读:39828
评论列表
  • 2023-11-23 11:10

    问题是小编哪里找反物质?

    悲剧不过老子 回复:
    香蕉里面有反物质
    众志成城 回复:
    先别说反物质了,超导体这一方面怎么解决?材料也不够用啊。好厨子也难为无米之炊。
  • 蚂蚁 16
    2023-10-12 22:17

    科学之路就是修仙之路[笑着哭]

    ͜✿҉ ͜ღ҉ ℘ ೄ ζั͡ 回复:
    你是修仙者?
    一懒无余 回复:
    很多顶级科学家后期都是神学者
  • 2023-10-13 10:21

    到核聚变这步算科学,后面的都是幻想。

    岁月 回复:
    有了幻想,科学才能发展。
    TriImmortal 回复:
    真正的未来可能与现在设想的未来完全不搭边,所以只能算科幻。
  • 胡岚 14
    2023-10-13 08:51

    文明的等级高低表面上看是利用能源的能力,实际上应该是对生命体或者说是对智慧型生命体的了解程度的高低,这个才是本质,解决了这个问题其余的都只是时间问题。

    用户36xxx06 回复:
    说的对,人类在没有解决长生问题前,根本不可能进入二级文明,因为和短暂的生命来说,二级文明没有吸引力,还没咋样呢就得老去了,谁还稀罕啥二级文明呢!
    银白色的乌桕 回复:
    能量利用水平决定你在宇宙中能走多远。
  • 2023-10-13 16:29

    不管是核聚变,还是正反物质湮灭,对于跨银河系距离的宇宙航行都是支撑不起来的!这类能源也就能做一个跨恒星蛙跳到头了。[静静吃瓜][静静吃瓜]想要解放终极自由度需要寻找新物理学凭空制造能量。比如真空能量利用,只借不还的那种![呲牙笑][呲牙笑]

    三个字 通通推倒 回复:
    那就上我的曲率引擎[笑着哭] 光速宇航不是问题
    此账号已注销 回复:
    最后你说的宇宙中,外星人到处乱窜则是不大可能的,因为能量不守恒现象可能存在于创世能量级别,所以能到处乱窜的应该都是神级文明了!可以制造宇宙的那种。
  • 汤玮 10
    2023-10-13 18:06

    用不到一级文明的知识来谈论二三级文明就象是原始人谈论怎么发电

  • 2023-10-13 22:01

    宇宙的尽头是神学,千变万化都可能

  • 2023-10-13 09:30

    整个宇宙的结构,和一个原子类似。正物质构成原子的原子核,反物质构成原子的外围电子。派一艘宇宙飞船飞到宇宙外围收集反物质回来就可以了。

  • 2023-10-21 14:31

    能制造大批量反物质,那得达到上帝的高度,所以上帝是不会让你造出来的,你要接近那个高度,上帝都不会叫你再存在。

    末逆卍 卍阴阳乱 回复:
    上帝能虚空造物,反物质可以?
  • 2023-12-08 19:13

    反物质储存是个小问题,更大问题是怎么反应呢?两团正反物质接触瞬间表面原子湮灭,产生的巨大能量把剩余其它物质蹦飞了,反应停止,而把这些蹦飞的物质再抓回来消耗能量更巨大。

    银海龙涛 回复:
    肯定是另外一个世界的规则里的物质,来约束我们现在这个世界已知物理理论的东西
    无所不乐 回复:
    这个托卡马克装置已经给出答案了啊,用一个甜甜圈的磁力装置把它们束缚在里面,
  • 2023-10-12 22:27

    高级文明能将物质和能量随意转换

    青龙 回复:
    高级文明路边捡块石头发100度电[得瑟]
    土星 回复:
    很有可能被你猜中了
  • 2023-10-13 10:56

    问题是你打火机都没就想玩喷射器?

    軍ญ์์์์์์์์์์์์์์์29 回复:
    打火机和喷射器基本没什么进化[呲牙笑]利用度,转化度基本一致[呲牙笑]但是能物质能量随意转化就比较神了[呲牙笑]
  • 2023-10-13 16:30

    把能量变为物质,把质子压进原子核里确实可以达到,问题能达到100%转化吗?要是能,那还做个屁的戴森球,都点石成金了,那不就是神仙[微笑]。

  • 2023-10-12 22:38

    把月亮敲扁,包裹地球,就做成戴森球了[得瑟]

    阡陌之★ 回复:
    你想象力真够大的,但是不切实际,因为没有月亮地球估计生态会变化很大,没有大海潮汐好多物种都要灭绝
  • 2023-10-12 22:17

    戴森球才是终极方案

    尔来四万八千岁世上谁人不识君 回复:
    那玩意需要的做不到,能做到的不需要。材料才是根本,现在的发动机飞机一切航天的东西,只要材料突破了飞出太阳系不再是梦想,不然什么级别的能量都不行,没有材料受得了[得瑟]
    虎啸枫林 回复:
    把地球拆了,能做个戴森球出来不
  • 2023-10-13 12:53

    就这打火机,现在都一直说50年后有希望成功。

  • 2023-10-13 17:35

    人类达到三级文明,可以把人体量子化超光速瞬间传输到另一个星系旦没有任何变化和察觉。

  • 2023-10-13 16:55

    人类灭绝了都还达不到1.5级呢。然后由人类制造的机器人来继续下去

  • 2023-10-15 12:13

    人吃人的时代还没有结束,什么文明不文明的

    存在 回复:
    一级没办法突破别谈远距文明二/三级了
  • 2023-10-13 10:24

    文明的终级高度是发现暗物质并利用暗物质所蕴含的能量

  • 2023-10-12 23:19

    万事皆允,万物皆虚,知繁渴思,唯圣奸奇

  • 2023-10-13 21:46

    小编你在提一个比反(暗)物质更好的能量算你过关、

    迷迷糊糊就走到了这个岁数 回复:
    反物质和暗物质不是一种东西。更神奇的想法也可以有啊,比如拆解四维空间、湮灭二维空间[呲牙笑]脑洞可以大一点
    溱洧 回复: 迷迷糊糊就走到了这个岁数
    你也是看了三体才瞎说的吧
  • 2023-10-13 05:41

    但是现在,你也没有打火机

  • 2023-10-12 22:39

    一切高级能量都是不可见的!

  • ACT 4
    2023-10-13 07:10

    别扯远,可控核聚变弄出来,开发月球火星再说

  • 2023-11-09 14:07

    为何不说三级文明,因为那种文明就是神仙文明,我们不可能做到,没有说的必要了。

  • 2024-02-07 20:40

    华晨宇:本神法师一早就控制核聚变了[捂脸哭][捂脸哭][捂脸哭]否则,那能念咒射出如此多宇宙射线[哭笑不得][哭笑不得][哭笑不得]

  • 2024-06-03 08:50

    没啥编了就不要鹦鹉学舌!还弄出个球来!!既然有这方面的知识,就应该知道,如果人类有建立带个球的能力,什么可控硅,可控核,可控神都能制造!八大行星的质量总和不足太阳的百分之三,在安全距离处,即使八大行星都是金属,也不够围绕太阳铺一条路,还能建个球!![点赞][呲牙笑][笑着哭]

  • 2024-08-21 17:42

    正反物质湮灭?量子坍缩?还终极能源?小心引起连锁反应,让宇宙世界归零。黑洞都只是粒子级别的物理现象![呲牙笑]

  • 2023-10-12 11:47

    虚空之能

  • 2023-10-13 08:00

    其实这个有点算伪科学,制造反物质消耗的能量肯定比反物质用于能源释放的多。很多都是实验室耗费大量精力,用长达n公里的加速器进行对撞实验撞出来的产物,撞出来的东西很偶然随机。有点像宇宙形成爆炸说能量转换为了物质。

  • 2023-10-15 14:45

    无凭无据的任何猜想都是放屁。

  • 2023-10-16 10:05

    二级文明,是什么文明,修仙?

  • 2023-10-17 00:36

    支撑文明的应用能量是核裂变,已才有打火机的格式!

  • 2023-11-15 14:23

    万物皆可生电。

  • 2023-11-30 01:36

    痴人说梦

  • 2024-01-06 07:33

    根据正反物质不相融原理,我们是不可能造出反物质的。假设给你一斤反物质,你拿什么来盛装这东西?在所有的锅碗瓢盆都不行,你只要把反物质一放进去就立即爆炸了。你要先制造一个放反物质的容器,但这个容器也不是我们世界的物质,必须是中性物质,既能容纳正物质,又能容纳反物质,这才行得通。否则无效。这个中性物质你能制造吗?这种物质在宇宙中是广汳存在的。你说不知道,哪还等等吧!等你造出来再说。

    迷迷糊糊就走到了这个岁数 回复:
    场约束
    看什么看 回复:
    你没听说过真空吗?
  • 2024-02-19 08:14

    核能化石能太阳能都是释放光子,光子本性才是能源问题的关键。参见论文 photon energy and photon behavior discussions,牛顿力学完美解释光子能量与光子行为。……中子大冲量撞击原子核是产生光子的最有效方法,电子撞核,质子撞电子,冲量都太小。……加速器驱动的次临界核能可以获得无穷能源,且不受现有裂变材料的局限。

  • 2024-02-19 10:42

    先把基因编码研究明白了再说其它

  • 2023-10-13 14:31

    自己都没活明白妄谈什么文明等级。二级文明难道不黑洞吗?三级文明就是那个奇点。

  • 2023-10-13 04:44

    研究方向错误了估计……

  • 2023-10-14 06:39

    终极文明使用能量方式,任何物质都可以能量化再使用,也可以使用能量生成任何物质。

  • 2023-10-14 22:25

    都是瞎吹,没人当真。

  • 2023-10-16 11:35

    反物质用什么储存?会不会把容器湮灭了[汗]

    迷迷糊糊就走到了这个岁数 回复:
    场约束
  • 2023-10-16 17:24

    坐井观天的想法而已。谁给你的勇气去对不知道高你多少层次的存在评头论足?蚂蚁对你的评价你会在乎吗?

  • 2023-10-17 01:13

    到最后让机器人来修真[呲牙笑]

  • 2023-10-17 19:08

    瞎编乱造,天天在这里写科幻,除了地球你们还发现哪里有文明?

  • 2023-10-25 19:23

    我是秦始皇

  • 2024-01-05 18:40

    反物质是啥?

    迷迷糊糊就走到了这个岁数 回复:
    负质子、中子构成原子核,与正电子组成原子,所构成的物质。这套理论好几十年了。
  • 2024-01-06 10:34

    科学的尽头是神学!所以最高等的能量是“我说:要有光!”[笑着哭][笑着哭][笑着哭][笑着哭][笑着哭]

  • 2024-02-21 22:07

    能源好找。一滴水八千虫。一粒沙三千世界。

  • 2024-03-25 13:12

    地球就是个超级戴森球!😂😂

  • 43 2
    2024-04-12 10:05

    核聚变是个打火机那么就换个叫法[静静吃瓜]全波形质量转换炉不就好了[静静吃瓜]

  • 2024-06-07 03:52

    吃点💊吧

  • 2024-06-15 19:52

    尽扯那种不现实的

  • 2024-07-06 12:23

    万能骗术之质能方程,泛化虚化破坏能量公理概念,>>远远胜过,任何东西能变油+油能变任何东西。。。到底是质量获得能量还是质量变成能量??? ………动能公式,清清楚楚明明白白,到处用天天用,是质量获得能量的经典公理。………能量概念清清楚楚,是对物质运动状态的描述,居然敢欺骗说物质与能量等效???何其狂妄可笑???………他爸爸有动能,他爸爸也有势能,动能和势能都能变成他爸爸。他到底有多少爸爸呀?质量与力是一切微观宏观世界的根本,他造假(创造假说)祸害质量概念就当儿戏!!!———无中生有解释稀奇的万能骗术::科学都是假设(嘲笑诚信观测归纳),场有作用力,真空里有波,质能等效转换,穿墙而过,刀枪不入,纠缠女朋友。。。号称,只是科技还没达到!………无中生有==时空无限而永远不可能证无,当然也永远不可能证有==欺骗无底洞!

  • 2024-07-08 19:50

    现实点,先搞好核聚变发电站再说了!

  • 2024-08-08 07:38

    应该也有一个负能量,不知道你们信不信,反正我信,我整天被负能量包围

  • 2024-08-11 21:41

    终极能源是不需要能源?比如没有质量的神?他们可以住在太阳恒上面,也可以住在你们家里。[得瑟][得瑟][得瑟]

  • 2024-09-28 01:08

    假到扑街[呲牙笑][呲牙笑][呲牙笑]

  • 2023-10-14 02:18

    相比爱因斯坦时代,人类近百年科学理论上基本是0发展

  • 胡扯

  • 2023-10-14 12:34

    作为地球人为代表的低级文明,高级文明的能源是什么样都是在瞎猜

  • 2023-10-14 17:14

    仙域,神域,圣域是几级文明?

  • 2023-10-16 16:42

    0.37差不多

  • 2023-10-16 02:16

    痴人说梦,反物质就是伪科学

  • 2023-10-17 20:19

    无根之梦……

  • 2023-10-17 12:13

    这个分级只是数理版的玄幻而已。

  • 2023-10-19 02:07

    科学的尽头是神学,二级文明进入个人修练开发人体了。一个挪移就是光年起步。一个念头就到可观宇宙尽头

  • 2023-10-26 00:05

    蚂蚁虽然会搬家,但它能想象得到人类可以移山吗?

  • 2023-11-05 01:48

    呵呵,又是个不懂装懂胡吹毛聊的[笑着哭]还终极能源呢,傻不傻啊?能源只是目前这个三维空间里需要的“存在必然因素”,而且,说句不好听的,这个世界的规则是能源驱动运动,如果换一个个规则呢?会怎么样?你这就是个伪命题,还逼逼啥

  • 2024-03-18 14:21

    民科?

  • 2024-05-03 09:18

    质能公式有了,下一级文明该空能公式了,裂变空间产生能量

  • 2024-05-04 09:11

    反物质用什么来装呢

  • 2024-06-14 15:27

    反物质轮原子个数,可聚变物质却随处可见。两者怎么比?

  • 2024-07-01 18:08

    科学,我的理解就是:异想天开加实干。

  • 2024-07-01 23:53

    量子潮汐能[呲牙笑]

  • 2024-07-04 14:12

    我说:不存在这样的所谓“文明”。如果存在,也被自己的“文明”毁灭了,或者正在毁灭中。有自我毁灭的地球人为证!

  • 2024-07-11 00:13

    一个牢笼还煞有其事的研究。

  • 2024-07-18 15:40

    嗯,买了个一性的![呲牙笑]

  • 2024-07-21 17:51

    其实星球本身也是一个生命体,人类觉察不到而已,就像一只细菌能觉察的到人类的活动吗

  • 2024-09-09 20:31

    我的妈呀!吓得我不敢再吃香蕉了[惊恐][惊恐][惊恐][惊恐][惊恐][惊恐][惊恐][惊恐][惊恐][惊恐][惊恐]

  • 2023-10-13 15:20

    尽量靠近恒星烧个锅炉不好?

  • 2023-10-16 00:44

    所以,当你能轻易实现能质转换后,还要戴森球干嘛?

  • 2023-10-16 04:16

    如果用天文观测证明相对论,距离远争议大,又没有实用性。如果用北京时区证明相对论,距离近争议小,又有实用性。验证相对论其实很简单。相对论是研究时空观的,可以用相对论设计北京时区,看看效果如何。北京时区有十几亿人,包括很多飞行员和宇航员,可以验证时间膨胀。但是,因为时间膨胀和对钟矛盾,相对论很快就会原形毕露。主流倒了,科学革命已经开始

  • 2023-10-16 14:19

    互相摩擦生电光火花[呲牙笑][呲牙笑]

  • 2023-10-16 07:19

    实现无线输送能量将是带来重大科技革命,一级及以上的文明的能量都是无线传送的

  • 2023-10-16 08:23

    一看就知道你想说反物质,但反物质来源不好解决,操作困难

  • 2023-10-26 16:00

    神级文明需要掌握真空能,能从真空中获取能量,星际之门的ZPM就是这种科技。[笑着哭]

  • 2023-10-27 21:55

    以中子星做核心建造戴森球材料不用太多吧

  • 2023-11-18 14:56

    精神力

  • 2023-12-24 00:24

    真空零点能才是取之不尽的清洁能源。

  • 2024-01-05 11:30

    都会能量物质互相转化了,还要建造戴森球?直接挖不行?

  • 2024-01-27 02:46

    先把太阳照到地球的能源全部收集起来再说吧。

  • 2024-02-14 21:12

    有句成语叫:胡说八道

  • 2024-02-26 22:36

    瞎扯。制造反物质需要巨大的能量。如果人类能产生出如此巨大的能量,还要制造反物质干什么?

魅力科学君

简介:解读科学知识,探索科学趣闻,感受科学魅力