大家好，这里是奇想宇宙。1960年，美籍物理学家弗里曼·戴森构想将恒星封装进人造外壳，从而捕获整颗恒星能量。1964年，苏联天文学家尼古拉·卡尔达舍夫建立文明分级理论，戴森球成为人类进入二级文明的标志。2009年，科幻作家刘慈欣和他的编辑唐风建立小组，共同讨论了戴森球的天文参数、地理结构和故事资源。如果人类终有一天走向群星，戴森球会是一条必由之路吗？
2023年奇想奖·戴森球征文大赛已经开始，来书写关于戴森球的科幻小说吧！今天，奇想宇宙总编辑唐风准备了一份融合想象与科学的【奇想宇宙·戴森球设定集】。希望这些词条能够加深你对戴森球的理解，激发出无限想象。一起来吧，大赛投稿邮箱期待你的新故事：qixiangjiang@col.com
在设定中，戴森球是一种包裹恒星的人造外壳结构，用以捕获该恒星的全部能量。一个完整的戴森球结构，一般包括中央恒星、能源收集外壳、戴森球壳和戴森环等部分。中央恒星是戴森球的主要能量来源，为戴森球内的活动提供所需能量。能源收集外壳紧密围绕着恒星，更远的地方是戴森球的球壳，生态各异的生物圈在这个空壳内壁上或许呈阶梯状分布，各种生物生活在这里。两种壳就像“鸡蛋膜”和“鸡蛋壳”，共同包裹恒星这颗“鸡蛋黄”。最后，戴森环位于戴森球外侧，围绕着戴森球。戴森环有生态环和工业环之分：生态环为凹面，内含水和空气，可供生物存在；工业环侧重于利用能源和设备做超级运算或者工业生产。戴森球是完全人造的结构，可操作空间极大。例如，地球上稳定在24小时的一昼夜，在这里可以通过控制内壳透光率，迅速变换。也就是说，在戴森球上，一天既可以长达五十小时，也可以短到只有一秒。
戴森球最有故事资源的地方就是球体失重的轴线和两极，这些与常规景象相异的自然形态是极好的题材。无穷无尽的倾斜大地也是一个新奇点，上面可以有向赤道流动的大河和冰川。
——刘慈欣
02制造过程
戴森球的制造过程，是的，只需要简单9步：
Step 1：选定或制造待建造地的小型恒星
Step 2：获取高能粒子
Step 3：在戴森点建立原料工厂
Step 4：建造戴森球的内外层骨架
Step 5：铺设戴森球的内外层骨架
Step 6：建设戴森球外层内部的生态圈
Step 7：完成戴森球外层内部的区域规划
Step 8：恢复恒星至原有形态
Step 9：在戴森球中复刻地球的昼夜和四季
奇想宇宙曾就此事专门发表重要讲话：这是一份严谨的戴森球制作教程，请查收！
戴森球的地质构成可以是石墨烯、碳、固态氢等，也可以是别的物质，不同地质构成对应不同的地理结构和生态环境。戴森球大地很有可能是石墨烯，地下有闪电和火球；具有超导电性，就像电影《阿凡达》那样：大地是天然联网的。戴森球的大地实际是它的球壳内壁，大地上的“重力”由戴森球自转的离心力提供。线速度越大，离心力越大，赤道处的重力也就最大，相应地，在戴森球两极，重力为零。像地球表面一样，戴森球的内壁大地大致也是球面（方向正相反）。内壁地表可能微分成环形阶梯状。阶梯状的地表有助于保持水和土壤，使之不会密度过高地集中在赤道附近。内壁地表也可能是连续无级的，整个大地从赤道向两极形成了逐渐陡峭的无尽斜坡。靠近两级的冰川融水出于重力永远向赤道流动，挥发的水气又因为热量条件的空间差异而四处运动并以降水或凝华成冰川等方式回到地表，最终达到自洽平衡。站在戴森球的内赤道，抬望眼是千公里高的悬崖，阶梯次第向两极延展。想象一个身高一万公里的巨人，对他而言，戴森球的大地将是一级又一级的环形阶梯，他可以踏着这些人造土地，一步步从赤道走向南极或北极，一步步脱离重力，最终飞起来。部分戴森球内壁大地是石墨烯材料，具有超导电性。出于某些未知的地质和理化机制，其中一些电荷转移到了地下富含电解质的溶液中，这些溶液冲出地表时，会出现放电现象。在冰川环境中，由于大地偶发性的放电现象，液态甲烷等物质通电后冲破冰层，会像火山岩浆一样喷发出来。从地表或水体生长出的大量藤蔓或藻群，漂浮在低重力区域中，形成暗无天日的巨大自养群落。大地微分后呈现阶梯状，河流向重力最强的中央赤道流动，形成上百公里高的瀑布。又名圈带海，是赤道内壁的一圈海洋。重力作用下，大地的水和土壤会往赤道流动，形成一条环。它的几何拓扑形状是一个圆柱体侧面，此圆柱底面直径和高度的比值极大。大地微分后，部分河流淤积形成的化学汤。戴森球生态圈过于庞大复杂，难免有淤积产生。当淤积后的河流无法流入赤道中央海时，会形成浓汤一样的湖泊。这些湖泊含有各种化学物质，加上地底的放电现象，容易发生各种异变，是怪物产生的温床。
外菌毯示例，戴森球球壳被污染后的面貌
部分戴森球内部的真菌群落从两极溢出，适应真空环境后，形成强大的生物质毯。外菌毯位于戴森球外壁，直接受到宇宙射线辐射，会高速演化出各种异型生物。这种生物质毯会污染戴森球的外表，使原本光滑的表面变得凹凸不平、颜色不均，失去本来面目。戴森球靠自转在赤道内壁产生重力。想象一只袜子在滚筒洗衣机中被甩飞，却被机器外壳拦住，袜子就会被狠狠压在洗衣机内壁上——就像人在戴森球内部获得重力。当一个戴森球转得很快，它的内壁重力就会很大；当一个戴森球转得很慢，它的内壁重力就会很小；当一个戴森球停止转动，失重空间就产生了。转得非常快的戴森球甚至可以获得超过地球的重力。无论赤道处的重力有多大，在一个戴森球中，中轴线的部分永远转速为零，即永无重力。因此，随着线速度变化，戴森球内部的不同地点，重力将有所差别。赤道内壁的重力永远最大，南北两极转动的角速度和赤道一样，线速度放慢，无限趋近于失重。敦煌飞天壁画
在失重环境下，人的身体会变得如同敦煌飞天一般，修长、优美、柔软；在戴森球失重环境中待久了，身体的变化甚至会超过飞天。在这里，人的理想的体重被推测为约30公斤，皮肤变薄，全身硬骨将会软骨化，像鲨鱼一样，手指和脚趾之间会生出蹼。在空气中长期游动，人的下肢会变长，会变得很漂亮（当然，这种漂亮是对于飞到天空的人种，而不是对于现在的地球人来说）。戴森球失重区域人种示例图
戴森球的温度梯度是指，所有材料都具有一定延展性，一个浑圆的戴森球经过长期旋转，会在重力牵扯下慢慢变扁，形成梨形。材料同时具有刚性，所以这种变化通常是肉眼不可见的，需通过测量得知。因为自转，我们的地球实际也是梨形的。对扁形的戴森球球壳而言，有些地方离恒星比较近，有些地方离恒星比较远，自然产生了温度差。距离对温度的影响极其明显，喜马拉雅山仅比海平线高了8千米，温差就高达四五十度。一般来说，戴森球的最低半径应为15万公里。地球的半径只有6000公里，在戴森球面前，小得像个乒乓球。如此庞大的空间，既失重又超重、各处环境迥异，必然会形成一个尤其丰富的生物圈。如果地球生物生存在一个“正常”的戴森球里，另一个戴森球里就可能是硅基生物，以二氧化硅作为初始物质。二者的物质循环天差地别，“正常”戴森球进行碳循环，后者则进行硅、氮和另外几种金属的循环。恐龙将会在戴森球里重现。考虑到戴森球有丰富的重力和温度梯度，冷热不均，其中必将有一个温度区域匹配恐龙的生存（如今地球的平均温度是16度左右，恐龙宜居区的平均气温则约为20度，甚至更高）。地球曾经有过这种时期（比如三叠纪、白垩纪），那时候生态圈的主角是恐龙，它们大多体型巨大，体重可达几十吨。把地球上的普通蜥蜴放进戴森球的相应区域里，只消几百万年的演化，它又将以恐龙的面目复活。“海洋到天空只有一步之遥”
戴森球里会有一些蝠鲼的变体，它原本是一种魟鱼。在戴森球世界的低重力区域，海洋到天空只有一步之遥，待它扇动翅膀（鳍），就会发现空气中同样可以游动。在未来的演化过程中，为适应空中游动时失重的大气，它会依据身体构造和肌肉特点改造身体（比如呼吸系统、运动系统）。低重力环境使它的体形更加舒展，地球上三四米左右的体长，换到戴森球的低重力环境内，可以达到半公里。“树木会在空中生长得越来越广”
在戴森球中重力较低的区域，树干不再需要有强大的支撑力。树木会在空中生长得越来越广，呈藤蔓状，没有什么东西能够阻挡它。一阵风刮来，藤蔓就断了，往空中飞去。戴森球的空中有水汽也有阳光，离开地面的植物可以继续生长。它不再是树了，严格意义上它是藻，随着大海漂流。它也可以长得很大。
地球上的马尾藻海，位于北大西洋环流中心的美国东部海区
戴森球内部飘在空中的藻海，体积巨大，要以百万立方公里来算。它的内部特别阴暗，因为阳光都被它遮蔽了。藻群中有会发光的植物，就像黑暗的大海中有很多莹莹发亮的浮游生物；也有能在黑暗中觅食的动物。戴森球是个能源工厂，能源始终是充足的，这些东西往往长得很大很多，对脆弱的人类来说不是非常友好。距离恒星一至两万公里左右，一层膜紧紧包裹在中央恒星的表面，可以被认为是一个小戴森球。这层膜会充分收集恒星的能量，有时甚至会向恒星发射强大的激光脉冲，让恒星表面弹起“日珥”，以此吸收氢元素聚变产生的物质。由于这层膜过分吸收了恒星的能量和物质，恒星几十亿年的寿命会被压缩到短短的几百万年。外层的巨大球壳就是真正的戴森球，像个鸡蛋壳一样包裹住蛋黄——也就是中央恒星。生态圈在它的内壁上，距离中央恒星相对较远。
戴森球是一个中空球，可以无限大，也可以无限小（戴森球半径的平均尺度大概是15万公里。不过，由于戴森球是人造的，实际上它也可以大到百万公里，小到百公里）。理论意义上，一个灯泡就可以被看作戴森球，中间的灯丝即为恒星。
所以最小的戴森球就是家用的灯泡，当利用它照明时，就是在开发戴森球。
——唐风
把一个普普通通的登月飞船做成球状，再在中央放一个等离子体的灯，这个球运转起来也可以认为是戴森球。人工点燃一团核物质，令其漂浮，等离子体的一团火球可以看成是一个恒星，围绕它做一个直径只有百公里的戴森球，这是可行的。双环体戴森球模型
大部分戴森球都会有环，只有少量戴森球将以裸球形态出现。
以一个双环体戴森球的外部构造为例，它的外部不仅有壳，还有几道很粗的巨环。巨环在旋转，有的速度快些、有的速度慢些。这些巨环具有单独的功能。恒星因为自身老化或开采过度而溢出能量，外壳存在散热故障，球体在太空中显示为红色；如果戴森球两端显示的是白光，则意味着其内部的恒星还处于中年状态；如果恒星更年轻、能量更大的话，光芒就会是蓝色了。在两个环中，内环是生态环，球体把阴影投到内环上，制造出白天和黑夜；有一个巨大的凹槽形态的生物圈，它持续转动，模拟重力把水和空气压在这个圈内，不会流失。外环是工业环，又名计算环、科研环，有很多亮点且很不规则。工业环利用巨大的恒星能源和大量计算设备，进行超过现代人想象的超级计算。外环将是一个超大型的计算机，一个大脑。鉴于它被要求的计算能力，外环很难不复杂化，复杂到一定程度就会产生随机性，也就是说，可以认为它是有灵魂的、超自然的、充满意志的。
四环体戴森球模型
当戴森环无限多时，它们就会被规划成鸟笼一样的形状，越来越密，直至连在一起，成为一个新的戴森球。如果人类需要戴森球有某个超强的功能，就需要单独为它建造一个环。图中星环的中央有一条细细的白线，这是一个巨大的粒子加速器，同时也是一门可以瞬间蒸发地球的重炮。另一个环是工业环，建设了大量模块化工厂。生态环的断片相当于一颗卫星，或者一个方月亮。这些围着戴森球的方月亮，曾经也是一个环，用于人类居住。由于初始戴森球的能量过强，人类调整了与戴森球之间的距离，不得不把生态环切成几段，让它像月亮那样围绕着戴森球公转。
第一条：生物圈内禁止重化工业；禁止大规模杀伤性武器；禁止人为促发色夸克反应（含核聚变、核裂变和其他强子相互作用）。
第二条：生物圈内外的商品和物资流通，需遵守第一条，任何违反者不受法律保护。
第三条：各星际政权的宪法需保证自身能遵守第一条、第二条，并以其文明所允许的最高刑罚惩戒违法者。
为了维护戴森球内壁的生态环境，宪章不允许重化工业及其制品在戴森球内壁出现，一经违反，任何人都可以攻击携带者。戴森球宪章是高于任何地方规则的，宪章意味着其下还有更多细分的法律，不同区域的法律也将有所区别。戴森球宪章一方面保障了生物的生活，另一方面也限制了高科技在内壁大地的发展。即使未来人类科技发达，依然不能把高科技重工业产品运进戴森球，只能开着核潜艇、战列舰等在戴森球表面巡逻，一旦选择进入内部，享受天堂般的自然环境，就必须放弃强大的武装。如此，人类不得不让自己原始化，拿起弓箭和长矛抵抗侵袭。在戴森球内遭遇体长20公里的大龙时，宪章要求人类只能使用弓箭和长矛。这是为了维护内部生态必须付出的代价。宜居戴森球禁止重化工业，不禁止轻工业。禁止重工业，则戴森球的两头开口将是两个天然的新港港口，应设置海关。戴森球的外壁和戴森环密布有工厂和军队，运输进戴森球内部的物质是否违反宪章，都将由海关判断。海关的日常大概是：如果核潜艇是重工业产品，但当它被说成是轻工业的某种基础，是否能够运进去？戴森球内部的生态圈内生性地演化出了高级文明，掌握了重化工业技术，在没有任何外力影响的情况下，发展出一种本地的重工业体系，这种情况起初并不违反戴森球宪章，但放任其发展，必将引出麻烦。正在释放能量的戴森球
戴森球的南极、北极伸出两条线，具有可以控制释放能量宽度的出口，允许部分能量溢出。太阳的释能频率显示，它的能量释放是有节奏的、不均匀的，所以太阳戴森球完全封闭将是非常危险的，太阳的能量极有可能把整个球体炸掉。同理，几乎每个戴森球都会留有开口，一方面利于交换内外物质，另一方面可以让球内聚集的光释放出去。一旦开发到恒星能源，文明形态一定是戴森球形态。对于科幻领域而言，这是极大的认知更新，大部分科幻作品尚未真正触及这里。科学界认为，二级文明时代，整个银河系中处处都将是戴森球。在极为遥远的以光年计的距离上，文明通讯将依靠量子技术。戴森球世界也是如此。
戴森球与地球环境差异极大。地球大地是凸面，举头是满天星辰；戴森球是凹面，天上是对面的大地，使用天文望远镜看出去，见到的是山川河流、琼楼玉宇，中间隔着闪亮的中央恒星。再有阶梯状的大地、几百上千公里的瀑布，宽阔的赤道大河……这些都将给地球居民带来新奇的体验。这是一个工业球
目前为止，设定集主要梳理了作为人类宜居地的“正常”戴森球，其余诸多种类：有着制造业流水线的能量工厂，工业球，超级飞船，仿拉玛球、纯能量工厂，通讯球，生态球，殖民球，兵营与战争堡垒……更多可能无法穷举。在固定的恒星球壳结构基础上，戴森球的设定必将有千万种变化，没人知道哪一种可能性会成为现实。可以确定的是，终有一天，人类要走向更深的太空，在超越地球的过程中，戴森球将是未来浓墨重彩的一笔。了解更多科学家顾问团戴森球奇想▼
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作者
唐风
（刘慈欣对本文亦有贡献）
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夏尔马、小昭