科学探索|围绕太阳建造的戴森球能容纳多少地球人口？围绕太阳建造的戴森球能容纳

北京时间3月14日消息，据国外媒体报道，小行星是否可能是形成行星等天体的原材料？如果可以的话，我们能否拆掉木星，用来建设新的家园？

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早在19世纪，在对宇宙中存在生命的推测尚无证据的平静日子里，苏格兰的“自然神学家”托马斯·迪克就提出了一个著名的观点，认为我们的太阳系可以孕育大约22万亿个生命。这个数字听起来似乎很荒谬，但迪克并没有完全脱离当时的科学背景。认为宇宙中某个地方必定存在丰富生命的想法是很合乎逻辑的，与此相反的说法则认为地球是特殊的，是独一无二的，但这就与我们从哥白尼那里了解到的一切不大一致。这也与迪克的信仰不一致，他相信上帝是仁慈和慷慨的，忙于在宇宙中传播其创造的事物。
即便在当时，迪克对这些造物存在的思考也是很极端的。例如，他认为土星环为生命提供了潜在的表面，而其他几乎所有地方，从土星本身到木星、天王星、火星、金星等等，都可能存在生命（海王星当时尚未被发现）。所有这些加起来，假设物种的密度与地球上人类的密度相似，就可以得出一个大约22万亿的数字。迪克甚至提到，如果太阳也适合居住，其表面就能容纳30多倍于此的生命。
今天我们知道，太阳系里几乎不存在如此数量的多细胞实体，更不用说人类了，而且我们对太阳系中可能适合生命存在的区域已经有了更多的了解。对于像木星和土星这样的气态巨行星，可以很容易排除其存在任何地表生物的可能性（尽管卡尔·萨根和埃德温·萨尔皮特曾在1976年写过一篇伟大的科学论文，讨论了在木星上存在大气生物的可能性）。而且，对于几乎任何有固体表面的地方——无论是在火星上，还是在被挖空并利用起来的小行星上——都需要进行大量的环境工程，才能使像人类这样的生命生活得舒适一些。
因此，尝试估计太阳系能够维持的最大人口容量，其实并不是一件很容易的事情。在2005年发表在《英国星际学会杂志》的一篇文章中，研究作者探究了太阳系氮、磷等关键生物元素在可得性限制因素。如果这些元素（连同所有其他必要但更丰富的元素，比如碳和氧）可以很容易地从太阳系中所有的碳质小行星（数量可能超过1亿）上获取，仅此一项，就可以“增加”6000倍的地球生物量——地球上所有生物的总和。那么，假设这些生物量具有和地球一样的生物与人类之比，那么太阳系就可以供养大约50万亿人。如果能以某种方式获取并利用小行星上所有对生物有用的物质，这个数字还可以达到数千万亿。
当然，这些估计都建立在一种假设上，即存在某种将所有这些原材料转化为生物的机制，并且有地方存放这些原材料。在这一背景下，还有一个隐含的假设是，存在支持所有这些生物质的能量，即存在维持环境温度和代谢过程的能量。这里所说的“代谢过程”，指的是将能量和原料转化为食物的光合作用或化学合成等过程。
在太阳系中，最大的现成能量来源自然是太阳本身。地球截获了大约173000万亿瓦的太阳能（其中大约30%会在到达行星表面之前被反射回太空）。目前，人类的总能源消耗仅为这个数字的万分之一，但与此同时，地球上许多其他生命也在利用太阳能。目前，整个地球供养着大约80亿人口，因此我们可以保守地假设，地球所截获的全部太阳能就是维持环境、生物圈和人类生存所必需的能量总和。
幸运的是，这173000万亿瓦的能量仅仅是太阳向各个方向的电磁输出总量的100亿分之一。因此，如果一个地球可以维持80亿人（鉴于人类对地球的负面影响，这个数字可能不一定是保守的），那么太阳系从太阳所获得的能量，原则上足以支持100亿个这样的世界，也就是80亿人口的100亿倍。