科学探索|围绕太阳建造的戴森球能容纳多少地球人口？( 二 ) 围绕太阳建造的戴森球能容纳

于是，这就有了可供50万亿人使用的原材料，以及足够8000万万亿人使用的太阳能。换言之，我们可能会在能源耗尽之前就将原材料耗尽。但更令人担忧的是，我们可能会耗尽所有这些可供人类居住的物理环境。这个思维实验很自然地将我们引向了美国物理学家弗里曼·戴森在1960年发表的著名的一页纸论文，他在论文中概述了所谓的“戴森球”的概念。
戴森球是一个环绕太阳的结构（在戴森的最初构想中，这一结构的灵感来自于科幻小说作家奥拉夫·斯特普尔顿的《造星者》），以地球轨道为半径。换句话说，这个球体，或者说集结在轨道上的结构群（因为一个固体的球形壳可能不大稳定），将提供一个内表面，其每单位面积接收到的太阳能与地球目前接收到的总能量相匹配，从而形成一个潜在的宜居环境，其面积约为地球表面的5.5亿倍（相当于地球陆地表面积的近20亿倍）。这种结构的厚度可能达到数米，其建造材料全部来自于对木星物质的重新利用；木星的质量大约是地球的317倍。
然而，8000万万亿人生活在地球陆地面积近20亿倍的地方，将会是什么样的景象？换算一下，这个球体的平均人口密度约为每平方公里290人。这听起来似乎还不算太糟，毕竟菲律宾马尼拉的平均人口密度达到每平方公里7.1万人以上，纽约曼哈顿每平方公里则有28000人。事实上，美国康涅狄格州的人口密度就与戴森球相当接近，平均每平方公里约有288人。
也就是说，通过一些协调和重组，可以在戴森球的某些区域达到普通城市的人口密度，同时保留开放的空间区域。这就给留下了一个相当令人惊讶的结论，与托马斯·迪克在1838年提出的结论不谋而合，那就是：如果以恒星系统的原材料总量来估算的话，太阳系所能容纳的人类数量被严重低估。诚然，迪克没有想过利用整个木星的物质来建造一个戴森球，但他以一种奇怪的方式获得了正确的结论。
因此，就实际支持8000万万亿人生活的环境，以及其他伴随生物的生物量而言，最大的限制因素是原材料的可得性。这个数字大约是从含碳小行星中推断出的生物元素可得量的10万倍。另一方面，如果我们能够重新利用整个木星来建造戴森球结构，那我们当然也可以重新利用其他星球来实现这一目的。
以非常近似的估计，土星、天王星和海王星的全部物质可能提供大约100万亿亿吨的生物可用物质。据估计，目前地球上的生物量约为1万亿吨，因此这些星球有可能形成约100亿个地球规模的生物量，而这些生物量可以养活总计约1000万万亿人，足以占据一个包围恒星的球形结构或轨道结构群上所有能量充足的区域。
【科学探索|围绕太阳建造的戴森球能容纳多少地球人口？】当然，我们也面临各种各样的问题，尤其是关于地球自身是否具有维持人类生存的能力的假设，因为我们不清楚目前的人口数量是否真的与这个星球相匹配。戴森球概念的根本假设是，只要有适量的恒星能量，就可以转化为适宜居住的环境。这是对已知生态系统如何运作的粗略简化，包括了不断输入、输出的能量与物质，以及生命的动态变化和进化。
不过，以这种方式对太阳系进行分析是非常有趣的，因为这让我们认识到，人类在生命增长与宇宙潜在容量的思考上可能会十分狭隘。正如我们曾经想象大多数行星系统都和我们的太阳系相似，但后来发现，系外行星其实更加多样化。我们关于生命只局限于少数幸运行星表面的观点，可能也只是先入为主的一厢情愿。
也许在某个地方，生命已经“吞噬”了整个星球，变成了围绕恒星的主体。托马斯·迪克曾兴奋地想象人类居住在许多宏伟的世界里，但这样的场景可能只代表了一种原始状态；到了未来，这些世界可能会被重塑，变得更能满足生命贪婪的需求。（任天）