第251章 巨型结构（2/2）

一个特別值得一提的轨道棲息地是班克斯轨道棲息地，以已故的伟大作家 iain m. banks 的名字命名，他创作了《文明》系列作品。这种轨道棲息地的半径经过特殊设计，能够產生与地球相似的重力，其长度与它所环绕的恆星的轨道周期完全一致。它的直径达数百万公里，建成后通常相当於数百个地球的大小，不过你也可以將它建造得更厚。但对於特定的昼夜长度和重力条件，它只有一个精確的尺寸能够满足这种配置要求。

环形世界

接下来是一个非常受欢迎的结构 —— 环形世界，由拉里?尼文在其同名小说中推广开来。这是一种环绕恆星运行的轨道棲息地，通常位於与地球到太阳距离相当的位置，其规模约为数百万个地球大小。

托皮斯（麵条世界）

同样来自这位作家，但不太为人所知的是托皮斯（也称为麵条世界）。这是一种细长的旋转棲息地，长度极长，可以环绕恆星多圈。只要它的长度远大於宽度，就可以像绳子一样轻鬆旋转，即使环绕恆星也是如此，因此它的长度几乎可以不受限制。

多面体棲息地（幸运棲息地）

还有一些例子，如旺格世界或托皮斯，属於多面体棲息地，有时也被称为幸运棲息地。它们可以非常巨大，环绕多颗恆星运行，但本质上是由多个圆柱形棲息地连接而成，这些圆柱形棲息地既可以是麦肯德里圆柱体空间站大小，也可以是奥尼尔圆柱体空间站大小。再次说明一下，麦肯德里圆柱体空间站的长度通常为数千公里，而奥尼尔圆柱体空间站的长度通常为数十公里。

球形重力（经典重力）类结构

现在，我们来介绍下一类 —— 球形重力（经典重力）类结构。

首先，我想介绍一个混合例子。很多时候，在月球基地或空间站等场所，重力確实存在且较为明显，但並不符合人类的需求。在虚构作品中，人们通常只能接受这种情况，但实际上並非如此。你可以將旋转重力与球形重力（经典重力）结合起来，就像洗衣机放水后旋转会形成拋物线一样，你可以將棲息地的侧面设计成倾斜的形状。这样一来，当棲息地旋转时，当地质量產生的重力与旋转產生的重力相结合，就能產生与地球相当的重力。如果是在月球这样的真空环境中，没有理由不这样做 —— 虽然过程有些麻烦，也比较耗能，但实际上並非难以实现。

我们的下一个主要类別是球形重力（经典重力）类结构。这个类別实际上比你最初想像的要广泛得多，我们谈论的不仅仅是大型卫星和经典行星，还包括壳层世界。

壳层世界

壳层世界的例子包括围绕大型天体（如黑洞 —— 可能比行星小，也可能更大，因为它可能是人造黑洞；或气態巨行星；甚至只是压缩气体）构建的世界。这並不严格局限於使用超强度材料来製造相当於多个行星大小的刚性外壳，而是可以採用一种名为 “主动支撑” 的技术。理解主动支撑最简单的方式是想像一根两端都连接著泵的水管，打开泵后，水管会立即呈圆形展开。你可以利用磁驱动的微小粒子（即运动的质量流）来实现这一点，从而製造出巨大的圆形刚性物体。我们称之为主动支撑，是因为无论这个系统的效率有多高，都会存在一定的能量损耗，因此你需要不断为系统补充能量，以维持星球的结构稳定，防止其坍塌。这在科学上是完全可行的，只是目前我们的技术还无法实现，因为它需要巨大的能量消耗，但它確实是太空电梯的一种替代方案。你可以製造一个这样的环形结构，使其悬停在行星大气层上方，然后通过数英里高的短繫绳与行星表面连接。

套娃式壳层世界

另一个自然重力类结构的例子是套娃式壳层世界，它就像俄罗斯套娃一样，由一层又一层同心球体嵌套而成。你需要为这些层级提供人工照明，並且需要巨大的 “枕头” 来支撑 “天空”。这是一个非常类似 “阿特拉斯扛天” 的例子 —— 每一层的重力要么隨著向外延伸而略有增加，要么如果各层之间距离足够远，你可以通过调整每层的距离，使各层保持稳定且相同的重力。

需要注意的是，不要將其与我们稍后会討论的另一种结构 —— 套娃大脑混淆。套娃大脑这个术语你可能会听到得更多。

环形世界 / 金牛座世界（甜甜圈世界）

另一个例子是环形世界 / 金牛座世界（也可称为甜甜圈世界）。在这个例子中，该结构的规模约为地球的 10 倍。只要环形的直径远大於环本身的宽度，其表面就会有完全正常的重力。

微重力棲息地类结构

我们的下一个类別是微重力棲息地类结构。这类结构的形状几乎不受限制，既包括空间站或太空梭，也包括充满空气的独立封闭世界。

烟环世界

这是另一种由拉里?尼文推广的人造世界，弗里曼?戴森博士和保罗?伯奇等人也参与提出了几乎所有这类构想，非常令人印象深刻。他提出的烟环世界例子，实际上是在整个恆星周围形成一个巨大的、鬆散的大气层，呈大型环形；但也存在独立封闭的变体，例如球体棲息地—— 它的外部有gg標识，內部则是低重力环境，空气充足、温度適宜，但需要人工照明，且属於零重力环境。

圆盘世界

一些更受欢迎的例子包括圆盘世界，如图所示，这个圆盘世界的直径达数千公里。在这里，人类生活在一个 “平地球” 的一侧或两侧。如果它足够大，自身可以產生重力，但我们通常认为这类结构採用的是人工重力。这个概念最著名的虚构例子是特里?普拉切特的《碟形世界》系列奇幻讽刺小说，以及奥森圆盘。

通常来说，奥森圆盘並不被认为是一个非常实用的结构，人们喜欢它只是因为它体型巨大 —— 它环绕整个恆星，但几乎始终处於永恆的暮色之中，无法获得充足的光线。不过，你可以通过在恆星上方漂浮镜子来解决这个问题，从而建立昼夜循环。这就涉及到我们稍后会提到的另一个概念 ——静態卫星。

静態卫星

静態卫星类似於太阳帆，依靠太阳光的推力移动，但它被精確放置在太阳压力与重力相互平衡的位置，因此不会坠入太阳，也不会远离太阳。利用静態卫星，你可以在太阳上方漂浮一面大镜子，或者数百面小镜子。

恆星发动机类结构

现在，我们来介绍 “恆星发动机” 类结构，其中最经典的例子是戴森球。

戴森球

戴森球的陆地表面积约为地球的数十亿倍，不过实际的戴森球可能会比地球到太阳的距离更远一些，这是为了实现昼夜循环 —— 你可能需要在周围放置一些静態卫星镜子来模擬昼夜交替。地球有昼夜两面，而如果在地球到太阳的距离处，一直处於日光照射下，你很快就会被融化，因此需要將戴森球放置在更远的位置。

从本质上讲，戴森球本身並不是一个稳定的物体，它甚至可能会飘向其环绕的恆星，並且需要人工重力。因此，我们通常討论的是戴森群，它与戴森场基本相同，只是由数百万、数十亿甚至数万亿个旋转棲息地或静態卫星组成。

戴森群的另一个特点是不需要完全封闭，可以分阶段建造。例如，你可以先建造一个仅能吸收 1% 恆星光线的戴森群，利用当地材料建造会比建造一个真正的戴森球容易得多 —— 因为要建造一个厚实的戴森球外壳，我们可能没有足够的物质。

戴森群也存在一定的不稳定性，因此我们有时也会討论詹金群，它是一个围绕恆星运行的大型环形结构，由各种群状物体和旋转天体组成。不过，这些天体並不沿圆形轨道运行，而是沿略微椭圆的轨道运行，使其与太阳的距离时近时远，你可以利用这一点来模擬季节变化。

套娃大脑

我们之前提到过套娃大脑，它本质上是一个戴森球或戴森群，但並非用於人类居住，而是利用收集到的能量来运行一台巨大的超级计算机。戴森球在可容纳人口数量方面已经大到令人难以想像，而套娃大脑在计算能力方面则更是如此 —— 尤其是假设它由比我们目前先进得多的微型计算机运行。如果將套娃大脑视为一个人类大脑，它的运算速度可能是人类大脑的数万亿亿亿倍。

恆星提升群 / 恆星提升环

恆星发动机的另一类是旨在从恆星中提取物质的结构 —— 恆星提升群或恆星提升环。这基本上是一种 “杀死” 恆星的方式，但並非作为武器使用。这需要大量的基础设施，主要依靠恆星的磁场，在恆星周围设置一个反向旋转的环或群，从而剥离恆星物质，並使其从恆星的南北两极喷射出去。恆星的磁场非常强烈，通过设置一个作为超导磁体旋转的环，你可以从恆星上剥离数千亿吨物质，最终可能將恆星完全耗尽。

大质量恆星的寿命较短，氢燃料的燃烧比例也小得多。因此，有理由认为，你可以选取一颗比太阳更大的黄色恆星，剥离其物质，使其寿命延长；甚至可以剥离太阳的物质，將其转化为红矮星 —— 红矮星的寿命长达数千亿甚至数万亿年，几乎能耗尽所有氢燃料，因此可以被视为更长久、更高效的 “发动机”。

奇卡塔推进器

如果你真的想移动一颗恆星或整个太阳系，就需要用到奇卡塔推进器。它基本上是一个环绕恆星的半面镜子，通常比戴森场更靠近恆星 —— 只要確保它不会被融化即可。这可以是一个静態卫星或一群静態卫星，光线从一个方向撞击它们，然后被反射到相反方向。恆星发出的光线朝一个大致方向射出，这会对镜子、恆星以及整个太阳系產生一个推力，使其缓慢加速到高速。要移动到任何有意义的距离需要数百万年，要在星系尺度上移动则需要数十亿年，但这种方式在理论上是完全可行的。

需要注意的是，其加速度与恆星的光度和质量有关：恆星越亮，移动速度越快；质量越大，移动速度越慢。但恆星的光度增长速度远快於其质量增长速度，大约是质量的三次方或四次方。因此，像可能发生超新星爆发的极亮恆星，是奇卡塔推进器的理想目標，因为你可以让它移动得非常快；相反，红矮星通过这种方式加速则需要很长时间。

以上就是恆星发动机类结构的相关介绍。

但这还不是全部，人们还构想了许多更大的、星系尺度的结构。我想简要提及的一个例子是保罗?伯奇提出的构想：以一个星系大小的黑洞（这里指质量达数百万倍太阳质量的黑洞，就像你在星系中心发现的那种）为核心，围绕它建造一个壳层，就像我们之前討论的超大型壳层世界或套娃式壳层世界，然后在这个壳层外面再建造另一个壳层，一层又一层，不断嵌套。显然，这些壳层必须依靠主动支撑。你可以设置如此多的层级，以至於它不仅仅是一个戴森场，其规模相对於戴森球而言，就如同戴森球相对於地球一样庞大。你甚至可以在这个结构內部居住，拥有无数层壳层世界或轨道棲息地，其可居住面积相当於数万亿个地球。有趣的是，由於引力扭曲效应，最低层级的时间流逝速度比最高层级慢，而且不会有潮汐力將你撕裂 —— 最低层级的时间过得较慢，最高层级的时间则正常流逝。据我所知，这是人类能够构想的、可供普通人居住的最大结构。我个人对它特別感兴趣，不仅因为它比戴森球还要巨大得多，还因为它位於星系中心，似乎是银河帝国的绝佳首都。