摘要：2025年3月19日，《皇家天文学会月刊》刊登了一项研究：格拉斯哥大学工程科学教授科林·麦金尼斯通过数学模型证明，在双星系统特定位置构建的戴森球或环形世界（Ringworld）可以保持稳定。这直接挑战了半个多世纪以来学界对巨型人造天体必然因引力失衡崩溃的固有认
2025年3月19日，《皇家天文学会月刊》刊登了一项研究：格拉斯哥大学工程科学教授科林·麦金尼斯通过数学模型证明，在双星系统特定位置构建的戴森球或环形世界（Ringworld）可以保持稳定。这直接挑战了半个多世纪以来学界对巨型人造天体必然因引力失衡崩溃的固有认知。
图释：环系统中七个平衡点 （L） 的位置和圆周碰撞以环半径为 1 的单位表示质量相等的情况，为 Σ1 和 Σ2。图片来源：皇家天文学会月刊 （2025）。DOI： 10.1093/mnras/staf028
过去科幻作品中的戴森球和环形世界总被描绘成脆弱结构。比如1960年戴森提出，包裹恒星的球形外壳会因内部恒星轻微偏移导致引力失衡而撕裂；而拉里·尼文小说里的环形世界若没有推进器修正轨道，最终会撞向恒星。但麦金尼斯发现，若把结构放置在双星系统的七个引力平衡点中任意一个，就能实现静态稳定——就像詹姆斯·韦伯望远镜待在日地拉格朗日点L2那样。
关键在于双星系统的引力场复杂性。麦金尼斯构建了一个限制性三体模型：两个质量相等的恒星相互绕转，环形或球壳结构的质量可忽略不计。计算显示，当环形中心位于连接双星的轴线或垂直线上特定位置时，结构不会因引力差产生形变。例如，将环形套住其中一颗恒星，另一颗恒星的引力会被外壳均匀抵消；若环形同时包裹双星，则需精确避开两条被称为“碰撞集”的危险轨道。
这项研究最出人意料的结论是：当双星系统中较小恒星的半径约为主星一半时，套住它的球壳结构能稳定存在。这得益于牛顿壳层定理的巧妙应用——外壳对内部恒星的引力无感知，而外部恒星引力均匀作用于外壳整体。麦金尼斯甚至设想，若在双星周围嵌套多层球壳，可能形成宇宙级“俄罗斯套娃”结构。
对寻找地外文明来说，这项研究提供了新思路。稳定的戴森球可能表现为双星系统中某颗恒星异常暗淡，却伴随强烈红外辐射。未来望远镜若观测到此类现象，或将成为人类发现Ⅱ型文明的关键证据。不过麦金尼斯也坦言，当前模型假设结构质量趋近于零，真实建造仍需解决材料强度、能量收集效率等工程学难题。
自戴森球提出以来，这类超级建筑始终被视为人类终极能源解决方案的象征。如今数学模型证明其可行性，或许预示着宇宙中真存在默默运转了百万年的外星巨型结构——我们只是还没学会如何识别它们。
参考文献：
Colin R McInnes, Ringworlds and Dyson spheres can be stable, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2025). DOI: 10.1093/mnras/staf028
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来源：科学剃刀