كرة دايسون

كرة دايسون هي بنية ضخمة افتراضية تُحيط بنجم وتستحوذ على نسبة كبيرة من طاقته . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} هذا المفهوم عبارة عن تجربة فكرية تحاول تخيّل كيف ستلبي حضارة فضائية احتياجاتها من الطاقة عندما تتجاوز هذه الاحتياجات ما يمكن توليده من موارد الكوكب الأم وحدها. ولأن جزءًا ضئيلاً فقط من انبعاثات طاقة النجم يصل إلى سطح أي كوكب يدور حوله، فإن بناء هياكل تُحيط بالنجم سيمكن الحضارة من حصد طاقة أكبر بكثير.

كان أول تصور حديث لمثل هذا الهيكل من قِبل أولاف ستابلدون في روايته الخيالية العلمية " صانع النجوم " (1937). واستخدم الفيزيائي فريمان دايسون المفهوم نفسه لاحقًا في بحثه المنشور عام 1960 بعنوان "البحث عن مصادر نجمية اصطناعية للأشعة تحت الحمراء ". ^{[ 4 ]} افترض دايسون أن مثل هذه الهياكل ستكون النتيجة المنطقية لتزايد احتياجات الطاقة لدى حضارة تكنولوجية، وستكون ضرورة لبقائها على المدى الطويل. وسيكون رصد بصمة هذه الأجرام في عمليات البحث الفلكية مؤشرًا على وجود ذكاء خارج كوكب الأرض .

منذ نشر ورقة دايسون البحثية، طُرحت العديد من التصاميم البديلة التي تتضمن بنية اصطناعية أو سلسلة من البنى لاحتواء نجم، وذلك في مجال الهندسة الاستكشافية أو وُصفت في الخيال العلمي ، وغالبًا ما تُعرف باسم "كرة دايسون". تصف التصورات الخيالية عادةً غلافًا صلبًا من المادة يُحيط بنجم - وهو ترتيب اعتبره دايسون نفسه مستحيلاً. تتكون الكرة التي تخيلها من مجموعة غير متماسكة أو سرب من الأجسام التي تدور في مدارات مستقلة حول النجم، وهو ترتيب أصبح يُعرف باسم سرب دايسون. 

استلهم الفيزيائي والرياضي فريمان دايسون من رواية الخيال العلمي " صانع النجوم" لأولاف ستابلدون عام 1937 ، ^{[ 5 ]} وكان أول من صاغ مفهوم ما عُرف لاحقًا باسم "كرة دايسون" في بحثه المنشور عام 1960 في مجلة ساينس بعنوان "البحث عن مصادر نجمية اصطناعية للأشعة تحت الحمراء". افترض دايسون أنه مع ازدياد احتياجات الطاقة لحضارة تكنولوجية متقدمة، سيأتي وقت تحتاج فيه هذه الحضارة إلى استغلال طاقة نجمها المحلي بشكل منهجي وعلى نطاق واسع. وتكهن بأن ذلك ممكن عبر نظام من الهياكل التي تدور حول النجم، مصممة لاعتراض طاقته وجمعها. وجادل بأن هذا الهيكل سيؤدي إلى تحويل ضوء النجوم على نطاق واسع إلى إشعاع تحت أحمر بعيد ، وبالتالي فإن البحث من الأرض عن مصادر الأشعة تحت الحمراء سيمكن من تحديد النجوم التي تدعم وجود حياة ذكية. ^{[ 4 ]}

لم يُفصّل دايسون كيفية بناء مثل هذا النظام، بل أشار إليه في بحثه بـ"غلاف" أو " محيط حيوي ". ثم أوضح لاحقًا أنه لم يكن يقصد بنية صلبة، قائلاً: "من المستحيل ميكانيكيًا وجود غلاف أو حلقة صلبة تُحيط بنجم. إن شكل "المحيط الحيوي" الذي تصورته يتكون من مجموعة أو سرب من الأجسام تدور في مدارات مستقلة حول النجم." ^{[ 6 ]} وقد أُطلق على هذا المفهوم غالبًا اسم "سرب دايسون"؛ ^{[ 7 ]} إلا أن دايسون صرّح في عام 2013 بأنه ندم على تسمية هذا المفهوم باسمه. ^{[ ٨ ]} في مقابلة مع روبرت رايت عام ٢٠٠٣، وصف دايسون بحثه حول البحث عن كرات دايسون بأنه "مزحة بسيطة"، وعلق قائلاً: "لا يشتهر المرء إلا بالأشياء التي لا يراها جدية". ^{[ ٩ ] [ ١٠ ]} ثم أوضح لاحقًا: "والمفارقة أن السماء تعج بمصادر الأشعة تحت الحمراء التي تبدو تمامًا كما قد تبدو حضارة من النوع الثاني، لذا لا يوجد أي سبب للاعتقاد بأنها اصطناعية... من مسافتنا، ستبدو متشابهة". ^{[ ١١ ]} مع ذلك، في مقابلة لاحقة مع طلاب من جامعة إدنبرة عام ٢٠١٨، وصف دايسون فرضية كرة دايسون بأنها "صحيحة وغير مثيرة للجدل". ^{[ ١٢ ]} وفي مقابلات أخرى، وبينما أعرب عن أسفه لتسمية هذا الجسم، علق دايسون قائلاً: "كانت الفكرة جيدة"، وأشار إلى مساهمته في بحث حول تفكيك الكواكب كوسيلة لبناء كرة. ^{[ ١٣ ]}

تقوم مُجمِّعات الطاقة من نوع دايسون، الموجودة حول نجم بعيد، بامتصاص الطاقة من النجم وإعادة إشعاعها. قد تكون أطوال موجات هذه الطاقة المُعاد إشعاعها غير نمطية بالنسبة للنوع الطيفي للنجم ، وذلك لوجود عناصر ثقيلة لا توجد بشكل طبيعي داخل النجم. إذا كانت نسبة هذه الأطوال الموجية غير النمطية كبيرة، فمن الممكن رصد بنية ضخمة غريبة على مسافات بين النجوم. ^{[ 4 ]} قد يشير هذا إلى وجود ما يُسمى بحضارة كارداشيف  من النوع الثاني . ^{[ 14 ]}

بحث مشروع SETI عن أطياف غنية بالأشعة تحت الحمراء من نظائر شمسية ، كما فعل مختبر فيرميلاب . ^{[ 15 ] [ 16 ]} اكتشف فيرميلاب 17 مرشحًا محتملاً "غامضًا"، وُصف أربعة منها في عام 2006 بأنها "مُثيرة للدهشة ولكنها لا تزال موضع شك". ^{[ 15 ]} أسفرت عمليات البحث اللاحقة أيضًا عن العديد من المرشحين، وجميعهم لا يزالون غير مؤكدين. ^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]}

في 14 أكتوبر/تشرين الأول 2015، اكتشف علماء مواطنون من مشروع " صائدو الكواكب " تقلبات ضوئية غير عادية للنجم KIC 8462852 ، مما أثار تكهنات صحفية حول احتمال اكتشاف كرة دايسون. ^{[ 20 ] [ 21 ]} إلا أن التحليلات اللاحقة أظهرت أن النتائج تتوافق مع وجود غبار. ^{[ 22 ] [ 23 ]} وفي عام 2024، انتشرت تكهنات صحفية حول اكتشاف دلائل محتملة على وجود كرات دايسون بين النجوم. ^{[ 24 ] [ 25 ]} كانت الأجسام السبعة محل الاهتمام - والتي تقع جميعها ضمن نطاق ألف سنة ضوئية من الأرض - من نوع الأقزام الحمراء ، وهي فئة من النجوم أصغر حجمًا وأقل إضاءة من الشمس. ومع ذلك، حرص مؤلفو النتائج على عدم المبالغة في أي ادعاءات. ^{[ 26 ]} على الرغم من ذلك، تناقلت العديد من وسائل الإعلام الخبر. وشملت التفسيرات الأقل غرابة اقتراحًا بأن الأشعة تحت الحمراء المكتشفة ناتجة عن مجرات بعيدة محجوبة بالغبار. ^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]}  

على الرغم من أن تكوين كرات دايسون على شكل سرب ممكن نظريًا، إلا أن بناء بنية ضخمة مستقرة حول الشمس يتجاوز بكثير القدرات الهندسية للبشرية حاليًا. فعدد المركبات اللازمة للحصول على كرة دايسون كاملة ونقلها وصيانتها يفوق القدرات الصناعية الحالية. وقد أثارت كرات دايسون تكهنات حول جدوى فئة من المحركات النجمية المقترحة ، وهي هياكل ضخمة افتراضية تهدف إلى استخلاص طاقة مفيدة من نجم، أحيانًا لأغراض محددة. على سبيل المثال، اقتُرح استخدام أدمغة ماتريوشكا للطاقة المستخرجة من كرات دايسون في الحوسبة، بينما تستخدم محركات شكادوف الطاقة للدفع. وتستند بعض تصاميم المحركات النجمية المقترحة إلى كرة دايسون. ^{[ 30 ] [ 31 ]} وقد دعا جورج دفورسكي، المتخصص في دراسات المستقبل، إلى استخدام الروبوتات ذاتية التكاثر للتغلب على محدودية القدرات الهندسية للبشرية على المدى القريب نسبيًا. ^{[ 32 ]} اقترح البعض إمكانية بناء مساكن كرة دايسون حول الأقزام البيضاء ^{[ 33 ]} أو النجوم النابضة . ^{[ 34 ]}

في عام 2022، طُرح اقتراحٌ بإمكانية إطلاق سرب من صواريخ دايسون حول الشمس من عطارد أو المريخ. ولإعادة الطاقة، اقتُرحت تقنية نقل الطاقة اللاسلكية الإشعاعية بعيدة المدى، وهي تقنية لا تزال قيد التطوير. ^{[ 35 ]}

ظهرت فكرةٌ تمهيديةٌ لمفهوم كرات دايسون في رواية " صانع النجوم" لأولاف ستابلدون عام 1937 ، ^{[ 1 ]} حيث وصف فيها "كل نظام شمسي... مُحاط بشبكة من مصائد الضوء، تُركّز الطاقة الشمسية المُتسربة لاستخدامها الذكي"؛ ^{[ 36 ]} استلهم دايسون فكرته من هذه الرواية، واقترح أن يكون اسم "كرة ستابلدون" أنسب لهذا المفهوم. ^{[ 37 ]} عادةً ما تكون كرات دايسون الخيالية هياكل صلبة تُشكّل غلافًا مُتصلًا حول النجم المعني، على الرغم من أن دايسون نفسه اعتبر هذا الاحتمال مُستحيلًا من الناحية الميكانيكية. ^{[ 2 ] [ 3 ]} تُستخدم أحيانًا كأداة سردية تُعرف باسم " الجسم الكبير الغبي" . ^{[ 38 ]}

تظهر كرات دايسون كعنصر خلفية في العديد من الأعمال الروائية، بما في ذلك رواية "المتجول" (The Wanderer) للكاتب فريتز ليبر ، الصادرة عام 1964، حيث تُحيط كائنات فضائية بنجوم متعددة بهذه الطريقة. ^{[ 1 ] [ 38 ] [ 39 ]} كما ظهرت كرات دايسون في سلسلة كتب "ملحمة الوقواق" (Saga of Cuckoo) الصادرة بين عامي 1975 و1983، من تأليف فريدريك بول وجاك ويليامسون ، وتُستخدم إحداها كموقع لأحداث رواية " أوربيتسفيل " (Orbitsville) للكاتب بوب شو ، الصادرة عام 1975 ، وأجزائها اللاحقة. ^{[ 2 ] [ 3 ]} في حلقة " الآثار " (Relics) من مسلسل "ستار تريك: الجيل التالي" (Star Trek: The Next Generation ) عام 1992 ، ^{[ 40 ]} تجد سفينة الفضاء " يو إس إس إنتربرايز" ( USS Enterprise) نفسها محاصرة داخل كرة دايسون مهجورة؛ ^{[ 41 ] [ 42 ]} وفي مقابلة أجريت عام 2011، صرّح دايسون بأنه استمتع بالحلقة، على الرغم من أنه اعتبر الكرة المصورة فيها "هراءً". ^{[ 43 ]} لاحظ مايكل جان فريدمان، كاتب الرواية، أن كرة دايسون في الحلقة التلفزيونية نفسها كانت في الواقع مجرد عنصر ثانوي ، إذ لم يكن لها أي دور يُذكر في القصة، فقرر تطوير هذا العنصر في روايته. ^{[ 44 ] : 9} 

من الأمثلة الأخرى على قصص الخيال العلمي رواية " العالم مستدير" لتوني روثمان ، وسلسلة "المحقق" لسومتو سوتشاريتكول ، ورواية " سبينيريت" لتيموثي زان ، ورواية " عالم الاتحاد" لجيمس وايت ، ورواية "سفن الزمن" لستيفن باكستر ، ورواية " نجمة باندورا " لبيتر إف. هاميلتون . ^{[ 1 ] : 133} تتضمن الاختلافات في مفهوم كرة دايسون حلقة دائرية واحدة في رواية "عالم الحلقات" للاري نيفن عام 1970 ، ^{[ 3 ] [ 45 ] [ 46 ]} ونصف كرة في رواية " وعاء السماء" لغريغوري بنفورد ونيفن عام 2012، ^{[ 2 ] [ 3 ]} وكرات متداخلة - تُعرف أيضًا باسم دماغ ماتريوشكا - في سلسلة "عالم القفص" لكولين كاب في ثمانينيات القرن العشرين، وثلاثية "أسغارد" لبريان ستابلفورد (1979-1990) . ^{[ 1 ] [ 3 ]}  

لاحظ ستابلفورد أن كرات دايسون تُعامل عادةً كعناصر ثانوية أو تُهمّش في خلفية السرد، مستشهداً بأمثلة مثل رواية " المتجول " لفريتز ليبر ورواية "بئر الخداع" لليندا ناجاتا . وتميل القصص التي تستكشف هذا المفهوم إلى استخدام أشكال مختلفة مثل عالم الحلقات للاري نيفن. ^{[ 1 ] : 133} وقد حدد سببين لذلك. أولاً، الحجم الهائل لكرات دايسون يجعل من الصعب تناولها ضمن قيود معظم السرد؛ قال فريدمان إنه تجنب هذه المسألة في روايته المقتبسة من "الآثار" لأن الكتاب لم يتجاوز 400 صفحة، ولم يكن لديه سوى أقل من أربعة أسابيع لكتابته. ثانياً، وخاصة في أدب الخيال العلمي الواقعي، تُشكّل كرات دايسون تحديات هندسية تُعقّد استخدامها في سرد ​​القصص. ^{[ 1 ] : 133 [ 44 ] : 9} تنشأ إحدى هذه الصعوبات من نظرية الغلاف : داخل غلاف كروي، تكون قوى الجاذبية في حالة توازن، لذا يلزم وجود آليات إضافية مثل الدوران لتوفير جاذبية فعالة على السطح الداخلي. وهذا بدوره يُدخل مزيدًا من التعقيدات، بما في ذلك تدرج الجاذبية الذي يتلاشى إلى الصفر عند القطبين. ^{[ 1 ] : 133} وقد تناول المؤلفون هذه القضايا من خلال تعديلات مختلفة على المفهوم، بما في ذلك تداخل عالم القفص لستابلفورد، وفكرة الكرة المزدوجة لدان ألديرسون ، وتصميم عالم الحلقة المُختزل لنيفين.

• قرص ألديرسون – هيكل شمسي اصطناعي ضخم افتراضي 
• الهندسة الفلكية – شكل من أشكال الهندسة واسعة النطاق 
• قائمة بالتقنيات الافتراضية – تقنيات مستقبلية محتملة 
• مصعد فضائي – نوع مقترح من أنظمة النقل الفضائي 
• المحرك النجمي – فئة من الهياكل الضخمة الافتراضية 
• نجمة تابي – نجمة تشتهر بظواهر خفوت الضوء غير العادية 

• غان، ألاستير (29 ديسمبر 2022). "كرات دايسون: كيف يمكن للبشر (والكائنات الفضائية) التقاط طاقة النجوم" . بي بي سي ساينس فوكس . مؤرشف من الأصل في 11 مارس 2024. تم الاطلاع عليه في 20 مارس 2024 .
• مان، آدم (1 أغسطس 2019). "ما هي كرة دايسون؟" . Space.com . مؤرشف من الأصل في 7 مارس 2024. تم الاطلاع عليه في 20 مارس 2024 .
• شولز-ماكوش، ديرك (29 يناير 2014). "كرات دايسون: لا تزال مفقودة، وربما مستحيلة" . مجلة سميثسونيان . مؤرشف من الأصل في 28 سبتمبر 2023. تم الاطلاع عليه في 20 مارس 2024 .
• ستابلفورد، برايان (2004). "كرة دايسون" . القاموس التاريخي لأدب الخيال العلمي . دار سكيركرو للنشر. ص  99. ISBN 978-0-8108-4938-9.
• ستانواي، إليزابيث (21 مايو 2023). "الهياكل الضخمة" . جامعة وارويك . مدونة القصص الكونية. مؤرشف من الأصل في 26 مايو 2023. تم الاطلاع عليه في 25 مارس 2024 .

• الأسئلة الشائعة حول جهاز دايسون سفير
• مختبر فيرمي: الحد الأعلى للسماء بأكملها على أساس بيانات IRAS لأجرام دايسون الكروية، مع ملحق حول هندسة أجرام دايسون الكروية

• كرة دايسون في ميموري ألفا