巨型結構穩定性新理論：戴森球與恆星發動機的自我維持機制

天文物理學領域的一項最新理論研究，為旨在收集恆星能量的假設性巨型結構（如戴森球與恆星發動機）的耐用性提供了全新視角。這項由英國斯特拉斯克萊德大學（University of Strathclyde）的柯林·麥金尼斯（Colin McInnes）教授主導的研究指出，這些規模宏大的建築物有望達到「被動穩定」狀態。這意味著巨型結構能夠在太空中長期維持其形態，而無需持續的人為主動維護或技術干預。

麥金尼斯教授的研究預計將發表於《皇家天文學會月報》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society），其網路版發布日期定於 2026 年 1 月 15 日。該研究重新定義了這些科學構想，將其視為具有延展性的實體物理對象，而非單純的質點模型。這種建模方式能更精確地模擬作用於此類物體上的引力與輻射壓力。此項工作進一步擴展了詹姆斯·克拉克·馬克士威（James Clerk Maxwell）於 1856 年針對土星環穩定性所提出的經典結論，證明了人造結構達成平衡狀態的可能性。

針對利用反射鏡產生定向推力以移動恆星的「恆星發動機」概念，研究發現其穩定性關鍵取決於質量的分布方式。模型預測顯示，若大部分質量集中在外部邊緣的緻密環狀結構中，引力與輻射壓力便能相互抵消並達成平衡，從而實現被動穩定。在這種機制下，整個恆星系統將能像一艘受控的巨大太空船一樣在宇宙中航行。

至於可能由大量微型反射鏡或太陽能板組成的「戴森球」，其穩定原理則建立在自我組織的基礎之上。研究者提出，若雲狀結構的密度足以顯著降低恆星光照，但又不至於劇烈改變軌道位置，各個組件將自然地重新排列成穩定的配置。這種引力吸引與光壓之間的微妙平衡，可確保系統在無需外部干預的情況下運作長達數百萬年之久。

這項研究對於搜尋地外文明（SETI）具有重大意義，因為穩定的巨型結構可能會留下可觀測的「技術特徵」。身為斯特拉斯克萊德大學工程科學教授的麥金尼斯，為理解太空工程的長期影響做出了貢獻。該研究將學界焦點從探討基礎物理限制，轉向分析潛在的可觀測效應。這對於未來尋找無法用自然現象解釋的異常光度變化的天文巡天觀測而言，無疑是至關重要的轉折點。