不过，从全球范围来看，如果我们有大规模的地外工业，核聚变就不是绝对必要的，而且它也存在一些缺点。虽然地球上的发电厂可以为植物的优化 led 照明提供电力，但这些反应堆在发电过程中仍然会產生大量废热。如果我们的目標是最大限度地减少星球上的热量 —— 比如在所有引力点部署反射镜，拦截红外线但允许可见光通过 —— 那么或许更好的做法是使用巨大的染色透镜和反射镜阵列，將同样经过光合作用优化的光线传送到地球，而不传递无用的频率。同样，如果我们拥有价格低廉且坚固耐用的超导体，或许可以將所有发电设施都建在星球之外，这样更容易散热 —— 无论是核聚变反应堆还是太阳能电池板。超导体可以让电力几乎无损耗地传输到任何距离（普通导体在传输过程中会因发热而损耗电力）。还有一种被称为 “热超导体” 的概念，能够通过传导来传递热量，这对冷却也非常有价值。我们现在不深入討论这个话题，只需要指出，这类材料的可获得性和具体特性可能会对世界都市的设计和人口上限產生巨大影响。因此，虽然核聚变非常有用，但对於我们正在討论的这种设定来说，它並不是绝对必需的。事实上，与其他替代方案相比，它既有优点也有缺点。
有时候会有人指责我过於关注核聚变，我认为这就像 19 世纪的人指责別人过於关注內燃机一样。但关键在於获得大量廉价的能源，而核聚变是目前最有希望实现这一目標的技术。如果能够直接將物质转化为能量，或者製造虫洞將热量直接排放到星际空间，又或者拥有能够在一夜之间將整颗小行星转化为行星大小太阳能电池板的纳米机器人，那么这些將是更好的能源。而且在这个背景下，我所说的 “人类能源需求” 主要指食物 —— 同样的纳米机器人或许能够直接將岩石转化为培根双层芝士汉堡，所需能量比种植粮食少得多。或者，人类可能都变成了赛博格或后生物形態，不再需要太多甚至任何普通食物。但我们现在討论的是基於我们目前认为可行的技术背景 —— 核聚变，以及足够智能但未达到人类水平的机器人，它们帮助普通人类种植粮食和建造建筑。
好了，在这个背景下，假设我们通过一些技巧（比如改进散热方式，或者遮挡太阳发出的部分无用红外线），能够处理掉星球上额外增加的 50 热量，並且每个人的食物、工业和娱乐需求仅需 10,000 瓦电力，那么总电力预算就是 10 的 17 次方瓦除以每人 10,000 瓦，得到 10 的 13 次方人，也就是 10 万亿人。这个数字与现代科幻作品中对世界都市的人口设定（约一万亿人）更为接近，是一个不错的整数。所以我们不妨假设，地球的人口上限是 10 万亿人，大约是我们目前人口的一千多倍。
上周我们举了一个例子：一个足够大的生態建筑，能够养活 5000 人，並为他们提供充足的个人空间，而这个建筑只有 100 层楼高，半径 400 英尺。正如我们当时所说，你可以建得更高或更宽，而且我们给每个人分配 10,000 平方英尺的空间是相当慷慨的 —— 这个数字已经包括了所有的水培设施、共享公共空间、公园、仓库、商店等等。如果用这样的生態建筑来容纳 10 万亿人，我们需要 20 亿个这样的建筑。那么，我们真的能在地球上容纳这么多建筑吗？还是说需要建得更高？
让我们来算一算。地球的表面积略低於 2 亿平方英里（包括陆地、海洋和所有区域），而我们恰好需要 20 亿个这样的生態建筑 —— 这几乎就像我当初特意选择 5000 人的规模来简化计算一样。这样一来，每平方英里就需要 10 个生態建筑。这些生態建筑每一层的占地面积为 50 万平方英尺，因此每平方英里需要为它们分配 500 万平方英尺的空间。而一平方英里等於 2800 万平方英尺，所以实际上只有 17 的面积被生態建筑占用。。
我们显然可以把这些建筑建得更高 —— 我们之前设定的是 100 层，但现在已经有几十座建筑达到或超过了这个高度，我们肯定还能建得更高。我们也可以向地下发展，因为生態建筑中的大部分空间並非居民的居住空间 —— 人们在没有窗户的地方可能不会太在意。事实上，如果你想建造高达一英里的塔楼，那就可以有 500 层（而不是 100 层）。一英里高的地方空气仍然足够稠密，可供呼吸，你甚至可以设置阳台，或者採用底部更宽的金字塔形或阶梯锥形结构，这样仍然会有大量剩余空间。如果你想建造像细针一样的生態建筑，一直延伸到大气层顶部，或许还可以在上面连接太空电梯，或者与轨道环相连，这也是可行的，而且可以方便地与太空连接。稍后我们会更多地討论外太空的话题。
从空间比例来看，只要我们向垂直方向发展，空间是非常充足的。如果把 10 万亿人隨机放在地球上，只考虑他们不会溺水或冻死的地方，每个人大约只能拥有 10 平方英尺的空间 —— 这非常接近科幻作品中通常描绘的超级拥挤的特大城市或世界都市。但这些作品中的城市总是有非常明显的垂直结构，而我们刚才设想的 10 英尺 x10 英尺的空间並没有垂直维度，大概只有一间像样臥室的大小。我想这就是为什么我经常反覆强调人口密度的问题 —— 早在科幻作品出现之前，我们就已经知道地球有多大了，而我们所做的只是简单的算术。
你知道吗，科幻作品中太空船上的居住环境也常常像潜艇一样拥挤 —— 那些长达数英里的飞船，船员却只有一千人左右。但如果你仔细计算一下，即使假设这些飞船只把 1 的空间用於船员住宿，初级船员的房间也不应该只有壁橱那么大。而且，仅仅是在太阳系中航行（暂且不考虑超光速旅行），这类飞船所需的能量输出就足以支撑整个行星的经济。
即使科学和规模设定完全不合理，科幻作品仍然可以很精彩。但当作品中描绘的飞船明明拥有核聚变或正反物质反应这样的巨大能量供应，却还围绕著船员缺粮、受冻、电力中断后只能坚持 10 分钟，或者没有足够的水洗澡等情节展开时，就显得有些荒谬了 —— 这就像一个故事的核心是主角多么贫穷、身无分文，但他却戴著纯金项链，手里拿著装满 100 美元大钞的公文包，却在掏零钱买咖啡一样。 不过，从全球范围来看，如果我们有大规模的地外工业，核聚变就不是绝对必要的，而且它也存在一些缺点。虽然地球上的发电厂可以为植物的优化 led 照明提供电力，但这些反应堆在发电过程中仍然会產生大量废热。如果我们的目標是最大限度地减少星球上的热量 —— 比如在所有引力点部署反射镜，拦截红外线但允许可见光通过 —— 那么或许更好的做法是使用巨大的染色透镜和反射镜阵列，將同样经过光合作用优化的光线传送到地球，而不传递无用的频率。同样，如果我们拥有价格低廉且坚固耐用的超导体，或许可以將所有发电设施都建在星球之外，这样更容易散热 —— 无论是核聚变反应堆还是太阳能电池板。超导体可以让电力几乎无损耗地传输到任何距离（普通导体在传输过程中会因发热而损耗电力）。还有一种被称为 “热超导体” 的概念，能够通过传导来传递热量，这对冷却也非常有价值。我们现在不深入討论这个话题，只需要指出，这类材料的可获得性和具体特性可能会对世界都市的设计和人口上限產生巨大影响。因此，虽然核聚变非常有用，但对於我们正在討论的这种设定来说，它並不是绝对必需的。事实上，与其他替代方案相比，它既有优点也有缺点。
有时候会有人指责我过於关注核聚变，我认为这就像 19 世纪的人指责別人过於关注內燃机一样。但关键在於获得大量廉价的能源，而核聚变是目前最有希望实现这一目標的技术。如果能够直接將物质转化为能量，或者製造虫洞將热量直接排放到星际空间，又或者拥有能够在一夜之间將整颗小行星转化为行星大小太阳能电池板的纳米机器人，那么这些將是更好的能源。而且在这个背景下，我所说的 “人类能源需求” 主要指食物 —— 同样的纳米机器人或许能够直接將岩石转化为培根双层芝士汉堡，所需能量比种植粮食少得多。或者，人类可能都变成了赛博格或后生物形態，不再需要太多甚至任何普通食物。但我们现在討论的是基於我们目前认为可行的技术背景 —— 核聚变，以及足够智能但未达到人类水平的机器人，它们帮助普通人类种植粮食和建造建筑。
好了，在这个背景下，假设我们通过一些技巧（比如改进散热方式，或者遮挡太阳发出的部分无用红外线），能够处理掉星球上额外增加的 50 热量，並且每个人的食物、工业和娱乐需求仅需 10,000 瓦电力，那么总电力预算就是 10 的 17 次方瓦除以每人 10,000 瓦，得到 10 的 13 次方人，也就是 10 万亿人。这个数字与现代科幻作品中对世界都市的人口设定（约一万亿人）更为接近，是一个不错的整数。所以我们不妨假设，地球的人口上限是 10 万亿人，大约是我们目前人口的一千多倍。
上周我们举了一个例子：一个足够大的生態建筑，能够养活 5000 人，並为他们提供充足的个人空间，而这个建筑只有 100 层楼高，半径 400 英尺。正如我们当时所说，你可以建得更高或更宽，而且我们给每个人分配 10,000 平方英尺的空间是相当慷慨的 —— 这个数字已经包括了所有的水培设施、共享公共空间、公园、仓库、商店等等。如果用这样的生態建筑来容纳 10 万亿人，我们需要 20 亿个这样的建筑。那么，我们真的能在地球上容纳这么多建筑吗？还是说需要建得更高？
让我们来算一算。地球的表面积略低於2 亿平方英里（包括陆地、海洋和所有区域），而我们恰好需要 20 亿个这样的生態建筑 —— 这几乎就像我当初特意选择 5000 人的规模来简化计算一样。这样一来，每平方英里就需要 10 个生態建筑。这些生態建筑每一层的占地面积为 50 万平方英尺，因此每平方英里需要为它们分配 500 万平方英尺的空间。而一平方英里等於 2800 万平方英尺，所以实际上只有 17 的面积被生態建筑占用。。
我们显然可以把这些建筑建得更高 —— 我们之前设定的是 100 层，但现在已经有几十座建筑达到或超过了这个高度，我们肯定还能建得更高。我们也可以向地下发展，因为生態建筑中的大部分空间並非居民的居住空间 —— 人们在没有窗户的地方可能不会太在意。事实上，如果你想建造高达一英里的塔楼，那就可以有 500 层（而不是 100 层）。一英里高的地方空气仍然足够稠密，可供呼吸，你甚至可以设置阳台，或者採用底部更宽的金字塔形或阶梯锥形结构，这样仍然会有大量剩余空间。如果你想建造像细针一样的生態建筑，一直延伸到大气层顶部，或许还可以在上面连接太空电梯，或者与轨道环相连，这也是可行的，而且可以方便地与太空连接。稍后我们会更多地討论外太空的话题。
从空间比例来看，只要我们向垂直方向发展，空间是非常充足的。如果把 10 万亿人隨机放在地球上，只考虑他们不会溺水或冻死的地方，每个人大约只能拥有 10 平方英尺的空间 —— 这非常接近科幻作品中通常描绘的超级拥挤的特大城市或世界都市。但这些作品中的城市总是有非常明显的垂直结构，而我们刚才设想的 10 英尺 x10 英尺的空间並没有垂直维度，大概只有一间像样臥室的大小。我想这就是为什么我经常反覆强调人口密度的问题 —— 早在科幻作品出现之前，我们就已经知道地球有多大了，而我们所做的只是简单的算术。
你知道吗，科幻作品中太空船上的居住环境也常常像潜艇一样拥挤 —— 那些长达数英里的飞船，船员却只有一千人左右。但如果你仔细计算一下，即使假设这些飞船只把 1 的空间用於船员住宿，初级船员的房间也不应该只有壁橱那么大。而且，仅仅是在太阳系中航行（暂且不考虑超光速旅行），这类飞船所需的能量输出就足以支撑整个行星的经济。
即使科学和规模设定完全不合理，科幻作品仍然可以很精彩。但当作品中描绘的飞船明明拥有核聚变或正反物质反应这样的巨大能量供应，却还围绕著船员缺粮、受冻、电力中断后只能坚持 10 分钟，或者没有足够的水洗澡等情节展开时，就显得有些荒谬了 —— 这就像一个故事的核心是主角多么贫穷、身无分文，但他却戴著纯金项链，手里拿著装满 100 美元大钞的公文包，却在掏零钱买咖啡一样。