Как работает сфера Дайсона

Наука и жизньНаука

Дайсон против Дайсона

Павел Амнуэль

Один из вариантов «сферы Дайсона» — гипотетической сферической оболочки большого радиуса со звездой в центре.

У советского писателя-фантаста Генриха Альтова есть небольшой рассказ «Девять минут». В далёком будущем возвращается домой звездолёт с экипажем. Фотонный двигатель развёрнут в сторону Солнечной системы, и поэтому люди не могут видеть ни наше светило, ни родную Землю. Когда торможение заканчивается и двигатель отключается, экипаж собирается в рубке, чтобы посмотреть, наконец, на свой дом. Но… Земли нет! Можно представить ужас людей, много лет путешествовавших в космосе, когда они понимают: у них больше нет дома! Проходит несколько кошмарных минут, прежде чем один из членов экипажа догадывается, что, возможно, люди научились ловить весь падающий на Землю видимый и ультрафиолетовый свет. И тогда почти одновременно все «подумали об инфраизображении. Если научились ловить весь падающий на Землю видимый и ультрафиолетовый свет, то инфракрасные, тепловые, лучи должны по-прежнему излучаться в пространство: иначе нарушится тепловой баланс планеты».

Звездолётчики переключают приборы на инфракрасный диапазон, и вот она — Земля, как ни в чём не бывало, плывёт в космическом пространстве!

Рассказ написан в 1964 году. Похожую идею предложил четырьмя годами раньше американский физик Фримен Дайсон (1923—2020). Не столько идею, сколько расчёты гигантского сооружения, которое перехватывало бы всю энергию Солнца, чтобы использовать её на благо человечества. А если бы такое сооружение создали представители иных высокоразвитых цивилизаций, то мы с Земли могли бы наблюдать удивительные инфракрасные звёзды и понять: у нас есть братья по разуму!

Так возникло новое направление в астрофизических исследованиях: поиски астроинженерной деятельности во Вселенной. Сооружения иных высокоразвитых цивилизаций получили название «сфер Дайсона», хотя он сам не хотел, чтобы концепция «сферы» была названа в его честь.

Родился Фримен Дайсон в 1923 году в Англии в семье гуманитариев. Отец его, Джордж, был известным музыкантом, мать, Милред Люси, — юристом. Часто дети идут по стопам родителей, но Фримен не увлёкся ни музыкой, ни юриспруденцией. Он с детства читал энциклопедии вместо школьных учебников и научную фантастику вместо сказок. Его сестра Алиса рассказывала, что брат постоянно что-то вычислял на клочках бумаги. По натуре Фримен — настоящий учёный, который постоянно находился в поиске. «Он считал, что в науке важно быть не ортодоксом, а заниматься новым, подрывать устои, бунтовать! Он делал это всю жизнь», — сказал о Дайсоне друг его юности, невролог Оливер Сакс.

Фримен Дайсон.

В 1947 году Дайсон поступил в Корнеллский университет в США. Там произошло важное событие: он познакомился с уже известным в те годы Ричардом Фейнманом, будущим нобелевским лауреатом. Фейнман занимался квантовой механикой и участвовал в американском «атомном проекте».

Квантовая физика продемонстрировала свои возможности ещё до войны, когда учёные открыли цепную реакцию деления атомов урана и стало ясно, что при этом выделяется огромная энергия. Как говорил другой участник атомного проекта Энрико Ферми: «Это была красивая физика». Но красивая физика вынужденно привела к созданию самого грозного оружия и гибели японских городов Хиросима и Нагасаки. К счастью, квантовая физика позволила сконструировать не только бомбы, но и атомные электростанции, и атомные ледоколы, и атомные реакторы, создающие изотопы, в том числе и для медицинских целей.

Квантовая механика представлялась наукой не просто красивой, но непогрешимой — её прогнозы оправдывались всегда! С помощью квантовой механики учёные объяснили даже, почему светят звёзды (см. статью «Почему светят звёзды?», «Наука и жизнь» № 1, 2020 г.).

Следует ли удивляться, что бунтарь Фримен Дайсон выбрал для будущих занятий именно квантовую физику? С таким учителем, как Ричард Фейнман, выбор был предопределён. По характеру они оказались очень похожи — оба были научными «еретиками».

В конце 1940-х годов квантовая теория была всё ещё далека от завершения. Оставалось множество белых пятен и нерешённых проблем. Например: как взаимодействуют заряженные частицы? Как они излучают и поглощают фотоны? Всякий раз, рассчитывая взаимодействия и превращения заряженных частиц, физики-теоретики получали в решениях сложнейших уравнений бесконечно большие величины — так называемые сингулярности. Сингулярность — то, что невозможно описать. То, что происходит в сингулярности, не соответствует известным закономерностям и правилам. Некоторые сингулярности проходят даже в школьной математике. Например, все знают, что делить на ноль нельзя. Получается нечто бесконечно большое, невозможное и не существующее в реальном мире.

Решая уравнения квантовой электродинамики, физики получали в результате сингулярности. Квантовая механика работала, а квантовая электродинамика топталась на месте, и если бы выход не был найден, у нас сейчас не было бы смартфонов, быстродействующих компьютеров, гигантских коллайдеров и многого другого, без чего мы не представляем сегодняшнюю цивилизацию.

Физики нуждались в новой, неожиданной идее, способной избавить теорию от сингулярностей. Такая бунтарская идея пришла в голову Ричарду Фейнману в 1949 году. То, что он придумал, получило название «диаграмм Фейнмана», поскольку внешне его рисунки действительно напоминали диаграммы: линии, прямые и волнистые, изображали траектории частиц, точки пересечения соответствовали самим частицам. Точки, линии и стрелки символизировали определённые физические процессы. Диаграммы получались очень сложными, но сингулярности исчезали. Однако мало кто мог в то время разобраться в диаграммах Фейнмана, и одним из немногих оказался Фримен Дайсон. Он не просто разобрался, но увидел и сумел объяснить физикам-теоретикам, какой глубокий физический смысл в диаграммах заключался. Можно сравнить фейнмановские диаграммы с замечательным механизмом, к которому Дайсон подобрал горючее и заставил работать. Теоретическая квантовая электродинамика сдвинулась, наконец, с «мёртвой точки» и начала быстро и успешно развиваться.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Секретарь Республики Секретарь Республики

Нормальная жизнь Никколо ди Бернардо деи Макиавелли оборвалась 16 декабря 1512 г

Наука и жизнь
Как и где быстро заработать денег: 13 легальных и проверенных способов Как и где быстро заработать денег: 13 легальных и проверенных способов

Подборка вариантов подработки, помогающей быстро и просто увеличить свой доход

Playboy
Неизвестный минерал из вулкана Толбачик Неизвестный минерал из вулкана Толбачик

Сотрудники СПбГУ обнаружили новый минерал на территории вокруг вулкана Толбачик

Наука и жизнь
Забудь о черном! Как научиться носить яркую одежду — модная инструкция для тебя Забудь о черном! Как научиться носить яркую одежду — модная инструкция для тебя

Как наконец перестать носить только темную и невзрачную одежду

Cosmopolitan
Электроны и котики Электроны и котики

Электроны и котики

Наука и жизнь
Личный опыт: почему руль Rolls-Royce Ghost жаль отдавать водителю Личный опыт: почему руль Rolls-Royce Ghost жаль отдавать водителю

За рулем нового Rolls-Royce Ghost точно стоит решиться на путешествие

Forbes
Открытие, получившее признание через век Открытие, получившее признание через век

Владимир Буткевич первым задался проблемой соотношения бактерий

Наука и жизнь
15 привычек продуктивных людей 15 привычек продуктивных людей

Привычки, которые помогут всегда оставаться продуктивными и активными

Psychologies
Подлинный Пестель Подлинный Пестель

Раритетный портрет Павла Ивановича Пестеля

Дилетант
Как бороться с морщинами на лице без хирургического вмешательства Как бороться с морщинами на лице без хирургического вмешательства

Эти простые способы помогут приостановить ранее старение в домашних условиях

Cosmopolitan
Чумной форт Чумной форт

История вакцинации против опасных инфекционных заболеваний

Дилетант
Незачет по заданию: почему господдержка не помогла российским вузам войти в топ-100 мировых рейтингов Незачет по заданию: почему господдержка не помогла российским вузам войти в топ-100 мировых рейтингов

Как закончилась государственная программа поддержки высшего образования

Forbes
Пептиды — тёмная материя биологии? Пептиды — тёмная материя биологии?

Вадим Тихонович Иванов о химии живого

Наука и жизнь
7 неожиданных гастрономических пар 7 неожиданных гастрономических пар

Эксперименты с рецептурой вписали в историю кулинарии немало культовых блюд

Вокруг света
Как из-под земли: 10 самых интересных тоннелей по всему миру Как из-под земли: 10 самых интересных тоннелей по всему миру

Самые примечательные тоннели в мире

Вокруг света
Дизайн в кино: смотрим фильмы со стильным декором Дизайн в кино: смотрим фильмы со стильным декором

Фильмы, которые стоит посмотреть ради красивого оформления

РБК
Помогают похудеть, улучшают память: 6 важных фактов о поцелуях Помогают похудеть, улучшают память: 6 важных фактов о поцелуях

Что полезного в поцелуях и почему стоит целоваться почаще

Cosmopolitan
История лесозаготовки: от топора до харвестера История лесозаготовки: от топора до харвестера

Как эволюционировал процесс заготовки древесины

Популярная механика
Что не стоит делать в постели, если с вами в спальне собака Что не стоит делать в постели, если с вами в спальне собака

Наверняка ты никогда не задумывался об этом, если у тебя нет собаки. Или секса

Maxim
Как худели после родов Кейт Миддлтон, Меган Маркл и другие любимицы британцев Как худели после родов Кейт Миддлтон, Меган Маркл и другие любимицы британцев

Монаршие особы педантично относятся к своему рациону, особенно после родов

Cosmopolitan
Как Шайа Лабаф легализовал стиль бездомного Как Шайа Лабаф легализовал стиль бездомного

Почему Шайа Лабаф стал если не великим актером, то королем непринужденного стиля

РБК
Любовные страсти звезд сериала «Озабоченные»: Шалаевой, Колокольникова и других Любовные страсти звезд сериала «Озабоченные»: Шалаевой, Колокольникова и других

Как складывается личная жизнь артистов, сыгравших в сериале «Озабоченные»

Cosmopolitan
Победительница шоу «Ты топ-модель»:«У нас была честная конкуренция, без козней» Победительница шоу «Ты топ-модель»:«У нас была честная конкуренция, без козней»

Победительница шоу «Ты топ-модель на ТНТ» Тина Тоева — о проекте и планах

Cosmopolitan
9 бюджетных марок косметики, о которых знают не все 9 бюджетных марок косметики, о которых знают не все

Недорогие марки косметики, к которым стоит присмотреться

Cosmopolitan
Применение парацетамола беременными связали с повышенным риском аутизма у детей Применение парацетамола беременными связали с повышенным риском аутизма у детей

Применение парацетамола при беременности повышает риск детских болезней

N+1
Новый Остап Бендер в кино: Арам Вардеванян о своем герое и работе с Безруковым Новый Остап Бендер в кино: Арам Вардеванян о своем герое и работе с Безруковым

Арам Вардеванян — о кастинге на роль Остапа Бендера и будущих проектах

Cosmopolitan
Мы уже в «Матрице»? 7 мифов о системах распознавания лиц и отпечатков пальцев Мы уже в «Матрице»? 7 мифов о системах распознавания лиц и отпечатков пальцев

Что представляет собой сбор биометрических данных и как они используются

СНОБ
Идеи для продуктивных людей от человека, который полгода писал про продуктивность Идеи для продуктивных людей от человека, который полгода писал про продуктивность

Пять правил продуктивности, которые изменят повседневный подход к работе

VC.RU
Картина маслом Картина маслом

Пентхаус с авторской живописью в Екатеринбурге

SALON-Interior
На все сто На все сто

Сто мест для интересного и необычного отпуска в России

Cosmopolitan
Открыть в приложении