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

Борьба с «врагами народа» Борьба с «врагами народа»

От древнеримских проскрипций до наших дней

Наука и жизнь
Одеться в космос Одеться в космос

Рассказываем, какую одежду носят космонавты

N+1
Гигантская. Критические дни Бетельгейзе Гигантская. Критические дни Бетельгейзе

Разбираемся с причинами глубокого «обморока» Бетельгейзе

Наука и жизнь
«Нытик и тряпка»: снимаем стигму вокруг мужчин в психотерапии после скандального интервью принца Гарри Опре Уинфри «Нытик и тряпка»: снимаем стигму вокруг мужчин в психотерапии после скандального интервью принца Гарри Опре Уинфри

11 причин, почему тебе стоит перестать думать, что «психология — лженаука»

Playboy
Разговорится ли «русский Zoom»? Разговорится ли «русский Zoom»?

Российские IT-компании конкурируют с мировыми производителям систем видеосвязи

Эксперт
Как заново изобрести колесо Как заново изобрести колесо

Дарья Степура многофункциональное колесо для инвалидных кресел-колясок

Популярная механика
Дети редакции Дети редакции

Российский биолог, кажется, нашел повод изменить ДНК человеческого эмбриона

Популярная механика
«Мейр из Исттауна» — детектив с Кейт Уинслет в роли копа-правдоискателя. А на деле — одна из лучших драм современного телевидения «Мейр из Исттауна» — детектив с Кейт Уинслет в роли копа-правдоискателя. А на деле — одна из лучших драм современного телевидения

Лучшая роль Кейт Уинслет за всю ее карьеру

Esquire
«Я оплошал перед женой!»: самые забавные конфузы мужа Кейт Миддлтон «Я оплошал перед женой!»: самые забавные конфузы мужа Кейт Миддлтон

Принц Уильям оконфузился уже во время знакомства с будущей женой

Cosmopolitan
«Я была беременная, а она липла к нему в клубе»: Виктория Дайнеко об измене мужа «Я была беременная, а она липла к нему в клубе»: Виктория Дайнеко об измене мужа

Виктория Дайнеко рассказала подробности личной жизни

Cosmopolitan
Как сложилась жизнь Рене Зеллвегер и других звезд фильма «Дневник Бриджит Джонс» Как сложилась жизнь Рене Зеллвегер и других звезд фильма «Дневник Бриджит Джонс»

Звезды фильма «Дневник Бриджит Джонс» прошли через ощутимые перемены в жизни

Cosmopolitan
Все о массаже гуаша: техники, эффективность и противопоказания Все о массаже гуаша: техники, эффективность и противопоказания

Почему массаж роллерами и скребками из кристаллов становится все популярнее

РБК
Насколько велика знаменитая Великая хартия вольностей Насколько велика знаменитая Великая хартия вольностей

История появления Великой хартии вольностей

Наука и жизнь
Горячий песок Западной Сахары Горячий песок Западной Сахары

Чем грозит мирной Европе просыпающийся конфликт на северо-западе Африки

Эксперт
Срочный выкуп квартиры: как не потерять деньги Срочный выкуп квартиры: как не потерять деньги

Как работает сервис срочного выкупа квартир

СНОБ
Химики получили кристаллы четырехслойного гексагонального кремния Химики получили кристаллы четырехслойного гексагонального кремния

Новый полупроводник может заменить обычный кремний с кубической решеткой

N+1
В Млечном Пути обнаружили кандидата в магнетары. Это чрезвычайно редкий космический объект В Млечном Пути обнаружили кандидата в магнетары. Это чрезвычайно редкий космический объект

На сегодняшний день астрономы подтвердили существование только 24 магнетаров

National Geographic
Пчелы против бегемотов: как убить фараона Пчелы против бегемотов: как убить фараона

История о гибели фараона от укуса пчелы

N+1
Сойкам показали фокусы, но обмануть их не удалось Сойкам показали фокусы, но обмануть их не удалось

Кажется, в некоторых аспектах птицы бывают сообразительнее человека

National Geographic
По следам мисс Марпл: лучшие сериалы с детективами-женщинами По следам мисс Марпл: лучшие сериалы с детективами-женщинами

Честно говоря, женщины-детективы всегда нам нравились больше, чем мужчины

Cosmopolitan
Личная жизнь звезд комедии «8 первых свиданий»: Акиньшиной, Варнавы и других Личная жизнь звезд комедии «8 первых свиданий»: Акиньшиной, Варнавы и других

В жизни звезд комедии «8 первых свиданий» произошли большие перемены

Cosmopolitan
Почему грифы два месяца высиживали искусственное яйцо Почему грифы два месяца высиживали искусственное яйцо

Зоопарк провел операцию по подмене яиц, чтобы гарантировать безопасность птенца

National Geographic
Дома с привидениями: 5 мистических усадеб России Дома с привидениями: 5 мистических усадеб России

Российские призраки не менее изобретательны, чем их зарубежные «коллеги»

National Geographic
Как восстановить удаленные файлы на Windows-компьютере Как восстановить удаленные файлы на Windows-компьютере

Рассказываем, как еще можно спасти стертые файлы

CHIP
Есть ли смысл ставить гребенку на водоснабжение? Есть ли смысл ставить гребенку на водоснабжение?

Как лучше спроектировать систему водоснабжения в доме?

CHIP
От любви до ненависти: как сложились отношения принца Чарльза с принцессой Анной От любви до ненависти: как сложились отношения принца Чарльза с принцессой Анной

История отношения стерших детей королевы Елизаветы – Чарльза и Анны

Cosmopolitan
Одна вокруг света: забастовка на дороге и самое толстое дерево в мире Одна вокруг света: забастовка на дороге и самое толстое дерево в мире

123-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко, Мексика

Forbes
Почему ученые назвали безобидную лягушку «зомби» Почему ученые назвали безобидную лягушку «зомби»

В Амазонии открыто три новых вида земноводных

National Geographic
Штат или аутсорсинг: как найти правильный баланс, работая на премиальном рынке Штат или аутсорсинг: как найти правильный баланс, работая на премиальном рынке

Особенности рынка премиальной недвижимости в России

Forbes
Енот-детектив, аниме против инопланетян и чертоги разума: 7 видеоигр на лето Енот-детектив, аниме против инопланетян и чертоги разума: 7 видеоигр на лето

Backbone, Ratchet & Clank: Rift Apart и другие крупные игровые релизы

Esquire
Открыть в приложении