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

Красного прилива цвет Красного прилива цвет

О красных приливах бродит по миру множество слухов

Наука и жизнь
Основатель PayPal скопил $5 млрд на необлагаемом налогами пенсионном счете Основатель PayPal скопил $5 млрд на необлагаемом налогами пенсионном счете

Питер Тиль держит на своем индивидуальном пенсионном счете $5 млрд

Forbes
Великое нашествие Великое нашествие

Вторжение монголов обратило русских государей в деспотов ордынского типа

Дилетант
Как трудно быть исключительным Как трудно быть исключительным

Представление о себе, которое ломает жизнь

VC.RU
Наши в Европе Наши в Европе

Советские физики и «революция вундеркиндов»

Наука и жизнь
По имени солнце По имени солнце

Не так страшен загар, как отсутствие защиты кожи от солнца

Лиза
Неизвестная катастрофа, изменившая облик Северной Америки Неизвестная катастрофа, изменившая облик Северной Америки

Когда на Земле был единичный катастрофический космогенный процесс

Наука и жизнь
Древний череп из Китая отнесли к «человеку-дракону» или денисовцу Древний череп из Китая отнесли к «человеку-дракону» или денисовцу

Неоднозначное исследование вызвало бурную дискуссию среди палеоантропологов

N+1
Шпалера со смыслами Шпалера со смыслами

Фламандская шпалера середины XVI века

Дилетант
Агния Кузнецова: «Завидую своей героине» Агния Кузнецова: «Завидую своей героине»

Актриса Агния Кузнецова о своей новой роли, детях и юморе

Лиза
Марс, древняя жизнь и… утки Марс, древняя жизнь и… утки

«Утиный тест» — популярный способ протестировать очевидность происходящего

Наука и жизнь
5 способов совсем отказаться от сладкого: советует врач 5 способов совсем отказаться от сладкого: советует врач

В сильной тяге к сладкому есть свои причины

Cosmopolitan
Достучаться до небес Достучаться до небес

Заключенный концлагеря угоняет с их секретной военной базы бомбардировщик

Вокруг света
Орнитологи переоткрыли скрывавшуюся 16 лет птицу из Венесуэлы Орнитологи переоткрыли скрывавшуюся 16 лет птицу из Венесуэлы

Орнитологи встречали венесуэльского москитеро всего три раза

N+1
Жития смешных: 93 факта о «Симпсонах», которые мало кто знает Жития смешных: 93 факта о «Симпсонах», которые мало кто знает

«Симпсоны»!!! Они с каждым сезоном становятся все лучше и лучше

Maxim
5 экспонатов выставки «Театр.Rus» в Новом Манеже 5 экспонатов выставки «Театр.Rus» в Новом Манеже

Уникальные экспонаты, способные рассказать историю русского театра

Культура.РФ
Как сбросить 10 кг за месяц: можно ли быстро похудеть и не навредить здоровью Как сбросить 10 кг за месяц: можно ли быстро похудеть и не навредить здоровью

Последствия резкого похудения могут обернуться катастрофой для организма

Cosmopolitan
«Время переменных. Математический анализ в безумном мире» «Время переменных. Математический анализ в безумном мире»

Новая книга Бена Орлина рассказывает о матанализе понятным языком

N+1
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
Торговая война США и Китая «взрастила гиганта»: история онлайн-магазина Shein, который обходит по продажам Zara и H&M Торговая война США и Китая «взрастила гиганта»: история онлайн-магазина Shein, который обходит по продажам Zara и H&M

Как Shein устроил продажи и что его ждет в будущем?

VC.RU
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
Как бразильский триатлонист подсадил американцев на снэки из некондиционных бананов Как бразильский триатлонист подсадил американцев на снэки из некондиционных бананов

Коу Суплиси — 42-летний основатель компании Barnana, расположенной в Сан-Диего

Inc.
Джоли или Монро? На кого из звезд – типичных Близнецов ты похожа Джоли или Монро? На кого из звезд – типичных Близнецов ты похожа

Нужно ли быть Близнецами, чтобы добиться большего успеха, чем все остальные?

Cosmopolitan
Состояние историческое: 10 подкастов, которые помогут восполнить пробелы в знаниях Состояние историческое: 10 подкастов, которые помогут восполнить пробелы в знаниях

Самые интересные подкасты об истории на русском языке

Esquire
Необязательный интеллект: почему ИИ до сих пор глупый и как где его вообще можно использовать Необязательный интеллект: почему ИИ до сих пор глупый и как где его вообще можно использовать

Теперь нам предстоит совсем другая эпоха – косяков искусственного интеллекта

Популярная механика
#glam_gaming: Амина Мирзоева #glam_gaming: Амина Мирзоева

Стример Амина Мирзоева прославилась в первую очередь игрой на укулеле

Glamour
Ксения Шойгу и Алексей Столяров — о триатлоне как стиле жизни, совместных проектах и личном Ксения Шойгу и Алексей Столяров — о триатлоне как стиле жизни, совместных проектах и личном

Алексей Столяров и Ксения Шойгу — о своей личной жизни и триатлоне

Esquire
Экзотические сексуальные обычаи древних ацтеков Экзотические сексуальные обычаи древних ацтеков

Если честно, мы бы не хотели быть жителями ацтекской империи

Maxim
Убыточный супергерой: как создатели фильма по комиксам «Майор Гром» провалились в прокате, но продали права Netflix Убыточный супергерой: как создатели фильма по комиксам «Майор Гром» провалились в прокате, но продали права Netflix

Как Артем Габрелянов строит в России комикс-империю

Forbes
Очаровательные сорванцы! Забавные кадры Елизаветы II c королевскими детьми Очаровательные сорванцы! Забавные кадры Елизаветы II c королевскими детьми

Елизавета II обожает находиться в компании внуков и правнуков

Cosmopolitan
Открыть в приложении