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

Даурские каникулы Даурские каникулы

Истории о свободолюбивых диких котах и их скрытном образе жизни

Наука и жизнь
Что такое «легкая»‎ и «тяжелая»‎ вода Что такое «легкая»‎ и «тяжелая»‎ вода

Как маркетологи продают нам целебную «легкую» воду и пугают страшной «тяжелой»

Популярная механика
Экспансия из рая Экспансия из рая

Кто первым и зачем покинул океан

Вокруг света
Последняя миля: кто и как зарабатывает на компактном электротранспорте Последняя миля: кто и как зарабатывает на компактном электротранспорте

Заменит ли электротранспорт привычные автомобили и мотоциклы

РБК
Письмо главного редактора Письмо главного редактора

Людям часто нравятся хулиганы, ведь они пересекают красные линии

Правила жизни
Когда нервы не в порядке: продукты, которые помогут укрепить нервную систему Когда нервы не в порядке: продукты, которые помогут укрепить нервную систему

Питайся правильно: это поможет тебе избежать заболеваний и сохранить настроение

Cosmopolitan
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
Археолог случайно открыл, как наскальные рисунки превращаются в первобытные мультики Археолог случайно открыл, как наскальные рисунки превращаются в первобытные мультики

Долгое время эти изображения считались мутными и непонятными

Maxim
Самец млекопитающего впервые выносил нормальное потомство после пересадки матки Самец млекопитающего впервые выносил нормальное потомство после пересадки матки

Самцы крыс выносили здоровое потомство после того, как им пересадили матки

N+1
Как найти друзей и сохранить с ними отношения на долгие годы Как найти друзей и сохранить с ними отношения на долгие годы

Как открыться другому человеку? Как сохранить его в своей жизни?

Psychologies
«Покажи бабочку!»: сплав по реке в Горном Алтае глазами новичка «Покажи бабочку!»: сплав по реке в Горном Алтае глазами новичка

Впечатления о первом опыте рафтинга на Катуни: мокрые кроссовки и адреналин

Playboy
Зоологи покрасили скакунчиков косметикой и усомнились в защитной функции их узора Зоологи покрасили скакунчиков косметикой и усомнились в защитной функции их узора

Полосы и головогруди и брюшке самцов скакунчиков не спасли их от хищников

N+1
«Яндекс» ведет разведку: как российский IT-гигант развивает интернет-торговлю и что из этого выходит «Яндекс» ведет разведку: как российский IT-гигант развивает интернет-торговлю и что из этого выходит

«Яндекс», что планирует вложить $400-500 млн в развитие e-commerce-активов

Forbes
8 (по)потрясных латиноамериканских песен 8 (по)потрясных латиноамериканских песен

Эти песни были посланы свыше, чтобы ты смог скоротать начало лета под них

Maxim
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
Гиганты в небе: 6 самых больших самолетов Гиганты в небе: 6 самых больших самолетов

Порождения человеческого разума, способные перевозить сотни тонн грузов

Вокруг света
Пэрис в велюре, Бритни с голым животом: как одевались звезды-тусовщицы в нулевые Пэрис в велюре, Бритни с голым животом: как одевались звезды-тусовщицы в нулевые

Вспоминаем, что носили звезды-тусовщицы в нулевые

Cosmopolitan
Как устроен патрульный катер «Мангуст» с ракетной установкой Как устроен патрульный катер «Мангуст» с ракетной установкой

Эта легкомысленного вида посудина — первая в своем роде

Maxim
Почему не стоит говорить коллегам: «Мне нужно, чтобы ты…» Почему не стоит говорить коллегам: «Мне нужно, чтобы ты…»

Как корректно формулировать просьбы, пожелания и замечания на работе

Psychologies
«Ты» или «вы»: как взрослые должны обращаться к детям? «Ты» или «вы»: как взрослые должны обращаться к детям?

Эксперт: как корректно обращаться к детям?

Psychologies
5 нейросетей, делающих музыку: от цифровой Эми Уайнхаус и до бесконечного метала 5 нейросетей, делающих музыку: от цифровой Эми Уайнхаус и до бесконечного метала

Разве может робот написать симфонию? Может

Playboy
«Семья живет, пока в ней есть дети» «Семья живет, пока в ней есть дети»

Дмитрий Маликов — о предстоящем концерте, поклонницах и популярности в соцсетях

OK!
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
#glam_звездаonline: Агата Муцениеце #glam_звездаonline: Агата Муцениеце

Новая жизнь Агаты Муцениеце

Glamour
Это л....ь Это л....ь

Когда он вышел из дома, изображение сердца на заборе было почти счищено

Playboy
От скромной девочки с Урала до культовой красавицы: как менялась Ирина Шейк От скромной девочки с Урала до культовой красавицы: как менялась Ирина Шейк

Ирина Шейк покорила мировые подиумы и сердца завидных женихов

Cosmopolitan
Крепкий орешек за баранкой Крепкий орешек за баранкой

«Ледяной драйв», олдскульый боевик с Лиамом Нисоном

Weekend
Женщина сбежала от мужа-тирана и спустя 12 лет увидела свои фото в интернете Женщина сбежала от мужа-тирана и спустя 12 лет увидела свои фото в интернете

Популярный блогер поделился удивительной историей

Psychologies
Пять шагов к деньгам: как правильно искать инвестора для стартапа Пять шагов к деньгам: как правильно искать инвестора для стартапа

К поиску инвестиций необходимо относиться как к отдельному проекту

Forbes
Фильмы, которые нужно слушать, а не смотреть: лучшие саундтреки лент с изъяном Фильмы, которые нужно слушать, а не смотреть: лучшие саундтреки лент с изъяном

Фильмы, которые можно смотреть с закрытыми глазами

СНОБ
Открыть в приложении