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

Лингвистический променад с Мишенькой Бальзаминовым Лингвистический променад с Мишенькой Бальзаминовым

Квазифранцузские слова в русском языке и русско-французский жаргон

Наука и жизнь
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
Драма 1921 года Драма 1921 года

Страшные подробности царь-голода в Советской России 1921 года

Дилетант
Ранненеолитическое поселение Кёртик-тепе назвали крупным центром развития духовной культуры Ранненеолитическое поселение Кёртик-тепе назвали крупным центром развития духовной культуры

Артефакты с богатым орнаментом нашли при раскопках в Юго-Восточной Анатолии

N+1
Число круче, чем π Число круче, чем π

На сегодняшний день нет области знаний, где бы число е не использовалось

Наука и жизнь
Небольшие дозы веселящего газа помогли при депрессии Небольшие дозы веселящего газа помогли при депрессии

Однократное применение веселящего газа улучшает состояние больных депрессией

N+1
Электроны и котики Электроны и котики

Электроны и котики

Наука и жизнь
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
Новая «Арктика» Новая «Арктика»

Атомоходы ЛК-60Я заменят ледоколы прошлых поколений

Популярная механика
5 мифов о кондиционерах, которым не стоит верить 5 мифов о кондиционерах, которым не стоит верить

Популярные заблуждения о кондиционерах и их вреде

CHIP
Осенние цветники Осенние цветники

Кандидатов в позднецветущие композиции набирается немало

Наука и жизнь
Дерзкие дети: исправить, но не сломать Дерзкие дети: исправить, но не сломать

Что делать, если ваш ребенок считает себя умнее всех и не признает авторитетов?

Psychologies
Пот, кровь, слёзы и крест Пот, кровь, слёзы и крест

В конце XI века десятки тысяч людей отправились освобождать Иерусалим

Дилетант
Ветряки на четверть снизят мощность других ветряков в Северном море Ветряки на четверть снизят мощность других ветряков в Северном море

Климатологи: строительство новых ветряков может повлиять на мощность старых

N+1
Мнение: только плохие управленцы хотят вернуть сотрудников обратно в офис — так им проще скрывать своё безделье Мнение: только плохие управленцы хотят вернуть сотрудников обратно в офис — так им проще скрывать своё безделье

Как удаленная работа лишает менеджеров среднего звена деятельности

VC.RU
8 необычных троллейбусов, которые сломали шаблон 8 необычных троллейбусов, которые сломали шаблон

Троллейбусы — герои, злодеи и труженики с «рогами»

Maxim
Матильда Шнурова Матильда Шнурова

Матильда Шнурова – Медиаприма и первая женщина из России в рейтинге рестораторов

Собака.ru
«Чудесная непослушная мама»: трогательные цитаты сыновей принцессы Дианы о ней «Чудесная непослушная мама»: трогательные цитаты сыновей принцессы Дианы о ней

Принцы Уильям и Гарри дорожат временем, проведенным с мамой

Cosmopolitan
Модифицированные бактерии превратили пластиковые бутылки в ванилин Модифицированные бактерии превратили пластиковые бутылки в ванилин

Модифицированная кишечная палочка переработала пластик в ванилин

N+1
Палеонтологи обнаружили следы массового вымирания акул 19 миллионов лет назад Палеонтологи обнаружили следы массового вымирания акул 19 миллионов лет назад

В раннем миоцене исчезли более 70% видов акул

N+1
Любимые женщины и мужчины звезд сериала «Доктор Хаус»: Лори, Уайлд и других Любимые женщины и мужчины звезд сериала «Доктор Хаус»: Лори, Уайлд и других

Как сложилась личная жизнь актеров сериала «Доктор Хаус»

Cosmopolitan
«Предпринимательство и занятость в эпоху гиганомики»: дискуссия на ПМЭФ «Предпринимательство и занятость в эпоху гиганомики»: дискуссия на ПМЭФ

Как цифровой бизнес и государство могут помочь развитию малого бизнеса?

Forbes
Белый, который не полнит: как правильно носить самый коварный цвет в одежде Белый, который не полнит: как правильно носить самый коварный цвет в одежде

Как правильно носить белые вещи

VOICE
Золотодобытчики Золотодобытчики

Чемпионы прошлых Олимпиад передают свой огонь молодым атлетам

Men’s Health
Стать эгоисткой, чтобы... спасти отношения Стать эгоисткой, чтобы... спасти отношения

Психолог: как здоровый эгоизм и любовь к себе помогут жить счастливее

Psychologies
Глазами другого Глазами другого

Когда на нас смотрят, мы открываем свою личность заново

Psychologies
Палеогенетики секвенировали ДНК из курганов катакомбной культуры в Калмыкии Палеогенетики секвенировали ДНК из курганов катакомбной культуры в Калмыкии

Группу курганов в Калмыкии оставили кочевники-скотоводы

N+1
Мире — мир Мире — мир

Алексей Миранчук примерил на себя стиль итальянских фанатов панинаро

Esquire
Саббатикал — это маленькая жизнь: как уйти в отпуск на целый год за счет работодателя Саббатикал — это маленькая жизнь: как уйти в отпуск на целый год за счет работодателя

Как появился феномен «долгосрочного творческого отпуска»

Forbes
Почему ты не хочешь ребенка? Почему ты не хочешь ребенка?

Первый ребенок — это последняя кукла, но что, если куклы тебе не нравились?

Cosmopolitan
Открыть в приложении