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

Любители подземной тишины Любители подземной тишины

Что может быть страннее белых растений!

Наука и жизнь
20 признаков того, что у вас с ним ничего не получится 20 признаков того, что у вас с ним ничего не получится

Как ведут себя мужчины, не имеющие на девушку серьезных планов.

Cosmopolitan
Драма 1921 года Драма 1921 года

Страшные подробности царь-голода в Советской России 1921 года

Дилетант
10 крутых приложений для идеального селфи 10 крутых приложений для идеального селфи

Программы для селфи на Андроид и iPhone, которые превратят фото в искусство

Cosmopolitan
106 минут новой эры 106 минут новой эры

Какое значение орбитальный рейс Юрия Гагарина имел для мировой науки

Наука и жизнь
Археологи воспроизвели музыку мезолитических охотников с помощью лосиных зубов Археологи воспроизвели музыку мезолитических охотников с помощью лосиных зубов

Костяные подвески из могильника в Карелии приняли участие в эксперименте

N+1
Чем грозит слабеющий гольфстрим? Чем грозит слабеющий гольфстрим?

Новые данные, уточняющие поведение Гольфстрима

Наука и жизнь
«Мы зачем-то поверили, что мы футбольная страна»: почему российская сборная проиграла на Евро-2020 «Мы зачем-то поверили, что мы футбольная страна»: почему российская сборная проиграла на Евро-2020

Чемпионат Европы 2020 просто не мог сложиться для России по-другому

Forbes
100 самых сексуальных женщин страны: 52-1 100 самых сексуальных женщин страны: 52-1

Итоговый рейтинг «100 самых сексуальных женщин страны – 2019»

Maxim
Обидная повесть Обидная повесть

За что «Тараса Бульбу» не любили в Польше

Дилетант
Огнем и волной Огнем и волной

3D-печать на сегодня – один из столпов мирового технического прогресса

Популярная механика
Зрительная память Зрительная память

Сорок лет совместной работы и дружбы двух fashion-легенд — Линдберга и Соццани

Harper's Bazaar
Несколько страниц из жизни… пня Несколько страниц из жизни… пня

Пень многолик. Присмотримся к нему повнимательнее

Наука и жизнь
30 вещей, которые нужно перестать делать к 30 годам 30 вещей, которые нужно перестать делать к 30 годам

Некоторые привычки после 30 тебе уже не понадобятся

Cosmopolitan
Пришельцы. Как Африка повлияла на европейское искусство Пришельцы. Как Африка повлияла на европейское искусство

Авторы, которые приехали в Африку и привезли оттуда других себя

Seasons of life
Как создавалась сцена со скелетом кита в фильме Андрея Звягинцева: фрагмент книги «Левиафан: разбор по косточкам» Как создавалась сцена со скелетом кита в фильме Андрея Звягинцева: фрагмент книги «Левиафан: разбор по косточкам»

В книге Маркова за рассказом о конкретном фильме скрывается рассказ о стране

Esquire
Путевые рекомендации Путевые рекомендации

Как снизить наносимый транспортом вред здоровью.

Forbes
IT с неограниченными возможностями: как человеку с особенностями здоровья устроиться на достойную работу IT с неограниченными возможностями: как человеку с особенностями здоровья устроиться на достойную работу

Сотрудники-инвалиды — сложная и деликатная тема для любого бизнеса

Популярная механика
От Элтона Джона до Манижи: кто из звезд профессионально учился музыке От Элтона Джона до Манижи: кто из звезд профессионально учился музыке

Оказывается, Манижа училась играть на пианино, а Эд Ширан пел в церковном хоре

РБК
Древние скандинавы обзавелись широкой сетью поставщиков меди Древние скандинавы обзавелись широкой сетью поставщиков меди

Археологи проанализировали 543 бронзовых артефакта из Южной Скандинавии

N+1
Вор в каноне: гид по фильмам про ограбления. Часть вторая Вор в каноне: гид по фильмам про ограбления. Часть вторая

Фильмы про ограбление — от всплеска темы в 1990-х до развития в 2010-х

Esquire
Дмитрий Губерниев Дмитрий Губерниев

Правила жизни телеведущего Дмитрия Губерниева

Esquire
Беременность под запретом и секреты бутерброда: необычные правила Елизаветы II Беременность под запретом и секреты бутерброда: необычные правила Елизаветы II

Елизавета II требует от всех членов своей семьи соблюдения особого протокола

Cosmopolitan
Спорт хозяйствующих субъектов Спорт хозяйствующих субъектов

НБА – это индустрия развлечений; такой же феномен поп-культуры, как Marvel

Esquire
Злая мегера или преданный друг. 10 заповедей мачехи Злая мегера или преданный друг. 10 заповедей мачехи

Как остаться собой и не навредить собственной семье в новой роли мачехи?

СНОБ
Эмма Стоун: «Сыграть антигероя намного сложнее, чем какую-то милую девочку» Эмма Стоун: «Сыграть антигероя намного сложнее, чем какую-то милую девочку»

Эмма Стоун — о Круэлле и работе с животными

Cosmopolitan
Самозащита без оружия Самозащита без оружия

Психолог: что такое личные границы и как грамотно их выстроить?

Лиза
12 популярных фильмов, которые украли сюжет у других фильмов 12 популярных фильмов, которые украли сюжет у других фильмов

Фильмы со скопированными сюжетами, ставшие популярнее первоисточников

Maxim
Кому доверить ребенка. Разбор педагогических методик в детских садах Кому доверить ребенка. Разбор педагогических методик в детских садах

Самые известные педагогические методики в детских садах

СНОБ
Шелушение, тусклость, слипшиеся пряди: что не так с бессульфатными шампунями? Шелушение, тусклость, слипшиеся пряди: что не так с бессульфатными шампунями?

Так ли плохи сульфаты и пена, которую они образуют?

Cosmopolitan
Открыть в приложении