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

Цветы, сокрытые в тени Цветы, сокрытые в тени

Растение, похожее на ниндзя — кислица

Наука и жизнь
Она лучше? Какие женщины заставляли музыкантов забывать о законных женах Она лучше? Какие женщины заставляли музыкантов забывать о законных женах

На кого променяли официальных жен известные мужчины

Cosmopolitan
Сон о Соне Сон о Соне

Самая сексуальная солистка самой популярной группы дала нам интервью!

Maxim
Меньше — лучше! Как красятся модные невесты — 8 бьюти-образов звезд Меньше — лучше! Как красятся модные невесты — 8 бьюти-образов звезд

Какой макияж и прическу выбрали знаменитости для свадьбы? Вдохновляйся!

VOICE
Наши в Европе Наши в Европе

Советские физики и «революция вундеркиндов»

Наука и жизнь
Не бояться нового: как турбомотор и вариатор поменяли Renault Duster Не бояться нового: как турбомотор и вариатор поменяли Renault Duster

Теперь Renault Duster доступен со 150-сильным турбомотором и вариатором

Популярная механика
Открытие, получившее признание через век Открытие, получившее признание через век

Владимир Буткевич первым задался проблемой соотношения бактерий

Наука и жизнь
7 шагов к внутренней гармонии 7 шагов к внутренней гармонии

Как оставаться счастливым вне зависимости от внешних обстоятельств?

Psychologies
Дрессировка кошек Шрёдингера в промышленных масштабах Дрессировка кошек Шрёдингера в промышленных масштабах

Явление сверхпроводимости было открыто больше ста лет назад

Наука и жизнь
Песни приезжих и пропащих. Почему Манижа — это и есть русская культура Песни приезжих и пропащих. Почему Манижа — это и есть русская культура

Манижа — нечто большее, чем просто очередная участница «Евровидения»

СНОБ
Фантастический сюжет Фантастический сюжет

Кем стал никогда не бросавший пера Проспер Мериме?

Наука и жизнь
Сергей Бугаев. Африка советского рока Сергей Бугаев. Африка советского рока

Сергей Бугаев — о своем детстве и группе «Поп-механика»

Коллекция. Караван историй
Эффект Новой Земли, или История одного миража Эффект Новой Земли, или История одного миража

Эффект Новой Земли — так называется редкое оптическое явление

Наука и жизнь
Сторож Мардая Сторож Мардая

Этот секретный поселок в Монголии не нанесен на карты

Вокруг света
Археологи разобрались в технологии изготовления ксоанов из святилища богини Мефитис Археологи разобрались в технологии изготовления ксоанов из святилища богини Мефитис

В долине Ансанто нашли святилище богини вулканических паров Мефитис

N+1
Как понять, что вы токсичны по отношению к себе Как понять, что вы токсичны по отношению к себе

Бывает так, что злейший враг себе — мы сами

Psychologies
4 правила «Я-сообщений» 4 правила «Я-сообщений»

Что это такое «Я-сообщения»?

Psychologies
Красная королева советского подиума: трагическая судьба Регины Збарской Красная королева советского подиума: трагическая судьба Регины Збарской

Регина Збарская — «самое красивое оружие Кремля»

Cosmopolitan
Драгоценный металл Драгоценный металл

Купить автомобиль в Советском Союзе было все равно что слетать за границу

GQ
О чем мужчины не расскажут после расставания: два признания О чем мужчины не расскажут после расставания: два признания

Истории мужчин, которые пережили тяжелый разрыв отношений

Psychologies
Построили бизнес на «сброшенных» вызовах: история индийского телефонного сервиса ZipDial Построили бизнес на «сброшенных» вызовах: история индийского телефонного сервиса ZipDial

Как привычка сбрасывать звонок дала начало индустрии стоимостью почти в $100 млн

VC.RU
«Все плохое принимай как опыт»: почему это плохой совет «Все плохое принимай как опыт»: почему это плохой совет

Может ли негативный опыт быть полезным?

Psychologies
Герои сериалов, лиц которых мы никогда не видели Герои сериалов, лиц которых мы никогда не видели

Закадровые персонажи, которые вошли в историю кинематографа

Maxim
На душистый хмель: зачем гудит шмель? На душистый хмель: зачем гудит шмель?

Шмелиный век короток — одно лето

Вокруг света
Сколько можно заработать на глэмпинге: ультимативный гид Сколько можно заработать на глэмпинге: ультимативный гид

Прибыль глэмпинга можно оценивать так же, как и обычных отелей или хостелов

Inc.
Мы все манипуляторы? Мы все манипуляторы?

Каждый из нас способен на манипуляцию — мы учимся в самом раннем детстве

Psychologies
TO-MÁ TO-MÁ

TO-MÁ о том, как ее подставила Темникова, почему она дружит с Милявской

ЖАРА Magazine
Что общего у дополненной реальности и инструкции к холодильнику Что общего у дополненной реальности и инструкции к холодильнику

Как работает приложение, способное создавать инструкции для бытовой техники

Популярная механика
Как это часто не совпадает… Как это часто не совпадает…

Можно ли ужиться вместе людям, у которых разные привычки и увлечения?

Лиза
SMS уже не та: что ждет операторов сотовой связи в эпоху интернета SMS уже не та: что ждет операторов сотовой связи в эпоху интернета

А помните, SMS-ки слали... Сейчас все в интернетах

Популярная механика
Открыть в приложении