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

Пять стадий Египта Пять стадий Египта

Пройдя все стадии принятия Египта, я был вознагражден

Вокруг света
Почему доверие — ключ к здоровым отношениям Почему доверие — ключ к здоровым отношениям

Как научиться доверять партнеру, если вас много раз предавали?

Psychologies
«Русские рукавицы» в регистрах Зунда «Русские рукавицы» в регистрах Зунда

Зундские таможенные регистры

Наука и жизнь
Бывший глава израильского «Яндекса» построил робота, который красит ногти дома Бывший глава израильского «Яндекса» построил робота, который красит ногти дома

Омри Моран придумал робота, который делает маникюр, после испорченного свидания

VC.RU
Второе отречение Второе отречение

Наполеон умудрился отречься от власти дважды

Дилетант
Вышел Ratchet & Clank: Rift Apart — новый экшн-блокбастер для PlayStation 5. Рассказываем, получилось ли у разработчиков совершить прорыв Вышел Ratchet & Clank: Rift Apart — новый экшн-блокбастер для PlayStation 5. Рассказываем, получилось ли у разработчиков совершить прорыв

Каким вышло продолжение Ratchet & Clank и чего добились разработчики?

Esquire
Спортивная конечная: как легкоатлетка Дарья Клишина преодолела болезнь и завоевала серебро чемпионата мира Спортивная конечная: как легкоатлетка Дарья Клишина преодолела болезнь и завоевала серебро чемпионата мира

Отрывок из из автобиографии Дарьи Клишиной «Прыжок вверх»

Forbes
Никакой самодеятельности: косметические проблемы, с которыми нужно идти к врачу Никакой самодеятельности: косметические проблемы, с которыми нужно идти к врачу

Безобидные на первый взгляд, эти симптомы могут означать серьезные проблемы

Cosmopolitan
Пепперштейн и Митта размышляют о сюрреализме, школьном рэпе и кефире Пепперштейн и Митта размышляют о сюрреализме, школьном рэпе и кефире

История про эксцентричного художника нашего времени Павла Пепперштейна

GQ
Серийного убийцу «Фантома из Хайльбронна» не могли поймать 16 лет. Просто его никогда не существовало Серийного убийцу «Фантома из Хайльбронна» не могли поймать 16 лет. Просто его никогда не существовало

Следователи 16 лет искали преступника, которого не существовало в реальности

Популярная механика
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
Женщин растят «удобными». Быть счастливыми мы учимся сами Женщин растят «удобными». Быть счастливыми мы учимся сами

Многих из нас когда-то спрятали в скорлупу «хорошей девочки»

Psychologies
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
Максим Левченко Максим Левченко

Максим Левченко открыл в коммуналке Иосифа Бродского музей «Полторы комнаты»

Собака.ru
Во имя единой цели: почему некоторые люди готовы на все ради общих взглядов Во имя единой цели: почему некоторые люди готовы на все ради общих взглядов

Как зародился концепт тождества личности и почему так врос в человеческое бытие

Популярная механика
Николай Кукушкин Николай Кукушкин

Николай Кукушкин написал лучшую научпоп-книгу года: «Хлопок одной ладонью»

Собака.ru
Чем занять ребенка летом? Все «за» и «против» спортивных детских лагерей Чем занять ребенка летом? Все «за» и «против» спортивных детских лагерей

Летом перед родителями встает вопрос: чем занять ребенка во время каникул?

СНОБ
Билл Гейтс: как нам адаптироваться к потеплению Билл Гейтс: как нам адаптироваться к потеплению

Отрывок из книги Билла Гейтса «Как нам избежать климатической катастрофы»

Inc.
Явь Явь

Стрит-арт-группа «Явь» сделала знаковую работу «Терпение», которую уже закрасили

Собака.ru
Невероятный 1968-й в рок-музыке Невероятный 1968-й в рок-музыке

В 1968 такие дела творились, и столько было всего — калькулятор не сосчитает

Maxim
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
Из глубины сердца Из глубины сердца

Откуда мы знаем, что ЭТО точно любовь?

Psychologies
Пролежавших в мерзлоте 24 тысячи лет коловраток вернули к жизни и размножили Пролежавших в мерзлоте 24 тысячи лет коловраток вернули к жизни и размножили

Коловратки способны переживать долгие периоды заморозки

N+1
Как выглядели бы в реальной жизни знаменитые статуи Как выглядели бы в реальной жизни знаменитые статуи

Загляни в глаза древнеримским императорам и другим интересным личностям

Maxim
Самца серого кита заподозрили в рекордном путешествии длиной 27 тысяч километров Самца серого кита заподозрили в рекордном путешествии длиной 27 тысяч километров

Серый кит проделал путь с севера Тихого океана до побережья Намибии

N+1
«Осторожно, опасность!»: 4 признака нездоровых отношений «Осторожно, опасность!»: 4 признака нездоровых отношений

Какие черты поведения партнера показывают, что ты в опасности?

Psychologies
Как шоу «Муз ТВ» показало, что в России нет нормальной музыкальной премии Как шоу «Муз ТВ» показало, что в России нет нормальной музыкальной премии

Какая музыкальная премия нужна в России сейчас?

РБК
Спасибо Байдену за это? Почему Путин вновь пытается оторвать Европу от Америки Спасибо Байдену за это? Почему Путин вновь пытается оторвать Европу от Америки

Эксперт — о том, какой вектор прокладывает Россия в отношении Евросоюза

СНОБ
Серфинг для всех: как женщины отвоевывали свое право покорять волны наравне с мужчинами Серфинг для всех: как женщины отвоевывали свое право покорять волны наравне с мужчинами

«Серфинг не для девчонок» — история многолетней гендерной дискриминации

Forbes
Слушать кино: плей-лист режиссера Слушать кино: плей-лист режиссера

Алексей Камынин рассказал, как звуки помогают ему превращать буквы в текст

Esquire
Открыть в приложении