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

«Не очередная биография» Эйнштейна «Не очередная биография» Эйнштейна

В нашем распоряжении оказалась рецензия на книгу, написанная Виталием Мацарским

Наука и жизнь
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
«Прорыв» в будущее «Прорыв» в будущее

Ядерное топливо можно и нужно использовать многократно

Наука
Ботокс для ресниц: прорыв или развод на деньги? Ботокс для ресниц: прорыв или развод на деньги?

Ботокс для ресниц. Что это и нужно ли оно нам?

Cosmopolitan
Евпатория Евпатория

Евпатория — город, существующий во многих измерениях

Знание – сила
5 таинственных авиакатастроф XX века 5 таинственных авиакатастроф XX века

Аэрофобам и беременным женщинам этот материал читать не рекомендуется

Maxim
«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
Скромница разделась в ванной и покорила Европу: удивительные факты об Алсу Скромница разделась в ванной и покорила Европу: удивительные факты об Алсу

Алсу стала звездой "Евровидения", нашла свою любовь и родила троих детей

Cosmopolitan
Спортивное питание и стресс: почему может нарушаться менструальный цикл Спортивное питание и стресс: почему может нарушаться менструальный цикл

О чем говорит нарушение цикла и что делать, если ты тоже с ним столкнулась

Cosmopolitan
Сауна после тренировки: основные преимущества и правила посещения Сауна после тренировки: основные преимущества и правила посещения

Польза посещения сауны в тренажерном зале

Playboy
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
«Внутренняя рыба. История человеческого тела с древнейших времен до наших дней» «Внутренняя рыба. История человеческого тела с древнейших времен до наших дней»

Палеонтолог рассказывает об анатомии человека с опорой на знания о других видах

N+1
Как байкальские рачки разглядели сразу два глобальных похолодания Как байкальские рачки разглядели сразу два глобальных похолодания

Байкальские рачки ведут летопись доисторических событий

Наука
Олеся Рудакова. Мама Олеся Рудакова. Мама

Дочь Нины Руслановой: «Мама не могла ни говорить, ни писать, но мы не сдавались»

Коллекция. Караван историй
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
«Наша внутренняя обезьяна: Двойственная природа человека» «Наша внутренняя обезьяна: Двойственная природа человека»

Насколько эмпатичны животные?

N+1
Как в 40 выглядеть на 25: бьюти-секреты Равшаны Курковой Как в 40 выглядеть на 25: бьюти-секреты Равшаны Курковой

Равшана Куркова выглядит просто прекрасно – даже и не скажешь, что ей 40 лет!

Cosmopolitan
5 фильмов-«кондиционеров» для всех, кто устал от жары 5 фильмов-«кондиционеров» для всех, кто устал от жары

Фильмы, главные герои которых — снег и мороз

РБК
#glam_proюмор: Антон Шастун #glam_proюмор: Антон Шастун

Комик и один из лучших импровизаторов нашего развлекательного ТВ

Glamour
Марка, за которой стоит следить: британский авангард и носимое искусство Matty Bovan Марка, за которой стоит следить: британский авангард и носимое искусство Matty Bovan

Что стоит знать о новой яркой звезде британской моды Matty Bovan

Esquire
Mary Gu Mary Gu

Блиц-вопросы певице и блогеру Mary Gu

ЖАРА Magazine
История старинных загадок История старинных загадок

Загадки возникли еще в те времена, когда древний человек постигал мир

Культура.РФ
«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!
Ну здравствуй, это я Ну здравствуй, это я

Пэрис Хилтон возвращается — на волне интереса к нулевым

Tatler
Корректировка смыслов. Тест-драйв Porsche Panamera 2021 года Корректировка смыслов. Тест-драйв Porsche Panamera 2021 года

Porsche Panamera 2021 — самая быстрая версия в истории

РБК
Можно ли найти жизнь на Венере и как это будет сделано Можно ли найти жизнь на Венере и как это будет сделано

Комплекс исследований, способный раскрыть историю Венеры

Популярная механика
Бьюти-ностальгия: 13 хитов советской косметики Бьюти-ностальгия: 13 хитов советской косметики

Все хиты советской косметики, которые сегодня кажутся настоящим ретро

Cosmopolitan
Кирилл Серебренников: «Мне нужно ощущение хаоса» Кирилл Серебренников: «Мне нужно ощущение хаоса»

Кирилл Серебренников — о лете, границах, голосовых сообщениях и искусстве

РБК
Deus ex Machina Deus ex Machina

Рэймонд Курцвейл – изобретатель синтезаторов, планшетных сканеров и футуролог

Playboy
10 самых запоминающихся моментов за всю историю «Премии МУЗ-ТВ» 10 самых запоминающихся моментов за всю историю «Премии МУЗ-ТВ»

Самые казусные и скандальные ситуации на «Премии МУЗ-ТВ»

Cosmopolitan
Открыть в приложении