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

Идея! Оставлять чаевые Идея! Оставлять чаевые

Учись правильно благодарить тех, кто оказывает тебе услуги

Maxim
История одной фотографии: Питер Линдберг, девушки в мужских рубашках История одной фотографии: Питер Линдберг, девушки в мужских рубашках

Женская мода на белые мужские рубашки началась именно с этой фотографии

Maxim
Виртуальный секс Виртуальный секс

«Популярная механика» протестировала первую в мире виртуальную любовницу

Популярная механика
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
Драма 1921 года Драма 1921 года

Страшные подробности царь-голода в Советской России 1921 года

Дилетант
Демографическое давление привело к росту насилия в Древней Японии периода Яей Демографическое давление привело к росту насилия в Древней Японии периода Яей

Антропологи проанализировали человеческие останки из погребений с острова Кюсю

N+1
Электроны и котики Электроны и котики

Электроны и котики

Наука и жизнь
10 женских суеверий по поводу цветов (в букетах, горшках и т.д.) 10 женских суеверий по поводу цветов (в букетах, горшках и т.д.)

Разоблачаем главные опасности на пути бесстрашного дарителя букетов

Maxim
Судьба разведчика Судьба разведчика

Под покровом секретности на Урале в 1962 году случился международный скандал

Популярная механика
Как почистить динамик телефона: практические советы Как почистить динамик телефона: практические советы

Советы по очистке динамика телефона от пыли и грязи

CHIP
Русские воины на службе у Орды Русские воины на службе у Орды

Привлечение в армию отрядов из покорённых земель являлось обычной практикой

Дилетант
Вышли в прокат Вышли в прокат

Могут ли простые пластиковые роллы заменить ручной и аппаратный массаж?

Tatler
Фантастический сюжет Фантастический сюжет

Кем стал никогда не бросавший пера Проспер Мериме?

Наука и жизнь
Вся правда о кетодиете Вся правда о кетодиете

Что такое кетодиета, почему она так популярна и кому действительно показана?

Лиза
Телеведущая Телеведущая

Специальный проект «Секреты профессии»

Лиза
Фильмы с самым большим количеством смертей Фильмы с самым большим количеством смертей

Отличная подборка фильмов для тех, кто устал от людей

Maxim
Наша задача — затормозить уменьшение плодородия Наша задача — затормозить уменьшение плодородия

Академик Алексей Завалин о сложностях агропрома и о состоянии чернозема

Наука
Маршрут построен Маршрут построен

12 лучших автопутешествий по 1/9 части суши планеты Земля

Men’s Health
Цветы жизни Цветы жизни

Лев Рубинштейн — о разных ипостасях роз и обманутых ожиданиях

GQ
Роды наперекор традициям: как стали мамами Меган Маркл, Кейт Миддлтон и Диана Роды наперекор традициям: как стали мамами Меган Маркл, Кейт Миддлтон и Диана

Елизавета II, принцесса Диана и Меган Маркл стали мамами в разных условиях

Cosmopolitan
Любовь на экспорт: знаменитые россиянки, вышедшие замуж за иностранцев Любовь на экспорт: знаменитые россиянки, вышедшие замуж за иностранцев

Российские звезды, которые выбрали в мужья заграничных парней

Cosmopolitan
5 безумных слухов о Ким Чен Ыне 5 безумных слухов о Ким Чен Ыне

«Бригада радости», частный остров и борьба с похмельем

Maxim
Как восстановить аккаунт в Инстаграме после удаления или если забыл пароль Как восстановить аккаунт в Инстаграме после удаления или если забыл пароль

Как вернуть доступ в Инстаграм, если забыл данные или стал жертвой взломщиков

CHIP
Удивительная история о мужской дружбе Удивительная история о мужской дружбе

Похожие проблемы могут стать почвой для дружбы совершенно разных людей

СНОБ
10 самых труднодоступных городов Земли 10 самых труднодоступных городов Земли

Жители этих городов не понаслышке знают, что такое «у черта на рогах»

Maxim
«Утром воскреснет»: история девушки, погибшей в Воронеже во время экзорцизма «Утром воскреснет»: история девушки, погибшей в Воронеже во время экзорцизма

История Александры Кошимбетовой, погибшей после ритуала изгнания бесов

Cosmopolitan
Злой умысел: зачем российским силовикам видео с признаниями задержанных Злой умысел: зачем российским силовикам видео с признаниями задержанных

Социолог о признании вины как новой правовой тенденции

Forbes
Мясо за доллары Мясо за доллары

Документы из коллекции генерал-полковника Дмитрия Волкогонова

Дилетант
Грунт и асфальт: раллийный триумф Subaru Грунт и асфальт: раллийный триумф Subaru

Лучшие результаты в ралли Великобритании показали три Subaru Impreza 555

Популярная механика
Новая платформа и двигатели V6: Toyota представила внедорожник Land Cruiser 300 Новая платформа и двигатели V6: Toyota представила внедорожник Land Cruiser 300

Новое поколение культовой модели Toyota Land Cruiser

Популярная механика
Открыть в приложении