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

Заповедники: «Умный дом» для природы Заповедники: «Умный дом» для природы

Уйдут ли заповедники в прошлое или, наоборот, станут более востребованными?

Наука и жизнь
5 упражнений, которые сделают твои руки безупречными 5 упражнений, которые сделают твои руки безупречными

Добиться изящных, рельефных рук даже проще, чем ты думаешь!

Cosmopolitan
Открытие, получившее признание через век Открытие, получившее признание через век

Владимир Буткевич первым задался проблемой соотношения бактерий

Наука и жизнь
Бриллианты, шампанское и гречка: успехи России на всемирных выставках Бриллианты, шампанское и гречка: успехи России на всемирных выставках

Какие награды получала Россия на всемирных выставках

Культура.РФ
Чем грозит слабеющий гольфстрим? Чем грозит слабеющий гольфстрим?

Новые данные, уточняющие поведение Гольфстрима

Наука и жизнь
Наука или индустрия: как сделать правильный выбор Наука или индустрия: как сделать правильный выбор

Что мотивирует людей совмещать работу в ИТ и преподавание?

Популярная механика
106 минут новой эры 106 минут новой эры

Какое значение орбитальный рейс Юрия Гагарина имел для мировой науки

Наука и жизнь
Что такое «легкая»‎ и «тяжелая»‎ вода Что такое «легкая»‎ и «тяжелая»‎ вода

Как маркетологи продают нам целебную «легкую» воду и пугают страшной «тяжелой»

Популярная механика
Лучше, чем жизнь Лучше, чем жизнь

Традиционно самыми ресурсоемкими считались спецэффекты для кино

Популярная механика
10 мужских поступков, которые никогда не поймет женщина 10 мужских поступков, которые никогда не поймет женщина

Почему мужчины совершают поступки, которые ты никогда не поймешь

Cosmopolitan
Строитель единой Руси? Строитель единой Руси?

Деспотическая вертикаль Батыя на века осталась в управлении Московского царства

Дилетант
Дмитрий Воденников: «Приснившиеся люди». Эссе из сборника Дмитрий Воденников: «Приснившиеся люди». Эссе из сборника

Дмитрий Воденников рассказывает о судьбах писателей, режиссеров, музыкантов

СНОБ
Операция «Антропоид» Операция «Антропоид»

Даже среди марок нацистской Германии этот экземпляр отличается своей мрачностью

Дилетант
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
Новый электрический BMW: симпатичные ноздри и музыка для пешеходов Новый электрический BMW: симпатичные ноздри и музыка для пешеходов

Красивый биммер? Да, мы дождались!

Maxim
5 способов совсем отказаться от сладкого: советует врач 5 способов совсем отказаться от сладкого: советует врач

В сильной тяге к сладкому есть свои причины

Cosmopolitan
В египетском городе нашли пограничную стелу VI века до нашей эры В египетском городе нашли пограничную стелу VI века до нашей эры

Древнеегипетский монумент обнаружил на своем участке местный житель

N+1
Как справиться с токсикозом на раннем сроке: 5 лайфхаков от Кейт Миддлтон Как справиться с токсикозом на раннем сроке: 5 лайфхаков от Кейт Миддлтон

Как облегчить симптомы раннего токсикоза?

Cosmopolitan
Прививка иронией: как Южная Корея преодолела упадок и стала центром высоких технологий Прививка иронией: как Южная Корея преодолела упадок и стала центром высоких технологий

Отрывок из книги «Корейская волна. Как маленькая страна покорила весь мир»

Forbes
«Поп-ит» и «симпл-димпл»: что это и откуда взялось? «Поп-ит» и «симпл-димпл»: что это и откуда взялось?

Откуда пошла мода на антистрессовые игрушки и почему именно они стали вирусными?

Вокруг света
Потерю веса от низкокалорийной диеты связали с изменением микробиома Потерю веса от низкокалорийной диеты связали с изменением микробиома

Низкокалорийная диета значительно изменила состав кишечного микробиома

N+1
Наука и жизнь Наука и жизнь

Как МФТИ стал настоящей кузницей кадров для российского бизнеса

Forbes
Мире — мир Мире — мир

Алексей Миранчук примерил на себя стиль итальянских фанатов панинаро

Esquire
Белковая стимуляция: самый современный способ похудеть Белковая стимуляция: самый современный способ похудеть

С помощью правильной схемы питания ты можешь "ускорить" метаболизм вдвое

Cosmopolitan
Тогда и сейчас: самые дерзкие преображения культовой актрисы Анджелины Джоли Тогда и сейчас: самые дерзкие преображения культовой актрисы Анджелины Джоли

Самые популярные и необычные образы Анджелины Джоли

Cosmopolitan
Мировые рекорды скорости: от паровых машин до ракетных двигателей на соляных озерах Мировые рекорды скорости: от паровых машин до ракетных двигателей на соляных озерах

Как только появились первые автомобили, человечество начало мечтать о скорости

Вокруг света
Самолеты над стадионом. Писатель Дмитрий Данилов — о сумерках в Красково Самолеты над стадионом. Писатель Дмитрий Данилов — о сумерках в Красково

Дмитрий Данилов — о самом долгожданном моменте лета

РБК
Синдром «серой мышки»: почему женщины отказываются от ярких нарядов Синдром «серой мышки»: почему женщины отказываются от ярких нарядов

Почему женщины не решаются носить яркую одежду и как с этим бороться?

Psychologies
Быстрые свидания Быстрые свидания

Португальская красавица Филипа Энрик любит прокатиться с ветерком

Playboy
8 вещей, о которых хочет поведать миру беременная женщина 8 вещей, о которых хочет поведать миру беременная женщина

Как стоит себя вести с беременной женщиной

Cosmopolitan
Открыть в приложении