.jpg/1280px-Freeman_dyson_(detail).jpg)
Сфера Дайсона — это гипотетическая мегаструктура , которая охватывает звезду и захватывает большую часть ее выходной мощности . [1] [2] [3] Эта концепция представляет собой мысленный эксперимент , который пытается представить, как космическая цивилизация будет удовлетворять свои потребности в энергии, когда эти потребности превысят то, что может быть получено только из ресурсов родной планеты. Поскольку только крошечная часть энергетических выбросов звезды достигает поверхности любой орбитальной планеты , строительство структур, окружающих звезду, позволит цивилизации собирать гораздо больше энергии.
Первое современное представление о такой структуре принадлежит Олафу Стэплдону в его научно-фантастическом романе «Создатель звезд » (1937). Позднее эта концепция была исследована физиком Фрименом Дайсоном в его статье 1960 года «Поиск искусственных звездных источников инфракрасного излучения ». Дайсон предположил, что такие структуры будут логическим следствием растущих энергетических потребностей технологической цивилизации и будут необходимостью для ее долгосрочного выживания. Наличие таких сфер, обнаруженных в ходе астрономических поисков, будет индикатором внеземного разума .
После статьи Дайсона было предложено много вариантов конструкций, включающих искусственную структуру или ряд структур, охватывающих звезду, в исследовательской инженерии или описанных в научной фантастике , часто под названием «сфера Дайсона». Вымышленные изображения часто описывают твердую оболочку материи , окружающую звезду — расположение, которое сам Дайсон считал невозможным.
Вдохновленный научно-фантастическим романом 1937 года «Создатель звезд» Олафа Стэплдона [4] , физик и математик Фримен Дайсон был первым, кто формализовал концепцию того, что стало известно как «сфера Дайсона» в своей научной статье 1960 года «Поиск искусственных звездных источников инфракрасного излучения». Дайсон предположил, что по мере увеличения энергетических потребностей развитой технологической цивилизации наступит время, когда ей потребуется систематически собирать энергию со своей местной звезды в больших масштабах. Он предположил, что это можно сделать с помощью системы структур, вращающихся вокруг звезды, предназначенных для перехвата и сбора ее энергии. Он утверждал, что, поскольку структура приведет к крупномасштабному преобразованию звездного света в дальнее инфракрасное излучение, наземный поиск источников инфракрасного излучения может идентифицировать звезды, поддерживающие разумную жизнь. [5]
Дайсон не стал подробно описывать, как может быть построена такая система, просто назвав ее в статье «оболочкой» или « биосферой ». Позже он пояснил, что не имел в виду сплошную структуру, заявив: «Сплошная оболочка или кольцо, окружающее звезду, механически невозможны. Форма «биосферы», которую я себе представлял, состоит из свободного скопления или роя объектов, движущихся по независимым орбитам вокруг звезды». [6] Такую концепцию часто называли роем Дайсона ; [7] однако в 2013 году Дайсон сказал, что он пожалел, что концепция была названа в его честь. [8]
Коллекторы энергии в стиле Дайсона вокруг далекой звезды поглощали бы и переизлучали энергию от звезды. Длины волн такой переизлучаемой энергии могут быть нетипичными для спектрального типа звезды из-за присутствия тяжелых элементов, не встречающихся в природе внутри звезды. Если бы процент таких нетипичных длин волн был значительным, на межзвездных расстояниях можно было бы обнаружить инопланетную мегаструктуру. [5] Это могло бы указывать на присутствие того, что было названо цивилизацией Кардашева типа II . [9]
SETI искала такие инфракрасно-тяжелые спектры солнечных аналогов , как и Fermilab . [10] [11] Fermilab обнаружила 17 потенциальных «неоднозначных» кандидатов, из которых четыре были в 2006 году названы «забавными, но все еще сомнительными». [10] Более поздние поиски также привели к нескольким кандидатам, все из которых остались неподтвержденными. [12] [13] [14]
14 октября 2015 года гражданские ученые Planet Hunters обнаружили необычные световые колебания звезды KIC 8462852, что вызвало в прессе предположения о том, что, возможно, была обнаружена сфера Дайсона. [15] [16] Однако последующий анализ показал, что результаты согласуются с наличием пыли. [17] [18] Дальнейшая кампания в 2024 году выявила семь возможных кандидатов на сферы Дайсона, но, как было сказано, необходимы дополнительные исследования. [19] [20]
Хотя системы сфер Дайсона теоретически возможны, создание стабильной мегаструктуры вокруг Солнца в настоящее время находится далеко за пределами инженерных возможностей человечества. Количество кораблей, необходимых для получения, передачи и поддержания полной сферы Дайсона, превышает современные промышленные возможности. Джордж Дворски выступает за использование самовоспроизводящихся роботов для преодоления этого ограничения в относительно близкой перспективе. [21] Некоторые предполагают, что среды обитания сфер Дайсона могут быть построены вокруг белых карликов [22] и даже пульсаров . [23]
Звездные двигатели — это гипотетические мегаструктуры, целью которых является извлечение полезной энергии из звезды, иногда для определенных целей. Например, мозги Матрешки были предложены для извлечения энергии для вычислений, в то время как двигатели Шкадова будут извлекать энергию для движения. Некоторые предлагаемые конструкции звездных двигателей основаны на сфере Дайсона. [24] [25]
С мая по июнь 2024 года росли предположения, что были обнаружены потенциальные признаки межзвездных сфер Дайсона. Семь интересующих объектов — все они расположены в пределах тысячи световых лет от Земли — являются М-карликами , классом звезд, которые меньше и менее яркие, чем Солнце. Однако авторы открытия были осторожны, чтобы не делать никаких преувеличенных заявлений. [26] Несмотря на это, многие СМИ подхватили эту историю. Были высказаны менее фантастические альтернативные объяснения, включая предположение о том, что инфракрасное излучение от открытий было вызвано далекими, скрытыми пылью галактиками. [27] [28] [29]
Предшественник концепции сфер Дайсона был представлен в романе 1937 года « Создатель звезд» Олафа Стэплдона , [1] в котором он описал «каждую солнечную систему... окруженную марлей световых ловушек, которые фокусировали вырывающуюся солнечную энергию для разумного использования»; [30] Дайсон черпал вдохновение из этой книги и предположил, что «сфера Стэплдона» будет более подходящим названием для этой концепции. [31] Вымышленные сферы Дайсона, как правило, представляют собой твердые структуры, образующие непрерывную оболочку вокруг рассматриваемой звезды, хотя сам Дайсон считал такую перспективу механически неправдоподобной. [2] [3] Иногда они используются как тип сюжетного приема, известный как Большой Тупой Объект . [32]
Сферы Дайсона появляются как элемент заднего плана во многих художественных произведениях, включая роман 1964 года «Странник» Фрица Лейбера , где инопланетяне таким образом заключают в себе несколько звезд. [1] [32] [33] Сферы Дайсона изображены в серии книг «Сага о кукушке» 1975–1983 годов Фредерика Поля и Джека Уильямсона , а одна из них служит местом действия романа Боба Шоу 1975 года « Орбитсвилль» и его продолжений. [2] [3] В эпизоде 1992 года « Реликты » телешоу « Звездный путь: Следующее поколение » [34] USS Enterprise оказывается в ловушке в заброшенной Сфере Дайсона; [35] [36] в интервью 2011 года Дайсон сказал, что ему понравился эпизод, хотя он посчитал изображенную сферу «чепухой». [37] Майкл Ян Фридман, написавший новеллизацию, заметил, что в самом телевизионном эпизоде сфера Дайсона была фактически Макгаффином , в истории которого «просто ничего нет», и решил конкретизировать элемент сюжета в своей новеллизации. [38] : ix
Другие примеры научно-фантастических рассказов включают в себя «The World Is Round» Тони Ротмана , серию «Inquisitor» Сомтоу Сучариткула , «Spinneret » Тимоти Зана , « Federation World » Джеймса Уайта , «The Time Ships » Стивена Бакстера и «Pandora's Star » Питера Ф. Гамильтона . [1] : 133 Вариации на тему концепции сферы Дайсона включают в себя одну круглую полосу в романе Ларри Нивена 1970 года «Ringworld» , [3] [39] [40] полусферу в романе 2012 года « Bowl of Heaven» Грегори Бенфорда и Нивена, [2] [3] и вложенные сферы — также известные как мозг-матрешка — в серии «Cageworld» Колина Каппа 1980-х годов и трилогии «Asgard» Брайана Стаблфорда 1979–1990 годов . [1] [3]
Сам Стэблфорд заметил, что сферы Дайсона обычно являются макгаффинами или в значительной степени глубоко в фонах историй, приводя в качестве примеров «Странника » Фрица Лейбера и « Колодец обмана » Линды Нагаты , в то время как истории, связанные с исследованием космоса, как правило, используют варианты, такие как «Мир-кольцо» Нивена. [1] : 133 Он приводит две причины этого: во-первых, сферы Дайсона просто слишком велики, чтобы о них рассказать, на что также намекал Фридман, когда указывал, что причина, по которой его новеллизация «Реликтов» не зашла дальше в сферу, заключалась в том, что она состояла всего из четырехсот страниц, и у него было всего четыре недели, чтобы написать ее; и, во-вторых, что, особенно для жесткой научной фантастики, сферы Дайсона имеют определенные технические проблемы, которые усложняют истории. [1] : 133 [38] : ix В частности, поскольку гравитационное притяжение находится в равновесии внутри такой сферы (согласно теореме о оболочках ), необходимо использовать другие средства, такие как вращение сферы, чтобы удерживать вещи прикрепленными к внутренней поверхности, что затем приводит к проблеме градиента гравитации, который стремится к нулю на полюсах вращения. [1] : 133 Авторы решают эту проблему с помощью различных модификаций идеи, таких как вышеупомянутое вложение Cageworld, идея двойной сферы Дэна Олдерсона и сокращенный Ringworld Нивена (обсуждаемый в « Bigger Than Worlds »). [1] : 133
Некоторые писатели-фантасты ошибочно приписывают мне изобретение искусственной биосферы. На самом деле, я взял эту идею у Олафа Стэплдона, одного из их коллег
Пятьдесят [галактик] были достаточно красными, чтобы в них обитали инопланетяне, поглощающие половину или даже больше их звездного света.
: Они на самом деле использовали фразу "сфера Дайсона" в
Star Trek
?
Фримен Дайсон: О да.
Райт: Они действительно использовали?
Фримен Дайсон: Одна из моих дочерей прислала мне запись этой программы, и я ее посмотрел. О да, она очень четко обозначена, и на самом деле было довольно весело ее смотреть, но это все ерунда. Но это довольно хороший кусок кино. [пунктуация указана для неотредактированной расшифровки]
