Сфера Дайсона
Сфера Дайсона — это гипотетическая мегаструктура , которая окружает звезду и захватывает большую часть ее солнечной энергии . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] Эта концепция представляет собой мысленный эксперимент , который пытается представить, как космическая цивилизация будет удовлетворять свои потребности в энергии, если эти потребности превысят то, что может быть произведено только из ресурсов родной планеты. Поскольку лишь малая часть энергетических выбросов звезды достигает поверхности любой вращающейся планеты , строительство структур, окружающих звезду, позволило бы цивилизации собирать гораздо больше энергии.
Первое современное представление о такой структуре было сделано Олафом Стэплдоном 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 станут логическим следствием растущих энергетических потребностей технологической цивилизации и будут необходимы для ее долгосрочного выживания. Признаки таких сфер, обнаруженные в ходе астрономических поисков, могли бы стать индикатором внеземного разума .
было предложено множество вариантов конструкций, включающих искусственную структуру или ряд структур, охватывающих звезду Со времени публикации статьи Дайсона в исследовательских разработках или в научной фантастике , часто под названием «сфера Дайсона». Вымышленные изображения часто описывают твердую оболочку материи , окружающую звезду – такое расположение сам Дайсон считал невозможным.
Происхождение
[ редактировать ]Вдохновленный научно-фантастическим романом Создатель звезд» « Олафа Стэплдона 1937 года . [ 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 того, как потребности развитой технологической цивилизации в энергии возрастают, наступит время, когда ей придется систематически собирать энергию у 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 эта структура приведет к крупномасштабному преобразованию звездного света в дальнее инфракрасное излучение, наземный поиск источников инфракрасного излучения мог бы выявить звезды, поддерживающие разумную жизнь. [ 5 ]
Дайсон не уточнил, как можно построить такую систему, просто назвав ее в статье «оболочкой» или « биосферой ». Позже он пояснил, что не имел в виду твердую структуру, сказав: «Твердая оболочка или кольцо, окружающее звезду, механически невозможно. Форма «биосферы», которую я представлял, состоит из рыхлой совокупности или роя объектов, перемещающихся по независимым вращается вокруг звезды». [ 6 ] Подобную концепцию часто называют роем Дайсона ; [ 7 ] однако в 2013 году Дайсон заявил, что сожалеет о том, что концепция была названа в его честь. [ 8 ]
Поиск мегаструктур
[ редактировать ]Коллекторы энергии типа Дайсона вокруг далекой звезды будут поглощать и переизлучать энергию звезды. Длины волн такой переизлученной энергии могут быть нетипичными для спектрального класса звезды из-за присутствия тяжелых элементов, не встречающихся в природе в звезде. Если бы процент таких нетипичных длин волн был значительным, инопланетную мегаструктуру можно было бы обнаружить на межзвездных расстояниях. [ 5 ] Это может указывать на присутствие так называемой цивилизации Кардашева II типа . [ 9 ]
SETI искала такие же насыщенные инфракрасные спектры у солнечных аналогов , как и Фермилаб . [ 10 ] [ 11 ] Фермилаб обнаружила 17 потенциальных «неоднозначных» кандидатов, четверо из которых в 2006 году были названы «забавными, но все еще сомнительными». [ 10 ] Более поздние поиски также привели к появлению нескольких кандидатов, все из которых остаются неподтвержденными. [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]
14 октября 2015 года гражданские ученые Planet Hunters обнаружили необычные колебания света звезды KIC 8462852 , что вызвало в прессе предположения о том, что могла быть открыта сфера Дайсона. [ 15 ] [ 16 ] Однако последующий анализ показал, что результаты согласуются с наличием пыли. [ 17 ] [ 18 ]
Дальнейшая кампания обнаружила доказательства существования семи возможных кандидатов на сферы Дайсона. Однако требуется дальнейшее расследование. [ 19 ]
Эти кандидаты: [ 20 ]
Идентификатор Гайи DR3 | Расстояние (млн. лет) | Величина | РА (ИКРС) | декабрь (ICRS) |
---|---|---|---|---|
3 496 509 309 189 181 184 | 466.1 ± 3.3 | 15.99 | 12ч45м12.94с | -26°52'03,28" |
4 843 191 593 270 342 656 | 690.2 ± 11.4 | 17.71 | 3ч56м03.81с | -40°31'48,52" |
4 649 396 037 451 459 712 | 715.6 ± 20.2 | 18.39 | 4ч56м03.05с | -74°10'14,16" |
2 660 349 163 149 053 824 | 689.8 ± 18.9 | 17.66 | 23ч27м51.29с | 5°06'26,14" |
3 190 232 820 489 766 656 | 896 ± 19.9 | 17.00 | 4ч02м07.8с | -10°54'40,73" |
2 956 570 141 274 256 512 | 864.3 ± 8.5 | 16.32 | 5ч13м46.51с | -25°11'11,49" |
2 644 370 304 260 053 376 | 815.1 ± 12.1 | 16.48 | 23ч35м32.44с | -0°04'25" |
Технико-экономическое обоснование и научно обоснованные предположения
[ редактировать ]Хотя системы сфер Дайсона теоретически возможны, построение стабильной мегаструктуры вокруг Солнца в настоящее время выходит далеко за рамки инженерных возможностей человечества. Количество кораблей, необходимых для получения, передачи и обслуживания всей сферы Дайсона, превышает современные промышленные возможности. Джордж Дворски выступает за использование самовоспроизводящихся роботов для преодоления этого ограничения в относительно краткосрочной перспективе. [ 21 ] Некоторые предполагают, что среды обитания в сфере Дайсона могут быть построены вокруг белых карликов. [ 22 ] и даже пульсары . [ 23 ]
Звездные двигатели — это гипотетические мегаструктуры, целью которых является извлечение полезной энергии из звезды, иногда для определенных целей. Например, , что мозг Матрешки предполагалось будет извлекать энергию для вычислений, а двигатели Шкадова будут извлекать энергию для движения. Некоторые предлагаемые конструкции звездных двигателей основаны на сфере Дайсона. [ 24 ] [ 25 ]
С мая по июнь 2024 года росло предположение, что были обнаружены потенциальные признаки межзвездных сфер Дайсона. Семь объектов, представляющих интерес, все они расположены в пределах 1000 световых лет от Земли и представляют собой М-карлики — класс звезд, которые меньше и менее ярки, чем Солнце. Однако авторы результатов были осторожны и не делали каких-либо преувеличенных заявлений. [ 26 ] Несмотря на это, многие СМИ подхватили эту историю. Были предложены и менее фантастические альтернативные объяснения, в том числе предположение, что открытия были просто галактиками, скрытыми пылью. [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]
В популярной культуре
[ редактировать ]Предшественником концепции сфер Дайсона был роман Создатель звезд» « Олафа Стэплдона 1937 года . [ 1 ] в котором он описал «каждую солнечную систему... окруженную сетью световых ловушек, которые фокусировали вытекающую солнечную энергию для разумного использования»; [ 30 ] Дайсон черпал вдохновение из этой книги и предположил, что более подходящим названием для этой концепции было бы «сфера Стэплдона». [ 31 ] Вымышленные сферы Дайсона обычно представляют собой твердые структуры, образующие сплошную оболочку вокруг рассматриваемой звезды, хотя сам Дайсон считал такую перспективу механически неправдоподобной. [ 2 ] [ 3 ] Иногда их используют как тип сюжетного устройства, известного как « Большой тупой объект» . [ 32 ]
Сферы Дайсона появляются в качестве фонового элемента во многих художественных произведениях, в том числе в романе Странник» « Фрица Лейбера 1964 года , где инопланетяне таким образом окружают несколько звезд. [ 1 ] [ 32 ] [ 33 ] Сферы Дайсона изображены в серии книг Сага о кукушке» « Фредерика Пола и Джека Уильямсона 1975–1983 годов , а одна из них служит местом действия романа Боба Шоу 1975 года «Орбитсвилль» и его продолжений. [ 2 ] [ 3 ] В эпизоде « Реликвии » 1992 года телешоу « Звёздный путь: Следующее поколение » [ 34 ] USS Enterprise ; оказывается в ловушке заброшенной сферы Дайсона [ 35 ] [ 36 ] в интервью 2011 года Дайсон сказал, что ему понравился этот эпизод, хотя он считает изображенную сферу «ерундой». [ 37 ] Майкл Ян Фридман, написавший новеллизацию, заметил, что в самом телеэпизоде сфера Дайсона фактически была Макгаффином , в истории «просто ничего об этом», и решил конкретизировать элемент сюжета в своей новеллизации. [ 38 ] : IX
Другие примеры научно-фантастических рассказов включают Тони Ротмана , «Мир круглый» серию Сомтоу Сухариткула «Инквизитор» Тимоти Зана » , «Прядильную станцию , Джеймса Уайта » «Мир Федерации , Стивена Бакстера » «Корабли времени и «Корабли времени» Питера Ф. Гамильтона . с Звезда Пандоры . [ 1 ] : 133 Вариации на тему сферы Дайсона включают одну круглую полосу в романе Ларри Нивена 1970 года «Мир-Кольцо» . [ 3 ] [ 39 ] [ 40 ] полусфера в романе и Нивена «Небесная чаша» Грегори Бенфорда 2012 года , [ 2 ] [ 3 ] и вложенные сферы, также известные как мозг-матрешка , Колина Каппа 1980-х годов «Мир клетки» в сериале и Брайана Стейблфорда 1979–1990 годов «Асгард» трилогии . [ 1 ] [ 3 ]
Сам Стейблфорд заметил, что сферы Дайсона обычно представляют собой Макгаффины или в значительной степени находятся в глубине историй, приводя в качестве примера Фрица Лейбера » «Странника и Линды Нагаты » «Колодец обмана , тогда как в историях, связанных с исследованием космоса, обычно используются такие варианты, как «Мир-кольцо» Нивена. [ 1 ] : 133 Он приводит две причины для этого: во-первых, сферы Дайсона просто слишком велики, чтобы их можно было рассматривать, на что Фридман также намекал, указывая, что причина, по которой его новеллизация «Реликвий» не пошла дальше в эту сферу, заключалась в том, что она составляла всего 400 страниц. и ему не хватило всего четырех недель, чтобы написать это; и, во-вторых, особенно в научной фантастике, сферы Дайсона имеют определенные инженерные проблемы, которые усложняют повествование. [ 1 ] : 133 [ 38 ] : IX В частности, поскольку гравитационное притяжение находится в равновесии внутри такой сферы (согласно теореме о оболочке ), необходимо использовать другие средства, такие как вращение сферы, чтобы удерживать предметы на внутренней поверхности, что затем приводит к проблеме Градиент силы тяжести, стремящийся к нулю на полюсах вращения. [ 1 ] : 133 Авторы решают эту проблему с помощью различных модификаций идеи, таких как вышеупомянутое вложение миров-клеток, идея двойной сферы Дэна Олдерсона и уменьшенный мир-кольцо Нивена (обсуждаемый в « Больше, чем миры »). [ 1 ] : 133
См. также
[ редактировать ]- Диск Олдерсона - Гипотетическая искусственная солнечная мегаструктура.
- Шкала Кардашева – мера эволюции цивилизации.
- Матрешка-мозг – огромный компьютер, питаемый энергией звезды.
- Звездная инженерия - Гипотетическая искусственная модификация звезд.
- Звезда Табби - звезда, известная необычными событиями затемнения.
- Список гипотетических технологий - Технологии, которые могут существовать в будущем.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я Стейблфорд, Брайан М. (2006). «Дайсон, Фриман (Джон) (1923–)» . Научные факты и научная фантастика: энциклопедия . Тейлор и Фрэнсис. стр. 132–133. ISBN 978-0-415-97460-8 .
- ^ Jump up to: а б с д
- Вестфаль, Гэри (19 июля 2021 г.). «Искусственные миры» . Научно-фантастическая литература через историю: энциклопедия . АВС-КЛИО. стр. 135–136. ISBN 978-1-4408-6617-3 .
- Вестфаль, Гэри (19 июля 2021 г.). «Звезды» . Научно-фантастическая литература через историю: энциклопедия . АВС-КЛИО. п. 603. ИСБН 978-1-4408-6617-3 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Клют, Джон ; Лэнгфорд, Дэвид ; Слейт, Грэм (ред.). «Сфера Дайсона» . Энциклопедия научной фантастики (4-е изд.). Архивировано из оригинала 28 октября 2011 г. Проверено 18 ноября 2021 г.
- ^ Дайсон, Фриман (1979). Возмущение Вселенной . Основные книги. п. 211. ИСБН 978-0-465-01677-8 .
Некоторые писатели-фантасты ошибочно приписывают мне заслугу изобретения искусственной биосферы. Фактически, я позаимствовал эту идею у Олафа Стэплдона, одного из их коллег.
- ^ Jump up to: а б Фриман Дж. Дайсон (1960). «Поиск искусственных звездных источников инфракрасного излучения» . Наука . 131 (3414): 1667–1668. Бибкод : 1960Sci...131.1667D . дои : 10.1126/science.131.3414.1667 . ПМИД 17780673 . S2CID 3195432 .
- ^ Дайсон, Ф.Дж.; Мэддокс, Дж.; Андерсон, П; Слоан, Э.А. (1960). «Письма и ответ. Поиск искусственных звездных источников инфракрасного излучения». Наука . 132 (3421): 250–253. дои : 10.1126/science.132.3421.252-a . ПМИД 17748945 .
- ^ Смит, Джек (2020). «Обзор и жизнеспособность Роя Дайсона как формы Сферы Дайсона» . Физика Скрипта . 97 (12): 122001. arXiv : 2109.11443 . дои : 10.1088/1402-4896/ac9e78 . S2CID 237605010 .
- ^ «СИМПОЗИУМ STARSHIP CENTURY, 21 – 22 МАЯ 2013 ГОДА» . 7 июля 2013 года. Архивировано из оригинала 7 июля 2013 года . Проверено 31 августа 2017 г.
- ^ Кардашев, Николай . « О неизбежности и возможных структурах сверхцивилизаций », Поиски внеземной жизни: последние события; Материалы симпозиума, Бостон, Массачусетс, 18–21 июня 1984 г. (A86-38126 17–88). Дордрехт, Издательство Д. Рейделя, 1985, с. 497–504.
- ^ Jump up to: а б Кэрриган, Д. (23 февраля 2006 г.). «Программа поиска сферы Дайсона в Фермилабе» . Национальная ускорительная лаборатория имени Ферми. Архивировано из оригинала 6 марта 2006 г. Проверено 2 марта 2006 г.
- ^ Шостак, Сет (весна 2009 г.). «Когда мы найдем инопланетян?» (PDF) . Инженерия и наука . 72 (1): 12–21. ISSN 0013-7812 . Архивировано из оригинала (PDF) 15 апреля 2015 г.
- ^ Дик Кэрриган (16 декабря 2010 г.). «Поиски сферы Дайсона» . Home.fnal.gov . Проверено 12 июня 2012 г.
- ^ Биллингс, Ли. «Инопланетные сверхцивилизации отсутствуют в 100 000 близлежащих галактик» . Научный американец . Проверено 31 августа 2017 г.
- ^ «Инфракопание: В поисках инопланетян: Поиск инопланетян идет межгалактически» . Экономист . 18 апреля 2015 г. Проверено 19 апреля 2015 г.
Пятьдесят [галактик] были достаточно красными, чтобы принять инопланетян, поглощающих половину или больше их звездного света.
- ^ Андерсен, Росс (13 октября 2015 г.). «Самая загадочная звезда нашей Галактики» . Атлантика . Проверено 13 октября 2015 г.
- ^ Уильямс, Ли (15 октября 2015 г.). «Астрономы, возможно, обнаружили гигантские инопланетные «мегаструктуры», вращающиеся вокруг звезды возле Млечного Пути» . Независимый . Проверено 15 октября 2015 г.
- ^ Бояджян, Табета С.; и др. (2018). «Первые посткеплеровские провалы яркости KIC 8462852» . Астрофизический журнал . 853 (1). Л8. arXiv : 1801.00732 . Бибкод : 2018ApJ...853L...8B . дои : 10.3847/2041-8213/aaa405 . S2CID 215751718 .
- ^ Дрейк, Надя (3 января 2018 г.). «Тайна звезды «инопланетной мегаструктуры» раскрыта» . Нэшнл Географик . Архивировано из оригинала 3 января 2018 года . Проверено 4 января 2018 г.
- ^ Хринко, Иван (14 мая 2024 г.). «Ученые начинают охоту за сферами Дайсона» . Космические технологии Вселенной . Проверено 15 июля 2024 г.
- ^ Суасо, Матиас; и др. (6 мая 2024 г.). «Проект Гефест - II. Кандидаты в сферу Дайсона от Gaia DR3, 2MASS и WISE» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 531 (1): 695–707. arXiv : 2405.02927 . дои : 10.1093/mnras/stae1186 .
- ^ Дворский, Георгий (20 марта 2012 г.). «Как построить сферу Дайсона за пять (относительно) простых шагов» . Проверено 7 октября 2016 г.
- ^ Семиз, Ибрагим; Огур, Салим (2015). «Сферы Дайсона вокруг белых карликов». arXiv : 1503.04376 [ physical.pop-ph ].
- ^ Османов, З. (2015). «О поисках искусственных дайсоноподобных структур вокруг пульсаров». Межд. Дж. Астробиол . 15 (2): 127–132. arXiv : 1505.05131 . Бибкод : 2016IJAsB..15..127O . дои : 10.1017/S1473550415000257 . S2CID 13242388 .
- ^ «Звездный двигатель» . Интернет-энциклопедия науки . Проверено 8 октября 2007 г.
- ^ Бадеску, Виорел; Кэткарт, Ричард Б. «Космические путешествия с использованием солнечной энергии и сферы Дайсона» . Астрономия сегодня . Архивировано из оригинала 4 февраля 2012 г. Проверено 7 октября 2007 г.
- ^ Гудвин, Саймон (22 мая 2024 г.). «Сферы Дайсона: астрономы сообщают о потенциальных кандидатах на роль инопланетных мегаструктур – вот что с этим делать» . Разговор . Проверено 25 июня 2024 г.
- ^ Саттер, Пол (10 июня 2024 г.). «7 потенциальных «инопланетных мегаструктур», обнаруженных в нашей галактике, не являются тем, чем кажутся» . www.livscience.com . Проверено 25 июня 2024 г.
- ^ Сегодня Вселенная (01.06.2024). «Таинственные сферы Дайсона могут иметь другое объяснение, говорят ученые» . НаукаАлерт . Проверено 25 июня 2024 г.
- ^ Новости NBC (14 июня 2024 г.). Новое исследование обнаружило потенциальные инопланетные мегаструктуры, известные как «сферы Дайсона» . Проверено 25 июня 2024 г. - через YouTube.
- ^ Тейт, Карл (14 января 2014 г.). «Сферы Дайсона: как развитые инопланетные цивилизации покорят Галактику» . Space.com . Проверено 14 января 2014 г.
- ^ Садбери, Тони; Лэнгфорд, Дэвид (2022). «Дайсон, Фриман Дж.» . В Клюте, Джон ; Лэнгфорд, Дэвид ; Слейт, Грэм (ред.). Энциклопедия научной фантастики (4-е изд.) . Проверено 20 марта 2024 г.
- ^ Jump up to: а б Прингл, Дэвид , изд. (1997). «Космические места обитания» . Полная энциклопедия научной фантастики: полное иллюстрированное руководство . Карлтон. п. 50. ISBN 978-1-85868-385-0 .
- ^ Стейблфорд, Брайан (1999). «Фриц Лейбер». В Блейлере, Ричарде (ред.). Писатели-фантасты: критические исследования основных авторов с начала девятнадцатого века до наших дней (2-е изд.). Нью-Йорк: Сыновья Чарльза Скрибнера . п. 441. ИСБН 0-684-80593-6 . OCLC 40460120 .
- ^ Хадхази, Адам (30 октября 2020 г.). «Можем ли мы построить сферу Дайсона?» . Популярная механика . Архивировано из оригинала 10 марта 2021 года . Проверено 20 марта 2024 г.
- ^ Хауэлл, Элизабет (12 марта 2020 г.). « Наследие «сферы Дайсона»: идея дикой инопланетной мегаструктуры Фримена Дайсона будет жить вечно» . Space.com . Проверено 20 марта 2024 г.
- ^ Немечек, Ларри (2003). Звездный путь: Компаньон следующего поколения (3-е изд.). Карманные книги . стр. 218–220.
- ^ Райт, Роберт (2011). «Смысл жизни.tv» . slate.com . Сланец . Архивировано из оригинала 20 августа 2011 года . Проверено 20 марта 2024 г.
Райт: Действительно ли они использовали фразу «сфера Дайсона» в «Звездном пути» ?
Фримен Дайсон: О да.
Райт: Они правда?
Фримен Дайсон: Одна из моих дочерей потом прислала мне запись этой программы, и я ее посмотрел. О да, это очень четко обозначено, и на самом деле было забавно смотреть это, но это все ерунда. Но это вполне хорошее кино. [пунктуация проставлена в неотредактированном тексте] - ^ Jump up to: а б Айерс, Джефф (2006). Путешествия воображения: спутник художественной литературы «Звездный путь» . Саймон и Шустер. ISBN 9781416525486 .
- ^ Николлс, Питер (1983). «Энергия далекого будущего» . Николлс , Питер (ред.). Наука в научной фантастике . Нью-Йорк: Кнопф. стр. 44–45. ISBN 0-394-53010-1 . OCLC 8689657 .
- ^ Манн, Джордж (2001). «Сфера Дайсона» . Гигантская энциклопедия научной фантастики . Нью-Йорк: Издательство Кэрролл и Граф. п. 477. ИСБН 978-0-7867-0887-1 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Ганн, Аластер (29 декабря 2022 г.). «Сферы Дайсона: как люди (и инопланетяне) могут уловить энергию звезды» . Научный фокус BBC . Архивировано из оригинала 11 марта 2024 г. Проверено 20 марта 2024 г.
- Манн, Адам (01 августа 2019 г.). «Что такое сфера Дайсона?» . Space.com . Архивировано из оригинала 07 марта 2024 г. Проверено 20 марта 2024 г.
- Шульце-Макух, Дирк (29 января 2014 г.). «Сферы Дайсона: все еще отсутствуют, возможно, невозможно» . Смитсоновский журнал . Архивировано из оригинала 28 сентября 2023 г. Проверено 20 марта 2024 г.
- Стейблфорд, Брайан (2004). «Сфера Дайсона» . Исторический словарь научно-фантастической литературы . Пугало Пресс. п. 99. ИСБН 978-0-8108-4938-9 .
- Стэнвей, Элизабет (21 мая 2023 г.). «Мегаструктуры» . Уорикский университет . Блог космических историй. Архивировано из оригинала 26 мая 2023 г. Проверено 25 марта 2024 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Сфера Дайсона: часто задаваемые вопросы
- FermiLab: верхний предел сфер Дайсона для всего неба на основе IRAS с приложением по проектированию сфер Дайсона.
- Астрономические проекты
- Развитие энергетики
- Разведочное проектирование
- Фриман Дайсон
- История науки
- Гипотетические астрономические объекты
- Гипотетическая технология
- Мегаструктуры
- Философия науки
- Философия технологии
- Предлагаемые космические станции
- Научно-фантастические темы
- Поиск внеземного разума
- Солнечная энергия
- Космическая колонизация
- Мысленные эксперименты