В 1960 году дальновидный физик Фримен Дайсон предположил, что развитая инопланетная цивилизация когда-нибудь перестанет возиться с вещами детсадовского уровня, такими как ветряные турбины и ядерные реакторы, и, наконец, станет большой, полностью окружив свою родную звезду, чтобы улавливать как можно больше солнечной энергии. Затем они использовали это огромное количество энергии для майнинга биткойнов, создания забавных видеороликов в социальных сетях, погружались в самые глубокие тайны Вселенной и наслаждались щедротами своей богатой энергией цивилизации.
Но что, если инопланетная цивилизация была… нами? Что, если мы решим построить сферу Дайсона вокруг нашего Солнца? Можем ли мы это сделать? Сколько энергии нам потребуется, чтобы перестроить нашу солнечную систему, и сколько времени потребуется, чтобы окупить наши инвестиции? Прежде чем мы будем слишком много думать о том, способно ли человечество на этот удивительный подвиг, даже теоретически, мы должны решить, стоит ли это усилий. Можем ли мы на самом деле добиться чистого прироста энергии, построив сферу Дайсона?
Сферические коровы Dyson
Сразу скажу, что я космолог-теоретик, а не инженер. Я совершенно не представляю, как построить мост, не говоря уже о сооружении, которое изменит само лицо нашей Солнечной системы. Но я готов поспорить, что никто не знает, как решать подобные мега-инженерные задачи. Мы не можем с уверенностью сказать, какие достижения и какие технологии потребуются для создания структуры, которая хотя бы частично закрывает солнце. Рассуждать об этом было бы научной фантастикой — забавной, но не очень содержательной.
Что я действительно знаю, так это физику, и мы можем кое-что сказать о физике сферы Дайсона. Мы можем использовать его в качестве мысленного эксперимента для изучения фундаментальных принципов энергии, орбиты и движения. И это важно, потому что не важно, какие технологии, настолько продвинутые, что они неотличимы от магии, не придумают наши потомки, которые позволят им разрывать планеты на части, им все равно придется столкнуться с холодными суровыми реалиями нашей физики. Они не могут получить что-то просто так. Если они хотят воссоздать планету, на это уходит энергия. Если они хотят переместить солнечную панель размером с гору на другую орбиту, это также требует энергии.
По этим и многим другим причинам сфера Дайсона требует энергии. Итак, мы собираемся посмотреть, сколько времени потребуется, чтобы окупить вложения энергии в его строительство, и какой может быть оптимальная конструкция для минимизации первоначальных инвестиций.
Чтобы получить некоторые цифры, мы собираемся сделать много предположений. Людям нравится подшучивать над физиками за упрощение сложных задач, иногда до неузнаваемости. Старая шутка гласит, что молочные фермеры обратились в ближайший университет, чтобы помочь понять, почему производство молока было низким, и ответ физиков начался с предположения, что коровы имеют сферическую форму.
Но есть что-то мощное в этом упрощающем подходе, вот почему физики обучаются ему с первого дня. Во-первых, это позволяет нам отвечать на вопросы, когда нас не интересуют точные цифры с самого начала. Здесь нам просто нужно общее ощущение осуществимости — потребуется ли для строительства сферы Дайсона (относительно) небольшое, среднее или экстремальное количество энергии? Во-вторых, упрощение задачи помогает скрыть ошибки (либо в расчетах, либо в наших исходных предположениях). Если все, к чему мы стремимся, является общим ориентиром, то ошибка в два раза (или даже в 10 или 100) на самом деле не изменит общую интуицию, которую позволяют наши расчеты.
Наконец, мы буквально не знаем, как построить сферу Дайсона, поэтому попытка сделать что-то более сложное просто приведет к тому, что мы введем гораздо больше предположений для обработки всех мелких деталей. Каждое из этих предположений будет увеличивать неопределенность любых полученных нами чисел, и эта неопределенность, вероятно, в конечном итоге будет скрыта в анализе, а не заявлена заранее.
