Жизнь бунтаря (памяти Фримена Дайсона)

28 февраля в госпитале вблизи Принстона скончался Фримен Дайсон. Ему было 96 лет. Дайсон — автор интереснейших научных работ в области квантовой физики, физики твердого тела, биофизики, космонавтики и даже климатологии. Он полагал, что законы природы «построены таким образом, чтобы сделать Вселенную настолько интересной, насколько это возможно».

Квантовая электродинамика

Родился Фримен Дайсон в британском городке Кроуторн, графство Беркшир, 15 декабря 1923 года. Отец его, Джордж, был музыкантом. Мать, Милред Люси, была юристом и работала в социальной сфере. Классическая семья гуманитариев. Фримен, однако, вечно что-то вычислял на клочках бумаги — таким его запомнила старшая сестра Алиса. В 15 лет Фримен победил на одной из детских математических олимпиад, в 17 начал изучать математику в знаменитом Тринити-колледже в Кембридже, в 1947 году опубликовал две свои первые научные статьи — по теории чисел. Еще два года спустя получил степень бакалавра по математике. Бакалавром он и оставался до конца дней — сложилось так, что у Дайсона не было не только докторской степени, но даже степени магистра! При этом он имел множество научных званий — профессора, академика множества академий, в том числе Национальной академии Соединенных Штатов, и уже на закате жизни был избран почетным членом Российской академии наук.

«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.

В 1947 году Дайсон переехал в США, поступил в Корнеллский университет и проучился там три года. В Корнелле он познакомился с уже известным в те годы Ричардом Фейнманом.

И ему стало не до учебы.

В 1949 году Фейнман придумал способ, как избежать бесконечностей в расчетах в квантовой электродинамике («диаграммы Фейнмана»). Тогда же Джулиан Швингер и Синъитиро Томонага придумали другой, более простой способ «уничтожения» бесконечностей — так, во всяком случае, казалось поначалу. В очень сложных диаграммах Фейнмана мало кто разбирался, и одним из немногих был Дайсон. Более того, в работе, опубликованной в 1949 году, он показал, что оба метода (Фейнмана и Швингера — Томонаги) приводят к одному и тому же результату. Фейнман диаграммы придумал, а Дайсон первым применил их и вывел квантовую электродинамику из тупика, в котором она оказалась. В 1965 году Ричард Фейнман, Джулиан Швингер и Синъитиро Томонага получили Нобелевскую премию «за фундаментальные работы по квантовой электродинамике». Дайсон премию не получил. Ни тогда, ни после.

Сам Дайсон в 2009 году высказался по этому поводу так: «Думаю, есть правило, почти не имеющее исключений: если вы хотите получить Нобелевскую премию, то должны долго и глубоко изучать важную проблему, заниматься ею в течение десятка лет. Это было не в моем стиле».

Космический корабль «Орион»

В 1952 году Роберт Оппенгеймер, который в ту пору был директором Института перспективных исследований в Принстоне, предложил Дайсону пожизненную должность. Дайсон принял приглашение и остался в Принстоне до конца жизни.

В конце пятидесятых, когда на орбиту вышли первые советские и американские спутники, но никто не надеялся на скорый полет человека и уж тем более — к звездам, Дайсон принял участие в амбициозном проекте создания космического корабля «Орион»: ракеты с ядерным двигателем. Суть идеи: в камере сгорания последовательно происходит множество ядерных взрывов. Плазма с огромной скоростью вылетает из сопла и создает ускорение, разгоняющее корабль. Такую ракету можно было бы разогнать до скоростей в тысячи километров в секунду.

Понятно, почему Дайсон увлекся этой идеей. Прежде всего — это была чрезвычайно интересная физика. Но главное в том, что уже в те годы Дайсон был убежденным сторонником полного ядерного разоружения. Более того, он полагал, что, если государствам не удастся прийти к всеобщему соглашению, Соединенные Штаты должны отказаться от своего ядерного арсенала в одностороннем порядке. Этой позиции, которая многим представлялась еретической, Дайсон придерживался до конца жизни.

В том, что Дайсон участвовал в проекте «Орион», видны следы его идеи полного ядерного разоружения. Уже накопленный огромный ядерный арсенал нужно отправить в космос и заставить корабль с ядерным двигателем полететь к далеким планетам, а может быть, к звездам!

Создать корабль не удалось, проект закрыли. Но вовсе не потому, что ученые столкнулись с непреодолимыми трудностями. В 1961 году был подписан договор о запрещении всех ядерных испытаний, кроме подземных. Под запрет, естественно, попали и атомные взрывы в космосе. Наверняка Дайсон испытал противоречивые чувства. С одной стороны, он был сторонником ядерного разоружения, с другой — из-за нового договора работу над «Орионом» пришлось прервать (как оказалось — навсегда).

Зеленые технологии

В 1960–1970-х годах Дайсон опубликовал немало интересных и важных работ в области физики твердого тела и конденсированных сред, а также несколько статей по теории чисел, топологии и другим разделам математики.

Но сугубо теоретические исследования не особенно интересовали Дайсона. Бунтарь искал себя в самых важных для человечества областях науки, имеющих практическое применение.

Исследование климата — одна из таких проб­лем, и Дайсон участвовал в программах Института энергетического анализа по проблемам климата, а также в работе оборонной консультативной группы JASON. Дайсон стал активным пропагандистом очередной еретической идеи — о необходимости перехода к «зеленым технологиям».

«Наша серая технология машин и компьютеров не исчезнет, — писал Дайсон в книге „Прогресс в религии“, вышедшей в печать в 2000 году, — но зеленые технологии будут развиваться еще быстрее. Зеленые технологии могут быть более чистыми, более гибкими и менее расточительными, чем наши существующие химические отрасли. Огромное разнообразие предметов может быть выращено, вместо того чтобы быть сделанным. Зеленые технологии могут обеспечить человеческие потребности с гораздо меньшим ущербом для окружающей среды. Зеленые технологии могут стать отличным уравнителем, приносящим богатство в тропические районы мира, где больше всего солнечного света, где живет большая часть населения и где больше всего бедных».

Дайсон, конечно, понимал, что для всего этого нужны далеко не только усилия ученых и инженеров, «но и политические и экономические условия, которые дадут людям во всем мире возможность использовать эти новые технологии. Чтобы это произошло, нам нужен мощный толчок этики. Нам нужен консенсус общественного мнения по всему миру о том, что существующее грубое неравенство в распределении богатства недопустимо».

Дайсон мечтал, чтобы «зеленые технологии» не только вытеснили современные «серые», но стали так же общедоступны, как сегодня смартфоны, домашние компьютеры и компьютерные игры. Чтобы каждый потребитель мог купить аппарат для генной инженерии и в своем саду конструировать и выращивать придуманные им самим сорта растений, а дома конструировать домашних животных. А дети могли бы играть не в компьютерные игры, а в игры биотехнологические.

Это и сейчас выглядит чистой фантастикой, вызывая страх: если дать человеку возможность играть с генами, как с игральными картами или кубиками, мало ли какого монстра или ядовитое растение он создаст? Идея «домашнего генетического конструктора» давно стала темой апокалипсических фантастических романов.

И не сфера, и не Дайсона

Многие наверняка слышали о «сфере Дайсона» — некоем колоссальном сооружении могущественной инопланетной цивилизации. Однако здесь имеет место недоразумение. Во-первых, эта идея принадлежала не ему, а во-вторых, речь идет вовсе не о сфере!

В 1960 году, занимаясь в проекте «Орион» кораблем, который по идее мог полететь к звездам, Дайсон размышлял о том, как обнаружить в космосе признаки деятельности высокоразвитых цивилизаций. Тогда же Джузеппе Коккони и Филип Моррисон предложили искать сигналы иных цивилизаций в радиодиапазоне, на волне 21 см. Возник проект ОZMА — по имени принцессы из сказок Фрэнка Баума о стране Оз.

Дайсон вспомнил прочитанный в детстве роман английского писателя-философа Олафа Стэпл­дона «Создатель звезд», произведение столь же бунтарское, как и деятельность самого Дайсона. Среди идей Стэплдона была такая: «…каждая солнечная система окружена сеткой световых ловушек, фокусировавших энергию звезды для разумного использования». Эту идею и использовал Дайсон в своих расчетах.

В его статье «Поиск искусственных звездообразных источников в инфракрасном диапазоне» речь идет не о сплошной сфере, а о множестве «элементов», которые собирают свет звезды, обращаясь вокруг нее по различным орбитам (как у Стэплдона). Элементы эти располагаются на расстоянии от звезды, примерно равном размеру земной орбиты. А для строительства «элементов» высокоразвитая цивилизация использует материал планеты, подобной Юпитеру.

Накопленная энергия после использования должна быть излучена назад, в космос. По расчетам Дайсона — в дальнем инфракрасном диапазоне около 10 микрон, поскольку температура излучающих элементов примерно 200–300 кельвинов. Искать внеземные цивилизации нужно по избытку инфракрасного излучения в спектрах обычных звезд — именно потому, что «элементы» не составляют сплошную сферу. Звезду тоже можно видеть. Проще искать избыток инфракрасного излучения у обычной звезды, нежели космический инфракрасный источник без какого бы то ни было оптического объекта.

И вот что интересно. Одним из первых, кто откликнулся на статью Дайсона в журнале Science, был известный американский фантаст Пол Андерсон, и отзыв его был резко отрицательным! Андерсон назвал идею Дайсона восхитительной, но абсолютно невыполнимой — не столько потому, что физически невозможно создать сплошную сферу около звезды, сколько по экономическим и эволюционным соображениям.

Дайсон ответил Андерсону, объяснив, что создать твердую оболочку или кольцо, окружающее звезду, механически невозможно: «„Биосфера“, которую я предусмотрел, состоит из рыхлого скопления объектов, обращающихся вокруг звезды по независимым орбитам. Размер и форма отдельных объектов будут выбраны в соответствии с потребностями жителей. Мне были неинтересны конструктивные детали биосферы, поскольку ожидаемое инфракрасное излучение от таких деталей не зависит».

«Да и вообще, — подытожил Дайсон, — обнаружение интенсивного точечного источника инфракрасного излучения само по себе не означает, что обнаружен внеземной разум. Напротив, одна из самых серьезных причин для поиска таких источников заключается в том, что может быть обнаружено много новых типов природных астрономических объектов».

Позицию свою Дайсон выразил предельно ясно и затем многие годы был недоволен тем, что имя его носит объект, о котором он никогда не писал, да и сама идея принадлежала не ему, а Стэплдону. Выступая в мае 2013 года на симпозиуме в Сан-Диего, Дайсон в последний раз говорил, что очень не хотел бы, чтобы концепция «сферы» была названа в его честь… Но кто же его слушал?

P. S. Если человечеству все-таки удастся когда-нибудь отправить к звездам пилотируемый корабль, надеюсь, этот первый звездолет назовут «Дайсон». И это будет память более значимая, чем не полученная Фрименом Дайсоном Нобелевская премия… 

Павел Амнуэль