Thật khó nói khi một người lần đầu tiên tự hỏi liệu mình có đơn độc trong vũ trụ hay không. Nhưng có thể xác định thời điểm mà cuộc tìm kiếm câu trả lời cho câu hỏi này chuyển từ những trang tiểu thuyết khoa học viễn tưởng sang khoa học - giữa thế kỷ trước, thời kỳ bắt đầu kỷ nguyên không gian. Với sự phát triển của không gian liên hành tinh, ngày càng nhiều ý tưởng về các nền văn minh ngoài Trái đất bắt đầu xuất hiện. Các cuộc chiến tranh giữa các thiên hà đã diễn ra trên các trang sách khoa học viễn tưởng, và các nhà vật lý học và thiên văn học cố gắng tìm hiểu xem liệu sự sống có thể tồn tại trong vùng lân cận của các ngôi sao xa xôi hay không. Nếu có, làm thế nào để tìm thấy nó? Trong số những ý tưởng mới nhất là lý thuyết của Freeman Dyson. Theo ông, một quả cầu có kích thước khổng lồ, cho phép tích tụ năng lượng của một ngôi sao, là thứ đáng để tìm kiếm trong không gian vũ trụ rộng lớn bên ngoài để tìm người ngoài hành tinh.
Freeman John Dyson
Nhà khoa học người Mỹ gốc Anh sinh năm 1923. Ngày nay, Dyson 92 tuổi, người có lĩnh vực quan tâm bao gồm vật lý lượng tử, vật lý thiên văn và vật lý năng lượng thấp, được biết đến như một trong những người sáng lập ra điện động lực học lượng tử. Có lẽ nổi tiếng hơn đối với anh ta là khái niệm mà nhà khoa học đã vay mượn từ OlafStapledon, nhà văn khoa học viễn tưởng, tác giả của The Star Maker. Lý thuyết, được mệnh danh là "quả cầu Dyson", cho rằng các nền văn minh tiên tiến có thể xây dựng một cấu trúc khổng lồ xung quanh một ngôi sao để tối đa hóa năng lượng của nó. Bằng cách tìm ra một thiết kế như vậy, các nhà khoa học sẽ có thể phát hiện ra trí thông minh ngoài Trái đất.
Khái niệm
Một nền văn minh phát triển cao, theo giả thuyết tồn tại trong không gian vũ trụ, sớm muộn gì cũng sẽ phải đối mặt với sự cạn kiệt nguồn năng lượng - đó là giả định của Dyson. Một hình cầu có bán kính bằng một đơn vị thiên văn với một ngôi sao ở tâm có thể giải quyết vấn đề này. Kích thước ấn tượng của cấu trúc cho phép bạn sử dụng hoàn toàn năng lượng của ngôi sao và nếu cần, nó trở thành ngôi nhà cho những người tạo ra nó.
Thông số
Độ dày của hình cầu, theo tính toán của Dyson, nên khá nhỏ. Để xây dựng một cấu trúc như vậy, bạn sẽ cần vật liệu gần với sao Mộc về khối lượng. Ngày nay, một dự án như vậy trông giống như một sự tưởng tượng rất táo bạo. Tuy nhiên, không thể loại trừ khả năng sau hàng trăm, hàng nghìn năm nữa, loài người mới có thể biến nó thành hiện thực, và giờ đây trong không gian rộng lớn, một nền văn minh ngoài Trái đất vượt trội hơn chúng ta về mặt phát triển đang tham gia vào cấu trúc như vậy.
Một ngôi sao có hình cầu Dyson tuân theo các quy luật vật lý tương tự như các hệ hành tinh. Do đó, cấu trúc phải quay: lực quay ly tâm cân bằng lực hút của ngôi sao và không cho phép vật thể sụp đổ và rơi vào nó.
Dấu hiệu của sự phát triểncác nền văn minh
Theo ý tưởng của Dyson, quả cầu có thể trở thành một loại đèn hiệu, đánh dấu sự hiện diện của trí thông minh ngoài Trái đất. Tuy nhiên, làm thế nào để tìm thấy nó? Theo tính toán lý thuyết, một thiết kế như vậy nên liên tục phát ra ánh sáng. Nó không thể nhìn thấy được đối với mắt người. Bức xạ nên nằm trong phần hồng ngoại của quang phổ. Thiết bị hiện có có thể phát hiện những nguồn như vậy, hơn nữa, khá nhiều thiết bị đã được tìm thấy.
Dấu hiệu của một quả cầu Dyson phải là một phân bố quang phổ không điển hình. Việc tìm kiếm một thiết kế do một nhà vật lý mô tả về mặt lý thuyết đang được thực hiện như một phần của chương trình SETI, nhằm phát hiện sự hiện diện của trí thông minh ngoài Trái đất trong không gian. Những hy vọng chính cho nhiệm vụ khó khăn này được đặt trên kính thiên văn Spitzer.
Lập luận chống lại
Kể từ khi ra đời, lý thuyết của Dyson đã nhiều lần được suy nghĩ lại và thử nghiệm lại. Kết quả là, một ý kiến có cơ sở đã xuất hiện rằng một vật thể như vậy không thể tồn tại, bất kể nền văn minh tiên tiến đến đâu và bất kể ngôi sao đó sở hữu những đặc điểm nào. Quả cầu Dyson, quay xung quanh điểm sáng, có tốc độ cực đại trong vùng xích đạo. Đồng thời, cấu trúc vẫn bất động ở các cực, điều này chắc chắn sẽ dẫn đến sự sụp đổ của nó. Đây là lập luận chính chống lại lý thuyết của nhà khoa học Mỹ.
Các nhà nghiên cứu về vấn đề này cũng lưu ý rằng hình cầu hạn chế về mặt không gian sự phát triển của nền văn minh và làm phát sinh một số vấn đề văn hóa xã hội quan trọng làm lu mờ lợi ích của việc tạo ra nó.
Tùy chọn thay thế
Tuy nhiên, trong thế giới khoa họcSự phát triển lý thuyết của Dyson không hề bị chìm vào quên lãng. Một số biến thể của sửa đổi thiết kế đã được mô tả, trong đó những chỉ trích chính đã được tính đến. Cái đầu tiên trong số này là một chiếc nhẫn có chiều rộng nhỏ, đường kính lớn bằng một quả cầu. Bạn có thể gặp một đối tượng như vậy trên các trang của cuốn tiểu thuyết "The World-Ring" của Larry Niven.
Tùy chọn thứ hai là một thiết kế giống như một cái đầu. Các lớp dày cong trong vùng của các cực đang mở. Phiên bản này của quả cầu có đặc điểm là có cùng trọng lượng tại bất kỳ điểm nào ở bên trong.
Nhà vật lý Liên Xô G. I. Pokrovsky. Trong mô hình của anh ấy, thiết kế bao gồm nhiều vòng, tạo thành một thứ trông giống như một chiếc vỏ. Phiên bản này của quả cầu được gọi là "vỏ Pokrovsky".
Cấu trúc Criswell là một sửa đổi khác của cấu trúc chiêm tinh được đề xuất của Dyson. Đặc điểm của nó là bề mặt nứt nẻ, cho phép tối đa hóa diện tích nhận bức xạ của ngôi sao.
Tìm kiếm quả cầu Dyson giả định
Sự phát triển lý thuyết của nhà vật lý người Mỹ trong hơn năm mươi năm. Tuy nhiên, chỉ đến những năm 2000, sự phát triển của công nghệ mới giúp chúng ta có thể nhìn vào những góc xa của không gian để suy nghĩ nghiêm túc về việc tìm kiếm những cấu trúc tương tự như một khối cầu. Một phân tích thông tin đến từ kính thiên văn cho thấy có vài trăm nghìn vật thể phù hợp với vai trò của các cấu trúc nhân tạo khổng lồ. Đúng, đặc điểm của mỗicác ứng cử viên với các mức độ xác suất khác nhau được giải thích bởi nhiều lý do ngớ ngẩn hơn, trong số đó có bầy sao chổi, đám mây hydro, v.v.
Một trong những ứng cử viên cuối cùng cho một ngôi sao được bao quanh bởi quả cầu Dyson là một ngôi sao trong chòm sao Cygnus. Trong danh mục thiên văn, nó được ký hiệu là KIC 8462852.
Quả cầu Dyson được phát hiện ?
Mùa thu năm ngoái, người ta có thể nhận thấy một dòng tiêu đề trên các trang truyền thông thông báo về việc phát hiện ra vị trí của một nền văn minh ngoài Trái đất. Ngôi sao, gần những sinh vật thông minh mà chúng ta chưa biết đến, được gọi là KIC 8462852. Các đặc điểm của ngôi sao được biết đến nhờ vào kính thiên văn Kepler.
Vào mùa thu năm 2015, kết quả của một cuộc nghiên cứu về độ sáng kỳ lạ của nó đã được công bố. Khoảng 800 ngày một lần, bức xạ của ngôi sao giảm 15-20%. Suy thoái kéo dài từ vài ngày đến vài tháng. Hành vi như vậy không phải là đặc điểm của các lớp đèn đã biết và không thể giải thích được bằng sự di chuyển của hành tinh qua đĩa, vì trong trường hợp này, sự giảm bức xạ sẽ luôn giống nhau theo thời gian. Jason Wright, một nhà khoa học tại Đại học Pennsylvania, cho rằng lý do của sự dị thường này là do khối cầu Dyson. KIC 8462852 do đó đã trở thành một ứng cử viên hàng đầu cho việc tìm kiếm trí thông minh ngoài Trái đất.
Giải thích khác
Wright đã nhiều lần lưu ý rằng đây chỉ là một trong những phiên bản, và khó xảy ra nhất. Tuy nhiên, nhờ các phương tiện truyền thông, tin tức về khả năng phát hiện ra quả cầu Dyson đã lan truyền khắp thế giới. Trong khi đó, có những lời giải thích khác cho bức xạ kỳ lạ của ngôi sao. Các nhà nghiên cứu từ Đại học Yale, dẫn đầu bởi Tabeta Boyajian, cho rằng ngôi sao được bao quanh bởi một bầy sao chổi. Có lẽ KIC 8462852 đã bắt chúng cách đây vài nghìn năm khi một hệ sao khác đi ngang qua. Tabeta lưu ý rằng lời giải thích này chỉ có khả năng cao hơn một chút so với quả cầu Dyson. Cuộc gặp gỡ của hai hệ sao là một sự kiện rất hiếm gặp, và khối lượng của một bầy sao chổi bị bắt phải rất lớn. Tuy nhiên, lý thuyết này cho đến nay vẫn thu hút được số lượng người ủng hộ lớn nhất trong giới khoa học.
Cận cảnh sao lùn trắng
Các nhà khoa học đến từ Thổ Nhĩ Kỳ cũng tham gia tìm kiếm quả cầu Dyson. Gần đây, họ đã công bố một nghiên cứu cho rằng cần phải tìm kiếm cấu trúc như vậy ở sao lùn trắng. Các vật thể tương đối nhỏ và lạnh của không gian đại diện cho giai đoạn cuối cùng trong quá trình tiến hóa của các vật thể phát sáng như Mặt trời. Trong vùng lân cận của chúng, việc xây dựng một quả cầu đòi hỏi ít nỗ lực và vật liệu hơn so với xung quanh những ngôi sao có khối lượng lớn hơn. Theo tính toán của các nhà khoa học, độ dày của cấu trúc gần sao lùn trắng sẽ không vượt quá 1 mét. Cấu tạo của nó đòi hỏi vật liệu có khối lượng tương đương với Mặt trăng.
Có lẽ, sau một thời gian, các nhà khoa học sẽ đi đến kết luận rằng quả cầu Dyson là một cấu trúc không cần thiết hoặc quá phức tạp. Tuy nhiên, việc tìm kiếm một thiết kế giả định vẫn tiếp tục. Có thể an tâm mà nói rằng những ý tưởng như vậy sẽ nảy sinh trong tương lai, vì nhân loại sẽ không ngừng cố gắng tìm kiếm những người anh em trong tâm trí trong không gian rộng lớn.
