Φρήμαν Ντάυσον

Οικογένεια και σπουδές

Γεννημένος στην κωμόπολη Κρόουθορν του Μπέρκσαϊρ, ο Ντάυσον είναι γιος του Άγγλου συνθέτη σερ Τζωρτζ Ντάυσον. Η μητέρα του είχε πτυχίο νομικής και μετά τη γέννησή του εργάσθηκε ως κοινωνική λειτουργός. Αν και δεν είναι γνωστή συγγενική σχέση του με τον αστρονόμο των αρχών του 20ού αιώνα Φρανκ Γουότσον Ντάυσον, ο παιδί ο Φρήμαν γνώριζε την ύπαρξή του και άντλησε από τη δημοτικότητα ενός διακεκριμένου αστρονόμου που είχε το επώνυμό του στο να καλλιεργήσει ένα ενδιαφέρον προς τις φυσικές επιστήμες και τα μαθηματικά. Σε ηλικία 5 ετών υπολόγισε τον αριθμό των ατόμων στον Ήλιο. Γενικά στην παιδική του ηλικία είχε δείξει ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τους μεγάλους αριθμούς και για το Ηλιακό Σύστημα, ενώ επηρεάστηκε ισχυρά από το βιβλίο Men of Mathematics του Έρικ Τεμπλ Μπελ. Πολιτικά, ο Ντάυσον λέει ότι «ανατράφηκε ως σοσιαλιστής».
Από το 1936 ως το 1941 ο Ντάυσον ήταν υπότροφος στο Κολέγιο Γουίντσεστερ, όπου ο πατέρας του ήταν διευθυντής των μουσικών σπουδών. Στις 25 Ιουλίου 1943 εντάχθηκε στον Τομέα Επιχειρησιακών Ερευνών (ORS) της Διοικήσεως Βομβαρδιστικών της Βασιλικής Πολεμικής Αεροπορίας, όπου ανέπτυξε αναλυτικές μεθόδους για τον βομβαρδισμό γερμανικών στόχων κατά τον Β΄ Παγκόσμιο Πόλεμο. Μετά τον πόλεμο, ο Ντάυσον έγινε δεκτός στο Κολέγιο Τρίνιτυ του Κέιμπριτζ, από όπου πήρε πτυχίο στα μαθηματικά.  Από το 1946 ως το 1949 ήταν εταίρος του κολεγίου και το δωμάτιό του βρισκόταν ακριβώς κάτω από αυτό του φιλοσόφου Λούντβιχ Βίτγκενσταϊν, ο οποίος παραιτήθηκε από τη θέση του το 1947. Το 1947 ο Ντάυσον δημοσίευσε δύο ερευνητικές εργασίες στη θεωρία των αριθμών.

Σταδιοδρομία στις ΗΠΑ

Το 1947 ο Ντάυσον εγκαταστάθηκε στις ΗΠΑ ως υπότροφος της Βρετανικής Κοινοπολιτείας (Commonwealth Fellow) για την απόκτηση διδακτορικού, υπό την επίβλεψη του Χανς Μπέτε στο Πανεπιστήμιο Κορνέλ (1947–48). Ωστόσο, μέσα σε μία εβδομάδα είχε γνωρίσει τον Φάινμαν. Ο ανήσυχος Βρετανός αναγνώρισε την ιδιοφυΐα του Αμερικανού και τον ακολούθησε όσο το δυνατό συντομότερα. Μετακόμισε στο Ινστιτούτο Προχωρημένων Σπουδών του Πρίνστον (1948–1949), προτού επιστρέψει στην Αγγλία (1949–51), όπου δίδαξε στο Πανεπιστήμιο του Μπέρμιγχαμ. Δεν πήρε ποτέ διδακτορικό.
Το 1949 ο Ντάυσον απέδειξε την ισοδυναμία των δύο ξέχωρων τότε διατυπώσεων της κβαντικής ηλεκτροδυναμικής (QED): Τα διαγράμματα του Φάινμαν και τη μέθοδο των τελεστών που είχαν αναπτύξει οι Σουίνγκερ και Τομονάγκα. Υπήρξε ο πρώτος άνθρωπος μετά τον δημιουργό τους που συνειδητοποίησε την αξία των διαγραμμάτων Φάινμαν, και η εργασία του, που δημοσιεύθηκε το 1949, ήταν και η πρώτη που τα χρησιμοποίησε. Σε αυτή ο Ντάυσον έγραφε ότι τα διαγράμματα αυτά δεν ήταν απλώς ένα υπολογιστικό εργαλείο, αλλά μία φυσική θεωρία, και ανέπτυξε κανόνες για αυτά, οι οποίοι επέλυαν τελείως το πρόβλημα της επανακανονικοποίησης. Η δημοσίευση του Ντάυσον και οι διαλέξεις του παρουσίασαν τη θεωρία του Φάινμαν για την QED σε μια μορφή που μπορούσαν να κατανοήσουν οι άλλοι φυσικοί, διευκολύνοντας έτσι την αποδοχή της δουλειάς του Φάινμαν από την επιστημονική κοινότητα. Ειδικότερα ο Ρόμπερτ Οπενχάιμερ πείσθηκε από τον Ντάυσον ότι η νέα θεωρία του Φάινμαν ήταν εξίσου έγκυρη με αυτή των Σουίνγκερ και Τομονάγκα. Ο Οπενχάιμερ αντάμειψε τον Ντάυσον με έναν ισόβιο διορισμό στο Ινστιτούτο Προχωρημένων Σπουδών, «γιατί απέδειξε ότι έκανα λάθος», όπως είπε ο ίδιος ο Οπενχάιμερ.
Επίσης το 1949, σε ένα σχετικό δημοσίευμα, ο Ντάυσον επινόησε τη σειρά Dyson. Αυτό ενέπνευσε τον Τζων Γουώρντ (John Clive Ward) στο να φθάσει στην ταυτότητα Ward–Takahashi.
Το 1951 ο Ντάυσον, διορίστηκε καθηγητής της φυσικής στο Κορνέλ, παρά το ότι δεν είχε διδακτορικό, ενώ το 1953 πήρε τη μόνιμη θέση στο Ινστιτούτο Προχωρημένων Σπουδών, στο Πρίνστον, όπου ζει εδώ και 60 και πλέον χρόνια. Το 1957 έγινε και Αμερικανός πολίτης, αποκηρύσσοντας τη βρετανική υπηκοότητα. Ένας λόγος που έδωσε για αυτό, δεκαετίες αργότερα, είναι ότι τα τέκνα του, που είχαν γεννηθεί στις ΗΠΑ, δεν είχαν αναγνωρισθεί ως Βρετανοί υπήκοοι.
Από το 1957 ως το 1961 εργάσθηκε στο Πρόγραμμα Ωρίων, που αφορούσε τα διαστημικά ταξίδια με χρήση πυρηνικής ενέργειας (εκρήξεων) ως προωθητικού μέσου. Ωστόσο, η Συνθήκη Μερικής Απαγόρευσης Πυρηνικών Δοκιμών του 1963 (την οποία υποστήριξε ο ίδιος ο Ντάυσον) επέτρεπε μόνο υπόγειες πυρηνικές δοκιμές, οπότε το πρόγραμμα εγκαταλείφθηκε.
Το 1958 ο Ντάυσον ήταν επικεφαλής της ομάδας σχεδιασμού του TRIGA, ενός μικρού και εκ σχεδιασμού ασφαλούς πυρηνικού αντιδραστήρα, ο οποίος χρησιμοποιείται σε όλο τον κόσμο σε νοσοκομεία και αλλού για την παραγωγή ραδιενεργών ισοτόπων για ιατρικές χρήσεις.
Μια δημοσίευση του Ντάυσον που άνοιξε δρόμους ήρθε το 1966, όταν, μαζί με τον Άντριου Λέναρντ και ανεξάρτητα από τους Lieb και Thirring, απέδειξε αυστηρά ότι η Απαγορευτική αρχή του Πάουλι αποτελεί την κυριότερη αιτίας της σταθερότητας της στερεάς ύλης. Με άλλα λόγια, δεν είναι η ηλεκτρομαγνητική άπωση μεταξύ των τροχιακών ηλεκτρονίων της εξώτατης στιβάδας αυτή που αποτρέπει δύο τεμάχια ξύλου που αφήνονται το ένα πάνω στο άλλο να συγχωνευθούν σε ένα ενιαίο κομμάτι, αλλά η απαγορευτική αρχή στην οποία υπακούουν τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια, που γεννά την κλασική μακροσκοπική δύναμη κάθετης αντιστάσεως. Στη φυσική συμπυκνωμένης ύλης ο Ντάυσον ανέλυσε επίσης την αλλαγή φάσεως στο πρότυπο του Ising στη μία διάσταση και τα κύματα σπιν.
Στα καθαυτό μαθηματικά ο Ντάυσον ερεύνησε ποικιλία θεμάτων στην τοπολογία, στην ανάλυση, στη θεωρία των αριθμών και στους τυχαίους πίνακες.
Περί το 1979 ο Ντάυσον συνεργάσθηκε με το Ινστιτούτο για την Ενεργειακή Ανάλυση σε μελέτες του κλίματος. Αυτή η ομάδα, υπό τη διεύθυνση του Άλβιν Γουάινμπεργκ, πρωτοπόρησε στις διεπιστημονικές μελέτες του κλίματος. Την ίδια δεκαετία, εργάσθηκε και σε κλιματολογικές έρευνες της συμβουλευτικής ομάδας JASON, μέλος της οποίας υπήρξε επί πολλά χρόνια.
Ο Ντάυσον απεχώρησε από το Ινστιτούτο Προχωρημένων Σπουδών το 1994. Το 1998 ο Ντάυσον έγινε μέλος του Δ.Σ. της οργανώσεως Solar Electric Light Fund. Υπήρξε επίσης πρόεδρος του Ινστιτούτου Διαστημικών Μελετών, οργανισμού που ίδρυσε ο Τζέραρντ Ο'Νηλ.
Ο Ντάυσον κέρδισε πολλά επιστημονικά βραβεία, αλλά ποτέ Βραβείο Νόμπελ. Ο τιμημένος με Νόμπελ Φυσικής Στήβεν Γουάινμπεργκ έχει πει ότι η επιτροπή των Νόμπελ έχει «γδάρει» τον Ντάυσον, αλλά ο ίδιος σχολίασε το 2009: «Νομίζω ότι είναι σχεδόν η πραγματικότητα χωρίς εξαιρέσεις ότι, αν θέλεις να κερδίσεις το Νόμπελ, θα πρέπει να έχεις μεγάλο διάστημα εστιάσεως προσοχής, να πιάσεις κάποιο βαθύ και σημαντικό πρόβλημα, και να ασχοληθείς μαζί του για δέκα χρόνια. Αυτό δεν ήταν το στιλ μου.» Ο Ντάυσον συνεισφέρει τακτικά στη The New York Review of Books.
Το 2012 δημοσίευσε με τον Γουίλιαμ Πρες (William H. Press) ένα θεμελιώδες νέο αποτέλεσμα για το Δίλημμα του φυλακισμένου στα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών.

Γάμοι και τέκνα

Την πρώτη του σύζυγο, την Ελβετίδα μαθηματικό Βερίνα Χούμπερ-Ντάισον (1923-2016), απόφοιτο της Γερμανικής Σχολής Αθηνών, ο Ντάυσον τη νυμφεύθηκε στις 11 Αυγούστου 1950 στο Ανν Άρμπορ και απέκτησαν μαζί δύο τέκνα: την επιχειρηματία Έστερ Ντάυσον και τον ιστορικό της τεχνολογίας Τζωρτζ Ντάυσον. Το 1958 πήραν διαζύγιο και ο Ντάυσον νυμφεύθηκε τη δρομέα Ίμε Γιανγκ (Imme Jung), νικήτρια σε αγώνες στίβου βετεράνων αθλητών, και μαζί απέκτησαν 4 ακόμα τέκνα: τις Ντόροθυ, Μία, Ρεμπέκα και Έμιλυ.
Η μεγαλύτερη κόρη του Ντάυσον, η Έστερ, έχει αποκληθεί «η γυναίκα με τη μεγαλύτερη επίδραση στον κόσμο των υπολογιστών».

Χαρακτήρας

Οι φίλοι και συνάδελφοί του περιγράφουν τον Ντάυσον ως ντροπαλό και ταπεινόφρονα, με μια πλευρά αντιλογίας την οποία οι φίλοι του βρίσκουν αναζωογονητική και οι διανοητικοί του αντίπαλοι απελπιστική. «Η αίσθησή μου είναι πως, όταν σχηματίζεται συναίνεση σε ένα θέμα, όπως ο πάγος στην επιφάνεια μιας λίμνης, ο Ντάυσον θα κάνει ό,τι μπορεί για να πελεκήσει τον πάγο», είχε πει ο Στήβεν Γουάινμπεργκ. Ο νευρολόγος και συγγραφέας Όλιβερ Σακς είπε: «Μια αγαπημένη λέξη του Φρήμαν για την έρευνα και τη δημιουργικότητα είναι το ανατρεπτικός. Αισθάνεται πως είναι μάλλον σημαντικό όχι μόνο να μην είσαι ορθόδοξος, αλλά να είσαι και ανατρεπτικός, και το έχει κάνει αυτό σε όλη του τη ζωή.» Στο βιβλίο του Η περί Θεού αυταπάτη (2006) ο βιολόγος Ρίτσαρντ Ντόκινς επικρίνει τον Ντάυσον επειδή αποδέχθηκε το θρησκευτικό Βραβείο Τέμπλετον το 2000: «Θα θεωρείτο ως μια υιοθέτηση της θρησκείας από έναν εκ των πλέον διακεκριμένων φυσικών του κόσμου.» Ωστόσο, ο Ντάυσον είχε διακηρύξει το 2000 ότι είναι Χριστιανός, που δεν ανήκει σε κάποια συγκεκριμένη Εκκλησία, και έχει διαφωνήσει με τον Ντόκινς σε αρκετές περιπτώσεις, όπως όταν επέκρινε την κατανόηση του τελευταίου για τη θεωρία της εξέλιξης.

Βιοτεχνολογία και γενετική μηχανική

«Το βιβλίο μου The Sun, the Genome and the Internet (1999) περιγράφει ένα όραμα, σύμφωνα με το οποίο η πράσινη τεχνολογία εμπλουτίζει χωριά σε όλο τον κόσμο και σταματά τη μετανάστευση από τα χωριά στις μεγαλουπόλεις. Οι τρεις συνιστώσες του οράματος είναι όλες ουσιώδεις: το ηλιακό φως για να παρέχει ενέργεια όπου χρειάζεται, το γονιδίωμα για να δίνει φυτά που θα μπορούν να μετατρέπουν αυτό το φως σε χημικά καύσιμα με φθηνό και αποτελεσματικό τρόπο, και το Διαδίκτυο για να τερματίσει τη διανοητική και οικονομική απομόνωση των αγροτικών πληθυσμών. Με όλες τις συνιστώσες παρούσες, το κάθε χωριό της Αφρικής θα μπορούσε να απολαμβάνει το δίκαιο μερίδιό του από τις ευλογίες του πολιτισμού.»
Ο Ντάυσον παραδέχεται ευχαρίστως ότι έχει τόσο επιτυχίες, όσο και αποτυχίες στις προβλέψεις του για το μέλλον, αλλά «είναι καλύτερο να αστοχήσεις, παρά να είσαι ασαφής».
«Για να ανταποκριθεί στις υλικές ανάγκες του κόσμου, η τεχνολογία δεν αρκεί να είναι όμορφη, αλλά πρέπει να είναι και φθηνή.»

Η προέλευση της ζωής

Ο Ντάυσον προτιμά την άποψη της διπλής προελεύσεως: Η ζωή πρώτα εμφανίσθηκε ως κύτταρα, μετά σχημάτισε ένζυμα και τελικά, αρκετά αργότερα, τα γονίδια. Αυτή η ιδέα προτάθηκε αρχικώς από τον Ρώσο Αλεξάντρ Οπάριν. Ο Τζ. Μπ. Σ. Χαλντέιν ανέπτυξε την ίδια θεωρία ανεξάρτητα. Ο Ντάυσον απλούστευσε τα πράγματα, λέγοντας ότι η ζωή εξελίχθηκε σε δύο στάδια, που απείχαν πολύ χρονικά μεταξύ τους. Θεωρεί πολύ απίθανο να μπόρεσαν να αναπτυχθούν πλήρη γονίδια σε μια διαδικασία, εξαιτίας της βιοχημείας. Προτείνει ότι σε ένα πρωτόγονο κύτταρο με την παρουσία των ATP and AMP, το DNA σχηματίσθηκε για πρώτη φορά τυχαία, εξαιτίας της ομοιότητάς του με τα παραπάνω μόρια. Τα σύγχρονα κύτταρα περιέχουν ATP και AMP, ενώσεις που μοιάζουν πολύ μεταξύ τους, αλλά επιτελούν πολύ διαφορετικές λειτουργίες: Η ATP μεταφέρει ενέργεια σε όλο το κύτταρο, ενώ η AMP είναι μέρος του RNA και του γενετικού εξοπλισμού. Ο Ντάυσον πρότεινε ότι σε ένα πρωτόγονο κύτταρο που περιείχε τις ATP και AMP, το RNA και η αναπαραγωγή εμφανίσθηκαν τυχαία, με την εκτέλεση του πειράματος του Eigen.
Δυστυχώς δεν υπάρχει ευθεία απόδειξη για κάτι τέτοιο. Τα πρώτα κύτταρα στην ιστορία ήταν ίσως απλώς σταγόνες νερού, που συγκρατούνταν από την επιφανειακή τάση και ήταν γεμάτες με ένζυμα και χημικές αντιδράσεις, με έναν πρωτόγονο τρόπο αναπτύξεως ή αναπαραγωγής: όταν μια σταγόνα μεγάλωνε υπερβολικά, χωριζόταν σε δύο σταγόνες. Πολλά πολύπλοκα μόρια σχηματίστηκαν σε αυτές τις «μικρές οικονομίες» και η πιθανότητα ότι τα γονίδια πρωτοεμφανίσθηκαν  μέσα τους θα ήταν πολύ μεγαλύτερη από ό,τι στο προβιωτικό περιβάλλον.

Διαστημικές αποικίες

«Έχω κάνει λίγη ιστορική έρευνα για το κόστος του ταξιδιού του Mayflower και της μεταναστεύσεως των Μορμόνων στη Γιούτα, και νομίζω ότι είναι δυνατό άνθρωποι να ταξιδέψουν στο διάστημα με πολύ μικρότερα έξοδα. Κόστος της τάξεως των 40 χιλιάδων δολαρίων ανά άτομο [δολάρια του 1978, περίπου 130 χιλιάδες ευρώ του 2013] θα ήταν ο στόχος. Με όρους πραγματικών ημερομισθίων, αυτό θα καθιστούσε [τον αποικισμό του διαστήματος] συγκρίσιμο με τον αποικισμό της Αμερικής. Αν δεν κατεβεί σε αυτά τα επίπεδα, δεν με ενδιαφέρει στ' αλήθεια, επειδή αλλιώς θα ήταν μια πολυτέλεια που μόνο κρατικές υπηρεσίες θα μπορούσαν να αντέξουν».
Ο Ντάυσον ενδιαφερόταν για τα διαστημικά ταξίδια από την παιδική του ηλικία, διαβάζοντας κλασικά έργα επιστημονικής φαντασίας. Νέος ακόμα, εργάσθηκε για την εταιρεία General Atomics στο Πρόγραμμα Ωρίων. Είχε την ελπίδα ότι αυτό το πρόγραμμα θα είχε μεταφέρει ανθρώπους στον πλανήτη Άρη μέχρι το 1965 και στον Κρόνο μέχρι το 1970. Διαφωνεί με τον τρόπο με τον οποίο διεξάγει το κράτος τα διαστημικά ταξίδια τα τελευταία 25 χρόνια:
«Το πρόβλημα είναι βέβαια ότι δεν έχουν το περιθώριο να αποτύχουν. Οι κανόνες του παιχνιδιού είναι ότι δεν παίρνεις ρίσκα, γιατί αν αποτύχεις, τότε μάλλον ολόκληρο το πρόγραμμά σου θα ματαιωθεί.»
Ακόμα ελπίζει για φθηνά διαστημικά ταξίδια, αλλά περιμένει πλέον ότι ιδιώτες θα αναπτύξουν κάτι νέο και φθηνό.
«Κανένας νόμος της φυσικής ή της βιολογίας δεν απαγορεύει το φθηνό ταξίδι και τον αποικισμό όλου του Ηλιακού Συστήματος και πέρα από αυτό. Αλλά είναι αδύνατο να προβλεφθεί το πόσο χρόνο θα χρειασθεί για να γίνει κάτι τέτοιο. Οι προβλέψεις των χρόνων μελλοντικών επιτευγμάτων είναι διάσημες για τις αποτυχίες τους. Η δική μου πρόβλεψη είναι ότι η περίοδος των φθηνών μη επανδρωμένων αποστολών θα είναι τα επόμενα 50 χρόνια και ότι η περίοδος των φθηνών επανδρωμένων αποστολών θα αρχίσει κάπου προς τα τέλη του 21ου αιώνα.

Κάθε ανεκτού κόστους πρόγραμμα επανδρωμένων διαστημικών εξερευνητικών ταξιδιών πρέπει να είναι επικεντρωμένο στη βιολογία, και το χρονικό του πλαίσιο να είναι συνδεδεμένο με το χρονικό πλαίσιο της βιοτεχνολογίας. Εκατό χρόνια, περίπου ο χρόνος που θα απαιτηθεί για να μάθουμε να καλλιεργούμε ομοιόθερμα φυτά, είναι πιθανώς λογικό χρονικό διάστημα.»
Ο Ντάυσον έχει επίσης προτείνει τη χρήση βιολογικής μηχανικής για αποικίες στη Ζώνη του Κάιπερ, στο εξωτερικό μέρος του Ηλιακού μας Συστήματος. Πρότεινε τη μέθοδο των «δέντρων του Ντάυσον» (βλ. παραπάνω). Οι αποικίες θα μπορούσαν τότε να θερμαίνονται από μεγάλα ανακλαστικά φύλλα των φυτών, που θα μπορούσαν να εστιάζουν το λιγοστό μακρινό ηλιόφως πάνω στην αποικία.

Εξερεύνηση του διαστήματος

«Μια απευθείας έρευνα για ζωή στον ωκεανό της Ευρώπης θα ήταν σήμερα απαγορευτικά ακριβή. Οι πτώσεις αστεροειδών στην επιφάνειά της Ευρώπης μάς δίνουν έναν ευκολότερο τρόπο για να ερευνηθούν ίχνη ζωής εκεί. Κάθε φορά που συμβαίνει μια τέτοια μεγάλη σύγκρουση, μια μεγάλη ποσότητα νερού εκτινάσσεται από τον ωκεανό στο διάστημα γύρω από τον Δία. Μέρος του νερού εξατμίζεται και μέρος του συμπυκνώνεται σε χιόνι. Ζωντανοί οργανισμοί που τυχόν ζουν μέσα στο νερό αρκετά μακριά από το σημείο σύγκρουσης μπορεί να εκτιναχθούν άθικτοι στο διάστημα και να ψυχθούν ταχύτατα, διατηρούμενοι έτσι σε άριστη κατάσταση. Επομένως, ένας εύκολος τρόπος να αναζητήσουμε ζωή στον ωκεανό της Ευρώπης είναι να αναζητήσουμε κατεψυγμένα ψάρια στον δακτύλιο διαστημικών σκουπιδιών που περιφέρεται γύρω από τον Δία.
Κατεψυγμένα ψάρια σε τροχιά γύρω από τον Δία είναι μια ευφάνταστη σκέψη, αλλά η φύση στο βιολογικό βασίλειο έχει την τάση να είναι ευφάνταστη. Η φύση είναι συνήθως πλουσιότερη σε φαντασία από εμάς. [...] Για να έχουμε τη μεγαλύτερη πιθανότητα επιτυχίας, θα πρέπει να κρατάμε τα μάτια μας ανοιχτά σε όλες τις δυνατότητες.»
Μια ακόμα πιο ευφάνταστη πρόταση του Ντάυσον, ένα νοητικό πείραμα για το μέλλον που αναφέρεται στο βιβλίο του Disturbing the Universe (1979), είναι τα λεγόμενα «αστροκοτόπουλα» (astrochickens), μικρά αυτοαναπαραγόμενα αυτόματα που θα μπορούσαν να εξερευνήσουν το διάστημα αποτελεσματικότερα από ένα επανδρωμένο διαστημόπλοιο. Η γενική ιδέα, όπως αναφέρει, προέρχεται από τον μαθηματικό Τζον φον Νόιμαν. Το κάθε αστροκοτόπουλο θα είναι ένα μίνι-διαστημόπλοιο με μάζα 1 χιλιόγραμμο περίπου, ένα δημιούργημα με βιολογικά και μικροηλεκτρονικά μέρη, που θα διαθέτει τεχνητή νοημοσύνη. Θα μπορούσαν να εκτοξευθούν σε μεγάλους αριθμούς και να αναπτύξουν μεγάλες ταχύτητες με μικρά ποσά ενέργειας, εξαιτίας της μικρής τους μάζας.

Μετασχηματισμός του Dyson

Ο Ντάυσον έχει να παρουσιάσει έργο και στα καθαρά μαθηματικά. Η έννοια του «μετασχηματισμού του Dyson» στην προσθετική θεωρία των αριθμών οδήγησε σε ένα από τα σημαντικότερα λήμματα του θεωρήματος του Ολιβιέ Ραμαρέ ότι κάθε άρτιος ακέραιος αριθμός μπορεί να γραφεί ως άθροισμα το πολύ έξι πρώτων αριθμών.

Σειρά Dyson

Η Σειρά Dyson, η λύση μιας εκπεφρασμένα χρονοεξαρτώμενης εξισώσεως Σρέντινγκερ με διαδοχικές προσεγγίσεις, και ο αντίστοιχος τελεστής (Dyson time-ordering operator)  , μια μεγάλης σημασίας έννοια στη μαθηματική θεμελίωση της κβαντομηχανικής, είναι επίσης ονομασμένες από τον Φρήμαν Ντάυσον.

Κβαντομηχανική και πρώτοι αριθμοί

Ο Ντάυσον και ο Χιου Λόουελ Μοντγκόμερυ ανεκάλυψαν μαζί μια συναρπαστική σύνδεση ανάμεσα στην κβαντομηχανική και στην «εικασία συσχετισμού ζευγών του Montgomery» για τις μηδενικές τιμές της συναρτήσεως ζ. Οι πρώτοι αριθμοί περιγράφονται από την ζ και ο Ντάυσον είχε πρωτύτερα αναπτύξει μία περιγραφή της κβαντομηχανικής βασισμένη σε πίνακες m επί m τυχαίων αριθμών. Η ανακάλυψη των Μοντγκόμερυ και Ντάυσον είναι ότι οι ιδιοτιμές αυτών των πινάκων απέχουν η μία από την άλλη κατά αποστάσεις που αντανακλούν ακριβώς τον τρόπο που είκασε ο Μοντγκόμερυ για τους μη τετριμμένους μηδενισμούς της ζ. Ο Andrew Odlyzko έχει επαληθεύσει την ισχύ της εικασίας για μεγάλο εύρος τιμών με υπολογιστή, χρησιμοποιώντας τον δικό του αλγόριθμο (Odlyzko–Schönhage) για να υπολογίσει πολλούς μηδενισμούς. Ο Ντάυσον αναγνώρισε αυτή τη σύνδεση εξαιτίας μιας ερωτήσεως στη θεωρία των αριθμών που του έθεσε ο Μοντγκόμερυ. Ο Ντάυσον είχε δημοσιεύσει αποτελέσματα στη θεωρία των αριθμών όταν ήταν στο Κέιμπριτζ, οπότε ήταν σε θέση να καταλάβει την ερώτηση. Αν ο Μοντγκόμερυ δεν είχε επισκεφθεί το Ινστιτούτο Προχωρημένων Σπουδών εκείνη την εβδομάδα, αυτή η σύνδεση ίσως να μην είχε ανακαλυφθεί. Στη φύση υπάρχουν μονοδιάστατοι, διδιάστατοι και τριδιάστατοι ημικρύσταλλοι. Οι μαθηματικοί ορίζουν τον ημικρύσταλλο ως ένα σύνολο διάκριτων σημείων του οποίου ο μετασχηματισμός Φουριέ είναι επίσης ένα σύνολο διακριτών σημείων. Ο Odlyzko πραγματοποίησε εκτεταμένους υπολογισμούς του μετασχηματισμού Φουριέ των μη τετριμμένων μηδενισμών της συναρτήσεως ζ, και φαίνεται να σχηματίζουν έναν μονοδιάστατο ημικρύσταλλο. Αυτό θα ήταν στην πραγματικότητα συνέπεια της υποθέσεως Ρίμαν.

Μεταφυσική

Ο Ντάυσον έχει προτείνει ένα είδος κοσμικής μεταφυσικής του νου. Στο βιβλίο του Infinite in All Directions (1988) γράφει για τρία επίπεδα νου: «Το Σύμπαν περιέχει ενδείξεις νοητικών λειτουργιών σε τρία επίπεδα. Το πρώτο επίπεδο είναι το επίπεδο των στοιχειωδών φυσικών διεργασιών στην κβαντομηχανική. Η ύλη στην κβαντομηχανική [...] κάνει συνεχώς επιλογές ανάμεσα σε εναλλακτικές δυνατότητες σύμφωνα με πιθανοκρατικούς νόμους. [...] Το δεύτερο επίπεδο στο οποίο ανιχνεύουμε νοητικές λειτουργίες είναι το επίπεδο της άμεσης ανθρώπινης εμπειρίας. [...] Είναι λογικό να πιστέψουμε στην ύπαρξη ενός τρίτου επιπέδου νου, μιας νοητικής συνιστώσας του Σύμπαντος. Αν πιστέψουμε σε αυτή τη νοητική συνιστώσα και την αποκαλέσουμε «Θεό», τότε μπορούμε να πούμε ότι είμαστε μικρά κομματάκια της νοητικής σκευής του Θεού.» (σελ. 297).

Κλιματική αλλαγή

Ο Ντάυσον συμφωνεί ότι υπάρχει ανθρωπογενής υπερθέρμανση του πλανήτη, έχοντας γράψει ότι: «[μία] από τις κύριες αιτίες της επιπλέον θερμάνσεως είναι η αύξηση του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα λόγω της καύσεως από εμάς ορυκτών καυσίμων, όπως το πετρέλαιο, το κάρβουνο και το φυσικό αέριο.» Ωστόσο, πιστεύει ότι τα υπάρχοντα μοντέλα προσομοιώσεων του κλίματος δεν περιλαμβάνουν μερικούς σημαντικούς παράγοντες και επομένως τα αποτελέσματα θα περιέχουν υπερβολικό σφάλμα για να προβλέπουν αξιόπιστα μελλοντικές τάσεις:
«Τα μοντέλα λύνουν τις εξισώσεις της δυναμικής των ρευστών, και κάνουν πολύ καλή δουλειά στην περιγραφή των κινήσεων των ατμοσφαιρικών μαζών και των ωκεανών. Είναι ανεπαρκή στην περιγραφή των νεφών, της σκόνης, της χημείας και της βιολογίας των χωραφιών, των αγροκτημάτων και των δασών. Δεν αρχίζουν να περιγράφουν τον πραγματικό κόσμο στον οποίο ζούμε...»
και το 2009:
«Αυτό που συνέβη κατά τα τελευταία 10 χρόνια είναι ότι οι ασυμφωνίες ανάμεσα σε αυτό που παρατηρείται και σε αυτό που προβλέπεται έχουν ενισχυθεί πολύ. Τώρα είναι ξεκάθαρο ότι τα μοντέλα είναι λανθασμένα, ενώ δεν ήταν τόσο ξεκάθαρο 10 χρόνια πριν».
Ο Ντάυσον είναι ανάμεσα σε αυτούς που υπέγραψαν γράμμα προς τον ΟΗΕ επικρίνοντας την IPCC, ενώ έχει επιχειρηματολογήσει και ενάντια στον εξοστρακισμό των επιστημόνων με διαφορετικές απόψεις από την κυρίαρχη, δηλώνοντας ότι οι «αιρετικοί» έχουν ιστορικά αποτελέσει σημαντική κινητήρια δύναμη της επιστημονικής προόδου: «Οι αιρετικοί που αμφισβητούν τα δόγματα χρειάζονται... ... Είμαι υπερήφανος που είμαι αιρετικός. Ο κόσμος πάντοτε χρειάζεται αιρετικούς για να προκαλούν τις κυριαρχούσες ορθοδοξίες.»
Ο Ντάυσον έχει υποστηρίξει ότι οι πολιτικές προσπάθειες για τη μείωση των αιτίων της κλιματικής αλλαγής αποσπούν την προσοχή από άλλα παγκόσμια προβλήματα, που θα έπρεπε να είχαν προτεραιότητα:
«Δεν λέω ότι η υπερθέρμανση [του πλανήτη] δεν προκαλεί προβλήματα, προφανώς προκαλεί. Προφανώς θα έπρεπε να προσπαθούμε να την κατανοήσουμε. Λέω ότι τα προβλήματα υπερβάλλονται.... Αποσπούν πόρους και προσοχή από άλλα προβλήματα, πολύ πιο επείγοντα και σημαντικά: φτώχεια, μολυσματικές ασθένειες, δημόσια εκπαίδευση και δημόσια υγεία, για να μην αναφέρουμε τη διατήρηση των ζώντων όντων στην ξηρά και στους ωκεανούς».
Από τότε που πρωτοενδιαφέρθηκε για τις κλιματολογικές μελέτες (δεκαετία του 1970), ο Ντάυσον έχει υποστηρίξει ότι τα επίπεδα του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα θα μπορούσαν να ελεγχθούν με τη φύτευση δένδρων ταχείας αναπτύξεως. Υπολογίζει ότι θα χρειάζονταν ένα τρισεκατομμύριο δένδρα για να απορροφήσουν το αέριο από την ατμόσφαιρα.
Σε συνέντευξή του το 2014, δήλωσε ότι «αυτό για το οποίο έχω πεισθεί είναι ότι δεν κατανοούμε το κλίμα...  Θα χρειασθεί πολλή και πολύ σκληρή δουλειά προτού αυτό το ζήτημα επιλυθεί.»

Πυρηνικός χειμώνας

Στο Infinite in All Directions ο Ντάυσον επεφύλαξε κάποιες επικρίσεις στα τότε μοντέλα που προέβλεπαν παγκόσμια καταστροφικό πυρηνικό χειμώνα σε περίπτωση πυρηνικού πολέμου μεγάλης κλίμακας:
«Ως επιστήμονας θέλω να ξεσκίσω τη θεωρία του πυρηνικού χειμώνα, αλλά ως ανθρώπινο πλάσμα θέλω να την πιστέψω. Αυτή είναι μία από τις σπάνιες περιπτώσεις μιας γνήσιας συγκρούσεως ανάμεσα στις απαιτήσεις της επιστήμης και σε αυτές της ανθρωπότητας. Ως επιστήμονας, κρίνω τη θεωρία του πυρηνικού χειμώνα ως ολισθηρό έδαφος, γεμάτο κενά και αδικαιολόγητες παραδοχές. Ως ανθρώπινο πλάσμα, ελπίζω με θέρμη να είναι σωστή. Εδώ υπάρχει ένα αληθινό και άβολο δίλημμα. Τι κάνει ένας επιστήμονας όταν η επιστήμη και η ανθρωπότητα τραβούν προς αντίθετες κατευθύνσεις;»

Πόλεμος και όπλα

Μόλις άκουσε τα νέα του βομβαρδισμού της Χιροσίμα ο Ντάυσον:
«Συμφώνησα εμφατικά με τον Χένρυ Στίμσον. Από τη στιγμή που είχαμε καταπιαστεί με το έργο του βομβαρδισμού πόλεων, ήταν το ίδιο να κάναμε τη δουλειά αποτελεσματικότερα και να τελειώνουμε με δαύτη. Αισθάνθηκα καλύτερα εκείνο το πρωινό από ό,τι αισθανόμουν για χρόνια πριν… Αυτοί που είχαν κατασκευάσει τις ατομικές βόμβες γνώριζαν προφανώς το αντικείμενό τους… Αργότερα, πολύ αργότερα, θα θυμόμουν [την κακή πλευρά].
«Είμαι πεπεισμένος ότι για να αποφύγουμε τον πυρηνικό πόλεμο δεν αρκεί να τον φοβούμαστε. Είναι απαραίτητο να φοβούμαστε, αλλά είναι εξίσου απαραίτητο να καταλαβαίνουμε. Και το πρώτο βήμα στην κατανόηση είναι να αναγνωρίσουμε ότι το πρόβλημα του πυρηνικού πολέμου είναι βασικά όχι τεχνικό, αλλά ανθρώπινο και ιστορικό. Αν θέλουμε να αποφύγουμε την καταστροφή, πρέπει πρώτα απ' όλα να κατανοήσουμε το ανθρώπινο και ιστορικό υπόβαθρο από το οποίο προκύπτει ο κίνδυνος καταστροφής.»
Το 1967, με την ιδιότητά του ως στρατιωτικού συμβούλου, ο Ντάυσον έγραψε ένα επιδραστικό κείμενο επί του θέματος της δυνατότητας χρήσεως από τις ΗΠΑ τακτικών πυρηνικών όπλων στον Πόλεμο του Βιετνάμ. Μόλις κάποιος στρατηγός είπε σε μια συνάντηση «Νομίζω ότι θα ήταν καλή ιδέα να πετάμε μια ατομική βόμβα κάπου-κάπου, έτσι, απλώς για να κρατάμε την άλλη πλευρά στο να μαντεύει...», ο Ντάυσον ζήτησε και πήρε την άδεια να γράψει μια αντικειμενική αναφορά για τα υπέρ και τα κατά της χρήσεως τέτοιων όπλων από καθαρώς στρατιωτικής πλευράς (Tactical Nuclear Weapons in Southeast Asia). Αυτή ήταν τόσο αντικειμενική, ώστε αμφότερες οι πλευρές της διχογνωμίας άντλησαν τα επιχειρήματά τους από αυτή. Κατά τον Ντάυσον, η αναφορά απέδειξε ότι, ακόμα και από στενά στρατιωτικής απόψεως, οι ΗΠΑ θα ήταν καλύτερο να μη χρησιμοποιήσουν πυρηνικά όπλα. Ο Ντάυσον δήλωσε στο Dick Cavett show ότι η χρήση τους ήταν κακή ιδέα τότε επειδή «οι στόχοι μας ήταν μεγάλοι, ενώ οι δικοί τους ήταν πολλοί και μικροί» (η μη δηλωθείσα εκτίμησή του ήταν ότι οι Σοβιετικοί θα ανταπαντούσαν προμηθεύοντας τακτικά πυρηνικά στην άλλη πλευρά).
Ο Ντάυσον ήταν αντίθετος στον Πόλεμο του Βιετνάμ, στον Πόλεμο του Κόλπου και στην εισβολή στο Ιράκ (2003). Υπεστήριξε τον Μπαράκ Ομπάμα στην προεδρική εκλογή του 2008 και οι The New York Times τον είχαν περιγράψει ως πολιτικά φιλελεύθερο, Υπήρξε ένας από τους 29 κορυφαίους Αμερικανούς επιστήμονες που έγραψαν μία ισχυρά υποστηρικτική ανοικτή επιστολή προς τον Ομπάμα σχετικά με την πυρηνική συμφωνία του με το Ιράν το 2015.

Ο ρόλος της αποτυχίας

«Δεν είναι δυνατό να αποκτήσεις μια καλή τεχνολογία που να λειτουργεί χωρίς έναν τεράστιο αριθμό αποτυχιών. Είναι παγκόσμιος γενικός κανόνας. Αν δείτε την ιστορία του ποδηλάτου, υπήρξαν χιλιάδες παράδοξα μοντέλα που κατασκευάστηκαν και δοκιμάστηκαν προτού βρεθεί το ένα που πραγματικά δούλευε. Δεν θα μπορούσατε ποτέ να σχεδιάσετε ένα ποδήλατο θεωρητικώς. Ακόμα και τώρα, αφού κατασκευάζονται επί έναν αιώνα, είναι πολύ δύσκολο να κατανοήσουμε γιατί λειτουργούν καλά – είναι δύσκολο ακόμα και να διατυπωθεί ως μαθηματικό πρόβλημα. Αλλά μόνο με τη δοκιμή και το λάθος ανακαλύψαμε πώς να το κατασκευάζουμε, και το λάθος είχε ουσιώδη ρόλο.»

Επιστήμη και θρησκεία

Ο Ντάυσον είναι ένας Χριστιανός που δεν ανήκει σε συγκεκριμένη «Εκκλησία», έχοντας παρακολουθήσει διάφορες, από την Πρεσβυτεριανή μέχρι τη Ρωμαιοκαθολική. Σχετικά με τα δογματικά ή τα χριστολογικά ζητήματα, είχε δηλώσει: «Δεν είμαι ούτε άγιος, ούτε θεολόγος. Για εμένα, τα καλά έργα είναι σημαντικότερα από τη θεολογία.»
«Η επιστήμη και η θρησκεία είναι δύο παράθυρα, μέσα από τα οποία οι άνθρωποι κοιτάζουν, προσπαθώντας να κατανοήσουν το μεγάλο Σύμπαν έξω, να κατανοήσουν το γιατί υπάρχουμε. Τα δύο αυτά παράθυρα δίνουν διαφορετική θέα, αλλά βλέπουν προς το ίδιο Σύμπαν. Αμφότερες οι θέες είναι μονόπλευρες, καμιά δεν είναι πλήρης. Αμφότερες αφήνουν έξω ουσιώδη χαρακτηριστικά του πραγματικού κόσμου. Και αμφότερες είναι άξιες σεβασμού.
Προβλήματα ανακύπτουν όταν είτε η επιστήμη, είτε η θρησκεία διεκδικούν γενική αρμοδιότητα, όταν είτε το θρησκευτικό, είτε το επιστημονικό δόγμα ισχυρίζεται ότι είναι αλάθητο. Οι θρησκευτικοί δημιουργιστές και οι επιστημονικοί υλιστές είναι εξίσου δογματικοί και αναίσθητοι. Με την υπεροψία τους βλάπτουν τόσο την επιστήμη όσο και τη θρησκεία, απαξιώνοντάς τις. Τα μέσα ενημερώσεως υπερβάλλουν τους αριθμούς και τη σημασία τους, και σπανίως αναφέρουν το γεγονός ότι η μεγάλη πλειονότητα των θρησκευόμενων ανθρώπων ανήκουν σε μετριοπαθή δόγματα, που σέβονται την επιστήμη, ή το γεγονός ότι η μεγάλη πλειονότητα των επιστημόνων συμπεριφέρονται στη θρησκεία με σεβασμό, όσο η θρησκεία δεν διεκδικεί δικαιοδοσία σε επιστημονικά ζητήματα».
Ο Ντάυσον διαφωνεί μερικώς με το περίφημο σχόλιο του φυσικού Στήβεν Γουάινμπεργκ ότι «Με ή χωρίς θρησκεία, οι καλοί άνθρωποι μπορεί να συμπεριφέρονται καλά και οι κακοί άνθρωποι μπορεί να κάνουν το κακό. Αλλά για να κάνουν το κακό οι καλοί άνθρωποι, είναι απαραίτητη η θρησκεία.»
«Η δήλωση του Γουάινμπεργκ είναι αληθής στα όσα λέει, αλλά δεν λέει όλη την αλήθεια. Για να την κάνουμε να λέει όλη την αλήθεια, πρέπει να προσθέσουμε μια επιπλέον πρόταση: Και για να κάνουν το καλό κακοί άνθρωποι, και πάλι είναι απαραίτητη η θρησκεία. Το κυριότερο σημείο του Χριστιανισμού είναι ότι αποτελεί μία θρησκεία για αμαρτωλούς. Ο Χριστός το ξεκαθάρισε αυτό. όταν οι Φαρισαίοι ρώτησαν τους μαθητές του γιατί συντρώγει με αμαρτωλούς. Είπε: «Δεν ήρθα να καλέσω τους δικαίους, αλλά τους αμαρτωλούς σε μετάνοια.» Μόνο ένα μικρό ποσοστό των αμαρτωλών μετανοούν και κάνουν το καλό, αλλά και μόνο ένα μικρό ποσοστό των καλών ανθρώπων οδηγούνται από τη θρησκεία τους να κάνουν κακά πράγματα.»
Αν και ο Ντάυσον έχει δηλώσει ότι είναι Χριστιανός, χαρακτηρίζει τον εαυτό του αγνωστικιστή ως προς ειδικότερα ζητήματα της πίστεώς του. Για παράδειγμα, το παρακάτω είναι απόσπασμα από την κριτική του βιβλίου The God of Hope and the End of the World του Τζων Πόλκινγκχορν από τον Ντάυσον:
«Είμαι ο ίδιος Χριστιανός, μέλος μιας κοινότητας που δημιούργησε και διατηρεί μια αρχαία κληρονομιά σπουδαίας λογοτεχνίας και σπουδαίας μουσικής, παρέχει βοήθεια και συμβουλές σε νέους και γέρους όταν αντιμετωπίζουν προβλήματα, εκπαιδεύει τα παιδιά στην ηθική ευθύνη, και λατρεύει τον Θεό με τον δικό της τρόπο. Αλλά βρίσκω τη θεολογία του Πόλκινγκχορν ως σύνολο υπερβολικά στενή για τα γούστα μου. Δεν χρησιμοποιώ μια θεολογία που ισχυρίζεται ότι γνωρίζει τις απαντήσεις σε βαθιά ερωτήματα, αλλά βασίζει τα επιχειρήματά της πάνω στις πεποιθήσεις μιας και μόνο φυλής. Είμαι ένας θρησκευόμενος Χριστιανός, αλλά όχι ένας πιστός Χριστιανός. Για εμένα, το να λατρεύεις τον Θεό σημαίνει να αναγνωρίζεις ότι νους και ευφυία είναι υφασμένες μέσα στον ιστό του Σύμπαντός μας, με τρόπο που υπερβαίνει ολοκληρωτικά την κατανόησή μας.»