Лишь разумные свободны. Компиляция (СИ) - Амнуэль Павел (Песах) Рафаэлович
Экстенсивное экспоненциальное развитие не может продолжаться долго, экспонента сменяется плоской частью кривой. Уже сейчас просматриваются пределы миниатюризации компьютерных чипов (они не могут быть меньше атома) и их быстродействия (сигнал не может распространяться быстрее света). Остановится ли на этом развитие компьютеров? Нет, конечно. Говорят о принципиально новом типе компьютеров — квантовых компьютерах, быстродействие и возможности которых будут несопоставимы с современными.
Кстати, квантовые компьютеры, в отличие от обычных, способны будут решать одновременно практически бесконечное число задач. Вспомним об этом чуть позже, когда дойдет дело до выводов.
Если полвека назад возможности новых ракет стремительно увеличивались (экспоненциальная часть кривой на рисунке), то сейчас каждое новое усовершенствование лишь ненамного и при гораздо больших затратах улучшает показатели и возможности. Для обеспечения работы орбитальных станций этого достаточно, но полеты к планетам — качественный скачок в расстояниях, необходим качественный скачок и в развитии космической техники. Обсуждаются иные типы двигателей для ракет: атомные, ионные. Возможно даже использование солнечного паруса. Ионные двигатели и, тем более, солнечный парус, дают очень слабую, хотя и постоянную тягу, позволяющую развить гораздо более высокие скорости, но за долгое время. Будет ли это рентабельно и практично, покажет время.
Пока не произойдет качественный скачок в развитии космической техники, пилотируемые полеты к планетам останутся единичными дорогостоящими предприятиями. Предположим, однако, что новые типы ракет построены, и Солнечная система освоена. Пассажирское сообщение между планетами достаточно быстрое (на Марс дня за два, до далекого Плутона — за месяц). А дальше — больше четырех световых лет до Альфы Центавра. Для межзвездных полетов нужны принципиально иные скорости и принципиально иные возможности создания обитаемой среды. Сейчас можно об этом лишь фантазировать.
Есть два способа: научно обоснованный и спекулятивный (фантастический). Фантастическая наука, подобно своему реальному прототипу, развивается по тем же законом (плюс законы литературы, от которых реальная наука избавлена). В фантастической науке тоже существуют свои экспоненты роста и качественные скачки. Фантасты освоили Солнечную систему к концу двадцатых годов прошлого века (с помощью ракет, естественно, в том числе атомных — например, у Богданова в «Красной звезде»), и первый полет к звездам состоялся в 1929 году («Звездный жаворонок» Смита).
Первый способ достичь звезд: звездолеты, развивающие субсветовые скорости. Есть немало прекрасных произведений, где используется этот сугубо научный способ — начиная от «Вселенной» Роберта Хайнлайна и «Поколения, достигшего цели» Клиффорда Саймака. Но фантасты быстро поняли бесперспективность такого способа передвижения между звездами, и в 1934 году Джон Кэмпбелл предложил качественно иное решение: летать через иные измерения.
Итак, второй способ (с научной точки зрения — спекулятивный): через гиперпространство. Так можно достичь звезд за считанные часы, а то и вовсе мгновенно. Появились подпространства, нуль-пространства и прочие варианты пространств, о которых наука того времени говорила, что это чистая фантастика. Сейчас эти пространства называется кротовыми норами, описаны в науке и показаны в фильме Кристофера Нолана «Interstellar».
Фильм Кристофера Нолана «Interstellar» — серьезная попытка представить достижение одной из целей, упомянутых выше: необходимость переселения человечества на другую планету.
Такую планету сначала нужно найти. Марс вряд ли станет пристанищем для жителей Земли, с другими планетами Солнечной системы проблем еще больше. Казалось бы, природа благоволит человечеству — планеты в других звездных системах (экзопланеты) открывают сейчас ежедневно и ежечасно. Открыты уже несколько планет, менее массивных, чем Земля, и расположенных в так называемых «поясах жизни».
Однако, кроме удобной силы тяжести и температуры, для жизни человека нужно еще много чего: вода, правильный состав атмосферы, отсутствие опасных вирусов и бактерий, не говоря о более развитых формах жизни. Поиски внесолнечных планет начались недавно, две тысячи обнаруженных экзопланет — очень мало по сравнению с сотней миллиардов, которые, по оценкам ученых, вероятно, существуют в нашей Галактике. Как бы то ни было, наверняка пригодных для заселения экзопланет пока не обнаружено.
Улетать от наших проблем человечеству, скорее всего, некуда, что и показал (вопреки желанию режиссера) «Interstellar», воспринятый многими как жесткая научная фантастика о реалистических событиях недалекого будущего. Однако большая часть научно-фантастических эффектов и ситуаций, показанных в фильме, так же маловероятны в реальности, как самопроизвольное зарождение жизни на планете Земля. Важное же, на мой взгляд, достоинство фильма: он заставляет зрителя обратиться к научно-популярной литературе об изменении климата, о космических исследованиях, о черных дырах, кротовых норах и теории относительности.
Герои фильма «Interstellar» отправляются в полет к сверхмассивной черной дыре сквозь гипотетическую «кротовую нору». Но действительно ли это качественный скачок? Обратите внимание: в систему Гаргантюа (так называется сверхмассивная черная дыра в фильме «Interstellar») астронавты попадают и летают там между планетами все на тех же, привычных и понятных ракетах, может, даже химических.
Неизвестно, существуют ли кротовые норы в природе — теоретически это возможно, но, как пишет известный специалист по теории гравитации Кип Торн в своей книге (Kip Thorne, «The Science of Interstellar», W.W.Norton & Co, 2014), практически невероятно. Тем более невероятно существование кротовой норы, до которой можно добраться в обозримое время (в фильме — за два года) на обычном химическом топливе. К тому же, кротовая нора должна другим концом выходить в нужную звездную систему, причем достаточно близко к пригодной для жизни планете, куда придется добираться все на той же ракете. Поскольку образование природных кротовых нор сомнительно, в фильме «Interstellar» нору создает суперцивилизация, живущая в пяти измерениях.
Показанные в фильме физические эффекты были рассчитаны группой ученых во главе с Торном. Однако Торн и его коллеги вели расчеты, используя классические уравнения гравитации, а, между тем, речь шла об объектах (черных дырах и кротовых норах), где необходимо учитывать квантовые эффекты. Квантовой же теории гравитации пока не существует. Когда физики сумеют записать и решить уравнения квантовой теории тяготения для объектов типа Гаргантюа, то, возможно, визуальные и динамические эффекты окажутся не похожими на то, что показано в фильме. В фантастике эти эффекты можно использовать, не опасаясь обвинений в научной несостоятельности, но нужно иметь в виду, что к физической реальности нашего мира эффекты «Interstellar» могут не иметь никакого отношения.
С другой стороны, расчеты Торна показывают, что реальному развитию космонавтики — не в фильме, а в жизни — ни черные дыры, ни кротовые норы помочь не смогут. Рассчитывать на вмешательство сверхразума, живущего в пяти измерениях и желающего помочь человечеству, тоже вряд ли приходится. «Interstellar» и проделанные для него расчеты, на мой взгляд, достаточно убедительно показывают не то, в чем, вероятно, создатели фильма хотели убедить зрителя, а скорее противоположное: достичь других звезд человечество сможет лишь с помощью суперцивилизаций, сумевших специально для нас реализовать то, что в реальной природе не существует. Рассчитывать, однако, мы должны только на принципиально новые идеи, которые придут в голову земным ученым, а не гипотетическому сверхразуму.
Впрочем, достаточно безумные идеи создания межзвездных кораблей фантасты развивают уже несколько десятилетий. Ученые подхватывают эти идеи и показывают или их невозможность, или хотя бы сугубо теоретическую осуществимость. Одна из таких безумных идей: звездолет, пожирающий пространство, описанный Сергеем Снеговым в романе «Люди как боги» (1966) — первой советской космической опере.
