Лишь разумные свободны. Компиляция (СИ)
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.