Лишь разумные свободны. Собрание сочинений в 30 книгах. Книга 4

КНИГА 4. Лишь разумные свободны

Содержание

Космос будет нашим?

Лишь разумные свободны

Все дозволено

В пучину вод бросая мысль

Все права на электронную версию книги и её распространение принадлежат автору – Павлу Амнуэлю. Никто не имеет право каким-либо образом распространять или копировать этот файл или его содержимое без разрешения правообладателя и автора.

© Амнуэль П. Текст

© Шлосберг И. Обложка

Космос будет нашим?

Когда-то я очень любил космическую фантастику. Таинственный, загадочный, опасный, притягательный, увлекающий космос. «Земля – колыбель человечества, но нельзя вечно жить в колыбели»…

Став астрофизиком, начав заниматься космосом профессионально и написав десяток фантастических рассказов на космические темы, поймал как-то себя на мысли, что писать о полетах к звездам и контактах с иным разумом мне не очень интересно. Темы увлекательные, но… «Не так все будет, совсем не так»…

* * *

Три главные темы обсуждаются писателями-фантастами, учеными, а вслед за ними – общественностью, когда заходит речь об освоении космического пространства:

1. Научные исследования, познание Вселенной.

2. Поиск и общение с «братьями по разуму» (в фантастике чаще всего приводит к конфликтам – звездным войнам).

3. Необходимость переселения человечества на другие планеты в связи с катастрофическим ухудшением жизненных условий на Земле по техногенным, природным или иным причинам.

Для науки, естественно, важнее первый пункт. Писатели-фантасты предпочитают второй, а общественность чаще интересуется третьим.

* * *

Роман Энди Вэйра «Марсианин» – одно из немногих современных фантастических произведений, адекватно описывающее, каким окажется исследование Марса с применением уже существующих технологий. Сюжет – вполне голливудский – построен по всем кинематографическим канонам, включая счастливое спасение главного героя за несколько секунд до его ожидаемой гибели. Но дело скорее в том, что роман Вэйра, хотел того автор или нет, показывает бесперспективность попыток освоения Марса с помощью современных технологий. Марс как планета, его пейзажи, природа, возможная биология – ничто из этого героя романа не интересовало. Естественно: он должен был выживать, поскольку его пребывание на Марсе не было предусмотрено программой полета. Но и сама экспедиция, вынужденная срочно покинуть планету, тоже потерпела фиаско. Герой показал чудеса мужества и выживаемости в самых экстремальных условиях; его коллеги, члены марсианской экспедиции, тоже рисковали собой и кораблем, спасая товарища; на Земле сделали почти невозможное, чтобы вызволить героя. Все закончилось благополучно, однако остался вопрос: зачем это было нужно?

«А как же будущая колонизация? – воскликнет возмущенный читатель. – Ведь это первый полет, самый рискованный. Потом будут другие, будет массовое заселение, терраформирование! Ради этого стоит…»

Конечно. Вспомним первопроходцев Арктики и Антарктики – Амундсена, Седова, Пири, Скотта, Нансена. Они шли и погибали. Прекрасные были люди – и сейчас есть люди не хуже. Тяга человека к неизведанному никуда не делась. Но прошло сто лет. Освоены ли Арктика с Антарктикой? Есть на полюсах хотя бы одно поселение? Экспедиции – да. Научные исследования – конечно. Но массовое заселение? Колонисты? Промышленность? Туризм? Нет. Между тем, куда как легче и безопаснее осваивать арктические и антарктические просторы, чем далекий и враждебный Марс.

Чтобы отправить на Марс единственную экспедицию в составе нескольких человек, нужны огромные средства, неимоверные усилия, участие нескольких государств. Какие же усилия придется приложить, чтобы отправить на Марс тысячи кораблей с сотнями тысяч переселенцев? Оставив все равно большую часть человечества «прозябать» на Земле.

В будущем ракеты перейдут с химического топлива на атомное или иное, станут развивать бóльшие скорости и перевозить тысячи пассажиров, но при нынешних тенденциях в ракетостроении массовой космонавтики вряд ли стоит ожидать.

И это – когда речь идет о Марсе, планете самой легкодостижимой и перспективной.

Вывод, с которым читатель, конечно, может не согласиться, заключается в том, что в относительно близком будущем можно говорить о спорадических, чрезвычайно опасных полетах человека на Марс и, возможно, на спутники больших планет. Можно прогнозировать создание нескольких научных баз на Луне. Пример героя романа «Марсианин» показывает, с какими трудностями столкнется человек в попытке колонизации Марса. Конечно, всегда найдутся (и уже нашлись) энтузиасты, готовые пожертвовать жизнью, чтобы полететь на Марс и основать там колонию, целью которой будет, скорее всего, не «освоение» Красной планеты, а исследование процесса выживания.

* * *

Полеты на околоземную орбиту существенно отличаются от полетов даже на Луну, а тем более на Марс, не говоря о гипотетических полетах к более далеким планетам и, тем более, звездам. Для пилотируемых полетов с посадкой на Луну требуются более тяжелые ракеты, нежели нынешние. Но и проектируемые сейчас тяжелые ракеты (в том числе многоразового использования) могут не решить проблемы, когда речь пойдет о массовом выходе человечества в космос.

Сравним развитие пилотируемой космонавтики с развитием авиации. Прошло сто десять лет после первого полета братьев Райт. Первые самолеты собирали кустарным способом и летали на них на расстояние сотни метров. Реальное «освоение воздушного пространства» началось, когда появились регулярные пассажирские линии, связавшие крупные города. Сейчас воздушное пространство не просто освоено, но обжито: аэродромы есть даже в небольших городках, и любой человек за достаточно небольшую сумму может слетать в любую страну.

Первые ракеты ГИРДа тоже были изготовлены кустарными способами и поднимались на высоту в сотню метров. Восемь десятилетий спустя можем ли мы говорить о реальном «освоении космического пространства»? На орбите спутника Земли находится одна-единственная обитаемая космическая станция. На Луну летали шесть экспедиций, после чего полеты прекратились более чем на сорок лет. Есть реальные планы марсианской экспедиции, но сорок лет назад планы были еще более реальны, а энтузиазма – гораздо больше.

Конечно, сравнение темпов развития авиации и космонавтики не вполне корректно. Одно дело – летать на низких высотах со скоростями, не превышающими (для пассажирской авиации) скорость звука, и совсем другое – преодолеть тяготение планеты, развить первую космическую скорость. Иное качество! И иной уровень финансирования, естественно.

Ключевые слова сказаны: «иное качество». Наука и техника развиваются, преодолевая возникающие противоречия. Чтобы разрешить противоречие, ученые открывают новые законы и явления природы, принципиально изменяющие и (или) дополняющие прежние представления. И инженеры, пользуясь открытиями ученых, конструируют качественно новые технические системы и устройства. Этот процесс полвека назад был подробно описан в книгах советского изобретателя Генриха Сауловича Альтшуллера «Наука изобретать» и «Творчество как точная наука».

Развитие технических систем обычно происходит следующим образом. Первые аппараты (пароходы, например, или автомобили) бывают громоздки, неуклюжи, неудобны и малоэкономичны. Начинается «освоение» нового, аппараты становятся миниатюрнее, совершеннее, дешевле. Процесс усовершенствований выходит на экспоненту (как показано на рисунке) и, наконец, достигает насыщения: невозможно что-то еще усовершенствовать и удешевить, кривая развития становится практически горизонтальной. Тогда и делается качественно новое открытие или изобретение, возникает принципиально новый тип аппарата, громоздкий, неуклюжий и неэкономичный… Процесс повторяется на новом уровне. Сейчас, к примеру, мы наблюдаем экспоненциальный рост мощности компьютеров. Первые компьютеры были громоздкими (жесткий диск весил десятки килограммов!), медлительными и дорогими. Постепенно процесс совершенствования компьютеров вышел на экспоненту. В 1965 году Гордон Мур, один из основателей компании Intel, обнаружил, что число транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые два года. Закономерность эта гораздо более универсальна и применима ко всем техническим системам, находящимся на стадии экстенсивного развития. Согласно Альтшуллеру, закон, называемый законом Мура, является общим законом развития технических систем (меняется только показатель степени).

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.

Идея была вымыслом, не претендовавшим на научность, однако, уже в конце семидесятых советские физики Алексей Старобинский и Вячеслав Муханов заложили основы теории космической инфляции для объяснения природы микроволнового фона и образования Вселенной. Впоследствии теория инфляции получила развитие благодаря исследованиям Андрея Линде, Алана Гута и многих других физиков. Получено уже столько надежных подтверждений этой теории, что мало кто из физиков сомневается сейчас в ее справедливости.

Инфляция – это расширение пространства со скоростью, во много раз превышающей скорость света. Принцип относительности не нарушается, поскольку расширяется само пространство, для чего ограничений скорости не существует.

На принципе «уничтожения пространства» перед звездолетом «работают» так называемые WARP-двигатели, описанные в сериале «Звездный путь». Само же физическое явление искривления и сжатия пространства описано мексиканским физиком Мигелем Алькубьерре в 1994 году. Эта идея не противоречит известным законам природы, но так же далека от технического осуществления, как идея путешествия сквозь кротовые норы.

* * *

Перечислю для полноты картины еще несколько идей, достаточно безумных, но физически, тем не менее, корректных.

Во-первых, это звездолеты фон Неймана. Известный математик в шестидесятые годы прошлого века предложил идею самовоспроизводящихся компьютеров (машин Тьюринга), которую можно использовать и для исследования дальнего космоса: речь идет о воспроизводящих себя звездолетах. На Земле конструируют один-единственный аппарат, способный достичь ближайшей звезды и там, пользуясь «местными природными ресурсами», создать несколько своих копий. Копии отправляются к другим звездам, и там, в свою очередь, создают новые десятки (или больше) копий, также отправляющихся в путешествие. Процесс развивается лавинообразно (закон размножения подобен уже упоминавшемуся закону Мура), и через десяток поколений миллиарды космических аппаратов летят каждый к своей звезде. Если эти звездолеты-роботы будут способны развивать субсветовые скорости, то через сотню тысяч лет около всех звезд Галактики будут обращаться такие аппараты, проводя исследования и передавая сведения на Землю.

Интересный парадокс связан с тем, что советская наука, как и фантастика, были полвека назад практически отрезаны от западных источников информации. Советская фантастика опережала советскую же науку, не подозревая о том, что на «загнивающем Западе» эти идеи уже были предметом научного рассмотрения. Так произошло с идеей Генриха Альтова о звездолетах, летящих на острие луча лазера, расположенного на Земле. Рассказ «Ослик и аксиома» опубликован в 1966 году, а работа американского физика Роберта Форварда – в 1962, о чем советский писатель, естественно, не знал. Аналогичная история приключилась со мной и моим соавтором Романом Леонидовым. В 1970 году мы опубликовали в сборнике «Только один старт» одноименный рассказ, научно-фантастическая идея которого была нова для советской фантастики (и науки), но в точности повторяла идею размножающихся звездолетов фон Неймана.

* * *

Еще одна достаточно безумная фантастическая идея: полная перезапись человеческого сознания (возможно, и всей информации об организме) на электронные носители. Информацию кодируют и в пространство отправляют лазерный луч, в котором эта информация содержится. В точке прибытия информацию декодируют и восстанавливают полную копию человека, «отправленного» с Земли. Для такого «лучевого космонавта» время в полете равно нулю, однако для внешнего наблюдателя не отличается от времени полета «обычного» субсветового звездолета. Однако, чтобы отправить в другую звездную систему запись человека, нужно сначала обычным способом переправить туда необходимую для восстановления космонавта аппаратуру. При всей своей фантастичности, идея эта не несет качественной новизны. Во всех перечисленных случаях «освоение» Галактики займет все те же десятки и сотни тысячелетий.

* * *

Есть ли у человечества столько времени?

Падение гигантского метеорита, способного погубить цивилизацию, может произойти когда угодно. Известные науке астероиды движутся по просчитанным орбитам и однозначной опасности не представляют. Реально опасные астероиды или ядра комет – это объекты облака Оорта или пояса Койпера, расположенных за орбитой Нептуна. Будучи обнаружен, «смертельный» астероид достигнет Земли через считанные недели или месяцы. Покинуть планету все человечество не успеет, но можно изменить орбиту астероида, взорвав десяток-другой водородных бомб на его поверхности. Доставить бомбы к месту подрыва можно и нынешними тяжелыми ракетами – как это было показано в американском фантастическом фильме «Армагеддон».

Человечество наверняка ждет гибель, когда Солнце станет красным гигантом и расширится до земной орбиты. Но это случится через несколько миллиардов лет, и нет смысла сейчас прогнозировать, как это будет происходить. То же самое можно сказать о катастрофе из-за очень близкого прохождения какой-нибудь звезды, столкновения нашей Галактики с соседней, близкого взрыва Сверхновой. Миллионы и миллиарды лет, отделяющие нас от подобной катастрофы, позволяют пока не задумываться о ее предотвращении, поскольку (если человечество прежде само себя не погубит техногенной катастрофой или войной) возможности наши через такой огромный промежуток времени будут несопоставимы с нынешними – гораздо более несопоставимы, чем сравнение возможности обороняться у пещерного человека и современного суперсолдата.

* * *

Означает ли это, что перспективы космической экспансии человечества весьма пессимистичны?

Нет, конечно.

Читатель ошибается, если думает, что я призываю отказаться от совершенствования химических ракет, от создания ядерных, аннигиляционных, фотонных и прочих двигателей, от освоения Луны, Марса и других планет Солнечной системы в ожидании явления будущей безумной и верной идеи. Напротив, жизненно необходимо совершенствовать нынешние ракеты, летать на Луну, Марс! Качественно новые идеи возникнут и будут восприняты обществом только тогда, когда описанная выше кривая развития выйдет на насыщение, чего пока не наблюдается.

У советского писателя-фантаста Георгия Шаха был рассказ «Если бы ее не уничтожили» – о том, как изобретатель в Древнем Риме построил «самодвижущуюся паровую колесницу», которую уничтожили неблагодарные сограждане. Так и должно было произойти: эпоха пара началась лишь в XIX веке, а время «самодвижущихся колесниц» – в начале века ХХ…

* * *

А что относительно второй цели: контактов с внеземными цивилизациями?

Ученые подсчитали, что для зарождения и, главное, последующего развития жизни на Земле нужно было совпадение такого огромного числа самых разных условий, что вероятность такого процесса близка к нулю. Из этих оценок родился сильный антропный принцип, утверждающий, что Вселенная очень точно «заточена» именно для нашего разума. «Вселенная такова, потому что в ней существуем мы». Предположение о том, что во Вселенной существует второй такой же разум или в точности такая же планета – очень смелое и, вообще говоря, спекулятивной допущение, несмотря на то, что в Галактике существуют десятки миллиардов планет, а во Вселенной – сотни миллиардов галактик.

Предвижу возражение. При оценке вероятности разумной жизни ученые имеют в виду жизнь и разум гуманоидного типа. Но почему не быть разуму на совершенно других принципах? Правда, мы покидаем область науки, которая пока не знает иных форм жизни, и обращаемся к фантастике, но ведь именно фантасты часто предвидят и описывают то, к чему ученые еще реально не подошли. Принципиально отличные от нашей формы жизни описывал Станислав Лем («Солярис», «Непобедимый», «Эдем»). В последнем своем фантастическом романе «Фиаско» Лем подводит черту под раздумьями о внеземном разуме. Контакт с таким разумом, скорее всего, невозможен, а еще вероятнее – попросту бессмыслен.