Текст книги "Черты будущего"
Автор книги: Артур Чарльз Кларк
сообщить о нарушении
Текущая страница: 13 (всего у книги 19 страниц)
И тут нам опять придется напрячь разум, а не мускулы. Как отмечал Гаррисон Браун в своей книге «Вызов будущего», после истощения всех рудных запасов мы сможем обратиться к обычным горным породам и глинам:
«В сотне тонн обычной магматической горной породы, например гранита, содержится в среднем 8 тонн алюминия, 5 тонн железа, 540 килограммов титана, 80 – марганца, 30 – хрома, 18 – никеля, 14 – ванадия, 9 – меди, 4,5 – вольфрама и 1,8 килограмма свинца».
Извлечение всех этих элементов потребует не только усовершенствованной химической технологии, но и больших затрат энергии. Породу вначале придется дробить, а затем обрабатывать посредством нагревания, электролиза и другими методами. Однако, как указывает далее Гаррисон Браун, в тонне гранита содержится количество урана и тория, энергетически эквивалентное пятидесяти тоннам угля. Таким образом, вся энергия, которая понадобится для переработки горной породы, заключена в ней самой.
Другой, почти неисчерпаемый источник основных видов сырья – океан. В одном кубическом километре морской воды находится во взвешенном состоянии или растворено около 37,5 миллиона тонн твердого вещества. Большую часть его (30 миллионов тонн) составляет обычная поваренная соль, но в остальных 7,5 миллионах тонн содержатся почти все элементы, притом во внушительных количествах. Из них больше всего магния (около 4,5 миллиона тонн). Извлечение магния из морской воды, налаженное в промышленных масштабах во время второй мировой войны, было великой победой химической технологии, имевшей очень большое значение. Однако магний уже не первый элемент, извлекаемый из морской воды: промышленная добыча брома началась еще в 1924 году.
Трудности разработки океанских «недр» состоят в том, что вещества, которые мы хотим добыть из воды, находятся в ней в очень небольших концентрациях; 4,5 миллиона тонн магния, которые, как мы упоминали, содержатся в одном кубическом километре, – это гигантское количество; при современном уровне потребления его хватило бы миру больше чем на сто лет. Но это количество магния рассеяно в миллиарде тонн воды. Таким образом, морская вода, если рассматривать ее как руду, содержит всего 0,45 % магния. В обычных условиях редко бывает выгодно разрабатывать руды, содержащие менее одного процента неблагородных металлов. Многих людей буквально гипнотизирует тот факт, что в кубическом километре морской воды содержится около пяти тонн золота, хотя в своих собственных огородах они, пожалуй, обнаружили бы более высокое содержание этого металла.
Тем не менее крупные успехи химической технологии, достигнутые в последние годы – особенно в ходе выполнения программы по атомной энергии, где потребовалось извлекать очень небольшие количества изотопов из больших масс других материалов, – позволяют надеяться, что мы сумеем приступить к разработке морской «руды» задолго до того, как истощатся сырьевые запасы на суше. И в данном случае решение проблемы упирается в основном в энергию; энергия нужна для перекачки воды, для ее испарения, для электролиза. Успех может прийти в ходе решения комплексной проблемы: во многих странах ведутся работы по опреснению морской воды; получаемый при этом побочный продукт – обогащенный рассол, возможно, и послужит сырьем для перерабатывающих установок.
Воображение рисует гигантские универсальные заводы, возникшие, быть может еще до конца текущего столетия и использующие дешевую энергию термоядерных реакторов; они будут извлекать из моря пресную воду, поваренную соль, магний, бром, стронций, рубидий, медь и многие другие металлы. Примечательным исключением из этого перечня является железо, которым океаны несравненно беднее, нежели континенты.
Если кому-нибудь добыча полезных ископаемых из моря покажется утопическим проектом, то стоит напомнить, что мы уже более пятидесяти лет занимаемся разработкой богатств атмосферы. Одним из серьезных, но ныне забытых поводов для беспокойства в XIX веке была надвигавшаяся нехватка азотистых соединений для производства удобрений. Природные запасы иссякали, и нужно было найти метод «связывания» азота воздуха. В атмосфере содержится примерно 4000 триллионов тонн азота; иначе говоря, на каждого жителя Земли приходится более чем по миллиону тонн. Если бы этот азот удалось использовать, страхи по поводу грядущего истощения запасов азота отпали бы навсегда.
Это было достигнуто в самом начале нынешнего столетия, притом несколькими способами. Один из процессов предусматривал «сжигание» атмосферного воздуха в пламени мощной электрической дуги, поскольку при очень высокой температуре азот атмосферы вступает в реакцию с кислородом. Вот пример того, что можно сделать, располагая дешевой энергией (кстати, норвежцы стали пионерами в применении этого процесса благодаря тому, что они занимали в то время ведущее место по производству гидроэлектроэнергии). Пожалуй, этот пример может служить указанием и на будущее.
Широкое использование источников концентрированной энергии в горнодобывающей промышленности еще только-только началось, но, как упоминалось в главе 9, русские в порядке эксперимента уже применяют высокочастотные электрические разряды и термическое бурение для разрушения твердых горных пород, не поддающихся разработке другими методами. И в конечном счете, разумеется, можно рассчитывать на применение ядерных взрывов для выемки пород в больших масштабах, если при этом удастся избежать радиоактивного загрязнения.
Когда подумаешь, что самые глубокие шахты (едва перешагнувшие теперь за отметку 2000 метров) представляют собой всего лишь булавочные уколы на поверхности нашей планеты, диаметр которой достигает почти 13 тысяч километров, то станет ясно, что говорить о коренной нехватке любого элемента или минерала просто бессмысленно. В 10–15 километрах под нами лежат все виды полезных ископаемых, какие только могут нам понадобиться. И нам не придется самим добираться до них. Использование людей для подземной разработки полезных ископаемых постепенно – и более чем своевременно – сокращается. Зато машины смогут отлично работать при температурах в несколько сот градусов и давлениях в десятки атмосфер. Именно так и будут работать на глубинах в несколько километров от дневной поверхности роботы-кроты недалекого будущего.
Конечно, разрабатывать существующими методами пласты, залегающие на глубине нескольких километров, чересчур сложно и дорого. А раз так, мы должны открыть совершенно новые способы, как это уже сделано в добыче нефти и серы. Прямая необходимость да к тому же и научная любознательность вынудят нас заняться теми проектами, которые уже описаны мной в главе 9.
Теперь давайте несколько расширим наши горизонты. До сих пор мы рассматривали в качестве источника полезных ископаемых только нашу планету. Но Земля ведь содержит всего лишь около трех миллионных долей общей массы вещества солнечной системы. Правда, более чем 99,9 процента этого вещества приходится на долю Солнца, откуда, на первый взгляд, извлечь его невозможно. Однако суммарная масса планет, их спутников и астероидов в четыреста пятьдесят раз превышает массу Земли. Хотя наибольшая часть этой массы сосредоточена в Юпитере (318 земных масс), но доля Сатурна, Урана и Нептуна также достаточно внушительна (соответственно 95, 15 и 17 земных масс).
Учитывая современную астрономическую стоимость космического полета (доставка каждого килограмма полезного груза даже на ближайшую околоземную орбиту обходится в несколько тысяч долларов), предположение о том, что мы когда-нибудь сможем добывать где-то на другом краю солнечной системы и перевозить оттуда миллионы тонн полезных ископаемых, может показаться чистой фантастикой. Даже перевозка золота вряд ли окупилась бы; выгодно было бы перевозить лишь алмазы.
Однако такая точка зрения несет на себе печать современного примитивного уровня космонавтики, обусловленного крайне низкой эффективностью ее средств. Не очень-то приятно сознавать это, но ведь если бы мы умели действительно эффективно использовать энергию, то на отправку одного фунта полезного груза в космос с полным отрывом от Земли нам потребовалось бы затратить всего 25 центов на химическое горючее, а доставка его с Луны на Землю обошлась бы всего в 1–2 цента. По ряду причин эти цифры представляют собой недостижимый идеал, но они показывают, сколь огромен простор для усовершенствований. Некоторые исследования в области ядерных двигателей дают основания полагать, что даже в рамках предвидимого развития техники космический полет будет стоить не дороже полета на реактивном самолете, а перевозка грузов обойдется намного дешевле.
Займемся сначала Луной. Пока мы еще ничего не знаем о ее минеральных ресурсах, однако они должны быть колоссальны, а в некоторой части ее богатства могут оказаться уникальными. Поскольку Луна лишена атмосферы и обладает сравнительно слабым гравитационным полем, то вещество с поверхности Луны можно было бы метать «вниз» на Землю с помощью электрокатапульт или пусковых рельсовых установок. Ракетного топлива на это не потребуется – достаточно будет потратить несколько центов на электроэнергию, чтобы отправить килограмм полезного груза. Капитальные затраты на метательную установку будут, конечно, очень велики, но они окупятся многократным использованием.
Таким образом, если на Луне начнутся крупные промышленные разработки, представляется теоретически возможным переправлять добытые там материалы на Землю большими партиями на борту грузовых кораблей-роботов. Такие корабли смогут приземляться на заранее подготовленные посадочные площадки, предварительно погасив в верхних слоях атмосферы огромную скорость, с какой они возвращаются к Земле (около 40 000 километров в час). Расход ракетного топлива при этом будет очень невелик – только на ориентацию корабля и управление им на участке спуска главным источником энергии будет стационарная силовая станция метательной установки, построенной на Луне.
Углубимся дальше в космическое пространство. Мы знаем, что в солнечной системе рассеяно колоссальное количество металла, в том числе много превосходного никеля и железа в виде метеоритов и астероидов. Самый крупный из астероидов, Церера, имеет диаметр, равный 720 километрам, а астероидов с поперечником более полутора километров, возможно, существуют тысячи. Интересно отметить, что одного железного астероида диаметром в 270 метров вполне хватило бы для удовлетворения годовой потребности мира.
Астероиды как источники сырья особенно привлекательны тем, что их гравитационные поля крайне слабы. Чтобы покинуть астероид, практически почти не нужно затрачивать энергию; с небольшого астероида человек легко может оторваться прыжком. Когда ядерные ракетные двигатели будут усовершенствованы, возможно, окажется целесообразным сталкивать астероиды (пусть самые маленькие) с их орбит и переводить на такие траектории, которые приведут их, скажем, через год в непосредственное соседство с Землей. Здесь они будут задержаны на околоземной орбите, пока их не раздробят на куски подходящих размеров; возможно и другое решение – целиком сбрасывать астероиды на Землю.
Эта последняя операция почти не потребует затрат топлива, ибо всю работу выполнит гравитационное поле Земли. Однако она потребует исключительно точного и абсолютно надежного наведения, так как последствия ошибки могут быть настолько ужасны, что лучше об этом не думать. Даже очень маленький астероид способен стереть с лица Земли большой город, а падение астероида, содержащего годовой запас железа для всей планеты, было бы эквивалентно взрыву мощностью в 10 000 мегатонн. При его падении образовалась бы воронка по меньшей мере в десять раз больше Аризонского кратера. Поэтому, пожалуй, лучше будет использовать в качестве разгрузочной площадки не Землю, а Луну.
Если когда-нибудь человечество найдет способы управления гравитационными полями (эта проблема обсуждалась в главе 5), то подобные космические инженерные мероприятия станут гораздо более приятным. Тогда нам, возможно, удастся аккумулировать колоссальную энергию падающего астероида и использовать ее так, как мы используем сегодня энергию падающей воды. Эта энергия будет, так сказать, добавочной премией в дополнение к целой горе железа, которую мы плавно опустим на Землю. Правда, эта идея представляет собой пока что чистейший вымысел, однако нам не следует отбрасывать ни одного проекта, если в нем соблюдается закон сохранения энергии.
Отправка материалов с поверхности планет-гигантов – гораздо менее привлекательное предложение, чем разработка астероидов. Мощные гравитационные поля сделают решение задачи трудным и дорогостоящим даже при наличии неограниченных ресурсов термоядерной энергии, а без такой предпосылки этот замысел вообще бессмысленно обсуждать. К тому же планеты типа Юпитера, по-видимому, почти исключительно состоят из малоценных легких элементов, таких, как водород, гелий, углерод и азот; все более тяжелые элементы заключены в ядрах этих планет, на глубинах, измеряемых тысячами километров.
Аналогичные соображения в еще большей степени относятся и к Солнцу. Однако в данном случае есть одно благоприятное обстоятельство, которым когда-нибудь, возможно, удастся воспользоваться. Вещество Солнца находится в плазменном состоянии, иначе говоря, оно нагрето до такой высокой температуры, что все его атомы ионизированы. Плазма проводит электрический ток гораздо лучше, чем любой металл; управление ею с помощью магнитных полей составляет основу новой науки, имеющей очень важное значение – магнитогидродинамики, сокращенно именуемой МГД (см. главу 9). Ныне мы используем различные магнитогидродинамические методы в научно-исследовательской работе и промышленности для получения и удержания плазмы при температурах, достигающих миллионов градусов. Аналогичные процессы можно наблюдать на Солнце, где магнитные поля вокруг солнечных пятен и вспышек настолько интенсивны, что они выбрасывают облака газа размером с земной шар на высоту в тысячи километров, легко преодолевая солнечную гравитацию.
Питание энергией непосредственно от Солнца может показаться фантастическим предложением, но ведь мы уже исследуем его атмосферу радиолучами. Может быть, придет день, когда мы научимся высвобождать титанические силы, действующие на Солнце, и отбирать из его раскаленного вещества то, что нам нужно. Однако, прежде чем браться за такой прометеев подвиг, будет разумно яснее представить себе его возможные последствия.
Совершив мысленно набег на солнечную систему в поисках сырьевых ресурсов, возвратимся вновь на Землю и направим свои помыслы в совершенно иную сторону. Возможно, нам никогда и не понадобится выходить за пределы нашей планеты в поисках того, что нам нужно, потому что настанет время, когда мы научимся создавать любой элемент в любых количествах посредством ядерных превращений.
До открытия деления ядер урана в 1939 году превращение одних элементов в другие оставалось такой же мечтой, как и во времена алхимиков. С тех пор как в 1942 году начали действовать первые реакторы, было произведено значительное, измеряемое тоннами, количество синтетического элемента плутония; кроме того, в огромных количествах были получены другие элементы как побочные продукты, притом зачастую нежелательные и причиняющие много хлопот своей радиоактивностью.
Но плутоний, имеющий важнейшее военное применение, представляет собой совершенно особый случай; всем известна дороговизна и сложность установок, необходимых для его получения. Золото по сравнению с ним куда дешевле, а применение синтеза для производства черных и цветных металлов – свинца, меди или железа – представляется ныне не более вероятным, чем добыча их на Солнце.
Надо помнить, однако, что ядерная техника находится сейчас примерно на той же стадии развития, что и химическая технология в начале девятнадцатого столетия, когда еще только начинали понимать законы, управляющие ходом химических реакций. Сейчас мы синтезируем в промышленных масштабах медицинские препараты, пластические массы, которые химики совсем недавно не смогли бы получить даже в своих лабораториях. А через несколько поколений мы, безусловно, научимся проделывать то же самое и с элементами.
Начав с простейшего элемента – водорода (один электрон вращается вокруг одного протона) или его изотопа – дейтерия (один электрон вращается вокруг ядра, состоящего из протона и нейтрона), мы можем «сплавлять» атом с атомом и получать все более и более тяжелые элементы. Именно такой процесс происходит на Солнце, а также при взрыве водородной бомбы: с помощью различных средств достигается соединение четырех атомов водорода в один атом гелия, причем в ходе этой реакции высвобождается колоссальное количество энергии. (На практике используется также и третий элемент периодической таблицы – литий.) Возбудить этот процесс исключительно трудно, управлять им еще труднее, однако это только самый первый шаг в области, которую можно назвать «ядерной химией».
При давлениях и температурах еще более высоких, чем те, что возникают при сегодняшних термоядерных взрывах или в установках для термоядерного синтеза, атомы гелия в свою очередь будут соединяться, образуя более тяжелые элементы; именно это и происходит в недрах звезд. Вначале такие реакции идут с выделением энергии, но на стадии синтеза более тяжелых элементов, начиная с железа и никеля, энергетический баланс изменяется и создание подобных элементов уже требует затрат дополнительной энергии. Дело в том, что наиболее тяжелые элементы склонны к неустойчивости и их ядра легче делятся, нежели сливаются. Образование элементов можно, пожалуй, уподобить сооружению колонны из кирпичей: вначале конструкция устойчива, но по мере роста приобретает склонность к самопроизвольному разрушению.
Это, разумеется, очень поверхностное рассмотрение ядерного синтеза; подробное описание процессов, происходящих внутри звезд, можно найти в книге профессора Хойла «Границы астрономии». Вы прочтете там, что температура звездных недр достигает одного – пяти миллиардов градусов, а давление – миллионов миллиардов атмосфер, из чего явствует, что такой путь решения проблемы вряд ли особенно перспективен.
Но есть другие способы вызывать реакции, кроме нагрева и сжатия. Химики знают их уже многие годы; они применяют катализаторы, которые ускоряют протекание реакций или позволяют осуществлять их при гораздо более низких температурах, нежели в обычных условиях. Большая часть современных химических производств (например, перегонка нефти) основана на использовании катализаторов. Точный состав катализаторов часто является тщательно охраняемым фирменным секретом.
Существуют ли ядерные катализаторы, подобно химическим? Да, на Солнце именно такую роль играют углерод и азот. Могут существовать и другие ядерные катализаторы, причем не обязательно простые элементы. Среди легионов частиц, ошибочно называемых элементарными, которые сейчас ставят физиков в тупик, – мезонов, позитронов и нейтрино, – могут оказаться такие, которые способны вызывать реакцию синтеза при реально достижимых температурах и давлениях. А может быть, есть и совершенно иные пути к осуществлению ядерного синтеза, столь же невообразимые сегодня, как и урановый реактор тридцать лет назад.
В наших морях содержится 100 000 000 000 000 000 тонн водорода и 20 000 000 000 000 тонн дейтерия. Скоро мы научимся использовать эти простейшие элементы для получения энергии в неограниченных количествах. Позже – вероятно, намного позже – мы сделаем следующий шаг и начнем громоздить ядерные «кирпичики» один на другой, создавая, таким образом, любой нужный нам элемент. И если, наступит такое время, когда золото, например, окажется несколько дешевле свинца, то этот факт уже не будет иметь существенного значения.
Сделанного обзора вполне достаточно, чтобы показать (хотя и не доказать), что прогрессирующее истощение сырьевых ресурсов нам не угрожает. В этой невообразимо огромной Вселенной мы никогда не будем страдать от нехватки энергии или материи. Надо только не забывать о другой опасности – что нам может не хватить ума…
13
Лампа Аладина
Люди в отличие от растений не могут жить, питаясь непосредственно энергией и несколькими простейшими химическими соединениями. С тех пор как врата Эдема закрылись для них столь удручающе бесповоротно, они непрерывно борются за пищу, кров и другие средства существования. Более двух триллионов человеко-лет потрачено на извечную битву с природой, и лишь за время жизни последних четырех-пяти поколений (из общего числа пятьдесят тысяч) появились признаки некоторого облегчения этого тягостного бремени.
Это, безусловно, результат развития современной науки, и в особенности появления массового производства и автоматизации. Однако даже новейшая технология – всего лишь слабый намек на грядущие гораздо более революционные изменения методов производства. Вероятно, настанет время, когда двуединая проблема производства и распределения будет решена столь исчерпывающе, что каждый сможет обладать всем, чем захочется.
Чтобы представить себе, как этого достичь, надо забыть все современные представления о производственных процессах и возвратиться к некоторым основным научным истинам. Любой объект физического мира полностью характеризуется двумя показателями: его составом и формой или схемой. В любом простом случае это совершенно очевидно, например: «дюймовый кубик чистого железа». Здесь два выражения – «чистое железо» и «дюймовый кубик» – полностью определяют предмет и прибавить к ним уже нечего (во всяком случае, в первом приближении; конечно, инженер захотел бы узнать, каков допуск на размеры, химик – точную степень чистоты, физик – изотопный состав). По этому краткому описанию, содержащему всего четыре слова, любой человек сможет изготовить точную копию предмета, если он обладает определенными навыками и располагает соответствующим оборудованием.
В принципе это положение справедливо и для таких более сложных предметов, как радиоприемники, автомобили, дома. В подобных случаях надо иметь не только словесное описание, но и чертежи, синьки или их современный эквивалент – импульсы, записанные на магнитной ленте. Лента, управляющая автоматической станочной линией, несет на себе в закодированной форме полное физическое описание производимого предмета. Как только лента с программой готова, акт творения закончен. Далее следует механический процесс воспроизведения, подобный печатанию листов книги по готовому набору.
Подобным полностью автоматизированным способом в последние годы изготавливают все более и более сложные изделия. Правда, начальная стоимость оборудования (и специального обучения людей) настолько велика, что процесс экономически рентабелен только в случае спроса на огромное количество одинаковых изделий. Этот метод производства требует применения узкоспециализированных машин для каждого отдельного вида изделий; машину, изготовляющую бутылки, нельзя переключить на производство головок цилиндров. Абсолютно универсальную автоматическую линию, на которой можно изготовлять все что угодно, изменяя лишь программы, современная техника создать бессильна.
Это может показаться недостижимым при любом уровне техники, потому что многие (вероятно, почти все) изделия, которыми мы пользуемся, и материалы, которые мы потребляем в повседневной жизни, настолько сложны, что дать их исчерпывающее детальное определение невозможно. Тот, кто усомнится в этом, пусть попробует составить полное описание костюма, бутылки молока или яйца так, чтобы некое всемогущее существо, никогда не видевшее ни того, ни другого, ни третьего, смогло бы идеально точно их воспроизвести.
Пожалуй, в наши дни можно исчерпывающе описать костюм, но при условии, что он сшит из синтетической ткани, а не из природных материалов, вроде шерсти или шелка. Бутылка молока – это проблема, с которой, возможно, и справятся биохимики будущего, но я очень удивлюсь, если в нынешнем веке мы сумеем осуществить полный анализ всех жиров, белков, солей, витаминов и бог знает чего еще, что входит в состав этого самого всестороннего продукта питания. А что касается яйца, то оно представляет собой объект еще более высокого порядка сложности, как по химическому составу, так и по структуре; большинство людей вообще будут отрицать, что его когда-нибудь смогут создать иначе, чем традиционным способом.
И все же не будем терять надежду. В главе 7, обсуждая возможность мгновенного перемещения, мы рассмотрели устройство, которое могло бы осуществить «развертку» твердого тела, атом за атомом, и сделать «запись», поддающуюся воспроизведению либо на месте, либо на каком-то удалении. Современное состояние науки не позволяет ни создать подобное устройство, ни даже составить хотя бы самое отдаленное представление о его конструкции. Однако если предположить, что такое устройство будет воспроизводить только достаточно простые неодушевленные предметы, то ничего абсурдного в этой идее нет, и никаких возражений философского характера она не вызывает. Полезно вспомнить, что обычный фотоаппарат за тысячную долю секунды создает «копию» картины, содержащей миллионы деталей. Художникам средневековья это показалось бы истинным чудом. Фотоаппарат и представляет собой универсальную машину для воспроизведения со значительной, хотя и не абсолютной точностью любых сочетаний света, тени и красок.
Сегодня мы располагаем устройствами, выполняющими куда более сложные задачи, чем фотоаппарат, хотя широкой публике не известны даже названия многих из них. Нейтронные активационные анализаторы, спектрометры для инфракрасного и рентгеновского излучения, газовые хроматографы – все эти приборы могут выполнить за считанные секунды детальный анализ сложных веществ, над которым еще в прошлом поколении химики безуспешно бились бы многие недели. В будущем ученые получат в свое распоряжение намного более изощренные приборы, которые смогут раскрыть все тайны любого объекта и автоматически записать все его характеристики. Даже чрезвычайно сложный объект можно будет описать исчерпывающим образом, причем эта запись уместится в весьма небольшом объеме носителя информации. Для записи Девятой симфонии Бетховена достаточно нескольких сотен метров ленты, а в этой симфонии содержится намного больше информации или деталей, чем, скажем, в часах.
Труднее всего представить себе, каким будет процесс «воспроизведения» физической реальности по записи. Однако многие, наверное, удивятся, узнав, что подобное воспроизведение уже осуществляется в малых масштабах в некоторых производственных процессах. Так, в новой области техники – микроэлектронике – создаются сплошные (монолитные) схемы для электронной аппаратуры посредством управляемого напыления атомов буквально слой за слоем. Получаемые компоненты схем часто бывают настолько малы, что их невозможно увидеть невооруженным глазом (некоторые из них невидимы даже в мощный микроскоп). Управление таким процессом, разумеется, автоматизировано. Я склонен считать, что этот процесс – одно из первых, простейших завоеваний на пути к той системе производства, которую мы сейчас только еще пытаемся представить себе. Подобно тому как ткацкий станок Жакарда, в течение двухсот лет уже управляемый перфорированной лентой, изготовляет ткани самого сложного рисунка, так когда-нибудь появятся у нас другие машины, которые смогут манипулировать своего рода трехмерными основой и утком, для организации пространственных структур твердых тел в любых масштабах, начиная с атомов. Но если бы мы сейчас попытались сконструировать такие машины, то это походило бы, пожалуй, на придуманную нами попытку Леонардо да Винчи создать телевизионную систему (см. главу 7).
Теперь давайте перешагнем несколько столетий интенсивных усовершенствований и открытий и попробуем представить себе, как будет работать такая машина, которую мы назовем репликатором. Репликатор должен, вероятно, состоять из трех основных частей: хранилища, запоминающего устройства и организующего устройства. Хранилище должно накапливать все необходимые исходные материалы или иметь доступ к их источникам. «Память» машины должна хранить записи программ, детально определяющих порядок изготовления всех предметов, масса, размеры и сложность которых не превышают пределов, предусмотренных для машины. В этих пределах машина сможет изготовлять все – совершенно так же, как проигрыватель воспроизводит любую музыку, записанную на пластинку. Физические размеры «памяти» могут быть совсем невелики, даже если в нее будет заложена большая библиотека программ по изготовлению наиболее распространенных изделий. Можно представить себе даже нечто вроде справочника, наподобие каталога универсального магазина, где каждому названию присвоено кодовое число, которое можно набрать на диске при необходимости доставить то или иное изделие.
Организующее устройство будет в соответствии с программами перерабатывать исходные материалы и выпускать совершенно готовый продукт или давать сигнал тревоги, если ему не хватает того или иного материала. Впрочем, если превращение элементов удастся надежно осуществить в малых масштабах, о сырье беспокоиться не придется: репликатор сможет работать, не потребляя ничего, кроме воды или воздуха. Располагая простейшими элементами: водородом, азотом и кислородом, машина будет синтезировать более тяжелые элементы, а затем организовывать их так, как требуется. Но при этом понадобится очень чувствительный и абсолютно надежный метод балансирования массы и энергии, иначе репликатор будет выделять в виде весьма нежелательного побочного продукта, пожалуй, побольше энергии, чем водородная бомба. Этот избыток энергии можно было бы направить на изготовление какой-нибудь легко удаляемой «золы», вроде свинца или золота.
Несмотря на все сказанное ранее о невероятных трудностях синтеза высших органических структур, было бы нелепо предполагать, что машины не смогут в конце концов создавать любое вещество, изготовляемое живой клеткой. Всех фанатичных приверженцев витализма, которые еще сомневаются в этом, мы отсылаем к главе 18, где они узнают, почему неодушевленные устройства по самой своей сути могут быть гораздо более эффективными и гибкими, чем живые существа хотя на современном этапе развития техники они еще очень далеки от этого. Поэтому нет оснований сомневаться, что в конечном счете репликатор сможет производить любой пищевой продукт, какой только человек в состоянии пожелать или придумать. Сотворение безупречно приготовленного филе «миньон» может длиться на несколько секунд больше и потребует больше исходного материала, чем создание чертежной кнопки, но в принципе это одно и то же. Если это покажется удивительным, то напомним, что сегодня никто не изумляется современным средствам звукозаписи, позволяющим воспроизвести высочайшее вдохновение Стравинского с такой же легкостью, как и звучание камертона.
