Текст книги "Черты будущего"
Автор книги: Артур Чарльз Кларк
сообщить о нарушении
Текущая страница: 6 (всего у книги 19 страниц)
Все это немного сбивает с толку – и виновата главным образом семантическая путаница. Вся беда в том, что у нас, обитателей земной поверхности, сложилась привычка пользоваться словами «тяжесть» и «вес» как синонимами. В обычных, земных условиях это практически ничем не грозит: где есть вес, там есть и тяжесть, и наоборот. Но все же это совершенно самостоятельные физические категории и каждая может существовать независимо от другой. В космосе так обычно и бывает.
В отдельных случаях их можно раздельно наблюдать и на Земле, что подтверждается экспериментом, который я опишу ниже. Предлагаю вам не проводить его, а лишь мысленно представить, но, если мои рассуждения вас не убедят, тогда смело вперед! Вас будет вдохновлять титанический пример Галилея, который тоже отказался вступить в теоретический спор и потребовал экспериментальной проверки. Но я заранее снимаю с себя всякую ответственность за возможные увечья.
Вам потребуются люк с быстро падающей крышкой (отлично подойдет один из тех, что применяют палачи на виселицах) и обыкновенные банные весы. Поставьте весы на крышку люка и станьте на них. Они, несомненно, покажут ваш вес.
Теперь, не сводя глаз со шкалы весов, попросите кого-нибудь из ваших знакомых (в несколько похожей ситуации Волумний сказал Бруту: «Мой повелитель, нельзя просить об этом друга»[9]9
Шекспир, Юлий Цезарь, акт V, сцена 5. – Прим. перев.
[Закрыть]) освободить пружину, запирающую крышку люка, на которой вы стоите. Стрелка весов немедленно отскочит к нулю – вы будете невесомы, но при этом никоим образом не освободитесь от притяжения Земли, а полностью останетесь в сфере его воздействия, что не замедлите обнаружить долей секунды позже.
Но почему же вы оказались невесомы в таких условиях? Дело в том, что вес – это сила, а силу нельзя ощущать, если она не имеет точки приложения, если ей некуда, так сказать, упереться. Вы не можете ощущать силу, когда толкаете легко открывающуюся дверь; по той же причине вы не ощущаете веса, когда под вами нет опоры и вы свободно падаете. А космонавт, за исключением тех периодов, когда он включает двигатели своей ракеты, все время свободно падает. «Падение» может быть направлено вверх, вниз и даже в сторону, как это происходит с орбитальным спутником, который находится в состоянии «вечного падения» вокруг Земли. Направление здесь роли не играет; коль скоро падение свободно и ничем не сдерживается, всякий падающий предмет будет невесом.
Таким образом, вы можете быть в состоянии невесомости при каком угодно тяготении. Верно и обратное: для придания вам веса тяготение вовсе не обязательно. Изменение скорости, иными словами, ускорение, вполне его заменит.
Чтобы доказать это, воспроизведите в своем воображении опыт еще более невероятный, чем только что описанный мной. Отправьтесь со своими банными весами в отдаленнейшую точку между звездами, где гравитационное поле практически равно нулю. Плавая в межзвездном пространстве, вы снова будете невесомы: стоя на весах, вы увидите, что стрелка шкалы стоит на нуле.
Теперь прикрепите к нижней стороне весов ракетный двигатель и включите его. Платформа весов начнет давить вам на подошвы ног, и вы испытаете абсолютно убедительное ощущение весомости. Если тяга двигателя будет правильно рассчитана, она может придать вам посредством ускорения, которому вы подвергнетесь, точно тот самый вес, какой вы имеете на Земле. Если другие органы чувств не раскроют вам истинного положения вещей, вам будет казаться, что вы спокойно стоите на поверхности Земли, испытывая ее тяготение, а не летите где-то среди звезд.
Это ощущение «веса», порождаемое ускорением, хорошо знакомо нам; мы замечаем его в лифте, начинающем подъем, и в автомобиле, когда он быстро трогается с места или резко тормозит. Только в последнем случае эта сила направлена не вертикально, а горизонтально. С помощью простейших средств ускорения можно искусственно увеличивать вес почти неограниченно, и в повседневной жизни встречаются просто удивительные примеры приращения веса. Так, ребенок на качелях легко переходит от невесомости в верхней точке дуги качания, где качели на мгновение замирают, до утроенного веса в нижней точке. А когда вы прыгаете со стула или с забора, удар о грунт мгновенно увеличивает ваш вес в десятки раз.
Мы измеряем такие силы величиной ускорения силы тяжести, или g. Когда мы говорим, что человек подвергается воздействию 10 g, это значит, что он чувствует себя в десять раз тяжелее обычного. Однако, когда вес создается только посредством ускорения, притяжение Земли, то есть собственно сила тяжести, тут фактически ни при чем, и очень жаль, что одно и то же слово используется для характеристики явления, которое может быть вызвано двумя совершенно различными причинами.
Наиболее удобным способом создания искусственного веса является вовсе не ускорение прямолинейного движения, которое может за короткое время унести человека в бескрайние дали, за горизонт, а движение по кругу. Всякому, кто катался на карусели, известно, что быстрое круговое движение может создавать значительные силы. На этом принципе основана работа молочных сепараторов – кое-кто из нас, сельских парней, еще помнит их со времен детства. Новейшим вариантом этих машин являются гигантские центрифуги, используемые ныне при исследованиях в области космической медицины: вес человека шутя может быть увеличен на них в десять-двадцать раз.
Лабораторные модели способны на большее. Ультрацентрифуга Бимса, вращающаяся с колоссальной скоростью полтора миллиона оборотов в секунду (не в минуту!), создает ускорения величиной более одного миллиарда g. Уж здесь-то мы, во всяком случае, превзошли природу: крайне маловероятно, что где-либо во Вселенной существуют гравитационные поля, превосходящие по мощности земное поле больше чем в несколько сот тысяч раз. (Впрочем, когда-нибудь такие поля могут возникнуть – см. главу 9.)
Таким образом, создавать искусственный вес сравнительно несложно, и мы может делать это в своих космических кораблях и на космических станциях, когда нам надоест плавать внутри них. Плавное вращение воспринимается как неотличимое от тяжести, если не считать того, что «верх» будет направлен к центру корабля или станции, а не от центра, как на Земле.
Итак, мы можем имитировать гравитационные силы, но управлять ими, увы, не умеем. И, самое главное, мы не в силах гасить и нейтрализовать их. Подлинная левитация все еще остается мечтой. Пока что мы способны парить в воздухе, либо плавая в нем на аэростатах, либо используя механический принцип противодействия, то есть на самолетах, вертолетах, ракетах и реактивных устройствах для вертикального взлета (колеоптерах). Возможности первого способа ограниченны: он требует очень больших количеств дорогостоящих или огнеопасных газов; второй не только дорог, но и чрезвычайно шумен, а кроме того, не дает никакой гарантии от неожиданного «приземления». Нам, конечно, хотелось бы заполучить какое-нибудь приятное, чистенькое, скажем электрическое или атомное, средство нейтрализации тяжести, управляемое простым поворотом выключателя.
Невзирая на отмеченный выше скептицизм физиков, подобное устройство нельзя признать принципиально неосуществимым, если только, конечно, оно подчинено прочно установленным законам природы. Самый важный из этих законов – принцип сохранения энергии, который можно выразить и так: «Нельзя получить что-нибудь за ничто».
Закон сохранения энергии полностью зачеркивает возможность восхитительно простого и удобного «гравитационного экрана», описанного Г. Дж. Уэллсом в романе «Первые люди на Луне». В этой величайшей из всех космических фантазий ученый Кейвор создал материал, непроницаемый для гравитационных сил, подобно тому как лист металла непроницаем для света, а изолятор – для электрического тока. Шар, покрытый кейворитом, мог, как писал Уэллс, оторваться от Земли со всем содержимым. Открывая и закрывая соответствующие створки, космические путешественники имели возможность передвигаться в любом направлении.
Идея кейворита выглядит вполне разумной, в особенности после того, как Уэллс разделался с ней, но, к сожалению, она просто неосуществима. В ней заложено физическое противоречие, подобное тому, которое содержится в выражениях «неподвижная сила» и «непреодолимый объект»[10]10
Шуточное искажение выражений «непреодолимая сила» и «неподвижный объект». – Прим. перев.
[Закрыть]. Если бы кейворит существовал в действительности, он стал бы неисчерпаемым источником энергии. С его помощью можно было бы, например, поднять тяжелый груз на определенную высоту, а затем освободить его, чтобы он упал под действием силы тяжести и проделал определенную работу. Такой цикл можно было бы повторять несчетное число раз, осуществив давнюю мечту всех автомобилистов – бестопливный двигатель. Но это явно невозможно, что известно всем, кроме изобретателей вечного двигателя.
Хотя идея гравитационных экранов такого элементарного типа должна быть отброшена, нет ничего абсурдного в мысли о возможном существовании веществ, обладающих отрицательной тяжестью, то есть способных падать не вниз, а вверх. По самой природе вещей вряд ли следует рассчитывать на обнаружение таких материалов на Земле: они должны плавать где-то в космическом пространстве, «убегая» от планет, как от чумы.
Материю, обладающую отрицательной тяжестью, не следует смешивать со столь же гипотетической антиматерией, существование которой постулировано некоторыми физиками. Такая материя состоит из элементарных частиц, имеющих заряды, противоположные по знаку зарядам частиц обычной материи: вместо электронов в ней позитроны и т. п. Подобное вещество в обычном гравитационном поле все равно падало бы вниз, а не вверх. Но, как только оно вступило бы в соприкосновение с обычной материей, обе массы взаимно аннигилировались бы с мгновенным выделением энергии, намного более разрушительной, чем при взрыве атомной бомбы.
Антигравитационное вещество не вызвало бы столько затруднений в обращении с ним, но, конечно, кое-какие проблемы оно бы перед нами поставило. Например, чтобы опустить его на Землю, потребовалось бы ровно столько же энергии, сколько необходимо на заброску нормальной материи той же массы с Земли в космос. Горняк, на каком-нибудь астероиде набивший кузов своего космического виллиса веществом, обладающим отрицательной тяжестью, претерпит адские муки, возвращаясь домой. Земля будет из всех своих сил отталкивать его, и каждый метр своего движения вниз ему придется брать с боя.
В силу этого вещества с отрицательной тяжестью, даже если они существуют, получат, пожалуй, довольно ограниченное применение. Их можно будет использовать в качестве строительных материалов: здания, построенные наполовину из обычных веществ и наполовину – из веществ с отрицательной тяжестью, не весили бы ровным счетом ничего и поэтому могли бы возводиться неограниченной высоты. Главной проблемой для архитекторов было бы их заякоривание против опрокидывания при сильном ветре.
Возможно, что мы сможем путем соответствующей обработки устойчиво «дегравитизировать» обычные вещества, примерно так, как мы превращаем кусок железа в постоянный магнит. (Менее известен тот факт, что можно создавать и тела с постоянным электрическим зарядом – «постоянные электреты».) Это потребовало бы огромных затрат энергии, потому что дегравитизация одной тонны вещества эквивалентна подъему этой тонны в космос с полным отрывом ее от Земли. А на такую работу, как вам объяснит любой инженер-ракетчик, требуется столько же энергии, сколько на подъем шести с половиной тысяч тонн на высоту один километр. Эти шесть с половиной тысяч тоннокилометров энергии составляют плату за вход во Вселенную. Скидок и льготных тарифов здесь не предусмотрено. Возможно, нам придется заплатить больше, но меньше – ни в коем случае.
В целом постоянно дегравитизированное, или невесомое, вещество представляется менее правдоподобным, чем нейтрализатор тяжести, или «дегравитатор». Это, по-видимому, будет аппарат, снабжаемый энергией из какого-то внешнего источника, – он устранял бы действие гравитации на время своего включения. Очень важно отметить, что подобный аппарат не только создавал был невесомость, но и служил источником движения.
Дело в том, что, если вес будет нейтрализован точно, мы будем лишь неподвижно парить в воздухе, но если нейтрализовать его с избытком, мы взмоем вверх и понесемся прочь от Земли с равномерно возрастающей скоростью. Таким образом, любая система, управляющая гравитацией, будет одновременно и двигательной системой. Этого следовало ожидать: сила тяжести и ускорение очень тесно связаны между собой. Такой источник движения будет совершенно новым; трудно понять, от чего он будет «отталкиваться». Ведь для всякого первичного автономного двигателя должна быть какая-то точка приложения сил противодействия; даже ракета – единственное известное нам устройство, создающее тягу в вакууме, – отталкивается от струи своих отработанных газов.
Термин «космический двигатель» придуман именно для подобных несуществующих, но весьма желательных двигательных систем; он не имеет ничего общего с существующими ныне двигателями. Не только писатели-фантасты, но и все большее число специалистов по космическим полетам начинают верить в то, что обязательно должен существовать какой-то более безопасный, дешевый и вообще менее хлопотный способ полетов на другие планеты, чем на ракете. Через несколько лет чудовища, стоящие на космодроме мыса Кеннеди, будут содержать в своих топливных резервуарах столько же энергии, сколько было в первой атомной бомбе, а управление ими станет менее надежным. Рано или поздно там произойдет серьезная катастрофа. Нам неотложно нужен космический двигатель – не только для исследования солнечной системы, но и для спасения от гибели штата Флорида.
Эти рассуждения о перспективах применения устройства, которое, возможно, вообще неосуществимо и пока, безусловно, находится вне досягаемости современной передовой научной мысли, могут показаться несколько преждевременными. Есть, однако, одно общее правило: как только возникает техническая необходимость, обязательно появляется что-нибудь, позволяющее либо удовлетворить, либо обойти ее. Поэтому я убежден, что когда-нибудь мы заполучим в свои руки средство нейтрализации тяжести или преодоления ее «грубой силой». В любом случае такое средство даст нам возможность как левитации, так и передвижения в масштабах, лимитируемых только наличными энергоресурсами.
Если антигравитационные устройства окажутся громоздкими и дорогими, они будут применяться ограниченно, на стационарных установках и в крупных транспортных машинах, возможно таких размеров, каких еще не видывала наша планета. Человечество ежегодно расходует значительную долю энергии на перемещение сотен миллионов тонн нефти, угля, руды и другого сырья. Многие месторождения полезных ископаемых не разрабатываются по причине недоступности районов, где они залегают. Может быть, мы сумеем начать их разработку за счет применения сравнительно тихоходных антигравитационных грузовозов, доставляющих по воздуху разом несколько сот тысяч тонн.
Можно представить себе перемещение грузов и сырьевых продуктов «россыпью» по «гравитационным грузопроводам» – направленным и сфокусированным силовым полям, в которых предметы будут перемещаться во взвешенном состоянии, подобно железу, притягиваемому к магниту. Для наших потомков, возможно, станет привычкой переброска клади и пожитков по воздуху, без видимых средств транспорта. В еще больших масштабах искусственные гравитационные поля, являющиеся источником движения, могут быть использованы для управления ветрами и океанскими течениями и изменения их направлений; если мы когда-либо и будем управлять погодой, нам, конечно, потребуется что-нибудь в этом роде. Управление гравитацией в космических кораблях имеет значение как для работы силовых установок, так и для обеспечения комфорта их экипажей, но у него есть и другие применения в космонавтике, которые не столь очевидны. Крупнейшая из планет, Юпитер, недоступна для непосредственного исследования человеком вследствие высокого уровня гравитации, который в два с половиной раза превышает земной. Этот гигантский мир имеет так много других отрицательных характеристик (например, турбулентную и ядовитую атмосферу огромной плотности), что немногие ученые относятся сколько-нибудь серьезно к мысли о возможности попыток непосредственного обследования его человеком; предполагается, что мы всегда будем прибегать для таких целей к услугам роботов.
Я лично сомневаюсь в этом. Так или иначе обязательно будут случаи, когда роботы попадут в какую-нибудь переделку и людям придется их выручать. Рано или поздно возникнет необходимость исследования Юпитера самим человеком; когда-нибудь мы, возможно, захотим даже основать там постоянную базу. Для этого нам понадобится какая-то форма управления гравитацией – иначе придется вывести специальную расу юпитерианских колонистов, обладающих конституцией горилл (более подробно об исследовании Юпитера будет рассказано в главе 9).
Если все это выглядит очень фантастичным и далеким, то я позволю себе напомнить читателю, что есть еще более важная для нас планета с высоким уровнем гравитации, на которую лет этак через пятьдесят люди, возможно, тоже окажутся не в силах ступить. Эта планета – наша родная Земля.
Не научившись управлять гравитацией, мы обречем наших космических путешественников и поселенцев на вечное изгнание. Человек, проживший несколько лет на Луне, где его вес равен всего 1/6 земного веса, вернувшись на Землю, окажется беспомощным калекой. Ему могут понадобиться месяцы мучительной тренировки, прежде чем он снова научится ходить, а дети, родившиеся на Луне (как это обязательно будет в следующем поколении), может быть, так и не сумеют приспособиться к новым условиям.
Чтобы избежать этого, нам понадобится подлинно портативная установка для управления гравитацией, настолько компактная, чтобы ее можно было носить за плечами или вокруг пояса. Более того, она могла бы стать даже постоянным элементом одежды человека, чем-то само собой разумеющимся, вроде ручных часов или карманного транзисторного приемника. Человек мог бы применять ее для снижения своего веса до нуля или в качестве источника движения.
Всякий, кто готов признать осуществимость управления гравитацией, не должен отрицать возможности дальнейших усовершенствований в этой области. Миниатюризация стала уже одним из заурядных чудес нашего века – не известно, к лучшему или к худшему. Первая термоядерная бомба была величиной с дом; нынешние боевые головки «экономичного размера» имеют величину мусорного ведра, причем одно такое ведерко выделяет энергию, достаточную, чтобы забросить лайнер «Куин Элизабет» на Марс. Мне этот будничный факт современной ядерной техники представляется куда более фантастичным, чем вероятность разработки индивидуальных средств управления гравитацией.
Индивидуальный гравитатор, если он будет не очень дорог в изготовлении, может стать одним из самых революционных изобретений всех времен. С его помощью мы избавились бы, подобно птицам и рыбам, от тирании вертикали, обрели бы свободу перемещения в любой плоскости. В городах никто не пользовался бы лифтами, если есть достаточно удобное окно. Высокая подвижность, которую мы приобрели бы таким образом, притом без всяких усилий, заставила бы нас переучиваться и привыкать к почти птичьей жизни. Все это уже не будет для нас столь необычным, когда войдет в нашу жизнь, – к тому времени бесчисленные фильмы о космонавтах на орбите приучат всех к представлению о невесомости и пробудят у людей стремление испытать связанные с ним приятные ощущения. Может быть, левитатор сыграет такую же роль в горах, какую акваланг сыграл на море. Профессиональные проводники по горам будут, конечно, негодовать, но что поделаешь – прогресс неумолим. Толпы туристов, парящих над Гималаями, и толкучка на вершине Эвереста, напоминающая пляжи во Флориде или близ Канн, – это лишь вопрос времени.
Даже если предел желаемого – индивидуальная левитация – окажется недостижимым, мы все же, возможно, научимся строить небольшие машины, в которых будем медленно и бесшумно (важно и то и другое) плавать в небе. Еще в прошлом поколении сама идея парения в пространстве казалась нереальной, пока вертолет не подтвердил ее осуществимости. Ныне, когда экспериментальные машины на воздушной подушке плавают куда хотят, мы не успокоимся, пока не сможем скользить над Землей по своей воле и с той свободой, какой нам не в силах дать ни автомобиль, ни самолет.
К чему приведет такая свобода, никто сказать не может. У меня есть только одно, заключительное предположение. Когда мы научимся управлять гравитацией, в воздух смогут подняться и наши жилища. Дома уже не будут прикованы к одному месту и станут гораздо более подвижными, чем нынешние туристские автоприцепы; они смогут легко перемещаться по суше и по морю, с одного континента на другой, из одной климатической зоны в другую; будут следовать за солнцем, за сменой времен года или отправляться в горы на зимний спортивный сезон.
Первые люди были кочевниками; ими могут оказаться и последние, только на бесконечно более высоком техническом уровне. Дом, обладающий полной мобильностью, потребует не только неосуществимой пока что системы двигателей, но и энергоснабжения, связи и других видов обслуживания на уровне, опять-таки недосягаемом для современной техники. Для современной, но не для будущей, как мы убедимся немного позднее.
Это повлечет за собой гибель больших городов, которая может оказаться неизбежной и по многим другим причинам. Это будет означать также и конец всех географических и региональных привязанностей, во всяком случае в той острой форме, с какой мы встречаемся сейчас. Человек станет странником, блуждающим по Земле, цыганом, водящим свой движимый ядерной энергией табор через небесные пустыни от одного оазиса к другому.
И все же, когда придет такой день, человек не почувствует себя бездомным изгнанником, не имеющим родного угла. Шар, вокруг которого можно облететь за 90 минут, уже никогда не будет для людей тем, чем он был для наших предков. Людям, которые придут после нас, истинное одиночество грозит только в межзвездном пространстве. А на этой маленькой Земле всюду, куда бы ни отправились наши потомки, они везде будут чувствовать себя дома.
