Текст книги "Если Вселенная изобилует инопланетянами… Где все?"

Автор книги: Стивен Уэбб

сообщить о нарушении

Текущая страница: 7 (всего у книги 36 страниц)

Некоторые предполагают, что ученые SETI занимаются теологическим поиском: поскольку внеземные цивилизации (ВЦ), вероятно, значительно опережают нас, они будут почти всеведущими, всемогущими существами. Мы бы считали их богами. Многие ученые SETI не согласились бы: технология ВЦ действительно может быть настолько продвинутой, что она, по выражению Кларка, неотличима от магии, но, безусловно, мы знаем достаточно, чтобы считать этих существ искусными инженерами. В худшем случае, мы бы смотрели на них как на чудотворцев. Мы знаем достаточно, чтобы не считать их богами.^[95]

Другие утверждают, что Бог – создатель нашей Вселенной – существует. И поскольку Бог вездесущ, наш поиск внеземного разума был бы удовлетворен, если бы мы нашли Бога. Я безнадежно неквалифицирован, чтобы спорить по этим пунктам. Однако существует предположение из области теоретической физики, которое, если оно окажется верным, могло бы продемонстрировать существование многих других вселенных, благоприятных для развития ВЦ; еще более спекулятивное предположение состоит в том, что одна из этих цивилизаций создала нашу собственную Вселенную. Они, в некотором смысле, были бы Богом. Эта работа весьма спекулятивна, но теория делает определенное предсказание, которое можно проверить. Аргумент следующий.

«Теория всего», которую физики ищут десятилетиями, – это физическая теория, объединяющая гравитацию с другими силами и объясняющая наблюдаемые взаимосвязи между различными силами. Теория всего ответила бы на фундаментальные вопросы физики; на любой тип вопроса, который мог бы задать физик, в принципе можно было бы ответить в терминах этой теории. На практике большинство вопросов не объяснялись бы с точки зрения высших принципов, точно так же, как современные проблемы синтеза белка не требуют для своего решения знания квантовой хромодинамики. И теория всего, безусловно, не обязана объяснять любовь, истину или красоту. Но теория должна объяснять работу черных дыр, элементарных частиц и рождение Вселенной.

В настоящее время лучшим кандидатом на окончательную теорию является так называемая М-теория. (Еще в XIX веке физики думали, что находятся на грани создания теории всего, поэтому всегда лучше относиться к таким вещам с долей скептицизма.) Математика М-теории чрезвычайно сложна; действительно, большая часть математического аппарата, необходимого для развития теории, еще не изобретена. Однако предположим, что в ближайшие несколько десятилетий М-теория будет разработана до высокой степени сложности. Объяснит ли она «все»? Возможно, объяснит; на это надеется большинство работающих в этой области. Тем не менее, есть признаки того, что теория – какой бы она ни оказалась – будет иметь ряд параметров, таких как массы фундаментальных частиц и относительные силы фундаментальных взаимодействий, значения которых должны быть введены в теорию «вручную». Уравнения нашей окончательной теории могут говорить, например, что масса электрона должна быть ненулевой, но неясно, скажут ли они что-либо о том, почему его масса должна быть такой крошечной: 10^-22 в естественных единицах. Может оказаться, что масса электрона и различные другие параметры теории могли принимать любое значение.

Если теория всего не сможет объяснить, почему фундаментальные величины принимают наблюдаемые нами значения, если теория самосогласована независимо от того, какие числа мы подставляем для различных свободных параметров, то у нас будет окончательная теория, описывающая множество возможных вселенных. Каждая вселенная имела бы разные значения для различных фундаментальных параметров. Действительно, по ряду причин понятие мультивселенной все серьезнее воспринимается физиками. Как же, однако, физики могут начать отвечать на совершенно резонный вопрос, такой как: «Почему масса, связанная с космологической постоянной, равна 10^-60 в естественных единицах, тогда как мы наивно ожидали бы, что ее масса будет около 1?» Как нам действовать дальше?

Один из подходов – сказать, что значения параметров были установлены случайно. Как, однако, мы можем объяснить тот факт, что наблюдаемые значения этих параметров, по-видимому, необходимы для жизни? Можно немного поиграть с параметрами, но не сильно: жизнь требует химии, химия требует звезд, звезды требуют галактик… и все это требует, чтобы параметры находились в узком диапазоне значений. Уменьшите силу сильного взаимодействия, скажем, в четыре раза, и стабильные ядра не смогут существовать: у нас не было бы звезд. Измените космологическую постоянную, скажем, в 10 раз, и вы получите вселенную, совершенно непохожую на ту, в которой мы живем. Физик Ли Смолин оценивает вероятность выбора случайного набора параметров, порождающего вселенную, благоприятную для жизни, как 1 к 10²²⁹. Если оценка Смолина верна, то мы просто не можем уповать на удачу.

Шанс 1 к 10²²⁹Трудно передать, насколько фантастически маловероятно возникновение шанса 1 к 10²²⁹. Например, представьте, что у вас есть один билет в космической лотерее, шансы в которой примерно такие же, как в Национальной лотерее Великобритании: около 1 к 13 миллионам. Вы можете подумать, что стоит поучаствовать: вы вряд ли выиграете, но, эй, кто-то же должен. Теперь предположим, что организаторы этой космической лотереи – скупые существа. Их лотерея разыгрывалась раз в секунду, каждую секунду, с момента зарождения Вселенной около 13 миллиардов лет назад – так что было примерно 10¹⁷ розыгрышей. Но они выплачивают выигрыш только по одному из этих розыгрышей; все остальные розыгрыши недействительны, и они оставляют деньги себе. Таким образом, существует только один шанс из ста миллионов миллиардов, что ваш билет имеет право на участие в розыгрыше призов; и даже если он имеет право, шанс на выигрыш составляет всего 1 к 13 миллионам. С такими шансами даже самый оптимистичный игрок наверняка не стал бы участвовать. Но шанс выиграть в такую лотерею даже близко не передает абсолютной невероятности выпадения шанса 1 к 10²²⁹. Фактически, только экономист мог бы счесть такое событие вероятным: объясняя плохие показатели хедж-фонда во время финансового кризиса 2007 года, финансовый директор Goldman Sachs сказал, что «мы наблюдали отклонения в 25 стандартных отклонений несколько дней подряд». Забудьте о нескольких днях подряд – вы могли бы ожидать увидеть отклонение в 25 стандартных отклонений в один торговый день из 3,1×10¹³⁶.

Второй подход заключается в использовании некоторой формы антропного принципа (подробнее об этом принципе см. Решение 51). Другими словами, мы могли бы утверждать, что параметры настроены на эти маловероятные значения для того, чтобы могли существовать разумные существа. Возможно, Бог явно установил параметры, чтобы создать вселенную с жизнью; или, придерживаясь менее теологической точки зрения, возможно, мультивселенная содержит огромное количество вселенных, каждая из которых имеет свои законы и константы физики. Тогда мы должны оказаться во вселенной, где параметры благоприятны для жизни – в конце концов, мы вряд ли можем оказаться во вселенной, где физика не позволяет существовать жизни. Многие ученые испытывают смутное беспокойство по поводу таких аргументов, поскольку таким образом можно объяснить что угодно; рассуждать так – это почти отказ от научной ответственности. Кроме того, постоянная критика антропного подхода заключается в том, что, за парой спорных исключений, он не дает предсказаний, которые можно было бы проверить наблюдением.

Третий подход, продвигаемый Смолиным, заключается в применении эволюционных идей Дарвина к космологии.^[96] Уравнения не могут объяснить, почему физические параметры имеют точно настроенные значения, такие как 10^-60, но эволюционные процессы могут. Смолин предполагает, что физические константы, а возможно, даже законы физики, эволюционировали до своей нынешней формы через процесс, сходный с мутацией и естественным отбором.

Как это возможно? Ключевое предположение Смолина состоит в том, что образование черной дыры в одной вселенной порождает другую, отличную, расширяющуюся вселенную. Далее он предполагает, что фундаментальные параметры дочерней вселенной немного отличаются от параметров родительской вселенной. Таким образом, этот процесс весьма похож на мутацию в биологии: дочерний организм имеет генотип, сходный с родительским, но может быть небольшое изменение. В этой картине, таким образом, вселенная, в которой мы живем, была порождена образованием черной дыры в родительской вселенной с физическими константами, подобными нашим. Вселенная с параметрами, допускающими образование черных дыр, имеет потомков, которые, в свою очередь, будут производить черные дыры. Вселенная с параметрами, которые приводят к малому или полному отсутствию образования черных дыр, будет производить мало или совсем не производить потомков. Очень быстро, независимо от того, насколько точно должны быть настроены параметры, вселенные с параметрами, приводящими к образованию черных дыр, начнут доминировать: выберите вселенную случайным образом, и шансы будут подавляющими, что вы выберете вселенную, в которой образуется много черных дыр.

Рис. 3.12 Художественное изображение черной дыры в галактике MCG–6–30–15. Ядра большинства галактик содержат сверхмассивные черные дыры. Может ли каждая из этих черных дыр создавать вселенную с физическими параметрами, подобными нашим? Если да, то наша вселенная могла породить миллиарды подобных вселенных. Черные дыры, образовавшиеся в результате коллапса звезд, встречаются даже чаще, чем сверхмассивные черные дыры. Если эти объекты создают новые вселенные, то наша собственная вселенная может иметь миллиард миллиардов потомков! (Источник: NASA)

Насколько нам известно, наиболее эффективный способ для вселенной естественным образом производить черные дыры – это гравитационный коллапс звезд. Например, наша собственная вселенная создаст до 10¹⁸ черных дыр и, таким образом, по картине Смолина, дочерних вселенных через звездный коллапс. Итак, какими бы «невероятными» ни были значения фундаментальных физических параметров, позволяющих формироваться звездам, мы ожидаем, что космическая эволюция породит преобладание вселенных, в которых бесчисленное множество звезд. А вселенная с физическими параметрами, дающими начало звездам, – это вселенная, которая неизбежно имеет тяжелые ядра, химию и достаточно длинные временные масштабы для возникновения сложных явлений. Другими словами, это вселенная, которая может обладать жизнью. Обратите внимание, что тонкая настройка констант осуществляется в пользу производства черных дыр, а не производства жизни. В картине Смолина жизнь – это просто случайное следствие вселенной, обладающей достаточной сложностью, чтобы допустить образование черных дыр.

Это может звучать как чистая спекуляция, и так оно и есть. Нет никаких доказательств (и, возможно, никогда не будет), что образование черной дыры создает другую расширяющуюся вселенную. Даже если новая вселенная действительно образуется, мы не можем ответить на многие вопросы, которые хотели бы задать. (Как именно изменяются физические параметры при рождении каждой дочерней вселенной? Всегда ли одна черная дыра порождает одну вселенную? Играет ли роль масса черной дыры? А ее вращение? Что происходит, если сливаются несколько черных дыр? И так далее, и так далее.) Пока у нас нет квантовой теории гравитации, мы даже не можем приступить к решению таких вопросов. Тем не менее, идея Смолина обладает определенной привлекательностью: она связывает ключевые научные идеи – эволюцию, теорию относительности и квантовую теорию – для объяснения давней загадки значений фундаментальных параметров физики. Более того, она делает конкретный прогноз^[97], предсказание, по которому теорию можно проверить. Предсказание заключается в том, что, поскольку мы живем во вселенной, которая создает много черных дыр, и, следовательно, можем предположить, что фундаментальные параметры близки к оптимальным для образования черных дыр, изменение любого из фундаментальных параметров привело бы к вселенной с меньшим количеством черных дыр.

В нескольких случаях физикам удалось рассчитать, что произошло бы, если бы фундаментальный параметр отличался от наблюдаемого значения. В каждом случае это действительно привело бы к уменьшению числа черных дыр, образующихся в результате звездного коллапса. В настоящее время, однако, мы недостаточно понимаем астрофизику, чтобы рассчитать эффекты изменения всех параметров. Идея Смолина не подтверждена и не опровергнута; она остается интригующей спекуляцией.

И каково отношение всего этого к проблеме внеземного разума? Что ж, Эдвард Харрисон делает спекуляцию еще на шаг дальше.^[98] Он тоже подчеркивает давнюю загадку того, почему физические константы кажутся как раз подходящими для развития и поддержания органической жизни. Теория Смолина частично объясняет эту загадку, но Харрисон утверждает, что связь между образованием черных дыр и условиями, необходимыми для жизни, слишком слаба. Предположим, однако, что когда-нибудь в будущем идея Смолина превратится в устоявшуюся космологическую теорию. Тогда, предполагает Харрисон, мы могли бы прийти к убеждению, что нам следует создавать как можно больше черных дыр, ибо тем самым мы увеличили бы вероятность того, что другие вселенные могли бы содержать разумную жизнь. Более того, технологической цивилизации не нужно заморачиваться со звездным коллапсом, чтобы создать черную дыру. Возможно, что, построив Большой адронный коллайдер, люди уже обладают машиной для генерации черных дыр – это были бы крошечные черные дыры, но это, предположительно, не имеет значения. Возможно, мы уже обладаем технологией для создания вселенных целыми ведрами; более технологически развитая цивилизация, чем наша, наверняка сможет генерировать огромное количество черных дыр. Если в будущем мы сможем создавать дочерние вселенные, возможно, наша собственная вселенная была создана разумной жизнью. Возможно, Бог трудился не шесть дней; возможно, это была ВЦ, во вселенной с фундаментальными физическими параметрами, очень похожими на наши, которая трудилась над созданием черной дыры – черной дыры, которая привела к образованию нашей вселенной и, в конечном счете, нас.

Я не уверен, сможет ли когда-либо предположение Харрисона разрешить парадокс Ферми к всеобщему удовлетворению. Могла ли ВЦ передать информацию через «отскок», создающий другую вселенную? Если нет, как мы могли бы когда-либо узнать, была ли наша вселенная искусственно создана в лаборатории внутри какой-то другой вселенной? Однако мысль о том, что они могли бы передать сообщение, интригует. Если бы мы нашли такое сообщение, то знали бы, что даже если наша вселенная лишена какой-либо другой разумной жизни, мы не одиноки в мультивселенной.

4. Они существуют, но мы их еще не видели и не слышали

Позиция, которую многие ученые занимают по вопросу внеземной жизни, такова. Галактика содержит миллиарды обитаемых, землеподобных планет. На некоторых из этих планет, возможно, на десятках тысяч из них, существует жизнь. И на некоторых из этих планет существуют ВЦ, технологически значительно опережающие нашу собственную. Этот вывод, по-видимому, следует из Принципа Посредственности – представления о том, что Земля является типичной планетой, вращающейся вокруг звезды обычного типа в ординарной части Галактики. Этот принцип хорошо служил науке со времен Коперника. Ученые, занимающие эту позицию, однако, должны ответить на вопрос Ферми. Если ВЦ существуют, то почему их здесь нет? По крайней мере, почему мы о них не слышали?

Существует множество ответов, варьирующихся от технологических (например, межзвездные путешествия невозможны) до практических (например, связь на межзвездных расстояниях по своей сути затруднена) и социологических (например, все общества, достаточно развитые для разработки межзвездных путешествий или связи на межзвездных расстояниях, неизбежно самоуничтожаются). В этой главе обсуждаются 40 решений парадокса, утверждающих, что «они» существуют, но существуют технологические, практические, социологические или иные причины, по которым на сегодняшний день у нас нет доказательств существования внеземных цивилизаций.

Одной из слабостей некоторых из этих решений парадокса, особенно социологических аргументов, является то, что для ответа на вопрос Ферми они должны применяться к каждой ВЦ. Я оставляю читателю решить, могут ли такие ответы разрешить парадокс, по отдельности или в комбинации.

Несколько предложений в этой главе основаны на наблюдении, что здесь, на Земле, желание и способность выполнять вычисления неуклонно растут. Если эта тенденция сохранится, кто знает, куда она нас приведет? Если развитые ВЦ мотивированы желанием максимизировать вычисления, кто знает, куда приведет их это желание? В качестве примера того, как вычисления могут помочь разрешить парадокс Ферми, рассмотрим гипотезу эстивации (летней спячки)^[99] Андерса Сандберга, Стюарта Армстронга и Милана Чирковича. Эстивация (не расстраивайтесь, мне тоже пришлось посмотреть) – это период длительного оцепенения, в который впадают некоторые существа. В отличие от гибернации (зимней спячки), которая является реакцией на зимний холод, эстивация является реакцией на жару или засуху и поэтому чаще всего наблюдается в летние месяцы. Сандберг и его коллеги указывают, что стоимость заданного объема (необратимых) вычислений пропорциональна температуре. Один джоуль энергии сегодня купит вам определенный объем вычислений. Однако, если вы подождете, Вселенная расширится и при этом остынет, и этот джоуль энергии будет стоить больше с точки зрения вычислений, которые он может купить. С точки зрения объема вычислений, который может быть выполнен, имеет огромную ценность ожидание перед тем, как решить использовать свой энергетический запас; если вы подождете триллион лет, вы выиграете примерно в 10³⁰ раз.

Итак, вот идея: цивилизации, мотивированные желанием максимизировать вычисления, колонизируют определенную часть вселенной, чтобы получить доступ к достаточному количеству сырья, а затем впадают в эстивацию, пока не станет рациональным использовать эти ресурсы для вычислений. Мы не видим ВЦ сейчас, потому что они «спят», укрываясь от невыносимой жары нашей современной вселенной.

К этому аргументу необходимо добавить ряд других элементов, чтобы гипотеза эстивации полностью ответила на вопрос Ферми. Сандберг и его коллеги в настоящее время разрабатывают эти элементы, пока я пишу это, поэтому я не могу представить ее здесь как отдельное решение. Тем не менее, по мере того как наше собственное общество становится все более цифровым, я уверен, что все больше людей будут задаваться вопросом, играют ли вычисления роль в разрешении парадокса Ферми – через эстивацию, через стремительный рывок к Сингулярности или, что более вероятно, через какой-то другой механизм, о котором нам еще предстоит мечтать.

Решение 11: Звезды слишеом далеко

…между звездами, какие расстояния. Райнер Мария Рильке, Сонеты к Орфею, Часть 2, XX

Возможно, самое простое решение парадокса Ферми заключается в том, что расстояния между звездами слишком велики, чтобы позволить межзвездные путешествия. Возможно, независимо от того, насколько технологически развитым становится вид, он не может преодолеть барьер межзвездного расстояния. (Это объяснило бы, почему ВЦ нас не посетили, но не обязательно, почему мы о них не слышали. Но давайте пока отложим эту критику в сторону.)

То, что звезды далеко, само по себе не делает межзвездные путешествия недостижимыми. Безусловно, возможно построить судно, которое сможет покинуть планетную систему, а затем путешествовать через межзвездное пространство. Возьмем нашу Солнечную систему в качестве примера: ее вторая космическая скорость, начиная с расстояния Земли от Солнца, составляет 42 км/с. Другими словами, если мы запустим судно со скоростью 42 км/с относительно Солнца, то оно сможет вырваться из тисков гравитационного влияния Солнца. Оно может стать звездолетом. Без проблем: НАСА уже построило несколько таких аппаратов. С нашей нынешней технологией нам приходится немного хитрить и использовать гравитационную помощь планет: так называемый «эффект пращи» необходим для разгона медленно движущегося аппарата до второй космической скорости. Но, как бы мы ни достигли этого, факт в том, что с нашим нынешним уровнем технологий мы можем достичь межзвездного пространства.

«Вояджер–1», запущенный в сентябре 1977 года, облетел внешние планеты, прежде чем отправиться в космос. В феврале 1998 года он стал самым удаленным искусственным объектом, и на момент написания статьи, в июне 2014 года, он находится чуть более чем в 127 а.е. от Солнца – в четыре раза дальше, чем самая дальняя планета, Нептун. Если только инопланетные зонды не подберут его, как это случилось с вымышленным «Вояджером–6» в фильме «Звездный путь: Фильм», он в конечном итоге совершит свое ближайшее сближение со звездой – он пролетит в пределах 1,6 световых лет от невзрачной звезды M4 под названием AC+79 3888. Беда в том, что «Вояджеру» потребуется^[100] десятки тысяч лет, чтобы достичь своего ближайшего сближения со звездой. И в этом заключается трудность межзвездных путешествий: если не двигаться быстро, время в пути будет долгим.

Лучший способ оценить скорость звездолета – это выразить ее в долях c, скорости света,^[101] поскольку c – это универсальный предел скорости. Скорость света в вакууме составляет 299 792,458 км/с. Таким образом, «Вояджер–1», который на момент написания статьи удаляется от Солнца со скоростью 17,26 км/с, движется всего лишь со скоростью 0,000058c. Звезды так широко разнесены, что предпочтительным методом представления межзвездных расстояний является использование светового года: расстояния, которое свет проходит за один год. Например, ближайшая к нашему Солнцу^[102] звезда – Проксима Центавра, которая находится на расстоянии 4,22 световых лет. Таким образом, самому быстрому возможному «аппарату» – фотонам света – требуется более 4 лет, чтобы достичь ближайшей звезды; «Вояджеру–1», если бы он двигался в этом направлении, потребовалось бы почти 73 000 лет, чтобы совершить то же путешествие. Еще один способ оценить эти цифры – осознать, что после десятилетий путешествия «Вояджер–1» находится всего в 17,6 световых часах; намного меньше светового дня. Именно огромное время в пути при движении со скоростью ниже световой заставляет многих комментаторов заключать, что межзвездные путешествия, хотя, возможно, и не являются теоретически невозможными, непрактичны.

Но, возможно, исследование Галактики, даже со скоростями «Вояджера», возможно. Еще в 1929 году Джон Бернал предложил идею^[103] «корабля поколений» или «космического ковчега»: медленно движущегося автономного аппарата, который фактически представлял бы собой целый мир для своих пассажиров. После старта с родной планеты многие поколения пассажиров жили бы и умирали, прежде чем корабль достиг бы места назначения. Идея Бернала была замечательно инсценирована в рассказе Хайнлайна «Вселенная».^[104] Другая возможность заключалась бы в том, чтобы поместить пассажиров в анабиоз, как в фильме «Чужой», и оживить их по прибытии. Было даже предложено транспортировать замороженные эмбрионы на медленно движущихся аппаратах, а затем выращивать их в искусственных матках в конце пути. И понятие направленной панспермии (Решение 6) не предполагает использования релятивистских космических кораблей; Галактику можно было бы засеять с помощью медленно движущихся зондов.

Однако кажется очевидным, что нам нужно строить аппараты, которые могут путешествовать со значительной долей скорости света, если мы хотим достичь звезд за разумное время. Даже тогда время в пути было бы долгим в масштабе индивидуальной человеческой жизни. Например, игнорируя время ускорения и замедления в начале и конце пути, кораблю, движущемуся с огромной скоростью 0,1c, потребуется 105 лет, чтобы достичь Эпсилона Эридана, одной из ближайших звезд, подобных Солнцу. Немногие члены экипажа, впервые увидевшие свою новую звезду, помнили бы звезду, которую они покинули. Но обязательно ли это проблема? Говоря о времени в пути, мы склонны предполагать, что люди предпочтут не проводить столько лет своей жизни вдали от дома. Но мы основываем это предположение на нынешней продолжительности человеческой жизни. Получив дипломы, несколько моих более предприимчивых современников решили потратить год – что составляет примерно 2% их взрослой жизни – просто путешествуя по миру. Если бы продолжительность человеческой жизни увеличилась, скажем, в десять раз, и можно было бы достичь истинно релятивистских скоростей, тогда, возможно, предприимчивая душа была бы вполне готова потратить всего лишь десятилетие своей жизни на путешествие к звездам. Есть вещи, которые мы можем узнать^[105] вещи, которые мы можем испытать, только отправившись туда и изучая части вселенной на месте; одного этого факта может быть достаточно, чтобы соблазнить людей отправиться в путешествие. Возможно, даже столетнее путешествие не будет редкостью. Кто знает? Как всегда, трудно судить о будущей деятельности на основе нынешних технологий.

Упомянутое выше время в пути – 105 лет до Эпсилона Эридана при 0,1c – это время, которое измерили бы земные наблюдатели. Люди на корабле измерили бы немного меньший интервал из-за эффекта замедления времени специальной теории относительности. Замедление времени – еще одно из необычных следствий специальной теории относительности. Точно так же, как масса движущихся объектов увеличивается, так и движущиеся часы замедляются. Чем быстрее часы движутся относительно наблюдателя здесь, на Земле, скажем, тем медленнее эти часы кажутся идущими по сравнению с часами, которые несет земной наблюдатель. Мы вправе игнорировать эффекты замедления времени для бортовых наблюдателей, путешествующих со скоростью 0,1c, поскольку эффект составляет всего около 0,5%. Однако чем ближе скорость к c, тем заметнее эффект. Кораблю, летящему к Эпсилону Эридана со скоростью 0,999c, потребовалось бы 10,5 лет для завершения путешествия, измеренного земными наблюдателями, но для члена экипажа путешествие заняло бы всего 171 день! Если бы можно было путешествовать со скоростями, бесконечно малыми по сравнению с c, то для путешественника путешествие заняло бы всего лишь долю секунды. Путешествие к самым далеким галактикам было бы возможно в течение человеческой жизни^[106] – хотя для земных наблюдателей путешествие заняло бы так много времени, что сама Земля погибла бы в предсмертных муках Солнца.

Какова вероятность того, что разумный вид сможет разработать методы межзвездных путешествий на разумных скоростях? (Под «разумной» я подразумеваю любую скорость, которая позволяет миссии достичь ближайших звезд за сотни, а не десятки тысяч лет. Высокорелятивистские скорости были бы предпочтительнее, конечно, поскольку они сделали бы звезды доступными для людей, живущих человеческую жизнь. Но корабль, покидающий Солнечную систему со скоростью 0,01c, достигнет ближайшей звезды примерно за 430 лет, что делает звезды доступными для кораблей поколений.) Чтобы ответить на это, нам нужно рассмотреть различные технологии космических путешествий, которые были предложены. Здесь я даю лишь краткий обзор; примечания в последующей главе указывают на дополнительные ресурсы. (Обратите внимание, что если технологически развитые ВЦ в настоящее время имеют космические корабли, движущиеся с релятивистскими скоростями, то мы могли бы их обнаружить^[107] по тому, как свет отражается от кораблей. Сгустки материи обычно не движутся со скоростями 0,1–0,5c, поэтому, если бы мы заметили доплеровский сдвиг, связанный с отражением от такого быстро движущегося объекта, мы вполне могли бы заключить, что он имеет искусственное происхождение.)

Хотя я концентрируюсь здесь на методах движения, стоит помнить, что есть и другие факторы, которые следует учитывать. Например, звездолет, летящий на высоких скоростях, подвергался бы яростной бомбардировке: крошечные частицы пыли из межзвездной среды передавали бы большое количество энергии структуре звездолета. Защита конструкции от такой эрозии и защита экипажа от более коварной проблемы бомбардировки космическими лучами потребовали бы сложной защиты. Существует также проблема навигации:^[108] звезды движутся с разными скоростями в трех измерениях, что затрудняет встречу медленной миссии с конкретной звездой. Тем не менее, эти проблемы спорны, если не существует систем, способных разогнать корабль до звезд. Если межзвездные путешествия навсегда останутся непрактичными, то, возможно, у нас есть решение парадокса Ферми.

Ракеты

Первоначальная идея большинства людей о двигательной установке звездолета – это автономная ракета. Привычные химические ракеты, используемые НАСА и ЕКА для запуска спутников, получают всю свою энергию и рабочее тело из бортовых запасов. Рассмотрим, например, миссии «Аполлон». Многоступенчатые ракеты «Сатурн-V» сжигали жидкое топливо: смесь керосина с жидким кислородом для первой ступени и жидкий водород с жидким кислородом для второй ступени. Выхлоп от этих химических реакций был достаточен для достижения Луны, но этот подход просто нецелесообразен для межзвездных путешествий. Проксима Центавра в 100 миллионов раз дальше Луны: керосиновые баки, необходимые для ее достижения, были бы огромными!

Рис. 4.1 110-метровый космический корабль «Аполлон–11» был запущен со стартовой площадки A стартового комплекса 39 Космического центра Кеннеди в 09:32 16 июля 1969 года. На борту находились астронавты Армстронг, Олдрин и Коллинз. Этот аппарат, первым доставивший людей на другой мир, был бы непрактичен для межзвездных путешествий. (Источник: NASA)

Тем не менее, возможно использование вариаций на эту тему. На протяжении десятилетий ученые рассматривали различные альтернативы химическим ракетам. Ионная ракета, например, выбрасывала бы заряженные атомы для создания тяги; ракета на ядерном синтезе генерировала бы высокоскоростной выхлоп частиц с помощью управляемых термоядерных реакций. Возможно, самая смелая возможность – это антиматерийная ракета, впервые предложенная в 1953 году Ойгеном Зенгером.^[109] Когда частица материи вступает в контакт со своей античастицей, и частица, и античастица взаимно аннигилируют и производят энергию. Правильно выберите исходные частицы, и, возможно, удастся направить продукты аннигиляции в направленный выхлоп. Хотя дальнейший анализ показал, что первоначальная конструкция Зенгера не могла быть успешной, достижения в физике антиматерии, сделанные в последние десятилетия, стимулировали предложения, которые однажды могут привести к созданию антиматерийной ракеты.