Мичио Каку - Будущее человечества. Колонизация Марса, путешествия к звездам и обретение бессмертия

Чтобы подстегнуть интерес к таким проектам, как космический лифт, НАСА финансирует программу Centennial Challenges, в рамках которой проводятся конкурсы и выдаются призы энтузиастам, разрабатывающим космические технологии. Как представитель телеканала я вел конкурс, в котором участники предлагали свои компоненты для прототипа мини-лифта. Я видел, как при помощи лазерных лучей они гнали небольшую капсулу вверх по длинному тросу. Это молодые люди, убежденные в том, что космический лифт распахнет двери небес для всех желающих, новый класс предпринимателей-инженеров, которые жаждут строить будущее.

Космический лифт произвел бы настоящую революцию в наших отношениях с космосом. Пространство, открытое только для астронавтов и военных пилотов, могло бы стать игровой площадкой для детей и целых семей. Лифт предложил бы нам эффективный подход к космическим путешествиям и космическим носителям нового типа, включая звездолеты, способные летать почти со скоростью света.

Если смотреть на вещи реалистически, космический лифт с учетом стоящих перед нами громадных инженерных проблем вряд ли удастся построить до конца этого столетия.

Разумеется, присущие нам как виду любопытство и амбиции со временем заставят нас когда-нибудь пойти дальше термоядерных двигателей и двигателей на антивеществе и принять важнейший вызов. Не исключено, что однажды мы сумеем преодолеть абсолютный предел скорости во Вселенной — скорость света.

Как-то раз один мальчик прочел детскую книжку — и изменил мировую историю. Шел 1895 г., и крупные города только начинали покрываться сетью электрических проводов. Чтобы разобраться в этом странном новом явлении, мальчик принялся за «Популярные книги по естественным наукам» Аарона Бернштейна. В них автор просил читателей представить, что они несутся вместе с электрическим током по телеграфным проводам. Мальчик задумался: а что, если заменить электрический ток лучом света? Можно ли обогнать свет? Он рассудил, что, поскольку свет — это волна, световой луч должен выглядеть неподвижным, будто застывшим во времени. Однако он быстро сообразил, что никто никогда не видел неподвижной световой волны. Следующие десять лет он потратил на поиски разгадки.

И наконец в 1905 г. он нашел ответ. Звали мальчика Альберт Эйнштейн, а теория его получила название специальной теории относительности [44]. Он открыл, что обогнать световой луч невозможно, поскольку скорость света — абсолютный предел скорости во Вселенной. При приближении к ней начинают происходить странные вещи. Ваш корабль становится тяжелее, а время внутри него замедляется. Если бы можно было каким-то образом достичь скорости света, то тот, кто его достиг, стал бы бесконечно тяжелым, а время для него остановилось бы. Однако и то и другое невозможно, и это означает, что преодолеть световой барьер тоже невозможно. Эйнштейн, как дорожный полицейский, установил во Вселенной абсолютное ограничение скорости — и заставил мучиться несколько поколений ученых-ракетчиков.

Но Эйнштейну этого было мало. Теория относительности объясняла многие загадки природы света, но он хотел, чтобы его теория была применима еще и к гравитации. В 1915 г. он предложил поразительную гипотезу. Эйнштейн постулировал, что пространство и время, которые прежде считались инертными и статичными, на самом деле весьма динамичны и похожи на гладкое полотно, способное изгибаться, растягиваться и искривляться. Согласно его гипотезе, Земля обращается вокруг Солнца не потому, что притягивается солнечной гравитацией, а потому, что Солнце искривляет пространство вокруг себя. Ткань пространства-времени подталкивает Землю и заставляет ее двигаться по кривой вокруг Солнца. Попросту говоря, тяготение ничего не притягивает. Вместо этого пространство как бы подталкивает все объекты в нужном направлении.

Шекспир однажды сказал, что мир — театр, а люди в нем — актеры, каждый из них в свое время появляется на сцене и в свое время уходит. Представим пространство-время в виде такой сцены. Когда-то она считалась неподвижной, плоской и абсолютной; считалось, кроме того, что часы в любом ее конце тикают одинаково. Но в Эйнштейновой Вселенной эта сцена может быть искривленной, и часы на ней идут с разной скоростью. Актеры не могут беспрепятственно ходить по сцене, они спотыкаются и падают. Сами они могут утверждать, что какая-то невидимая «сила» тянет их в разных направлениях, но на самом деле это изогнутая сцена толкает их.

Кроме того, Эйнштейн понял, что в его общей теории относительности имеется просчет. Чем крупнее звезда, тем сильнее искривляется вокруг нее пространство-время. Если звезда достаточно массивна, она становится черной дырой. Мало того, ткань пространства-времени может буквально рваться, потенциально порождая кротовую нору, которая представляет собой своеобразный шлюз — короткий путь сквозь пространство. Это явление, концепцию которого предложили Эйнштейн и его ученик Натан Розен в 1935 г., сегодня называют мостом Эйнштейна — Розена.

Простейший пример моста Эйнштейна — Розена — зеркало в книге «Приключения Алисы в Стране Чудес». По одну сторону зеркала располагаются окрестности Оксфорда в Англии. По другую сторону находится фантастический мир Страны Чудес, в который Алиса мгновенно переносится, стоит ей дотронуться до зеркала пальцем.

Кротовые норы — один из любимых сюжетных ходов в кино. Хан Соло проводит звездолет «Тысячелетний сокол» сквозь гиперпространство, направив его в кротовую нору. Холодильник, который открывает героиня Сигурни Уивер в фильме «Охотники за привидениями», оказывается кротовой норой, сквозь которую она видит целую вселенную. В романе К. С. Льюиса «Лев, колдунья и платяной шкаф» этот самый шкаф также является кротовой норой, соединяющей английскую деревню с Нарнией.

Кротовые норы были открыты при исследовании математики черных дыр, представляющих собой схлопнувшиеся гигантские звезды. Их тяготение так велико, что даже кванты света не могут покинуть их. Скорость убегания для черных дыр равна скорости света. В прошлом считалось, что черные дыры стационарны и обладают бесконечной гравитацией, известной также как сингулярность. Но оказалось, что все черные дыры, обнаруженные в космосе, довольно быстро вращаются. В 1963 г. физик Рой Керр открыл, что вращающаяся черная дыра, если она движется достаточно быстро, не обязательно схлопнется в точку, но может превратиться во вращающееся кольцо. Это кольцо стабильно, потому что центробежная сила не дает ему схлопнуться. Куда же девается все, что падает внутрь черной дыры? Физики пока этого не знают. Но существует вероятность, что вещество, прошедшее в кольцо черной дыры, может выйти с другой стороны через так называемую белую дыру. Ученые уже ищут в космосе белые дыры, которые выпускали бы из себя вещество, вместо того чтобы его заглатывать, но пока ничего подобного обнаружить не удалось.