Макс Тегмарк - Жизнь 3.0. Быть человеком в эпоху искусственного интеллекта

Для нынешнего человечества жизнь на сфере Дайсона или внутри нее была бы в лучшем случае непривычной, а в худшем – невозможной, но это не должно удерживать будущие биологические или небиологические формы жизни от стремления к этому. При вращении на орбите гравитации практически не будет, и если вы захотите прогуляться по стационарному ее варианту, не сваливаясь, вы сможете сделать это только на внешней поверхности противоположной Солнцу, и сила притяжения там будет в десять тысяч раз слабее той, к которой вы привыкли. У вас не будет никакого магнитного поля (если только вы не создадите его сами), которое защищало бы вас от опасных частиц, летящих от Солнца. Но есть и хорошие новости: на сфере Дайсона, расположенной на нынешней земной орбите, у нас будет в 500 миллионов раз больше места, чем сейчас.

Рис. 6.1

Пара вращающихся в противоположных направлениях цилиндров О’Нила обеспечивает людям комфортное обитание с силой гравитации как на Земле. Надо только держать плоскости вращения ориентированными строго на Солнце. Искусственная гравитация создается во вращающихся цилиндрах центробежной силой, а поворачивающиеся зеркала направляют солнечные лучи так, чтобы день и ночь чередовались по обычному 24-часовому циклу. Малые цилиндры в кольцах предназначены для сельского хозяйства. Изображение предоставлено Риком Гвидиче (NASA).

Если мы хотим иметь более привычные и похожие на земные места обитания, то нам есть на что надеяться: построить их значительно легче, чем сферу Дайсона. Например, на рис. 6.1, 6.2 показан проект цилиндрических станций, спроектированных американским физиком Герардом О’Нилом, на которых будет искусственное гравитационное поле, защита от космических лучей, 24-часовой световой цикл, искусственная земная атмосфера и земная экосистема. Такие станции могут свободно вращаться на орбите внутри сферы Дайсона, или их модифицированные варианты могут быть прикреплены к ней снаружи.

Рис. 6.2

Один из цилиндров О’Нила с предыдущего рисунка, вид изнутри. При диаметре в 6,4 км и скорости вращения 1 оборот каждые 2 минуты центробежная сила на внутренней поверхности цилиндра окажется равной силе тяжести на Земле. Солнце сейчас у вас прямо за спиной, но кажется, что оно сверху, потому что его лучи идут от расположенного за пределами цилиндра зеркала. На ночь зеркало поворачивается так, что солнечные лучи не попадают внутрь цилиндра. Герметически закрывающиеся входы и выходы не дают атмосфере просочиться наружу. Изображение предоставлено Риком Гвидиче (NASA).

Табл. 6.1.

Эффективность превращения вещества в энергию в сопоставлении с теоретическим пределом в E = mc 2. Как объясняется в основном тексте, получение 90 % всей энергии возможно при испарении черной дыры, но это слишком медленный процесс, чтобы был шанс воспользоваться им на практике, а любое ускорение его ведет к существенному снижению эффективности.

Хотя сферы Дайсона по современным стандартам высокопроизводительны в энергетическом отношении, они ни в чем не выходят за пределы, определенные законами физики. Эйнштейн учил нас, что если мы можем превратить массу в энергию со 100-процентной эффективностью [38] Если вы работаете в энергетике, то вам привычнее другое определение эффективности, при котором за меру эффективности принимается отношение полезной энергии ко всему полученному ее количеству. , то имеющаяся масса m на входе даст нам на выходе энергию Е , количество которой будет определяться формулой:

E = mc 2,

где с – скорость света. Это означает, что, так как скорость света огромна, то небольшой массы достаточно, чтобы произвести очень большое количество энергии. Если бы мы в изобилии располагали антиматерией (которой у нас совсем нет), то построить электростанцию со 100-процентной эффективностью было бы совсем просто: просто подливая по чайной ложке антиматерию в бак с водой, мы высвобождали бы каждый раз столько же энергии, сколько высвобождает взрыв 200 тысяч тонн тротила или более или менее типичной водородной бомбы, чего вполне достаточно на 7 минут для всей планеты.

Рис. 6.3

Более совершенные технологии позволят извлекать из вещества существенно больше энергии, чем мы можем получить перевариванием пищи или сжиганием топлива, и даже водородный синтез позволяет извлечь лишь небольшую часть энергии – в 140 раз меньше, чем допустимо с точки зрения законов физики. Силовые станции, использующие сфалероны, квазары или испаряющиеся черные дыры, позволяют существенно улучшить энергоотдачу.

В отличие от этого любой из способов получения энергии, применяемых нами сейчас, прискорбно неэффективен, о чем можно судить по данным табл. 6.1 и рис. 6.3. Переваривание шоколадного батончика эффективно всего на 0,00000001 % – в том смысле, что при этом высвобождается лишь одна триллионная часть от mc 2 – содержащейся в нем энергии. Будь ваш желудок эффективен хотя бы на 0,001 %, одного обеда вам бы хватило до конца жизни. По сравнению с тем, как мы едим, сжигание угля или бензина всего лишь в 3 и 5 раз эффективнее соответственно. Современный атомный реактор, расщепляя ядра урана, производит энергию гораздо продуктивнее, но и он пока не может добыть больше 0,08 % от той, что там есть. Термоядерный реактор в ядре Солнца на порядок более эффективен, чем все, что мы построили, – он добывает 0,7 % содержащейся в ядрах водорода энергии за счет слияния их друг с другом и превращения в ядра гелия. И даже если мы когда-нибудь заключим Солнце в идеальную сферу Дайсона, мы никогда не сможем превратить в полезную для нас энергию больше 0,08 % его массы, потому что как только Солнце израсходует примерно одну десятую содержащегося в нем водорода, оно завершит свою жизнь нормальной звезды и разрастется в красного гиганта, а потом начнет медленно умирать. И для других звезд дела обстоят не лучше: доля водорода, который им удастся израсходовать за время своей нормальной жизни, колеблется от 4 % для самых маленьких звезд до 12 % – для самых больших. Если мы сделаем совершенный ядерный реактор, который будет на 100 % синтезировать весь попадающий в него водород в гелий, мы и в этом случае застрянем на обидно низком показателе в 0,7 % эффективности ядерного синтеза. Что бы такое придумать получше?