Что нужно, чтобы инопланетяне посетили Солнечную систему
Сначала я сообщу вам плохие новости. Расстояния между звездами настолько велики, что их невозможно обычно пересечь. Конечно, возможно, вы отправите роботы-зонды, которые достигнут своей цели через двести лет (а затем вам понадобится еще столетие или около того, чтобы сообщение вернулось обратно). Но возможность того, что вы, я или кто-либо еще сможете отправиться на лучшие для отдыха планеты галактической империи, может быть просто исключена законами физики. А может и нет. Именно с такой ситуацией нам приходится иметь дело, когда мы пытаемся разобраться в вопросе об инопланетянах и межзвездных путешествиях. Мы абсолютно точно знаем расстояния между звездами. Мы также точно знаем, что Вселенная налагает ограничение скорости, когда дело доходит до пересечения этих расстояний. Далее нам нужно представить, основываясь на том, что мы знаем о структуре реальности, как инопланетяне могут обойти эти ограничения.
Если НЛО — это космические корабли из других звездных систем, то как они (или мы в будущем) смогут пересечь великие межзвездные пустоты? Первое, что нам нужно ответить на этот вопрос, — это понять, насколько велико, большое, очень-большое пространство на самом деле (перефразируя великого Дугласа Адамса). Да, я знаю, ты думаешь, что знаешь, насколько велико пространство, но поверь мне, оно больше. Каждый раз, когда мне приходится сталкиваться с такого рода расстояниями в своих исследованиях, моя способность сходить с ума от масштабов космоса (даже нашего крошечного его уголка) полностью и сильно возобновляется. Астрономы измеряют межзвездные расстояния в световых годах, что, я знаю, сбивает с толку. Световой год — это расстояние, которое свет проходит за год и простирается на шесть триллионов миль. Это шестерка с двенадцатью нулями после нее — 6 000 000 000 000 миль.
Вероятно, вы прошли милю и проехали тысячи миль. Все это проведет вас только через первые три нуля. Остальные девять требуют героического подвига воображения. Если вы ищете знакомое сравнение, это то же самое, что путешествовать вокруг Земли сотни миллионов раз. Представьте себе, сколько стыковочных рейсов и бессмысленных ожиданий вы застрянете в аэропорту О'Хара. Другой способ понять световой год — рассмотреть расстояние от Солнца до края Солнечной системы. Если галактика Млечный Путь — наш местный звездный город, то Солнечная система — это дом, в котором мы родились, а Земля — одна комната в этом доме. В 2006 году мы запустили самый быстрый из когда-либо созданных космических аппаратов «Новые горизонты» и отправили его к Плутону, который может заменять край Солнечной системы. Расстояние до Плутона примерно в тысячу раз короче светового года. Наша Солнечная система, в которой осуществляется вся человеческая деятельность на планетах и в космосе, имеет диаметр лишь крошечную долю светового года.
И вот над чем стоит задуматься: хотя «Новые горизонты» мчался в космосе со скоростью 36 000 миль в час, для достижения Плутона потребовалось около десяти лет. Из этого факта мы можем сделать вывод, что «Новым горизонтам» потребуется не менее двадцати тысяч лет, чтобы пройти один световой год. Это очень долгое время, но оно все равно не доставит нас даже на межзвездные расстояния. На расстоянии одного светового года от нас нет ничего особенного. Облако Оорта, в котором хранится большинство комет Солнечной системы, простирается примерно на световой год, поэтому даже на таком расстоянии вы все равно технически находитесь в Солнечной системе.
Вам придется пройти еще три световых года, чтобы достичь ближайшей звезды, Альфа Центавра. Путешествие аппарата «Новые горизонты» к этой звезде займет около восьмидесяти тысяч лет, а большинство звезд находятся намного дальше, чем Альфа Центавра. Галактика Млечный Путь имеет диаметр около ста тысяч световых лет. Даже если мы останемся в нашем районе, расстояние до ближайшего межзвездного Старбакса должно измеряться сотнями или тысячами световых лет. Для наших быстрейших космических зондов время путешествия составит десятки миллионов лет.
Все это служит подтверждением того, что да, космос чертовски большой. Если НЛО действительно являются межзвездными гостями, то именно эти расстояния им приходится регулярно преодолевать. Это также расстояния, которые мы должны научиться преодолевать, если хотим стать межзвездным видом, чужаками для кого-то другого.
Любая попытка преодолеть эти расстояния наталкивается на фундаментальный факт о Вселенной. Ничто не может двигаться быстрее скорости света. Это не просто факт о свете. Это факт о самой природе физической реальности. Это заложено в физике. У Вселенной есть предел максимальной скорости, и свет — это то, что движется по нему. На самом деле любая частица без массы (например, свет) движется со скоростью света, но ничто и нигде не может двигаться быстрее.
Это ограничение скорости настолько фундаментально, что оно встроено в существование причины и следствия. Конечная скорость света — это то, что заставляет эффекты следовать за такими причинами, как разбивание посуды только после того, как ее сбивают со стола.
Конечно, может быть и другая физика, о которой мы не знаем, которая имеет отношение к вопросу о межзвездных путешествиях. Тем не менее, эта скорость света настолько важна для всей известной физики, что если вы хотите, чтобы НЛО были космическими кораблями, вы не можете обойти это, просто сказав: «О, они это поймут». Тебе придется работать усерднее.
Теперь давайте углубимся в проблему. Учитывая эти безумные межзвездные расстояния, как мы можем экстраполировать понимаемую нами физику, чтобы увидеть, как эти инопланетяне (или мы в будущем) могут пересечь космическую пустоту. У нас есть несколько возможностей:
Корабли поколений: В зависимости от их биологии продолжительность жизни наших гипотетических инопланетян может быть короче, чем многовековое путешествие, необходимое для медленного путешествия между звездами на субсветовой скорости. Для нас это, безусловно, так. Если вы не спите всю дорогу, то к тому времени, как доберетесь туда, вы будете мертвы. Один из способов обойти эту дилемму смерти по прибытии — завести детей попутно. Вы все равно будете мертвы, но ваши дети, внуки или потомки праправнуков выживут.
Корабли поколений (также называемые кораблями веков) — один из способов межзвездных путешествий. Однако эти корабли должны быть довольно большими, чтобы перевозить целую колонию космических путешественников. Было бы трудно пропустить один из них, если бы он вышел на орбиту. Кроме того, вы можете себе представить, что эти внуки будут очень разозлены тем, что им придется провести всю свою жизнь на вонючем космическом крейсере. Может быть, это дети хаотично управляют НЛО; это могло бы многое объяснить.
Криосон: Еще один очевидный ответ на дилемму смерти по прибытии — впасть в спящий режим. Технология криосна по сути «заморозит» метаболизм тела (или, по крайней мере, замедлит его) на время путешествия. Несмотря на то, что это является основным предметом научной фантастики, никто даже близко не приблизился к тому, чтобы заставить это работать на высших животных, таких как млекопитающие.
Тем не менее, это тот тип решения, которое не требует новой физики для волшебного существования (возможно, просто новой биологии). Кроме того, если «постбиологическая» машинная жизнь действительно существует (как мы узнаем позже), то, возможно, некоторые инопланетяне перейдут на кремниевую цифровую форму, и вопрос о длительных временных масштабах больше не будет проблемой.
Легкие паруса. Хотя луч солнечного света еще никого не уносил по улице, фотоны (частицы света) действительно оказывают воздействие — толчок — на материю. Если бы вы могли растянуть достаточно большой лист материала в космосе, вы могли бы использовать Солнце, чтобы передвигаться в космосе. Идея таких солнечных парусов существует уже давно, но в 2016 году Филип Любин из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре предложил использовать не Солнце, а очень мощные гигантские лазеры, чтобы обеспечить свет для межзвездных путешествий.
Имея достаточно большой наземный лазер, вы могли бы ускорить парус в космосе (и привязанный к нему корабль) почти до скорости света. Таким образом, вы сможете преодолеть расстояние между близлежащими звездами за годы или десятилетия, а не за тысячи столетий.
Миллиардер-филантроп Юрий Мильнер настолько увлекся этой идеей, что выделил 100 миллионов долларов на развитие проекта Breakthrough Starshot. Это долгосрочная работа, рассчитанная на тридцать лет, потому что именно настолько сложно будет развивать технологию. Проблема с НЛО, использующими эту технологию, заключается в том, что вам нужен еще один гигантский лазер в целевой звездной системе, чтобы замедлить вас, если вы захотите остановиться и посетить ее.
Червоточины. Если скорость света ограничивает скорость перемещения в космосе, то лучшим решением для межзвездных путешествий может быть избежание сквозной части проблемы. Эта возможность была одним из подарков, которые Эйнштейн подарил нам своей общей теорией относительности (ОТО). В теории относительности пространство не является пустой пустотой. Слитое со временем в единое целое, называемое пространством-временем, оно похоже на гибкую ткань, которую можно сгибать, растягивать и складывать.
Червоточины — это своего рода пространственно-временной туннель, который использует эту складчатость для соединения двух широко разделенных областей пространства. Хотя такие червоточины (так называемые мосты Эйнштейна-Розена) определенно разрешены в ОТО, они, к сожалению, нестабильны. Как только червоточина образуется (любыми способами, естественными или иными), она почти мгновенно захлопывается. Если бы инопланетяне хотели использовать червоточины для создания своего рода галактической транзитной системы, им нужно было бы найти то, что физики называют экзотической материей. Это вещество обладает настоящими антигравитационными свойствами и буквально раздвигает пространство.
Если бы инопланетяне обладали и могли контролировать экзотическую материю, они могли бы открыть два устья червоточины и соединить две отдаленные части галактики. Прежде чем вы начнете слишком волноваться, здесь есть большая заминка. Экзотическая материя нереальна. Это просто термин, который можно добавить к уравнениям ОТО. Включите этот термин в формулы, и это изменит их поведение. Ура! Но это не значит, что этот термин представляет собой что-то, что действительно существует во Вселенной. Тем не менее, этот термин антигравитации возможен в рамках физических уравнений теории относительности, поэтому, если экзотическая материя — это нечто большее, чем несбыточная мечта физика, возможно, она могла бы послужить средством для быстрых межзвездных путешествий.
Варп-двигатели (также известные как гипердвигатели). Варп-двигатели — или гипердвигатели, или приводы со сдвигом кадров, или называйте их как хотите — являются основным продуктом научной фантастики. Если вы хотите, чтобы ваши персонажи легко путешествовали по галактике, просто установите на их корабль варп-двигатель, и никто не будет задавать никаких вопросов. Если бы инопланетяне могли построить варп-двигатель, они бы снова использовали идею «ткани пространства» из ОТО Эйнштейна. Привод не переносит вас через пространство из одного места в другое. Вместо этого он создает «пузырь деформации», который растягивает, а затем расслабляет пространство-время вокруг вас. Вы не путешествуете в космосе быстрее света; вы искажаете и разворачиваете само пространство быстрее, чем свет.
Хотя ничто не может двигаться в пространстве быстрее скорости света, пространство (то есть пространство-время) может двигаться с любой скоростью, какую пожелает. В варп-пузырях приятно то, что они, как и червоточины, теоретически возможны в ОТО, как показал физик Мигель Алькубьерре в знаменитой статье 1994 года. Но, как и следовало ожидать, существуют действительно серьезные проблемы с варп-двигателями. И снова вам понадобится эта несуществующая экзотическая материя.
Еще более проблематично то, что пузыри варпа могут генерировать огромные ударные волны высокоэнергетических гамма-лучей по мере своего движения. Как только вы выйдете из варпа, этот взрыв энергии сожжет все на вашем пути и стерилизует любую планету, которую вы посещаете. Не лучший способ сообщить о своем прибытии в космопорт.
Квантовая механика: Квантовая физика, наша сверхмощная теория атомного и субатомного мира, общеизвестна странностью. В квантовой механике физики вынуждены говорить о частицах, находящихся в двух местах одновременно, или о двух частицах, мгновенно влияющих друг на друга, даже если они находятся на противоположных сторонах Вселенной. Даже спустя сто лет после того, как квантовая механика стала самой точной и мощной физической теорией из когда-либо созданных, основой всех наших электронных чудес, мы все еще не можем сказать, что понимаем, что она говорит нам о реальности. Лично я считаю, что это очень круто.
Однако для межзвездных путешествий это означает, что в квантовой механике может скрываться что-то, что позволит вам обойти очевидные ограничения ОТО относительно пространства и времени. Некоторые люди, работающие над объединением квантовой механики и ОТО в теорию квантовой гравитации, даже полагают, что пространство-время не может быть фундаментальным. Вместо этого оно может возникнуть из какого-то более глубокого аспекта квантовой реальности.
Так что да, квантовая механика может иметь в запасе некоторые хитрости, о которых достаточно развитые инопланетные виды могли бы знать и использовать для межзвездных путешествий. Но будь осторожен. В отличие от других пунктов нашего списка, здесь мы определенно вытягиваем надежду из наших кейстеров. Здесь пока нет никакой физики, кроме как махать рукой в ответ на проходящие квантовые странности.
Итак, это все. Насколько нам известно (которых может быть недостаточно), это все, что мы или инопланетяне имеем, когда дело касается физики и межзвездных путешествий. Хороший писатель-фантаст мог бы найти другие творческие способы представить себе путь от одной звезды к другой, но приведенный выше список в значительной степени исчерпывает то, что мог бы предложить ученый, основываясь на том, что мы знаем о реальности (а это очень много). Важно знать, что с точки зрения экспериментально подтвержденной физики, после первых двух возможностей Элвис определенно покинул здание.
Чтобы завершить картину, мы также можем задаться вопросом, как технология межзвездных двигателей пришельцев может повлиять на то, что они здесь делают. Если они будут ограничены в перемещении со скоростью света или ниже ее, это ограничит их способность построить галактическую цивилизацию. Когда на отправку дипломата между двумя планетами уходит двести лет, а никто не живет больше ста лет, у вас возникает проблема.
Да, возможно, вы могли бы решить эту проблему с помощью криосна, но для прибытия этого дипломата все равно потребуется двести лет. За это время на родной планете многое изменится. Будет ли вообще в обоих мирах одинаковое правительство к тому времени, когда туда доберется дипломат? И после переговоров, чтобы дать ответ, все равно потребуется еще два столетия. Очень долго ждать фразы «Они сказали: «Иди к черту»» (или чего-то еще).
Все это означает, что если варп-двигатели или другие технологии, работающие быстрее скорости света, невозможны, то наши представления о межзвездных цивилизациях могут быть очень ошибочными. Если никто не может путешествовать быстрее света, возможно, каждая солнечная система сама по себе. В этом случае вы никогда не получите галактических империй, а только отдельные планетарные культуры. Эти культуры могут время от времени отправлять миссии поселений, чтобы пересечь звезды, но, учитывая расстояния и время путешествия, даже если эти поселения преуспеют, они быстро культурно отойдут от родного мира. Если это так, то инопланетяне, посещающие Землю, не являются представителями какой-то Зорговской Галактической Федерации с огромным опытом общения со многими мирами и многими культурами. Вместо этого они будут разовыми, и мы можем быть их первым визитом куда-либо.
Теперь давайте остановимся и сделаем глубокий вдох. Все, что я только что вам рассказал, — это глубокая куча предположений. Однако это происходит из-за серьезного отношения к науке. Вот что делает исследование таким увлекательным. Жизнь всегда существует в рамках ограничений, которые накладывает на нее Вселенная. Технологии могут противостоять этим ограничениям, но они не устранят сам факт этих ограничений. Двигателям нужна мощность. Машины ломаются. Любая инопланетная технология, какой бы замечательной она ни была, должна иметь дело с этими ограничениями, поэтому теперь давайте спросим, какие еще виды сверхпродвинутых технологий, посещающих НЛО инопланетян, могут быть в их наборе инструментов.
