Досье внеземных цивилизаций - Биро Франсуа (бесплатные серии книг TXT) 📗
Есть разные способы постичь теорию относительности. Можно попытаться ее "понять"
воить физический смысл релятивистских эфс^ектов. Но они так расходятся с нашим повседневным опытом, с привычной нам механикой, что этот путь весьма ненадежен и доступен разве что тем, кто привык обращаться с формулами теории относительности. А можно просто принять .эти формулы на веру (зная, что они достаточным образом проверены) и выводить следствия из них.
Поскольку мы не хотим утомлять читателя математическими расчетами, а без них трудно показать, в чем состоит пресловутый "временной парадокс", ограничимся только констатацией факта: время не абсолютно, как мы привыкли считать. Оно зависит от системы, в которой его измеряют. Так, время, протекшее для меня от полудня нынешнего дня до полудня следующего, для другого совсем не обязательно равняется двадцати четырем часам. Это зависит от того, что я буду делать между двумя моментами.
Например, житель пригорода, каждый день отправляющийся на работу в Париж, привык к тому, что вечером его наручные часы и ходики, которые оставались дома на стене, показывают одно время. Но это только иллюзия, вызванная тем, что скорость пригородной электрички неизмеримо меньше скорости света. На самом деле, наручные часы немного отстали.
Если путешественник удалится от нас со скоростью, близкой к скорости света, затем остановится и таким же образом вернется назад, время для него пройдет намного медленней, чем на Земле. Если, например, он оставит дома брата-близнеца, то, вернувшись, найдет его дряхлым старцем, а сам будет по-прежнему в расцвете сил.
Чтобы проиллюстрировать этот пример, предположим, что и туда, и обратно наш путешественник движется с постоянным ускорением, равным
ускорению падающего тела на Земле: 10 метров в секунду за секунду. Если он удалится на расстояние 800 световых лет от нас, его путешествие продлится всего 27 лет. Но Земля и ее обитатели, когда он вернется, состарятся больше чем на полтора тысячелетия...
Таким образом, и "сокращение времени", и приостанавливание жизни экипажа при помощи замораживания делают путешествие доступным по времени для экипажа космического корабля, однако для оставшихся на Земле время от этого не замедляется. Теория относительности позволяет сколь угодно приближаться к скорости света, хотя и не превышать ее. Для путешествия к Проксиме Центавра и назад все равно понадобится восемь земных лет, для путешествия на 500 световых лет - тысяча...
Очевидно, что такого рода космическая экспедиция потребует полного самоотвержения не только от экипажа, но и от "сухопутных" техников, которые лишатся практической возможности воспользоваться результатами своего труда. Потому эти масштабные предприятия могут быть осуществлены усилиями многих поколений в течение десятков, а то и сотен лет - и это при условии, что через несколько лет земляне не бросят занятия космосом, не утратят страсти к познанию Вселенной и не оставят замороженных на произвол судьбы.
Здесь встает еще одна деликатная проблема. Если космическая экспедиция с Земли будет отправлена при недостаточном уровне развития технических средств, ее команда может прибыть на место позднее тех, кто воспользуется новейшими достижениями техники. Представьте себе досаду и отчаяние самоотверженных смельчаков, когда, вернувшись спустя десятилетия к жизни, чтобы осуществить свою мечту, они увидят снисходительные насмешки своих пра-пра-правнуков...
КАКИХ СКОРОСТЕЙ МЫ МОЖЕМ ДОСТИЧЬ?
Теория относительности позволяет представить себе скорости, близкие к световым. Это значит, что мы можем достичь скоростей гораздо больших, чем те, на которые способны наши нынешние космические корабли.
Как мы видели, существенным источником энергии мог бы стать водород. Термоядерная реакция прекрасно известна в теории - ведь именно она производит энергию, излучаемую Солнцем, - и мы умеем получать ее на Земле (термоядерная бомба). Но даже если мы сможем достаточно овладеть ею, чтобы использовать для ракетных двигателей, окажется, что и этой энергии далеко не достаточно.
Дело в том, что практическое использование ракеты возможно лишь при том условии, что "соотношение масс" будет не слишком велико. Под этим имеется в виду соотношение массы ракеты на старте - с двигателями, горючим и всеми необходимыми аксессуарами - с той массой, которую следует запустить.
Простой расчет показывает, что для идеальной ракеты, использующей водородно-гелиевый синтез, соотношение масс, чтобы достичь 0,99 скорости света, составит около 2 миллиардов. Иными словами, чтобы вывести в космос тонну полезного груза, потребуется ракета массой в два миллиарда тонн! Ясно, что такой вариант не может рассматриваться всерьез. Значит, нужно искать еще более сильную реакцию.
Соединяясь для образования молекулы гелия, четыре атома водорода несколько теряют в массе. По знаменитой формуле Эйнштейна Е = тс^, где (с - скорость света), эта масса превращается в энергию. Если мы используем весь водород, теряющийся в процессе термоядерной реакции, то масса и, следовательно, энергия, будет гораздо больше.
Но это разрушение (аннигиляция) вещества уже известно на опыте. Всякой частице - например, протону (ядро атома водорода) - соответствует определенная античастица, например, антипротон. Иногда такие античастицы с космическими лучами попадают на Землю и, сталкиваясь с "нормальными" частицами, уничтожаются, освобождая огромное количество энергии.
Если нам удастся создать из них антиматерию, мы получим энергию 25 миллиардов кВт'ч на килограмм топлива!
К сожалению, мы совершенно не знаем, как это сделать. Не умеем запасать антивещество, которое, естественно, не может содержаться ни в каком сосуде из обычного материала. Не умеем и производить с ним реакции.
Все равно: представим, что наши потомки или представители еще какой-то, более развитой цивилизации научились управлять аннигиляцией материи. Расчет массы ракеты, необходимой, чтобы запустить тонну груза со скоростью, на 1% отличающейся от световой, даст скромную величину 14 тонн. Решение задачи межзвездных путешествий, наконец, найдено? Увы! Эти четырнадцать тонн лишь позволят кораблю покинуть Землю. Но столько же энергии понадобится, чтобы остановить его, и такое же соотношение масс потребуется на обратный путь. В общем, придется построить и запустить ракету массой 40 000 тонн.
Даже если это удастся, толку будет немного, потому что цив-илизации, которая окажется способна запустить в космос такую махину, придется еще ждать - и долго ждать - ее возвращения...
В общем, свет движется слишком медленно, а звезды, даже самые близкие, ужасно далеки...
ПО ТУ СТОРОНУ КЛАССИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ: БЕСКОНЕЧНО БОЛЬШОЕ И БЕСКОНЕЧНО МАЛОЕ
Так что же, межзвездные полеты недоступны для человека? Значит, .представители никакой другой цивилизации никогда нас не посещали и не посетят? .
Конечно, это не так. Ведь до сих пор мы ограничивали себя возможностями (хотя бы чисто теоретическими) в рамках обычной или классической физики. Но, говоря о возможности путешествий в масштабах Галактики, представляя себе цивилизации, обошедшие нашу в развитии на тысячи или даже на миллионы лет, можно и даже полезно пофантазировать.
Несомненно, мир бесконечно большого и бесконечно малого готовит нам еще много сюрпризов и неисчислимых возможностей, которые трудно вообразить. Эти возможности находятся на самой границе наших знаний. Но их могли уже освоить другие цивилизации, для которых мы кажемся дикарями, впервые добывшими огонь...
В мире бесконечно большого - мы уже знаем, - существуют, хотя еще и не наблюдались прямо, системы, дающие столько энергии, что звезды по сравнению с ними - сущая ерунда.
Если два небесных тела проходят близко друг от друга, одно из них получает от другого энергию, ускоряется и переходит на новую орбиту. Так, например, Фред Хойл объясняет происхождение Плутона. Используя этот принцип, американцы собираются запустить зонды в "большой тур", который охватит планеты Юпитер, Сатурн, Нептун и Плутон. Воспользовавшись благоприятным положением этих планет по отношению друг к другу, они хотят направить
