Вольдемар Смилга - Очевидное? Нет, еще неизведанное…

• Название: Очевидное? Нет, еще неизведанное…
• Автор: Вольдемар Смилга
• Издательство: Молодая гвардия
• Жанр: Физика
• Год: 1966

Эффектное название, возможно, и интригует, но, уж конечно, ничего не объясняет. А в этой книге довольно серьезно рассказывается о том, чего достигла физика со времен Галилея до Эйнштейна, о явлениях древних, как мир, и, по-видимому, всем знакомых, а в конечном счете — о специальной теории относительности.

---

Иначе говоря, получить эту энергию можно, взорвав около миллиона атомных бомб.

Причем, вспомните, при расчетах все время выбирались наиболее выгодные нам цифры — в частности, взято очень маленькое ускорение. Но полученное число так неправдоподобно огромно, что можно позволить себе широкий купеческий жест — уменьшить его в 100, в 1000, если угодно, в 10 тысяч раз, ибо одинаково невозможно представить ракетный двигатель на ядерном горючем с мощностью в 1027 эргов за секунду или же с мощностью в 1023 эргов за секунду. В обоих случаях вырабатываемая энергия мгновенно испепелит межзвездный корабль.

Можно, конечно, мечтать о создании материалов, способных успешно выдерживать чудовищные температуры и давления, возникающие в двигателе, но весь опыт физики, все наши представления о строении материи заставляют думать, что подобные сказочные вещества совершенно нереальны. К материалу двигателя предъявляются требования куда более серьезные, чем к корпусу ракеты. А мы не можем себе представить даже, как обезопасить корабль от столкновений с метеорными частицами.

Короче, можно заключить, что всю идею следует уверенно и безоговорочно переправить на доработку в удалое ведомство научной фантастики.

И все же такие мечты не более как сухая статистическая опись рядом с рассуждениями о ракетах, скорость которых максимально близка к скорости света.

А обычно, когда пишут о фотонных звездолетах, подразумевают не те «скромные» субрелятивистские ракеты, о которых говорилось выше. Нет! Имеют в виду межзвездные корабли с почти световыми скоростями. Естественно заинтересоваться: зачем? Почему бы не ограничиться субрелятивистскими ракетами?

Релятивистские звездолеты со скоростями, почти равными световой. Фантастика за гранью возможного.

Ответ непосредственно связан с размерами вселенной, во-первых, и с парадоксом часов, во-вторых.

Размеры нашей Галактики порядка 105 световых лет. Иные галактики отделены от нас расстояниями в сотни тысяч и миллионы световых лет. Поэтому, казалось бы, что, даже получив ракеты со скоростями, сколь угодно близкими к максимально возможной скорости — скорости света, при любых мыслимых и немыслимых достижениях техники человечество обречено оставаться в пределах ничтожного островка вселенной радиусом в несколько десятков световых лет (1013–1014 километров).

В очень обтекаемой форме говорится о протекании времени на релятивистской ракете.

Но как будто теория относительности открывает совершенно новые горизонты. (Хотя, вообще говоря, задачу о ходе времени на ускоренно движущейся ракете нельзя решать при помощи одной только специальной теории относительности.) Обычно полагают, что с хорошей степенью точности в каждый данный момент связь ракетного и земного времени определяется формулой Лоренца[93]:

Но тогда, стоит только разогнать ракету до скорости, близкой к скорости света, и можно выиграть сколь угодно много времени по сравнению со временем, протекшим на Земле. Появляется принципиальная возможность достигнуть далеких уголков вселенной.

Правда, пока ракета разгоняется, выигрыш во времени не столь велик. Однако при постоянном собственном ускорении порядка ускорения земного тяготения можно за несколько собственных лет разогнаться, например, до скорости

v = (1 – (10–8/2))c,

которой можно облететь Галактику за разумное собственное время[94].

Так что с этой стороны все более или менее в порядке. Конечно, если увеличить радиус облета еще раз в 100, окажется, что даже по собственному времени ракеты путешествие потребует такого времени разгона, что не хватит человеческой жизни. Но в конце концов удовлетворимся исследованием нашей Галактики.

Естественно, вернувшись на Землю, где за время путешествия прошли десятки тысяч лет, путешественник найдет совершенно новое человечество, но величие задачи, безусловно, окупает жертвы, связанные с полетом «в вечность».

Дело за малым — достигнуть скоростей, максимально близких к скорости света. Последнее представляется столь же (если не менее) вероятным, как, скажем, создание живого человека путем непосредственного монтажа из атомов периодической системы.

Если даже вообразить человечество, уже снабженное субрелятивистскими ракетами, то от ракет, позволяющих облететь Галактику, его все еще будет отделять неизмеримое расстояние.

Это обусловлено спецификой движения тел вблизи пороговой скорости — скорости света.

По мере приближения к скорости света масса ракеты стремится к бесконечности, и, чтобы ее ускорять, требуется все большая сила. Поэтому расход горючего катастрофически возрастет на несколько порядков, превышая те «скромные» цифры, что были получены для субрелятивистских ракет. Что же касается защиты от столкновения с космической пылью при скоростях, близких к световой, — это вообще совершенно безнадежная затея.

Допускается все мыслимое и немыслимое.

Но… допустим, что проблема защиты как-то решена.

Допустим, что каким-то чудесным способом удалось сотворить двигатель, способный безболезненно перерабатывать чудовищную энергию, необходимую для ускорения корабля при скоростях, близких к световой.

Допустим, что реактивная отдача осуществляется самым выгодным способом — квантами света.

Допустим, наконец, что получено удивительное ядерное «супергорючее» с энергетическим выходом — единица (вся реагирующая масса переходит в излучение).

И тогда, если станет реальной вся эта блистательная феерия невероятных гипотез… Тогда оказывается, что для разгона ракеты «только» до скорости 0,9999C необходимо 200 килограммов горючего на каждый килограмм массы покоя ракеты в конечной стадии пути. Учитывая, что в каждом путешествии минимум 2 ускорения и 2 замедления, немедленно получаем, что стартовая масса ракеты примерно в 109 (!) раз превосходит ее полезную массу. Это число говорит само за себя.

В качестве курьеза можно только отметить, что при скорости

необходимой для облета Галактики в разумное собственное время, стартовая масса ракеты относится к полезной уже как 1017 (!!!). По-прежнему считая, что полезная масса — 105 тонн (конечно, смехотворно малое значение!), получаем приятную общую массу 1022 тонн. Для справки: масса нашей грешной планеты — 6 · 1021 тонн[95].

Развивать возражения вряд ли целесообразно.

Мне представляется, что для объективного человека ситуация предельно ясна, а фотонных энтузиастов (кстати, мне искренне жаль, что я не могу принадлежать к их числу) этот небольшой скептический экскурс все равно не убедит. Естественно, можно предложить десятки «проектов» хранения антивещества, защиты от космической пыли и, наконец, сотни способов так посылать фотонную струю, чтобы экипаж и корабль не превратились бы в элементарные частицы в первые же мгновения работы двигателя.

Однако можно ответственно утверждать, что в наше время и с нашим уровнем знаний предлагать какие-либо технические идеи совершенно бессмысленно. Кстати, все уже предложенные проекты таковы, что использовать их даже в фантастических романах морально неудобно. Фантазируя, можно оперировать неведомым, можно опираться на неведомое, но нельзя предлагать проекты, нацело противоречащие тем законам физики, которые, как мы можем быть уверены, пусть в приближенной форме, но останутся навсегда.

Позволю себе пояснить эту мысль на примере курьезного проекта «магнитной бутылки», о котором уже вскользь упоминалось и о котором часто приходится читать.

Предлагается запасать антивещество в виде позитронов (вторая половина горючего — электроны) и хранить их в замечательной «магнитной бутылке»[96]. Не стоит сейчас думать о всей необходимой массе горючего, бог с ней. Но совершенно немыслимо допустить, что даже тонну, даже килограмм позитронов можно удержать каким-либо магнитным полем. Электростатическое отталкивание подобного числа позитронов таково, что необходимые для мало-мальски сносной фантазии поля на десятки порядков превышают те, что встречаются в природе (или получены искусственно). Трудно даже по заказу предложить более нелепую идею, но…

Здесь автор окончательно теряет спокойствие.

Иногда, чтобы улучшить положение, говорят, что можно перемешать этакие изолированные друг от друга группки позитронов и электронов на манер расположения ионов кристаллической решетки ионного кристалла. Этим рассчитывают спасти положение. Не стоит приводить расчеты, позволяющие оценить «революционное» значение такой технической новинки, но, честно говоря, все это вместе взятое весьма напоминает заклинания шаманов. Столь же основательно можно рассчитывать, что со временем люди окажутся способны своим дуновением останавливать железнодорожный состав (это не гипербола!).