Но погодите: разве специальная теория относительности Эйнштейна не запрещает чему бы то ни было двигаться быстрее света? Как же тогда могут галактики обгонять что-то, движущееся со скоростью света? Ответ заключается в том, что специальной теории относительности пришла на смену общая теория относительности, правила которой несколько мягче: ничто не может в своем движении в пространстве превысить скорость света, но само пространство может расширяться так быстро, как ему захочется. Эйнштейн также дал нам дивный способ визуализировать этот предел скорости, представляя время как четвертое измерение в пространстве (см. рис. 6.7, где я изобразил четырехмерное пространство трехмерным, отбросив одно из трех пространственных измерений). Если бы пространство не расширялось, световые лучи можно было бы представить как прямые линии, проведенные под углом в 45 градусов, так что все, открывающееся нашему взгляду здесь и сейчас, лежит внутри конусов. В то время как наш световой конус прошлого обрезается Большим взрывом на отметке в 13,8 миллиарда световых лет, наш конус будущего расширяется неограниченно, открывая перед нами бесконечные просторы нашего будущего материального обеспечения. Совсем другую картину мы находим на рисунке 6.7 слева внизу, где изображена расширяющаяся Вселенная с темной энергией (то есть, похоже, та самая Вселенная, где мы и живем), которая деформирует конусы во что-то напоминающее бокал для шампанского, навеки ограничивая долю доступных нам галактик примерно 10 миллиардами.
Если такие ограничения вызывают у вас приступы космической клаустрофобии, могу вас поздравить: у вас еще есть спасительная лазейка! В моих вычислениях предполагалось, что темная энергия не меняется со временем, что в общем-то соответствует имеющимся измерениям. Но, тем не менее, у нас пока еще нет никаких намеков, чем бы таким могла оказаться темная энергия на самом деле, и поэтому пока остается призрачная надежда, что она со временем может рассосаться (как должна была поступить подобная темной энергии субстанция, предположение о существовании которой нам необходимо, чтобы объяснить инфляцию), и когда это случится, ускорение должно будет уступить место замедлению, потенциально давая возможность будущим формам жизни расселяться по галактикам, не ограничивая себя.
Выше мы исследовали вопрос, сколько галактик может быть заселено, если мы будем распространяться во все стороны со скоростью света. Общая теория относительности говорит, что перемещаться в пространстве со скоростью света ракеты не могут, это потребовало бы бесконечно большой энергии. Но как же быстро смогут наши ракеты лететь на практике?[46]
Ракета «Атлас V», выводившая за пределы земной атмосферы автоматическую межпланетную станцию NASA New Horizons, когда та начинала свой путь к Плутону, достигла к моменту выключения двигателей гелиоцентрической скорости в 100 000 миль в час (это соответствует 45 километрам в секунду), а запланированный на лето 2018 года запуск солнечного зонда Solar Probe Plus подразумевает даже бóльшие скорости: приближаясь к Солнцу, зонд должен будет разогнаться вчетверо быстрее, но даже эта скорость не превысит жалкой 0,1 % от скорости света. Квест ради обретения все лучших и быстрых ракет длился все прошлое столетие, и ему посвящена обширнейшая и увлекательнейшая литература. Почему же так трудно разогнаться хоть чуточку больше? Две основные проблемы современных ракет заключаются, во‐первых, в том, что бóльшую часть своего топлива им приходится тратить на то, чтобы разогнать до нужной скорости все остающееся топливо, а во‐вторых, в том, что это топливо безнадежно неэффективно: как показано в табл. 6.1, часть массы, превращающейся в энергию, для бензина не намного больше 0,00000005 %. Наиболее очевидное направление улучшений — это переход на более эффективное топливо. Например, Фримен Дайсон с коллегами работал над проектом NASA «Орион», цель которого заключалась в том, чтобы взорвать 300 тысяч атомных бомб за десять дней и разогнать до 3 % скорости света космический корабль — достаточно большой и вместительный: в ходе путешествия продолжительностью в век находящиеся на нем люди могли бы достичь другой звездной системы{82}. Исследовалась и возможность использовать в качестве топлива антиматерию: в сочетании с обычной материей она обеспечивает близкую к 100 % эффективность.
Еще одна популярная идея заключается в том, чтобы построить ракету, которой не надо нести топливо на себе. Например, межзвездное пространство — далеко не вакуум, в нем много случайным образом рассеянных ионов водорода (то есть, попросту говоря, протонов, которые представляют собой атом водорода, лишившийся своего единственного электрона). Это подтолкнуло в 1960 году физика Роберта Буссарда к мысли о создании двигателя, получившего название «прямоточного межзвездного двигателя Буссарда»: он должен был собирать по пути эти рассеянные ионы и использовать их в качестве топлива в бортовом термоядерном реакторе. Хотя в последние годы появились определенные сомнения в том, что эту идею удастся осуществить на практике, есть другая идея, которая может быть реализована высокотехнологичной космической цивилизацией, — лазерный серфинг.
Рис. 6.8 иллюстрирует проект лазерного паруса, с которым в 1984 году выступил Роберт Форвард, тот же самый физик, который предложил статиты, обсуждавшиеся нами в связи со сферой Дайсона. Так же как молекулы воздуха ударяются о поверхность паруса парусного судна, так и частицы света (фотоны), ударяясь о поверхность зеркала, толкают его вперед. Направив луч мощного питаемого Солнцем лазера на поверхность ультралегкого паруса, установленного на космическом корабле, мы можем использовать энергию нашего Солнца для ускорения ракеты до больших скоростей. Но как потом остановиться? Этот вопрос ускользал от моего внимания до тех пор, пока я не прочитал блестящую статью Форварда: как показано на рис. 6.8, внешний круг паруса отделяется и перемещается перед кораблем, отражая лазерный луч назад и замедляя и сам корабль, и его меньший парус{83}. Форвард провел вычисления, показавшие, что таким образом люди могли бы слетать к ближайшей к Солнцу звездной системе α Центавра всего лишь за сорок лет. А уж после этого можно строить настоящую большую лазерную систему, позволяющую прыгать от звезды к звезде по всему Млечному пути.
Рис. 6.8
Проект космического корабля с лазерным парусом, разработанный Робертом Форвардом для полета к звездной системе α Центавра в 4 световых годах от нас. Сначала мощный лазер в нашей Солнечной системе разгоняет корабль, создавая радиационное давление на лазерном парусе. Для торможения во время прибытия к месту назначения внешняя часть паруса открепляется и начинает отражать свет обратно в направлении корабля.
Но зачем останавливаться на этом? В 1964 году советский астроном Николай Кардашев предложил градуировать цивилизации по количеству энергии, которую они могут использовать по своему произволу. Освоению энергии планеты, звезды (с помощью сферы Дайсона, скажем) и галактики соответствуют типы I, II и III по шкале Кардашева. Его последователи предположили, что типу IV должна соответствовать цивилизация, освоившая энергию всей Вселенной. С тех пор мы кое-что еще узнали, и в этом есть своя хорошая и своя плохая сторона для амбициозных форм жизни. Плохая новость состоит в открытии темной энергии, которая, как мы видели выше, сужает нам зону достижимости. Хорошая новость — это радикальный прогресс искусственного интеллекта. Даже такие оптимистические визионеры, как Карл Саган, рассматривали перспективу достижения человеческими существами других галактик как практически безнадежную, принимая во внимание нашу человеческую склонность умирать в течение уже первого столетия путешествия, которому, вероятно, суждено продлиться не один миллион лет, даже если перемещаться со скоростью близкой скорости света. Не желая отказываться от своей затеи, Саган предлагал замораживать астронавтов для продления им жизни, замедлять их старение околосветовыми скоростями, отправлять их большими сообществами, рассчитывая, что путешествие продлится на протяжении жизней десятков тысяч поколений — это больше, чем их сменилось за время земной жизни людей.
Возможности сверхразума кардинально изменили всю картину, сделав ее гораздо более многообещающей для тех, кого одолевает межгалактический вандерлюст. Как только необходимость перевозить с собой сложную и тяжелую систему жизнеобеспечения людей отпадает, технология заселения межгалактического пространства становится довольно прозрачной. Лазерные парусники Форварда сильно удешевляются, когда им надо всего лишь перевезти «семенной зонд» — робота, способного расположиться на поверхности астероида или планеты и запустить там цивилизацию «с нуля». Ему не надо для этого даже везти с собой инструкции: все, что он должен сделать, — это возвести достаточно большую приемную антенну, которая станет со скоростью света принимать более подробные указания и схемы от материнской цивилизации. Как только все это будет проделано, он сможет использовать новый, только что построенный лазер для отправки нового семенного зонда, переносящего жизнь к следующей звездной системе следующей галактики. Даже бескрайние просторы между галактиками заполнены значительным числом межгалактических звезд (изгнанников, когда-то отторгнутых своими звездными системами), которые можно использовать для промежуточных станций, развивая таким образом стратегию межгалактического лазерного слалома — скачков от одного острова к другому.
Как только новая солнечная система или галактика будет заселена сверхразумным искусственным интеллектом, доставить туда людей не составит большого труда — если, конечно, люди преуспеют в том, чтобы искусственный интеллект озаботился такой проблемой. Вся необходимая информация о людях может быть передана со скоростью света, после чего искусственный интеллект соберет нужных людей из имеющихся кварков и электронов. Технологию можно использовать самую примитивную, при которой транслируется два гигабайта информации, содержащейся в ДНК, а младенца из инкубатора берет под свою опеку местный искусственный интеллект, или же искусственный интеллект собирает из кварков и электронов уже взрослого человека, со всеми его воспоминаниями, сканированными на Земле у оригинала и залитыми в копии на месте.