О сверхсветовых перемещениях в мире «Саги о Форкосиганах» (джен)

Тема полётов к далёким звёздам и планетам давно будоражит умы любителей научной фантастики. Но в реальности любой желающий отправиться в межзвёздное путешествие столкнётся с двумя серьёзными препятствиями: существованием максимальной достижимой скорости, равной скорости света, и большими космическими расстояниями. Из-за этого полёт может занять сотни, а то и тысячи лет, что превышает продолжительность человеческой жизни. Авторы научной фантастики предложили множество способов справиться с этими проблемами. Технологии доставки космонавтов к месту назначения можно разделить на две группы. В произведениях «твёрдой» НФ реализуются методы, признанные современной наукой реалистичными: анабиоз (фильм «Пассажиры»), замедление времени в корабле, движущемся с околосветовой скоростью («Возвращение со звёзд» С. Лема) или находящемся в сильном гравитационном поле («Фиаско» С. Лема), «корабли поколений» («Пасынки Вселенной» Р. Хайнлайна). Авторы же «мягкой» НФ и космоопер, описывая способы перемещения со скоростями выше скорости света, не ограничивают свою фантазию только научными концепциями.

Основные встречающиеся в фантастике технологии сверхсветового перемещения перечислены ниже.

1) Варп-двигатель. Это устройство сжимает пространство-время перед кораблём и растягивает позади. Относительно получившегося «пузыря» звездолёт фактически неподвижен, а сама область искривлённого пространства-времени движется быстрее света (что не запрещено теорией относительности). Данная технология показана в сериале «Звёздный путь». С точки зрения физики варп-двигатель — наиболее реалистичный способ сверхсветового перемещения (опустим вопрос об энергопотреблении такого двигателя: это инженерная проблема).

2) Телепортация. Данная технология позволяет мгновенно перемещать материальные объекты (не обязательно только космические корабли). В основе телепортации могут лежать разные физические принципы, но их, как правило, не описывают. Телепорты могут быть созданы людьми (как в Мире Полудня братьев Стругацких) или могущественной древней цивилизацией (как в сериале «Звёздные врата»).

3) Гиперпространство. В ряде произведений выход в некую «параллельную Вселенную» с особыми законами позволяет значительно сократить время межзвёздного перелёта. Физическая природа гиперпространства, как и принцип сокращения времени пути, могут быть различными: например, в гиперпространстве расстояние между объектами может быть меньше, чем в обычном пространстве, или предельная скорость может быть выше, чем скорость света. Для выхода в гиперпространство и перемещения в нём чаще всего используют гипердвигатели и гиперпространственные туннели.

a) Гипердвигатель. Звездолёт, оснащённый гипердвигателем, может выходить в гиперпространство в любой точке обычного пространства и двигаться по любой траектории (возможно, с некоторыми ограничениями). Данная технология наглядно показана в серии фильмов «Звёздные войны» и произведениях А. Азимова.

b) Гиперпространственные туннели. Данные объекты позволяют путешествовать между фиксированными точками пространства-времени. Перемещение по туннелю занимает конечное время — в этом его отличие от портала. Гиперпространственные туннели играют важную роль в цикле о Хонор Харрингтон Д. Веббера. В «Саге о Форкосиганах» Л. М. Буджолд (далее — Сага) для межзвёздных путешествий также используется сеть туннелей. Рассмотрим представленную в этой книжной серии технологию сверхсветового перемещения более подробно.

Гиперпространственные туннели в Саге называются «wormholes», в разных русских изданиях — «червоточины» или «П-В туннели» (далее будем использовать этот термин). Хотя в современной астрофизике слово «wormhole» обозначает объект, по-русски именуемый «кротовая нора», кротовые норы не похожи на туннели из мира Саги. П-В туннели пролегают в пространстве с двумя дополнительными измерениями (по отношению к трём пространственным и одному временному, в которых мы живём). Свойства этого многомерного пространства описываются пятимерной математикой. П-В туннели — естественные образования, их поиск и исследование — важная задача, которой занимается, в частности, Бетанский Астроэкспедиционный корпус. В локальном пространстве каждой обитаемой планеты находится по меньшей мере один вход в П-В туннель; максимальное количество туннелей, описанное в Саге, — шесть — контролируют Комарра и Станция Клайн (в локальном пространстве Комарры находится гораздо больше П-В туннелей, но только шесть из них ведут в заселённые области космоса). Две планеты обычно соединяет не один туннель, а целая цепочка туннелей, находящихся друг от друга на расстоянии субсветового перелёта (например, Барраяр и Комарру соединяют пять П-В туннелей, а Эскобар и Единение Джексона — девять). Если учесть, что в тексте Саги упоминается около пятидесяти обитаемых планет и космических станций, выходит, что П-В туннели довольно широко распространены для столь экзотического объекта. П-В туннели в целом стабильны, но могут «схлопываться» по естественным причинам; именно это произошло с туннелем, по которому на Барраяр прибыли первые колонисты, из-за чего колония оказалась отрезана от остальной цивилизации на шесть веков.

Известна попытка создания технологии свёртывания П-В туннелей: она была основана на том, что туннели колеблются в пятимерном пространстве с низкой амплитудой и частотой. Предлагалось направить на туннель излучатель пятимерного переменного поля, имеющего ту же частоту, и таким образом резонансно усилить колебания туннеля, из-за чего туннель необратимо схлопнулся бы. Проект оказался неудачным: выяснилось, что при достижении определённой амплитуды колебаний туннель переходит в основное состояние, излучая избыток энергии в виде гравитационных волн. Тот факт, что П-В туннель может излучать гравитационные волны, говорит о том, что он гравитационно взаимодействует с трёхмерными объектами; это может объяснить, почему П-В туннели часто встречаются в окрестности звёзд. Иногда военные временно блокируют П-В туннель, аннигилируя корабль в средней точке между выходами; возбуждаемые таким образом колебания на несколько недель делают туннель непроходимым.

Корабли, способные проходить через П-В туннели, называются скачковыми («jumpships»), а процесс перехода через туннель, соответственно, скачком. Неотъемлемая часть любого скачкового корабля — двигатели Неклина, имеющие вид двух стержней, тянущихся вдоль всего корабля; предел их отклонения от прямой составляет одну миллионную градуса. Двигатели Неклина генерируют два вращающихся в противофазе пятимерных поля, окружающих корабль и позволяющих ему войти в П-В туннель. Для того чтобы управлять скачковым кораблём, недостаточно просто обладать специальной подготовкой. В мозг каждого скачкового пилота вживлены имплантаты, позволяющие своему обладателю подключаться к нейроинтерфейсу корабля и управлять им, образно говоря, «силой мысли». Каждому классу кораблей соответствует свой тип пилотских имплантатов.

В системе отсчёта корабля скачок длится несколько секунд и для большинства людей сопровождается неприятными ощущениями: головокружением, тошнотой, дрожью и другими индивидуальными симптомами. Некоторые люди во время скачка испытывают галлюцинации и чувство замедления времени — это значит, что у них есть задатки к тому, чтобы стать скачковыми пилотами. В восприятии самого пилота скачок продолжается несколько часов, и пилот переживает в это время необычайно красочные видения. Скачковый пилот Ард Мейхью описывает свои ощущения так:

«Красный. Красный цвет. Однажды я был чистым светом — во время скачка в какую-то дыру под названием Геспари-2. Ничего похожего на скачок в обычной жизни нет. Если ты никогда не проносился сквозь радугу в мозгу — цвета, которым и имени-то нет в человеческом языке, — представить это невозможно. Это лучше всего на свете — женщин, еды, выпивки и сна». («Ученик воина»)

Одновременно через один П-В туннель может совершить скачок только один корабль, минимальный интервал между скачками составляет чуть меньше тридцати секунд.

«Если два корабля попытаются материализоваться в одном и том же месте в одно и то же время, то в результате ни одного корабля не будет, а будет большой взрыв». («Игра форов»)

Величина интервала может объясняться тем, что именно столько длится скачок в системе отсчёта неподвижного наблюдателя. Несмотря на то, что скачок по времени очень короток, путешествие от одной планеты к другой может длиться от нескольких дней до нескольких недель (самый длинный описанный маршрут — от Станции Клайн до Афона — занимает два месяца); всё это время уходит на полёт в обычном пространстве от выхода из одного туннеля до входа в другой.

Используемый в Саге способ межзвёздных полётов вполне надёжен, однако один из десяти тысяч скачков заканчивается тем, что корабль и всё находящееся на борту разрывает на элементарные частицы; происходит это из-за дефектов в двигателе Неклина или имплантатах пилота.

Говоря о сверхсветовых перемещениях космических кораблей, стоит упомянуть о сверхсветовой передаче информации. Человечество в Саге не владеет технологией передачи сигналов через П-В туннель. В локальном пространстве сообщения передаются в закодированном виде с помощью узконаправленной электромагнитной волны, затем на скачковой станции записываются на физический носитель и передаются на скачковый корабль-курьер. Таким образом, скорость передачи данных определяется тем, насколько часто корабли-курьеры совершают перелёт.

Технология сверхсветовых перемещений в «Саге о Форкосиганах» основана на факте существования дополнительных пространственных измерений. На первый взгляд Вселенная с таким устройством не имеет никакого отношения к нашему миру. Однако физики всерьёз рассматривают теории, допускающие, что наше пространство-время на самом деле имеет больше четырёх измерений. Первую такую теорию построили Калуца и Клейн ещё в 20-х годах XX века, и сейчас существует целый ряд подобных моделей. Все их объединяет то, что дополнительные измерения так или иначе скрыты от четырёхмерного наблюдателя (иначе мы бы давно знали об их существовании). Во многих теориях лишние измерения компактны, то есть вдоль новых координат можно двигаться лишь в ограниченных пределах (как правило, сравнимых с радиусом протона или много меньших). Однако есть и теории с бесконечными дополнительными измерениями; именно такая модель имеет отношение к тексту Саги (раз в пятимерном пространстве могут летать корабли). Можно представить себе, что наш четырёхмерный мир вложен в многомерное пространство-время таким же образом, как плоскость или прямая лежит в трёхмерном объёме. В теориях с дополнительными измерениями у некоторых четырёхмерных полей и частиц (гравитационное поле обязательно к ним относится) есть бесконечный набор многомерных «партнёров» (то есть, например, помимо обычного электрона есть бесконечное количество многомерных электронов). Четырёхмерные частицы не могут выходить в дополнительные измерения, а многомерные существуют во всём многомерном пространстве-времени. Обычные и многомерные поля и частицы могут взаимодействовать, хоть и слабо. Таким образом, существование в мире Саги различных генераторов пятимерных полей представляется разумным (но, скорее всего, такие генераторы должны потреблять очень много энергии). Не понятно, почему люди в этой Вселенной не могут передавать сообщения через П-В туннели. Казалось, можно закодировать информацию в пятимерном поле, передать его через туннель, принять на другом конце и расшифровать. Возможно, с этим связаны инженерные трудности. Как было сказано выше, частицы, из которых состоит всё, что нас окружает (и мы сами), не могут покинуть четырёхмерный мир. Очевидно, во Вселенной Саги поле Неклина помогает преодолеть это препятствие, хотя и неясно, каким образом. Что касается теоретического обоснования П-В туннелей, то похожие конструкции рассматривались в многомерных пространствах, но, насколько знает автор данной статьи, они не описывают аналог П-В туннеля из Саги. Необходимо отметить, что не одна из существующих на сегодняшний день теорий с дополнительными измерениями не имеет экспериментальных подтверждений.

Способ перемещений со сверхсветовой скоростью, используемый человечеством в «Саге о Форкосиганах», во многом определяет устройство этого мира. С точки зрения современной физики, маловероятно, что такая технология путешествий может быть воплощена в жизнь: теории, рассматривающие многомерные пространства, относятся скорее к экзотике и не имеют экспериментальных или наблюдательных подтверждений. Впрочем, было бы ошибкой считать, что если сейчас наука не имеет доказательств существования некого явления, то его не существует на самом деле. Может случиться так, что некоторые идеи Буджолд в будущем станут реальностью.