Жанр: Научно-образовательная: Прочее » Эрик Дрекслер » Машины создания (страница 38)


Глава 10. ПРЕДЕЛЫ РОСТА

Шахматная доска – мир, фигуры – явления вселенной, правила игры – то, что мы называем законами природы.

Т.Х. Хаксли.

Структура вакуума

Будет ли физика снова дополнена?

Пределы аппаратных средств

Энтропия: предел использованию энергии

Пределы ресурсам

Мальтус

Остановит ли нас кто-нибудь?

Рост в пределах границ

Взгляд на пределы

За последний век мы разработали самолёты, космические корабли, ядерный источник энергии и компьютеры. В следующем веке мы разработаем ассемблеры, репликаторы, автоматический инжиниринг, дешёвые космические корабли, машины ремонта клеток и многое другое. Эти серии прорывов могут наводить на мысль, что технологическая гонка будет двигаться вперёд без границ. С этой точки зрения мы будем прорываться сквозь все постижимые препятствия, вылетая в бесконечное неизвестное – но этот взгляд кажется ошибочным.

Законы природы и условия этого мира ограничат то, что мы можем делать. Без границ, будущее было бы целиком неизвестной, бесформенной вещью, делая посмешище из наших усилий думать и планировать. С ограничениями будущее всё ещё бешенная неопределённость, но она должна вписаться в определённые границы.

Из естественных ограничений мы узнаём что-то о проблемах и открывающихся возможностях, с которыми мы столкнёмся. Пределы определяют границы возможного, сообщая нам, какие ресурсы мы можем использовать, как быстро наши космические корабли могут летать и что наши наномашины будут, а что не будут способны делать.

Обсуждение пределов рискованно: мы можем быть более уверены, что что-то возможно, чем что оно невозможно. Инженеры могут достигать успеха с помощью приближений и особых случаев. А при наличии инструментов, материалов и времени, они могут продемонстрировать возможности непосредственно. Даже делая конструкцию для исследования, они могут оставаться вполне в рамках возможного и быть достаточно далеко от его границ. Учёные, наоборот, не могут доказать общую теорию, и каждое общее заявление о невозможности – само есть род общей теории. Никакой конкретный эксперимент (где-то, когда-то) не может доказать, что что-то невозможно (везде и навсегда). Также это не может сделать любое количество конкретных экспериментов.

Все же, общие законы науки описывают границы возможного. Хотя учёные не могут доказать общий закон, они разработали наилучшую возможную для нас картину того, как вселенная работает. И даже если экзотические эксперименты и элегантные математические пассажи снова изменят нашу концепцию физических законов, немногие пределы для конструкторов шелохнутся. Относительность не влияла на конструкцию автомобилей.

Простое существование конечных пределов не значит, что они уже вот-вот начнут нас душить, однако многие люди пришли к мысли, что пределы скоро положат конец росту. Это соображение упрощает их картину будущего, откидывая странные новые разработки, которые принесёт прогресс. Другие люди хорошо относятся к более расплывчатой идее безграничного роста – идее, которая затуманивает их картину будущего, говоря, что оно будет совершенно непостижимым.

Люди, которые путают науку с технологией, имеют склонность путаться и насчёт пределов. Как отмечает инженер по программному обеспечению Марк С. Миллер, им кажется, что новое знание всегда означает новое ноу-хау; некоторые даже воображают, что знать всё позволит нам делать всё, что мы захотим. Прогресс в технологии действительно приносит новые ноу-хау, открывая новые возможности. Но продвижения в фундаментальной науке просто перерисовывает нашу карту окончательных пределов; это часто показывает что-то новое, что невозможно. Например, открытия Эйнштейна показали, что ничто не может догнать летящий луч света.

Структура вакуума

Действительно ли скорость света – реальный предел? Люди когда-то говорили о "звуковом барьере", и некоторые верили, что он не даст самолёту перейти скорость звука. Затем на базе Эдвард Эа Форс в 1947 году, Чак Ииджер рассёк октябрьское небо звуком перехода звукового барьера. Сегодня некоторые люди говорят о "световом барьере", и спрашивают, может ли он также отступить.

К сожалению для писателей научной фантастики эта параллель поверхностна. Никто никогда не мог утверждать, что скорость звука – это реальный физический барьер. Метеоры и пули превышали его каждый день и даже щёлкающий хлыст переходил "звуковой барьер". Но никто не видел ничего, что бы двигалось быстрее света. Удалённые места, видимые с помощью радиотелескопов, иногда кажутся движущимися быстрее, но простые трюки перспективы легко объясняются, как это может быть. Гипотетические частицы, называемые "тахионами" двигались бы быстрее света, если бы он существовали, но их пока не нашли, а сегодняшняя теория их не предсказывает. Экспериментаторы толкали протоны со скоростью более 99,9995 процентов скорости света и получили результаты, которые идеально соответствовали предсказаниям Эйнштейна. Когда их толкают всё быстрее, скорость частицы очень медленно приближается к скорости света, в то время как её энергия (масса) растёт безгранично.

На Земле, человек может идти пешком или плыть только на

определённые расстояния, но никакой таинственный край или барьер вдруг не остановит его путешествия. Просто Земля круглая. Ограничение скорости в пространстве предполагает не больше "светового барьера", чем предел расстояния на Земле предполагает стену. Само пространство – вакуум, который содержит энергию и материю, имеет свойства. Одно из них – это его геометрия, которая может быть описана, если рассматривать время как особое измерение. Эта геометрия заставляет скорость света отступать перед ускоряющимся космическим кораблём во многом подобно тому как горизонт отступает перед движущимся по морю кораблём: скорость света, подобно горизонту всегда равноудалена во всех направлениях. Но аналогия здесь заканчивается – это подобие никак не поясняет кривизну пространства. Достаточно запомнить, что предельная скорость – это не что-то такое грубое и что можно преодолеть, как "световой барьер". Объекты всегда могут двигаться быстрее, но не быстрее света.

Люди давно мечтали о контроле над гравитацией. В издании 1962 года книги "Очертания будущего" Артур Ц. Кларк писал, что "Из всех сил гравитация – самая загадочная и самая неумолимая", и дальше продолжал, предлагая мысль, что мы однажды разработаем подходящие устройства для управления гравитацией. Однако действительно ли гравитация такая таинственная? В общей теории относительности Эйнштейн описывал гравитацию как кривизну в пространственно-временной структуре вакуума. Математическое описание этого элегантно и точно, и делает предсказания, которые прошли через все испытания, с тех пор предпринимаемые.

Гравитация не более и не менее неумолима, чем остальные силы. Никто не может заставить валун потерять свою гравитацию, но также никто не может заставить электрон потерять свой электрический заряд или электрический ток – своё магнитное поле. Мы управляем электрическими и магнитными полями, передвигая частицы, которые их создают; мы можем управлять гравитационными полями аналогичным образом, передвигая обычные массы. Представляется, что мы не можем изучить секрет управления за гравитацией, потому что мы уже это сделали.

Ребёнок с маленьким магнитиком может поднять гвоздь, используя магнитное поле, чтобы преодолеть гравитационное притяжение Земли. Но к сожалению для страстного желания инженеров, работающих с гравитацией, использование гравитации, чтобы поднять гвоздь, требует огромной массы. Если прямо у вас над головой будет находиться Венера – это почти сделает то, что нужно, пока она не упадёт на вас.

Инженеры возбуждают электромагнитные волны, передвигая электрические заряды туда-сюда в антенне; можно возбудить гравитационные волны, перемещая камень в воздухе. Но опять же, гравитационный эффект слабый. Хотя в радиостанции мощностью в один киловатт нет ничего необычного, перемещение и закручивание всей массы солнечной системы вместе взятой не может выделить так много, как один киловатт гравитационных волн.

Мы понимаем гравитацию достаточно хорошо; в этом просто нет большой пользы для построения машин намного легче чем Луна. Но устройства с использованием большой массы, будут работать. Гидроэлектростанция – часть гравитационной машины (другая часть – Земля), которая извлекает энергию из падающей массы. Машины, используя чёрные дыры, будут способны извлекать энергию из падающей массы более чем с 50-процентной эффективностью, основываясь на формуле Е=mc 2

. Вылить одно ведро воды в чёрную дыру выделило бы столько же энергии, сколько переливание нескольких триллионов вёдер воды через генератор дамбы гидроэлектростанции в километр высотой.

Поскольку законы гравитации описывают, как искривляется вакуум, они также применимы к научно-фантастическим "искривлениям пространства". По-видимому, туннели из одной точки пространства в другую были бы нестабильны, даже если они могли бы быть прежде созданы. Это не позволяет будущим космическим кораблям достигать отдалённых точек быстрее, чем свет, используя короткий путь вокруг лежащего посреди пространства, и это ограничение в перемещении в свою очередь устанавливает предел росту.

По-видимому, закон Эйнштейна даёт аккуратное описание общей геометрии вакуума. Если так, то пределы, которые получаются в результате, неизбежны: вы можете избавиться почти от всего, но не от самого вакуума.

Другие законы и пределы выглядят неизбежными по аналогичным причинам. В действительности физики всё больше приходят тому, чтобы описывать все физические законы в терминах структуры вакуума. Гравитационные волны – определённый тип колебаний вакуума; чёрные дыры – определённый тип завихрения. Аналогично, радиоволны – другой вид колебаний вакуума, а элементарные частицы – ещё один, очень отличающийся вид завихрения (которые в некоторых теориях напоминает крошечные вибрирующие струны). С этой точки зрения существует только одно вещество во вселенной – вакуум, но оно принимает множество форм, включая те структуры, которые мы называем "твёрдой материей". Этот взгляд наводит на мысль о неизбежных свойствах естественного закона. Если единое вещество, которое заполняет вселенную – это и есть вселенная, то его свойства ограничивают то, что мы можем делать.



Ознакомительный фрагмент книги закончился.
Чтобы прочитать или скачать всю книгу
перейдите на сайт партнера.

Перейти и скачать