Великий смог

Чего еще мы не знаем о путешествиях во времени? («Познавательная статья из мира науки»)

Что такое время? Августин Блаженный говорил: «Я знаю, что такое время, пока не задумываюсь о нем». Согласно стандартной модели физики, время — четвертое измерение, дополнение к трем пространственным измерениям. Значит, сквозь него можно проходить. Долгие годы научные фантасты смаковали возможности перемещений во времени в самых разных подробностях. С каждым столетием мы осваиваем все больше новых технологий, открываем новые аспекты науки. Что нам осталось узнать о путешествиях во времени, прежде чем мы начнем воплощать их в реальность?
Вы наверняка заметили, что мы постоянно перемещаемся во времени. Движемся сквозь него. На базовом уровне понятия время — это скорость изменения Вселенной, и вне зависимости от того, нравится нам это или нет, мы подвержены постоянным изменениям. Стареем, планеты движутся вокруг Солнца, вещи разрушаются.
Мы измеряем ход времени секундами, минутами, часами и годами, но это совсем не означает, что время течет с постоянной скоростью. Как вода в реке, время идет по-разному в разных местах. Короче говоря, время относительно.
Но что вызывает временные флуктуации на пути от колыбели до могилы? Все сводится к отношению между временем и пространством. Человек способен воспринимать в трех измерениях — длина, ширина и глубина. Время же дополняет эту партию как самое важное четвертое измерение. Время не существует без пространства, пространство не существует вне времени. И эта парочка соединяется в пространственно-временной континуум. Любое событие, происходящее во Вселенной, должно вовлекать пространство и время.
В этой статье мы рассмотрим наиболее реальные и повседневные возможности путешествия сквозь время в нашей Вселенной, а также менее доступные, но от этого не менее возможные пути сквозь четвертое измерение.

Временные путешествия в будущее

Если вы хотите прожить пару лет немного быстрее, чем кто-то другой, вам нужно управляться с пространством-временем. Спутники глобального позиционирования совершают это каждый день, обгоняя естественный ход времени на три миллиардных доли секунды. На орбите время течет быстрее, поскольку спутники находятся далеко от массы Земли. А на поверхности масса планеты увлекает за собой время и замедляет его в относительно небольших масштабах.
Этот эффект называется гравитационным замедлением времени. Согласно общей теории относительности Эйнштейна, гравитация искривляет пространство-время, и астрономы используют это следствие, когда изучают свет, проходящий вблизи массивных объектов.
Но какое отношение это имеет ко времени? Помните — любое событие, происходящее во Вселенной, вовлекает как пространство, так и время. Гравитация не только стягивает пространство, но и время.
Будучи в потоке времени, вы едва ли заметите изменение его хода. Но достаточно массивные объекты — вроде сверхмассивной черной дыры альфы Стрельца, расположенной в центре нашей галактики — будут серьезно искривлять ткань времени. Масса ее точки сингулярности — 4 миллиона солнц. Такая масса замедляет время в два раза. Пять лет на орбите черной дыры (без падения в нее) — это десять лет на Земле.
Скорость движения тоже играет важную роль в скорости течения нашего времени. Чем ближе вы подходите к максимальной скорости движения — скорости света — тем медленнее течет время. Часы в быстро идущем поезде к концу путешествия начнут «опаздывать» на одну миллиардную секунды. Если поезд достигнет скорости в 99,999% световой, за один год в вагоне поезда можно перенестись на двести двадцать три года в будущее.
По сути, на этой идее строятся гипотетические путешествия в будущее в будущем, простите за тавтологию. Но как насчет прошлого? Можно ли повернуть время вспять?

Временные путешествия в прошлое

Мы выяснили, что путешествие в будущее происходит все время. Ученые доказали это экспериментально, и эта идея лежит в основе теории относительности Эйнштейна, которой в этом году исполняется 100 лет. В будущее вполне можно переместиться, вопросом остается только «насколько быстро»? Что касается путешествий в прошлое, то для ответа на этот вопрос нужно взглянуть в ночное небо.
Галактика Млечный Путь шириной примерно в 100 000 световых лет, а значит, свету от далеких звезд нужно преодолеть тысячи и тысячи лет, прежде чем он достигнет Земли. Уловите этот свет, и, по сути, вы просто заглянете прошлое. Когда астрономы измеряют космическое микроволновое излучение, они заглядывают в тот космос, каким он был 10 миллиардов лет назад. Но это не все.
В теории относительности Эйнштейна нет ничего, что исключало бы возможность путешествия в прошлое, но само возможное существование кнопки, которая могла бы вернуть вас во вчерашний день, нарушает закон причинности, или причины и следствия. Когда во Вселенной что-то происходит, событие порождает новую бесконечную цепочку событий. Причина всегда рождается раньше следствия. Просто представьте себе мир, где жертва бы умирала до того, как пуля попадет ей в голову. Это нарушение действительности, но, несмотря на это, многие ученые не исключают возможности путешествий в прошлое.
Например, полагают, что движение быстрее скорости света может отправить назад в прошлое. Если время замедляется по мере того, как объект приближается к скорости света, то может преодоление этого барьера повернет время вспять? Конечно, при приближении к скорости света растет и релятивистская масса объекта, то есть приближается к бесконечности. Ускорить бесконечную массу представляется невозможным. Теоретически, варп-скорость, то есть деформация скорости как таковой, может обмануть универсальный закон, но даже это потребует колоссальных затрат энергии.
А что, если путешествия во времени в будущее и прошлое зависят не столько от наших базовых знаний космоса, а больше от существующих космических феноменов? Давайте взглянем на черную дыру.

Черные дыры и кольца Керра

Покружитесь около черной дыры достаточно долго, и гравитационное замедление времени забросит вас в будущее. Но что, если вы угодите прямо в пасть этого космического монстра? О том, что будет при погружении в черную дыру, мы уже писали, но не упоминали такую экзотическую разновидность черных дыр, как кольцо Керра. Или черная дыра Керра.
В 1963 году новозеландский математик Рой Керр предложил первую реалистическую теорию вращающейся черной дыры. Концепция включает нейтронные звезды — массивные коллапсирующие звезды размером с Санкт-Петербург, например, но с массой земного Солнца. Нейтронные дыры мы включили в список самых загадочных объектов во Вселенной, обозвав их магнетарами. Керр предположил, что если умирающая звезда сколлапсирует во вращающееся кольцо нейтронных звезд, их центробежная сила не даст им превратиться в сингулярность. И поскольку у черной дыры не будет точки сингулярности, Керр посчитал, что вполне можно будет попасть внутрь, без страха быть разорванным гравитацией в центре.
Если черные дыры Керра существуют, мы могли бы пройти сквозь них и выйти в белую дыру. Это как выхлопная труба черной дыры. Вместо того чтобы засасывать все, что только можно, белая дыра будет, напротив, выбрасывать все, что можно. Возможно, даже в другом времени или другой Вселенной.
Черные дыры Керра остаются теорией, но если они действительно существуют, они являются своего рода порталами, предлагающими одностороннее путешествие в будущее или прошлое. И хотя чрезвычайно развитая цивилизация могла бы развиваться таким образом и перемещаться во времени, никто не знает, когда «дикая» черная дыра Керра исчезнет.

Кротовые норы (червоточины)

Теоретические кольца Керра являются не единственным способом возможных «сокращенных» путей в прошлое или будущее. В научно-фантастических фильмах — от «Звездного пути» до «Донни Дарко» — часто рассматривается теоретический мост Эйнштейна — Розена. Вам эти мосты более известны под названием червоточин.
Общая теория относительности Эйнштейна допускает существование червоточин, поскольку в основе теории великого физика лежит искривление пространства-времени под воздействием массы. Чтобы понять эту кривизну, представьте себе ткань пространства-времени в виде белого листа и согните его пополам. Площадь листа останется прежней, сам он не деформируется, но вот расстояние между двумя точками соприкосновения явно будет меньшим, чем когда лист лежал на плоской поверхности.
В этом упрощенном примере пространство изображается в виде двухмерной плоскости, а не четырехмерной, каким на самом деле и является (вспомним четвертое измерение — время). Аналогично работают и гипотетические кротовые норы.
Перенесемся в космос. Концентрация массы в двух разных частях Вселенной могла бы создать своеобразный туннель в пространстве-времени. В теории этот туннель соединил бы два разных отрезка пространственно-временного континуума между собой. Разумеется, вполне возможно, что какие-нибудь физические или квантовые свойства не дают таким червоточинам зарождаться самостоятельно. Ну, или они рождаются и тут же гибнут, будучи нестабильными.
По словам Стивена Хокинга, червоточины могут существовать в квантовой пене — самой мелкой среде во Вселенной. Крошечные туннели постоянно рождаются и разрываются, связывая отдельные места и время на короткие мгновения.
Кротовые норы могут оказаться слишком малыми и кратковременными для перемещения человека, но вдруг однажды мы сможем их найти, удержать, стабилизировать и увеличить? При условии, как отмечает Хокинг, что вы будете готовы к обратной связи. Если мы захотим искусственным образом стабилизировать туннель пространства-времени, радиация от наших действий может его уничтожить, как обратный ход звука может повредить динамик.

Космические струны

Мы пытаемся протиснуться сквозь черные дыры и червоточины, но, может, есть другой способ путешествий во времени с использованием теоретического космического феномена? С этими мыслями мы обращаемся к физику Дж. Ричарду Готту, который изложил идею космической струны в 1991 году. Как следует из названия, это гипотетические объекты, которые могли сформироваться на ранних этапах развития Вселенной.
Эти струны пронизывают всю Вселенную, будучи тоньше атома и находясь под сильным давлением. Естественно, из этого следует, что они дают гравитационную тягу всему, что проходит рядом с ними, а значит объекты, прикрепленные к космической струне, могут путешествовать во времени с невероятной скоростью. Если подтянуть две космические струны поближе друг к другу или расположить одну из них рядом с черной дырой, можно создать то, что называется замкнутой времениподобной кривой.
Используя гравитацию, производимую двумя космическими струнами (или струной и черной дырой), космический корабль теоретически мог бы отправить себя в прошлое. Для этого нужно было бы сделать петлю вокруг космических струн.
Между прочим, квантовые струны сейчас очень горячо обсуждаемые. Готт заявил, что для путешествия назад во времени нужно сделать петлю вокруг струны, содержащей половину массы-энергии целой галактики. Другими словами, половину атомов в галактике пришлось бы задействовать как топливо для вашей машины времени. Ну и, как всем хорошо известно, нельзя вернуться во времени раньше, чем была создана сама машина.
Кроме того, существуют и временные парадоксы.

Парадоксы путешествий во времени

Как мы уже сказали, идея путешествия в прошлое слегка омрачается второй частью закона причинности. Причина следует перед следствием, как минимум в нашей Вселенной, а значит, может испортить даже самые продуманные планы путешествий во времени.
Для начала представьте: если вы отправитесь в прошлое на 200 лет, вы появитесь задолго до своего рождения. Подумайте об этом секунду. В течение какого-то времени следствие (вы) будет существовать прежде причины (ваше рождение).
Чтобы лучше понять, с чем мы имеем дело, рассмотрим известный парадокс деда. Вы — убийца, который путешествует во времени, ваша цель — ваш собственный дедушка. Вы проникаете сквозь ближайшую кротовую нору и подходите к живой 18-летней версии отца вашего отца. Вы поднимаете пистолет, но что происходит, когда вы нажимаете на спусковой крючок?
Подумайте. Вы еще не родились. Даже ваш отец еще не родился. Если вы убьете деда, у него не будет сына. Этот сын никогда не родит вас, и вы не сможете отправиться в прошлое, выполняя кровавую задачу. И ваше отсутствие никак не нажмет на курок, тем самым отрицая всю цепочку событий. Мы называем это петлей несовместимых причин.
С другой стороны, можно рассмотреть идею последовательной причинной петли. Она, хоть и заставляет задуматься, теоретически избавляет от временных парадоксов. По мнению физика Пола Дэвиса, подобная петля выглядит следующим образом: профессор математики отправляется в будущее и похищает сложнейшую математическую теорему. После этого выдает ее самому блестящему студенту. После этого перспективный студент растет и учится с тем, чтобы однажды стать человеком, у которого профессор однажды спер теорему.
Кроме того, есть еще одна модель путешествий во времени, которая включает в себя искажение вероятности при приближении к возможности парадоксального события. Что это означает? Давайте вернемся в шкуру убийцы вашего дедушки. Эта модель путешествия во времени может убить вашего дедушку виртуально. Вы можете нажать на курок, но пистолет не сработает. Птичка чирикнет в нужный момент или произойдет еще что-нибудь: квантовая флуктуация не даст парадоксальной ситуации состояться.
И, наконец, самое интересное. Будущее или прошлое, в которое вы отправитесь, попросту может существовать в параллельной Вселенной. Представим это как парадокс разделения. Вы можете уничтожить все, что угодно, но на ваш домашний мирок это никак не повлияет. Вы убьете деда, но не исчезнете — исчезнет, возможно, другой «вы» в параллельном мире, ну или сценарий пойдет по уже рассмотренным нами схемам парадокса. Однако, вполне возможно, что такое путешествие во времени будет одноразовым, и вы никогда не сможете вернуться домой.

Совсем запутались? Добро пожаловать в мир путешествий во времени.

Радиоактивные люди

  В аргентинских Андах шведские учёные нашли людей, организм которых за несколько тысячелетий приспособился к токсичному воздействию мышьяка 

  Аргентинская деревушка Сан-Антонио-де-лос-Кобрес находится высоко в горах, в пустыне Атакама. Сюда, на высоту 4 тысячи метров, можно добраться по официально «самой страшной железной дороге мира», убегающей серпантином вверх. По прибытии отчаянных туристов у поезда встречают местные жители, продающие яркие полосатые пончо из шерсти гуанако. Интересно, что все эти люди мутанты в буквальном смысле слова. Благодаря наличию AS3MT в организме местного населения (а их в аргентинской деревне порядка 5 тысяч человек) удивительным образом утилизируется мышьяк. Они могут принять смертельную дозу яда и даже не заметить этого: большая часть отравы выводится организмом с мочой.

  Результаты открытия опубликованы в журнале Molecular Biology and Evolution.

— Ген AS3MT(Аrsenite methyltransferase) обеспечивает выработку фермента, нейтрализующего токсическое действие мышьяка. Это первый в истории науки случай естественного отбора людей по принципу толерантности к мышьяку, — рассказала «Огоньку» генетик Каролинского института Швеции Карин Броберг, которая стала первооткрывателем нового типа человека. — Можно сказать, что нам удалось увидеть недавние эволюционные изменения в организме современного человека.

  Сделать открытие ученым помогли мумии, обнаруженные в пустыне Атаками пару лет назад. Высушенные тела возрастом 7000 лет неплохо сохранились под масками из глины и рыбьего клея, но особенно поразил ученых химический состав волос — они были пропитаны мышьяком. Оказалось, что почва здесь представляет собой километры вулканических пород, содержащих огромное количество тяжелых металлов, в том числе мышьяка. В подземных источниках его здесь примерно в 20 раз больше безопасного уровня (0,01 микрограмма на литр). Люди пришли сюда около 11 тысяч лет назад, а полезная мутация закрепилась, судя по всему, примерно 7-8 тысяч лет назад — в образцах более ранних захоронений ген AS3MT не обнаружен.

— Мы планируем найти подобные случаи адаптации к мышьяку в других местах, — говорит профессор Карин Броберг. — Кроме того, было бы интересно узнать, какие еще токсичные вещества из окружающей среды или пищевых продуктов человек научился усваивать в процессе эволюции.

Как моллюски научились охотиться на рыб

Морские моллюски конусы обладают удивительным навыком: эти неторопливые донные жители умеют охотиться на небольших рыб. Для этого у них есть довольно сложное приспособление — гарпун, способный поражать добычу сильнодействующим ядом. Но до недавнего времени у ученых не было ясного представления о том, как конусы обзавелись таким оружием. В новом исследовании ученые восстановили эволюционную историю приспособления моллюсков конусов к охоте на рыб. Это — редкий пример реконструкции молекулярных изменений, которые привели к возникновению новых видов с необычной специализацией.

Иногда в ходе эволюции происходят процессы, которые сложно представить себе растянутыми во времени. Забавный пример — это расположение глаз камбалы, плоской рыбы, которая ведет придонный образ жизнь и чьи глаза находятся на одной стороне тела. Долгое время не было известно о промежуточной эволюционной форме между «обычными» рыбами (у которых глаза находятся по разные стороны) и камбалообразными. Но несколько лет назад ученые обнаружили ископаемые остатки предков современной камбалы, у которых глаза располагаются несимметрично (см.: Ископаемые рыбы в очередной раз подтвердили правоту Дарвина, «Элементы», 18.06.2008). Так что, как бы трудно ни было это себе представить, но один из глаз камбалы постепенно переполз на другую сторону, так что рыба смогла комфортно вести свою жизнь на боку у  самого дна (благодаря этому рыба может замечательно маскироваться, притворяясь частью субстрата).

Еще интереснее изучать процессы приспособления организмов друг к другу, особенно постоянные гонки вооружений «хищник–жертва» и «паразит–жертва», в которых всем участникам приходится подстраиваться, чтобы не остаться голодными или, наоборот, не быть съеденными. При этом часто происходит так, что хищник или паразит максимально «затачивается» под определенную жертву, которая, в свою очередь, изобретает способы противостоять угрозе.

А недавно ученым удалось проследить первые эволюционные шаги обучения одного из самых невероятных охотников в живой природе — моллюска конуса (рис. 1), который охотится на рыб (см. 

Большинство конусов охотится на сравнительно легкую добычу — червей, которые, как и конусы, передвигаются по дну, поэтому их проще поймать. Тем не менее в какой-то момент эволюционной истории часть моллюсков перешла на рыб и стала на них специализироваться. Ученые начали раскручивать историю приспособления конусов к охоте на рыб, внимательно изучая филогенетическое древо этих моллюсков, построенное на основании сходства определенных митохондриальных маркеров конусов и отражающее степень родства различных видов. Ученые обратили внимание на интересную группу моллюсков, которые, хотя и были охотниками на червей, стояли ближе к охотникам на рыб, чем к другим охотникам на червей. Не находятся ли эти моллюски в процессе обучения охоте на рыб?

Сначала нужно разобраться, что необходимо моллюску, чтобы стать хорошим охотником на рыб.

Во-первых, это яды, парализующие рыбу, — иначе у конуса просто не будет шанса догнать жертву. Яды конусов представляют собой пептиды, которые могут иметь различные механизмы действия. К примеру, ядConus geographus похож по структуре на инсулин рыб, и когда рыба попадает в большое облако этого вещества, она впадает в гликемический шок. Еще у конусов есть пара ядов, действующих на позвоночных и блокирующих спад нервных импульсов. Один из них — δ-конотоксин — подавляет инактивацию натриевых каналов, а другой — κ-конотоксин — подавляет активацию калиевых каналов (см.: Conotoxin). При совместном действии этих ядов оба механизма сбрасывания потенциала действия нейронов у рыбы отключаются, и ее парализует.

Во-вторых, у моллюсков, охотящихся на рыб, обычно есть гарпун — видоизменение радулы («терки», которая находится на языке моллюска и нужна для измельчения пищи). Этим гарпуном моллюск может протыкать добычу и заодно эффективно доставлять в нее яд (если просто выбрасывать яд в воду, то нужно использовать либо больше яда, либо более эффективный яд).

У необычных моллюсков, которые относились к охотникам на червей, но при этом были генетически ближе к охотникам на рыб, не было гарпунов, однако ученые обнаружили у них один из компонентов яда, который действует на рыб, — δ-конотоксин. Поскольку у этих моллюсков не было второго компонента яда, нужного, чтобы полностью блокировать сбрасывание нервного импульса позвоночных, эти моллюски не должны были быть способны эффективно парализовать рыб. Тем не менее ученые решили представителям одного из видов этих моллюсков — Conus tessulatus — дать возможность показать в эксперименте, каковы их способности к охоте на рыб.

Моллюсков посадили в один аквариум с их обычными жертвами — червями, а также с небольшими рыбками. Моллюски предпочитали охотиться на червей, но, к радости ученых, пытались и атаковать рыб (рис. 2). Атаки были довольно неуклюжими, потому что моллюски не могли ни проткнуть рыбы гарпуном, ни полностью парализовать ее. Тем не менее ученые с гордостью сообщили, что один из их подопечных смог выпустить яд рыбе прямо в жабры, после чего у нее начались спазмы и моллюску удалось ее проглотить.

Яды δ-конотоксины, способные парализовать позвоночных, по-видимому появились у моллюсков раньше κ-конотоксинов, поскольку δ-конотоксины у всех их обладателей довольно сходны, а гены κ-конотоксинов у разных групп моллюсков произошли от различных генов. Разные группы моллюсков нашли разные способы сделать свое оружие максимально эффективным, после того как получили его первый компонент — δ-конотоксины. Авторы предложили следующий сценарий, по которому моллюски освоили охоту на рыб. Сначала у охотников на червей появился один из токсинов, действующий на позвоночных. Этот токсин оказался полезным, чтобы защищать свою добычу от рыб, которые пытались ее украсть. Потом оказалось, что при определенном везении сама рыба может стать добычей, и разные моллюски «изобрели» разные дополнительные токсины, чтобы усовершенствовать свои яды. Затем многие из них обзавелись гарпунами, которые помогли фиксировать жертву и вводить яд прямо в нее, чтобы он лучше подействовал.

Все эти процессы произошли у большинства охотников на рыб очень давно, а те виды, которые охотятся на червей, но при этом обладают одним из необходимых токсинов для охоты на рыб, — это, вероятно, нечто вроде живых ископаемых, которые по каким-то причинам остановились в своем обучении охоте. Зато благодаря им мы узнали, как моллюск может обрести способность, удивительную для такого медлительного существа, — стать охотником на рыб.

Существует ли Мультимир на самом деле?

      Доказательство существования параллельных вселенных, совершенно не похожих на нашу, может оказаться за пределом возможностей науки. За последние десятилетия в космологии появилось новое поле научной деятельности, увлекшее многих ученых. Расширяющаяся вокруг нас Вселенная может оказаться не единственной: нас могут окружать миллиарды других вселенных. Возможно, наш мир представляет собой лишь часть Мультимира.

      В статьях журнала «В мире науки», а также в книгах, например в последней книге Брайана Грина (Brian Greene) «Скрытая реальность» (The Hidden Reality), ведущие ученые обсуждают эту «сверхкоперниканскую революцию». Не только наша планета одна среди многих, но и сама наша Вселенная - всего лишь песчинка в масштабах космоса; одна среди бесчисленных вселенных, каждая из которых не похожа на другие. Слово «Мультимир» многозначно. Размер космологического горизонта, т.е. области, доступной астрономическим наблюдениям, составляет около 42 млрд световых лет. Однако у нас нет причин полагать, что Вселенная ограничивается этой областью. Дальше могут простираться другие, и их может быть бесконечно много. Каждая обладает различным начальным распределением вещества, но одинаковыми для всех физическими законами. Практически все космологи, включая меня, принимают такую гипотезу строения Мультимира. Космолог Макс Тегмарк (Max Tegmark) называет ее «Уровень 1». Однако нашлись и те, кто придерживается более радикальной гипотезы, которая заключается в том, что вселенные Мультимира могут быть совершенно различными, с разными законами физики, разными историями и, возможно, даже с разным количеством пространственных измерений. Большинство таких вселенных стерильны, но некоторые могут быть пригодны для жизни. Главный вдохновитель этого «Уровня 2» - Александр Виленкин (Alexander Vilenkin). В бесконечном множестве вселенных есть бесконечное множество галактик и, следовательно, бесконечное множество планет и даже бесконечно много людей с вашим именем, читающих сейчас эти строки.

      Подобные утверждения делались не раз с античных времен. Однако теперь концепция Мультимира претендует на статус научной теории, положения которой могут быть математически строго сформулированы и экспериментально проверены. Лично я смотрю на это скептически: вряд ли можно доказать существование вселенных, лежащих за пределами нашей. Сторонники теории Мультимира, стремясь расширить наше представление о физической реальности, тем самым меняют смысл понятия «наука».

За горизонтом

      Тот, кто разделяет радикальную концепцию Мультимира, может предложить несколько сценариев его возникновения и указать, где размещаются все «дочерние» миры. Так, согласно модели Алана Гута (Alan H. Guth), Андрея Линде (Andrei Linde) и других, многочисленные вселенные могут располагаться очень далеко от нас, в причинно не связанных областях пространства, формирующихся в ходе хаотической инфляции. Другие вселенные могут существовать в различные временные эпохи, как это предложили в модели циклической Вселенной Пол Стейнхард (Paul J. Steinhardt) и Нейл Тюрок (Neil Turok). Они также могут существовать и в одном пространстве с нами, но при различных реализациях квантовой волновой функции, как предполагает Дэвид Дойч (David Deutsch). Они могут вообще не обладать определенной пространственной локализацией, будучи совершенно отделены от нашего пространства-времени, как это предполагают Макс Тегмарк и Дэннис Шьяма (Dennis Sciama).

   Идея о параллельных вселенных перекочевала со страниц фантастических романов в научные журналы в 1990-е гг. Многие ученые утверждают, что миллионы других вселенных, каждая со своими законами физики, лежат за пределами нашего горизонта. Все вместе они называются Мультимир.

   Беда в том, что никогда не удастся увидеть эти вселенные при помощи астрономических наблюдений. Аргументы в их пользу в лучшем случае косвенные. Но даже если Мультимир существует, это не поможет нам разгадать глубокие тайны природы.

      Из всех перечисленных вариантов самый популярный – подход в рамках модели хаотической инфляции. Далее я буду говорить именно о нем, хотя ряд замечаний можно отнести и к другим моделям Мультимира. Идея заключается в том, что мир в целом представляет собой вечно расширяющуюся пустоту, в которой из-за квантовых эффектов непрерывно рождаются новые вселенные; этот процесс напоминает выдувание мыльных пузырей. Идея инфляции восходит к 1980-м гг.; работавшие над ней физики опирались на самую всеобъемлющую теорию природы – теорию струн. Согласно ей, пузыри сильно отличаются друг от друга: не только различным распределением вещества, но и различным типом вещества. В нашей Вселенной такие частницы, как электроны и кварки, взаимодействуют друг с другом посредством разных сил, например электромагнитных. В других вселенных могут быть совсем другие частицы, подчиняющиеся иным взаимодействиям; т.е. физические законы в разных частях Мультимира могут быть различны. Всю совокупность этих законов называют ландшафтом (смотри статью Рафаэля Буссо (Raphael Bousso) и Йозефа Полчински (Joseph Polchinski). В некоторых интерпретациях струнной теории ландшафт гарантирует громадное многообразие вселенных.

      Многие физики, рассуждающие о Мультимире, защищают концепцию ландшафта струнной теории, не заботясь о других возможных интерпретациях параллельных миров. Для них не важны фундаментальные возражения против Мультимира как научной концепции. Теория признается жизнеспособной или нет в зависимости от внутренней непротиворечивости своих положений или, по возможности, в зависимости от экспериментальных исследований. Концепция Мультимира задается при таком подходе аксиоматически. Сторонников подобного подхода не заботят вопросы о происхождении самого Мультимира. Но для космологов это важно.

      С точки зрения космолога главная проблема всех теорий, связанных с Мультимиром, – наличие космологического горизонта, ограничивающего область применения астрономических инструментов. Горизонт существует, потому что сигналы, идущие отовсюду к наблюдателю, распространяются с конечной скоростью, не превышающей скорости света. С момента рождения нашей Вселенной сигналы успели пройти определенный путь. Все параллельные вселенные лежат за пределами этого горизонта и остаются вне нашего поля зрения ныне и вовеки, вне зависимости от будущего технического прогресса человечества. Иными словами, параллельные вселенные слишком далеки от нас, чтобы оказать на нас когда-нибудь хоть какое-то влияние.

Когда астрономы вглядываются во Вселенную, они видят до расстояния около 42 млрд световых лет; это наш космический горизонт, который определяется тем, как далеко смог уйти свет с момента Большого взрыва (а можно сказать -насколько расширилась Вселенная с того момента). Считая, что пространство не ограничено этим размером и вполне может быть бесконечным, космологи делают предположения о том, как выглядят остальные части мира.

Мультимир первого уровня: вероятный. Самое простое предположение состоит в том, что наш объем пространства типичен для мира в целом. Далекие наблюдатели видят другие объемы, но все они выглядят в целом одинаково за исключением случайных вариаций в распределении вещества. Вместе эти области - наблюдаемые и ненаблюдаемые - составляют Мультимир основного типа

Мультимир второго уровня: сомнительный. Многие космологи идут дальше и предполагают, что на достаточно большом расстоянии все выглядит совсем не так, как у нас. Наши окрестности могут быть лишь одним из множества пузырей, плавающих в пустоте. Законы физики могут различаться от пузыря к пузырю, что привело бы к немыслимому разнообразию явлений. Те другие пузыри могут быть даже в принципе ненаблюдаемыми. Автор и другие скептики полагают сомнительным этот тип Мультимира

      Таким образом, ни одно из утверждений сторонников существования Мультимира невозможно проверить путем наблюдений. Существуют возражения против этой точки зрения: всю необходимую информацию о процессах, происходящих сколь угодно далеко от нас, можно получить, находясь в рамках горизонта. Это экстраполяция совершенно особо рода, ведь в действительности мы не знаем и не можем знать, что происходит в областях за горизонтом. Быть может, наша Вселенная замкнута на сверхбольших расстояниях, и бесконечности вообще не существует. Быть может, все вещество во Вселенной где-то заканчивается, и дальше до бесконечности идет совершенно пустое пространство. Быть может, сами пространство и время завершают свое существование в сингулярности – на границе нашей Вселенной.

Семь сомнительных аргументов

      Почти все сторонники гипотезы Мультимира знают об упомянутой проблеме и осторожны в своих суждениях, но они полагают, что можно сделать разумные предположения о важнейших свойствах Мультимира. Их аргументы делятся на семь основных типов, каждый из которых приводит к нерешенным проблемам. Пространство безгранично. Пространство простирается за наш космологический горизонт, и многие другие домены, подобные нашей Вселенной, лежат вне области, доступной нашим наблюдениям. Если такой ограниченный тип Мультимира существует, то мы можем экстраполировать то, что видим, на лежащие за горизонтом домены. По мере удаления наша экстраполяция будет все менее и менее определенной. Легко вообразить себе множество разнообразных доменов, в том числе и таких, в которых могут нарушаться законы физики, - но это будет так далеко, что мы этого никогда не увидим. Проблема подобной экстраполяции состоит в том, что никто не может определить, правы мы или нет. Как ученые смогут решить, верна представленная ими на основе экстраполяции имеющихся наблюдений картина далеких частей Мультимира или нет? Могут ли другие домены-вселенные обладать различными начальными распределениями вещества, или они также могут обладать различными значениями фундаментальных физических постоянных, таких как константы ядерного взаимодействия? В зависимости от наших предположений оказывается возможным получить все что угодно.

      Известные законы физики предсказывают другие домены. В современных теориях объединения физических взаимодействий возникают новые сущности, такие как гипотетические скалярные поля, которые могут заполнять пространство и определять его свойства. Например, поле инфлатона может быть ответственно за инфляцию - экспоненциальное расширение вселенных. В модели хаотической инфляции процесс рождения и расширения вселенных может быть вечным. Модели со скалярными полями имеют хорошее теоретическое обоснование, однако физическая природа таких полей остается неизвестной. Кроме того, физики не могут привести достаточно оснований для доказательства того, что динамика таких полей способна приводить к появлению различных физических законов, действующих в различных вселенных.

      Теория, предсказывающая бесконечное количество вселенных, проходит ключевой наблюдательный тест. Космическое микроволновое фоновое (т.е. реликтовое) излучение характеризует раннюю горячую Вселенную и демонстрирует, как она выглядела в конце инфляционной стадии первичного расширения. Детали этой картины показывают, что наша Вселенная действительно прошла стадию экспоненциального расширения. Но не все теоретически возможные варианты инфляции длятся вечно и порождают бесконечное число дочерних вселенных. Наблюдения не могут выявить единственную модель инфляции среди многих других. Некоторые космологи, например Стейнхард, даже согласны с тем, что вечная инфляция должна привести к другим «отпечаткам» на реликтовом излучении, нежели это наблюдается. Линде и некоторые другие космологи не согласны с такой точкой зрения. Кто же из них прав? Ответ зависит от того, какими мы предполагаем физические свойства поля, вызывающего инфляцию.

Сторонники идеи Мультимира часто приводят как аргумент плотность темной энергии, доминирующей в нашей Вселенной. Процесс вечной инфляции наделяет каждую вселенную в Мультимире случайной плотностью темной энергии. У немногих вселенных ее значение нулевое или малое, у большинства - высокое (синяя зона). Но слишком плотная темная энергия разрушит сложные структуры, необходимые для поддержания жизни (красная зона). Так что у большинства пригодных для жизни вселенных должна быть средняя плотность (пик в области перекрытия), точь-в-точь как у нашей Вселенной. Но критики идеи Мультимира говорят, что это замкнутый круг: такое рассуждение справедливо, только если вы уверены, что Мультимир существует.

      Фундаментальные константы тонко настроены для существования жизни. Важное замечание относительно нашей Вселенной заключается в том, что все физические постоянные имеют такие значения, которые делают возможным существование сложных структур, включая живые организмы. Стивен Вайнберг (Steven Weinberg), Мартин Рис (Martin Rees), Леонард Сасскинд (Leonard Susskind) и другие полагают, что концепция бесконечно многообразного Мультимира дает превосходное объяснение имеющимся значениям фундаментальных физических констант. Коль скоро мир бесконечен и допускает все что угодно, то рано или поздно случайным образом возникнет мир, приспособленный для нашего существования. Такой аргумент, в частности, применялся для объяснения наблюдаемой плотности темной энергии, которая вызывает современное ускоренное расширение Вселенной. Я согласен с тем, что концепция Мультимира дает нам одно из возможных объяснений значения плотности темной энергии, причем это единственное научно обоснованное предположение о значении этой плотности, которое мы сегодня имеем. Но у нас нет надежды проверить это предположение путем наблюдений. Кроме того, теоретические исследования этого вопроса показывают, что основные уравнения физики остаются неизменными для всех областей Мультимира, что отличия присутствуют только в значениях фундаментальных постоянных. Однако если принимать концепцию Мультимира серьезно, то в этом нет необходимости.

      Фундаментальные константы делают Мультимир предсказуемым. Этот аргумент улучшает предыдущий за счет предположения о том, что наша Вселенная приспособлена к жизни минимальным образом. Сторонники такого подхода оценили вероятности различных значений плотности темной энергии. Чем больше это значение, тем более оно вероятно; но при этом менее вероятно появление жизни. Значение плотности темной энергии, которое мы наблюдаем, балансирует на грани благоприятных для нас значений. Проблема этого аргумента в том, что мы не можем применить вероятностный подход, если не существует Мультимира для применения самой концепции вероятностей. Таким образом, этот аргумент позволяет получить желаемое, заложив его как начальное условие цепочки рассуждений. Этот аргумент неприменим, если существует лишь одна вселенная. Вероятностный подход доказывает согласованность гипотезы Мультимира, но не само его существование.

      Струнная теория предсказывает разнообразие вселенных. Изначально струнная теория была призвана объяснить все на свете, а теперь стала теорией, в которой может реализоваться практически все. В своем текущем состоянии теория струн предсказывает, что многие из основных свойств нашей Вселенной чисто случайны. Если Вселенная единственна в своем роде, то ее свойства необъяснимы. Например, как мы можем понять тот факт, что физика обладает ровно теми свойствами, которые нужны для существования жизни? Если наша Вселенная - одна из многих, то ее свойства обладают смыслом. Эти свойства - единственно возможные в нашей области пространства. Если бы мы жили в других областях, то наблюдали бы другие свойства, если, конечно, они оказались бы совместимы с нашим существованием. Однако теория струн пока не проверяема экспериментальными методами; до сих пор она не полностью сформулирована даже теоретически. Если мы сможем доказать, что теория струн верна, то все ее предсказания станут обоснованными, и таким образом гипотеза Мультимира получит поддержку. Но пока мы не располагаем доказательствами.

      Все, что может случиться, случается. В попытках объяснить, почему в природе реализуются именно такие, а не иные законы природы, некоторое физики и философы полагают, что природа не делает выбора, не отдает предпочтения тем или иным законам: все возможные законы где-нибудь да реализуются. Отчасти эта идея идет от квантовой механики. Как сказал когда-то Мюррей Гелл-Манн (Murray Gell-Mann), «все, что не запрещено, разрешено». В квантовой теории частица перемещается по всем возможным путям, а наблюдатель фиксирует некую усредненную траекторию. Возможно, то же самое верно и для поведения вселенных применительно к Мультимиру. Но астрономы не имеют возможности наблюдать все возможные варианты. Мы не можем даже знать, есть ли эти варианты. Мы можем только представить себе эти предложения как некие непроверяемые принципы или правила, говорящие, что верно, а что нет. Например, что все возможные математические структуры обязаны быть реализованы в некотором физическом домене (так предлагает М. Тегмарк). Однако мы не знаем, какой тип существования влекут за собой эти принципы, которые должны включать и наш мир. Кроме того, у нас нет способа проверить, есть ли такие принципы организации. Приложение их к реальному миру выглядит чистой спекуляцией.

Отсутствие доказательств

Карта (панорама) анизотропии реликтового излучения (горизонтальная полоса — засветка от галактики Млечный Путь). Красные цвета означают более горячие области, а синие цвета — более холодные области.

Восстановленная карта (панорама) анизотропии реликтового излучения с исключённым изображением Галактики, изображением радиоисточников и изображением дипольной анизотропии. Красные цвета означают более горячие области, а синие цвета — более холодные области.

      Несмотря на слабость теоретических аргументов, космологи предложили несколько эмпирических тестов для проверки существования параллельных вселенных. Реликтовое излучение может содержать следы других вселенных, если наша Вселенная когда-либо сталкивалась с ними согласно сценарию хаотической инфляции. Это излучение может содержать и следы вселенных, которые были до Большого взрыва в рамках сценария бесконечного цикла вселенных. Так что есть способы обнаружить реальные доказательства существования других миров. Некоторые космологи утверждают, что они уже видят искомые знаки. Но наблюдения и их интерпретация очень спорны; к тому же многие гипотетически возможные типы мультимиров не способны проявлять себя таким образом. Иными словами, наблюдатели могут проверить только узкий класс моделей. Еще один наблюдательный тест – поиск изменений одной или нескольких фундаментальных констант, чтобы подтвердить, что законы физики не так уж неизменны. Некоторые астрономы утверждают, что уже нашли такие изменения. Но большинство считают эти доказательства сомнительными. Третий тест – измерение формы наблюдаемой Вселенной: она сферическая (положительная кривизна), гиперболическая (отрицательная кривизна) или «плоская»? Модели Мультимира обычно предсказывают, что Вселенная не сферическая, поскольку сфера замкнута на себя, а значит, имеет конечный объем. К сожалению, это ненадежный тест: Вселенная за пределами нашего горизонта может иметь иную форму, чем у наблюдаемой ее части. Более того, не все теории Мультимира исключают сферическую геометрию. Эффективный тест – топология Вселенной: искривлена ли она как пончик или крендель? Если да, то ее размер конечен, что, несомненно, опровергает большинство версий инфляции, в частности сценарии Мультимира, основанные на хаотической инфляции. Такая форма проявится в повторяющихся узорах на небе, таких как гигантские круги в распределении реликтового излучения. Наблюдатели искали, но не нашли такие узоры. Впрочем, этот отрицательный результат нельзя рассматривать как аргумент в пользу Мультимира. Наконец, физики могут надеяться доказать или опровергнуть некоторые теории, предсказывающие Мультимир. Они могли бы найти наблюдательные доказательства против хаотической версии инфляции или обнаружить математические либо эмпирические нестыковки, которые заставят их отказаться от ландшафта теории струн. Это подорвало бы их энтузиазм в отношении идеи Мультимира, хотя и не исключило бы эту идею окончательно.

Слишком много неопределенности

      В целом идея Мультимира не выглядит продуктивной. Главная причина – чрезвычайная гибкость предположений: это скорее концепция, нежели четкая теория. Большинство ее положений – больше смесь различных идей, чем нечто цельное. Основной механизм вечной инфляции сам по себе не приводит к тому, что в разных доменах Мультимира возникает разная физика; для этого к нему нужно добавить другую спекулятивную теорию. Хотя их можно было бы объединить, в этом нет острой необходимости.

Ключевой шаг в оправдании Мультимира – это экстраполяция от известного к неизвестному, от проверяемого к непроверяемому. Вы получите разные ответы в зависимости от того, что выберете для экстраполяции. Поскольку теории, использующие Мультимир, могут объяснить почти все что угодно, любое наблюдение можно согласовать с каким-либо вариантом Мультимира. Фактически эти «доказательства» толкают нас к тому, чтобы принять теоретическое объяснение и не настаивать на проверке путем наблюдений. Но до сих пор именно такая проверка была важнейшим требованием научного метода, и мы сильно рискуем, отказываясь от нее. Если мы ослабим требование к надежности данных, то лишимся основы успеха науки в течение последних столетий.

      Разумеется, единое объяснение некоторого круга явлений предпочтительнее, чем набор отдельных толкований для того же массива явлений. Если объединяющее объяснение предполагает наличие ненаблюдаемых сущностей, таких как параллельные миры, мы могли бы с этим смириться. Но ключевой вопрос здесь в том, сколько этих ненаблюдаемых сущностей требуется. А именно, предполагаем ли мы количество этих сущностей больше или меньше числа явлений, которые хотим объяснить? В случае Мультимира мы постулируем существование огромного быть может, даже бесконечного - числа ненаблюдаемых сущностей, чтобы объяснить лишь одну реальную Вселенную. Вряд ли это согласуется с советом английского философа XIV в. Уильяма Оккама не умножать сущностей сверх необходимого.

      Защитники идеи Мультимира приводят последний аргумент: для нее нет достойной альтернативы. Хоть ученым и неприятна мысль о параллельных мирах, но если это наилучшее объяснение, то мы вынуждены его принять. И наоборот, если мы хотим отказаться от Мультимира, то должны предложить идею получше. Оценка альтернатив зависит от того, объяснение какого типа мы готовы принять. У физиков всегда была надежда, что законы природы неизбежны, что все происходит так, потому что не может происходить иначе. Но мы не смогли это доказать. Другие варианты тоже возможны. Вселенная может быть чистой случайностью, которая реализовалась именно таким образом. Или же в основе всего сущего лежит некая цель, замысел? Наука не может определить, где здесь истина, поскольку это уже область метафизики.

      Ученые предложили Мультимир как способ решения глубоких вопросов о природе бытия, но это предложение оставило важнейшие проблемы нерешенными. Все те же вопросы, которые возникают в отношении Вселенной, вновь встают и в отношении Мультимира. Если он существует, то возник ли он по необходимости, случайно или в результате замысла? Это вопрос метафизический, и никакая физическая теория не ответит на него ни в отношении Вселенной, ни в отношении Мультимира.

      Чтобы двигаться вперед, мы должны помнить, что в науке практика - критерий истины. Нам нужна некая причинная связь между теми сущностями, которые мы рассматриваем, иначе все размывается. Эта связь может быть косвенной. Если нечто ненаблюдаемо, но абсолютно необходимо для свойств других сущностей, которые надежно проверены, то и само оно может считаться проверенным. Но в этом случае обязательно нужна цепь надежных доказательств. Защитникам идеи Мультимира я бросаю вызов: сможете ли вы доказать, что ненаблюдаемые параллельные вселенные жизненно необходимы для объяснения того мира, который мы видим?

      Будучи скептиком, я считаю, что размышление о Мультимире - это прекрасная возможность задуматься о природе науки и о природе нашего бытия: почему мы здесь. Это наводит на новые интересные мысли и служит плодотворной исследовательской программой. Размышлять об этой концепции мы должны непредвзято, но и не слишком увлекаясь. Здесь важно не сбиться с пути. Параллельные вселенные могут быть или не быть; проверить это невозможно. Нам придется жить с этой неопределенностью. Нет ничего плохого в научно обоснованной философской концепции, какова и есть идея о Мультимире. Однако мы должны называть вещи своими именами.

                                                                                                                                                                         Перевод: В.Г. Сурдин

Об авторе

Джордж Эллис (George F. R. Ellis) - космолог и почетный профессор математики Кейптаунского университета (ЮАР), один из крупнейших в мире специалистов по общей теории относительности Эйнштейна и соавтор, вместе со Стивеном Хокингом, новаторской книги «Крупномасштабная структура пространства-времени» (М.: Мир, 1977).

Что поведал ардипитек

 В последующие годы коллекция костных остатков ардипитека значительно пополнилась и сейчас насчитывает 109 образцов. Самой большой удачей стала находка значительной части скелета особи женского пола, которую ученые торжественно представили журналистам и широкой публике под именем Арди. В официальных документах Арди значится как скелет ARA-VP-6/500.

  Одиннадцать статей, опубликованных в спецвыпуске Science, подвели итоги многолетней работы большого международного исследовательского коллектива. Публикация этих статей и их главная героиня Арди были широко разрекламированы, но это отнюдь не пустая шумиха, потому что изучение костей ардипитека действительно позволило подробнее и точнее реконструировать ранние этапы эволюции гоминид.

  Подтвердилось предположение, высказанное ранее на основе первых фрагментарных находок, что A. ramidus — прекрасный кандидат на роль переходного звена (кандидат, а не просто переходное звено, потому что нельзя строго доказать по ископаемым костям, что кто-то был чьим-то предком или потомком. Однако во многих случаях об этом можно судить с большой степенью уверенности, как, например, в случае Арди) между общим предком человека и шимпанзе (к этому предку, по-видимому были близки оррорин и сахелянтроп) и более поздними гоминидами — австралопитеками, от которых, в свою очередь, произошли первые представители рода людей (Homo).

  Вплоть до 2009 года самым древним из детально изученных гоминид была Люси, афарский австралопитек, живший около 3,2 млн лет назад (Джохансон, Иди, 1984). Все более древние виды (в порядке возрастания древности: Australopithecus anamensis, Ardipithecus ramidus, Ardipithecus kadabba, Orrorin tugenensis, Sahelanthropus chadensis) были изучены на основе фрагментарного материала. Соответственно, наши знания об их строении, образе жизни и эволюции тоже оставались фрагментарными и неточными. И вот теперь почетное звание самой древней из хорошо изученных гоминид торжественно перешло от Люси к Арди.

2107 год, 11 июля

— Алло, это NASA, бюро космических тел?
— Да, по какому поводу вы звоните?
— Скорее всего, я что-то обнаружил. Я понятия не имею что это, но судя по всему,оно движется на нас.
— Опишите найденное вами тело.
— Ну это что-то чёрное, вокруг него звезды как-будто искажаются. Вы извините если я что-то не так описываю, я только вчера купил телескоп.
— Эммм, вы наверное ошибаетесь.
— Почему?
— Описываемые вами признаки - признаки чёрной дыры...

12 июля, NASA.
... вы хотите сказать, что к нам летит чёрная дыра?
— Да.
— И каким же образом новичок, посмотревший в обычный телескоп смог найти её, а мы - нет?
— Дыра очень мала, она имеет массу лишь трёх солнц, и при этом, находится довольно далеко от нас, полтора световых года. Короче говоря, то что любитель увидел чёрную дыру в свой телескоп - чистое совпадение, которое нас и спасло. Кстати, она будет тут через два года.
— До дыры же полтора световых года, рейсу Земля-Луна лететь пятьсот лет!
— Она движется быстрее, гораздо быстрее, около сорока процентов скорости света, предположительно, чёрная дыра разогналась используя гравитацию другой чёрной дыры, которая находится центре нашей галактики.
— И что же нам теперь делать?...

14 июля. NASA.
...Суть вам ясна. Вы - лучшие инженеры Агенства. Ваша задача - придумать способ спасти всех нас...

21 июля. 
— Какие паруса? Вы ебанулись?
— Солнечные паруса. Они были придуманы полтора века назад, и были протестированы сотню лет назад.
— Использовать свет как ветер. И этим вы хотите спасти человеческую расу?
— Да. К сожалению, межзвездные перелеты были признаны бесперспективными, и исследования по ним не проводилась. Единственная технология, которую мы можем воссоздать - солнечные паруса.
— И как вы это собираетесь сделать? 
— Мы используем пять главных искусственных спутников Земли - базы ВКС России, США и Китая - их власти уже дали согласие, двенадцатую платформу МКС, и элитный космический отель "У Гагарина". В сумме они вместят пять миллионов человек, при условии наличия замкнутого цикла жизнеобеспечения. По нашим подсчетам, этого достаточно, что бы поддерживать чистоту генофонда человечества.
— Так, это понятно. А что с парусами?
— Они будут огромны, ведь мы планируем полететь к ближайшей звезде с перспективной планетой, да? Она называется Glize 581. Это около двадцати световых лет. Ковчег, так мы называем этот корабль, разгонится до скорости в тридцать процентов скорости света, и преодолеет это расстояние за шестьдесят лет...
— Я это и так знаю, говорите уже размеры паруса.
— Квадрат со сторонами тысячу на тысячу километров.
— Сколько?! Это миллионы тонн!
— Вот в этом и вся загвоздка, нам нужна вся промышленность Земли.
— Придётся рассказать людям...

24 июня
По всем каналам мира шла трансляция. Директор НАСА объяснял что к нам летит чёрная дыра. Что человечеству нужен каждый, чтобы спастись. Что лучших работников заберут на Ковчег.
Это был страшный день. Мародёрство, убийства и самоубийства.
Тогда, двадцать четвёртого июня, погибло восемнадцать миллионов человек. Из них - девять миллионов самоубийц.
Все производства мира перешли на создание сверхтяжёлых носителей и сверхтонкой фольги, которая должна была служить парусом. Еды не хватало. Все развлекательные учреждения были закрыты. Школы учили только до шестого класса, после которого дети шли на работу. 
И только перед лицом тотальной угрозы человечество отложило оружие в сторону. Все носители ядерного оружия пределывались в транспортные ракеты. Министерства обороны были упразднены во всех странах. Очередной кризис между США и Россией из-за Брестской Народной Республики был прекращен.

2108 год, 30 мая.
...после завершения строительства, и раскрытия паруса, у нас будет два месяца чтобы уйти от горизонта событий, хотя Земля сойдёт с орбиты Солнца уже в марте две тысячи сто девятого.
— А сколько нужно времени, чтобы уйти с орбиты Земли?
— Четыре дня...

2109 год, 2 мая
...Парус полностью готов, и трижды перепроверен, можно его раскрывать!
До раскрытия один час!
...тридцать минут...
...десять...
...пять...
...две...
...одна...
...десять секунд...
...5, 4, 3, 2, 1. Начать раскрытие!

Ничего не произошло. Из-за солнечного ветра фольга наэлектризовалась и слиплась с огромной силой. Гигантские приводы, ответственные за раскрытие паруса, не выдержали и сломались.

Опять паника.

1 июля, месяц до входа в горизонт событий.
Из-за гигантской гравитации чёрной дыры, на Земле начались двадцатибальные землетрясения. Двенадцать миллиардов человек, вынужденных остаться там, умирали в горниле Армагеддона. Землю просто медленно рвало на куски.
К счастью, все необходимое для ремонта Ковчега было в космосе. 

3 июля.
...Раскрытие успешно! До завершения процесса три часа...
Два часа спустя.
— Капитан, первые признаки ускорения! Скорость возрастает на 0.2 метра в секунду...

7 июля. 
Достигнута третья космическая скорость! Мы улетаем!
... Значит, мы все ещё не спасены, да?
— Ага. Нам нужно быть быстрее чёрной дыры, чтобы спастись. Теоретически, месяца хватит, главное чтобы выдержал Ковчег.
1 июля. Сто тысяч километров до горизонта событий.

ВНИМАНИЕ, КРИТИЧЕСКАЯ ПЕРЕГРУЗКА КОРПУСА. ДЛИНА КОРАБЛЯ УВЕЛИЧЕНА НА 5 ПРОЦЕНТОВ. РЕКОМЕНДУЕТСЯ СРОЧНО СМЕНИТЬ ТОЧКУ ДИСЛОКАЦИИ ДЛЯ ИЗБЕЖАНИЯ ДАЛЬНЕЙШЕГО РАСТЯГИВАНИЯ КОРПУСА.

— Вот же чёрт, уже восьмая разгерметизация в части гостиницы. 
— А сколько всего?
— Двадцать, и ещё, парус порван в трёх местах, но мы работаем над этим.

2109 год, 2 июля. Шестьсот тысяч километров до горизонта событий. 
...Поздравляю, мы уже два часа назад превысили скорость чёрной дыры, и удаляемся от неё!

2171 год.
Прошло шестьдесят лет. Сменилось два поколения. Но, не смотря на это, население Ковчега было меньше начальных пяти миллионов. Посередине пути самая густонаселённая часть - бывшая гостиница, столкнулась с астероидом диаметром десять сантиметров. Из-за колоссальной скорости столкновения почти вся гостиница была уничтожена. Человечество никогда не было так близко к вымиранию, даже во время Третьей мировой 2054 года.
Из всего рода людей оставалось два миллиона.

2171 год, 13 октября. 
...есть пять планет. Из них целых три планеты перспективны! На трёх может существовать жидкая вода!
— Будем надеяться на это. Другого межзвездного перелета Ковчег не перенесет...

21 декабря.
Первая, ближайшая к звезде планета оказалась подобием Венеры. Сверхплотная атмосфера нагрела её до температуры в пятьсот градусов.

2 февраля.
Для экономии ресурсов, Ковчег, используя гравитацию звезды, полетел к третьей переспективной планете.
Которая оказалась ледяным миром.

24 апреля.
Вторая планета уже была видна в телескопы. К сожалению, Ковчег приближался к ней сзади, из-за чего нельзя было определить что на ней происходит.

28 апреля.
— Выход на орбиту завершен, через полчаса выйдем на дневную сторону.

Два миллиона глаз с затаённым дыханием смотрели на обзорные экраны. И вот, планета развернулась. По всему кораблю не раздалось ни звука.
Планета была вторым подобием Венеры.

Если бы "Дональд Кук" к Севастополю подошёл

Фермы-небоскребы

Площадь земель, снабжающих все 6,8 млрд жителей нашей планеты сельскохозяйственной продукцией, равна площади Южной Америки. По прогнозам демографов, мировое народонаселение к 2050 г. Возрастет до 9,5 млрд. Производительности сельского хозяйства человечеству придется освоить еще 0,85 млрд га (площадь Бразилии). Но такого количества земли для нового освоения просто не существует. Как тут не вспомнить слова великого Марка Твена: «Покупайте землю, ее больше не делают»?

В сельском хозяйстве на ирригацию идет 70% мировых запасов пресной воды, которая после загрязнения удобрениями, пестицидами, гербицидами и илом становится непригодной для питья. При современных тенденциях развития невозможно сохранить чистоту питьевой воды в отдельных густонаселенных регионах. В сельском хозяйстве также используется огромное количество топлива: в США, например, — 20% от всего потребляемого бензина и дизельного топлива. Безусловно, в первую очередь нас беспокоит парниковый эффект. Учтем, что в цену на пищевые продукты входит и цена на топливо. Ввиду этого за 2005 – 2008 гг. стоимость продуктов питания возросла в большинстве мест по всему миру примерно вдвое. 

Некоторые агрономы уверяют, что решение проблемы лежит в области интенсификации производства, которое уже сегодня ведется высоко механизированными сельскохозяйственными объединениями. Число их постоянно снижается, но они получают большие урожаи за счет применения достижений генной инженерии и все более сильных агрохимикатов. Даже если претворить упомянутое решение в жизнь, то это может дать в лучшем случае лишь краткосрочный результат, т.к. быстрые климатические изменения влекут за собой перестройку сельскохозяйственных угодий, расстраивая самые изощренные планы. Вскоре после вступления в должность президента Барака Обамы министр энергетики Стивен Чу (Steven Chu) заявил о климатических изменениях, которые могут стереть с лица земли поля Калифорнии к концу этого столетия. 

Более того, если мы продолжим массовые вырубки леса под новые сельскохозяйственные угодья, глобальное потепление усилится с катастрофической скоростью. А увеличенный сток с полей и животноводческих ферм может привести к образованию «мертвых водных зон», когда большинство эстуариев и даже часть океана превратятся в бесплодные отравленные акватории. 

Все это пока не вызывало тревоги, но болезни, связанные с употреблением испорченной пищи, унесли изрядное число жизней по всему миру. Виной тому стали сальмонеллез, холера, кишечные инфекции, вызванные Escherichia coli, дизентерия. И этот список далеко не полон. Паразитарные инфекции — малярия и шистосомоз — усугубляют проблему, угрожая жизни людей. Более того, применение в качестве удобрений человеческих фекалий, широко практикуемое в большей части Юго-Восточной Азии, во многих регионах Африки, Центральной и Южной Америки, где химические удобрения слишком дороги, способствует распространению глистных инвазий, от которых страдает 2,5 млрд чел.

Очевидно, что нужны радикальные перемены. Почти со всеми перечисленными проблемами мог бы покончить один стратегический сдвиг — выращивание сельскохозяйственных культур под строгим контролем в закрытом грунте в вертикально обустроенных хозяйствах. Растения, выращенные в высотных зданиях, воздвигаемых ныне на свободных городских землях, и главным образом в многоярусных теплицах, размещенных на крышах, могли бы давать пропитание круглый год, потребляя значительно меньше воды, производя небольшое количество отходов, с меньшим риском инфекционных заболеваний. При этом не требуется работающей на ископаемом топливе техники или транспортных средств для перевозки продукции с отдаленных ферм. Вертикальные хозяйства могли бы совершить революцию в нашем образе питания и послужить для будущего растущего населения. Продукты, выращенные на местах, могли бы стать даже вкуснее.

Рабочий план, который я собираюсь изложить, может показаться на первый взгляд неправдоподобным. Но инженеры, градостроители, агрономы, тщательно исследовавшие необходимые технологии, убеждены, что вертикальные хозяйства не просто возможны, но необходимы.

➡ Не навреди

Выращивание пищи на земле, которая когда-то была покрыта девственными лесами и степями, убивает нашу планету, запуская процесс нашего вымирания. Людям следует выполнять хотя бы минимальное требование, которое на языке медиков звучит: «Не навреди». В данном случае мы говорим о том, что не следует наносить дальнейшего ущерба земле. Человечество возникло, чтобы отвоевать себе невероятные преимущества. Со времен Чарлза Дарвина — середины 1800-х гг. и далее — после предостережений Томаса Мальтуса о конце мира из-за неконтролируемого роста населения был осуществлен целый ряд спасительных технологических прорывов. Всевозможные сельскохозяйственные машины, улучшенные удобрения и пестициды, искусственно выведенные растения, обладающие большей продуктивностью и устойчивостью к болезням, плюс вакцины и лекарства от общих заболеваний животных привели к избытку пищи, в котором увеличивающееся население планеты порой не испытывало нужды. 

Все это продолжалось до 80-х гг. прошлого столетия, когда стало очевидным, что во многих местах нагрузка сельского хозяйства на землю чрезмерно превысила ее возможность поддерживать жизнеспособность культивируемых растений. Сельскохозяйственные химикаты нарушили естественный кругооборот питательных веществ, благодаря которому существуют природные экосистемы. Мы должны перейти к более экологичным агротехническим методам, способствующим устойчивости экосистем. 

Известный эколог Говард Одум (Howard Odum) сказал: «У природы есть ответы на все вопросы. Какой хотите задать вы?» Мой вопрос таков: «Как нам всем жить хорошо, одновременно с этим возобновляя мировые экосистемы?» Многие климатологи, от должностных лиц Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО) до специалиста по устойчивому развитию и лауреата Нобелевской премии 2004 г. Вангари Маатхаи (Wangari Maathai), согласны, что дать возможность обрабатываемым землям вернуться к их естественному состоянию, покрыться травой или лесом, — это самый легкий и прямой путь к замедлению климатических изменений. Природные экосистемы естественным способом поглощают из окружающего воздуха углекислый газ, столь сильно способствующий парниковому эффекту. Надо оставить биосферу в покое и дать ей возможность вылечить нашу планету.

Здесь можно привести множество примеров. Зона демилитаризации между Южной и Северной Кореей, созданная после Корейской войны 1950–1953 гг., представляла собой полосу сильно изрытой войной земли шириной более 4 км, однако сегодня она целиком восстановилась, покрыта пышной растительностью и полна жизни. Когда-то превращенный в голую землю рубеж, разделявший бывшие Западную и Восточную Германию, сегодня радует зеленью. Район пыльных бурь США, в 30-х гг. прошлого столетия лишенный растительности из-за засух и чрезмерного сельскохозяйственного использования, сегодня снова стал высокопродуктивной житницей страны. А в Новой Англии, с 1700-х гг. пострадавшей от сплошной вырубки деревьев по крайней мере три раза, сегодня имеются обширные участки лиственных и хвойных лесов.

➡ Взгляд в будущее

По ряду причин все увеличивающееся население мира нуждается в альтернативных методах ведения сельского хозяйства. Неужели городские небоскребы — верный выбор? 

Отчасти, поскольку выращивание урожая в закрытом грунте становится повсеместным. Во всем мире успешно используются три вида агроприемов: капельное орошение, аэропоника и гидропоника. При капельном орошении растения укореняются в лотках из легких инертных материалов длительного пользования, таких как вермикулит, а тонкие трубки, протянутые от растения к растению, подведены точно к основанию каждого стебля, куда по каплям поступает питательный раствор. Таким образом отпадает необходимость в большом количестве воды, напрасно расходуемой при традиционных способах орошения. При выращивании методом аэропоники, разработанном в 1982 г. К.Т. Хубиком (K.T. Hubick), а затем усовершенствованной учеными NASA, растения находятся в подвешенном состоянии в воздухе, насыщенном водным паром и питательными веществами, вследствие чего исключается необходимость и в почве. 

Агроному Уильяму Джерику (William F. Gericke) приписывается разработка в 1929 г. Современной гидропоники. Корни растений помещаются в желобах без почвы, по которым циркулирует питательный раствор. Во время Второй мировой войны на южных островах Тихого океана с помощью гидропоники было получено около 4 тыс. т овощей для армий союзных держав. Сегодня теплицы, применяющие гидропонику, служат подтверждением основных правил растениеводства закрытого грунта: культуры должны давать урожай круглый год; разрушительные засухи и наводнения не мешают урожаю; ввиду идеальных условий для роста и созревания культур достигаются максимальные урожаи; патогенное влияние человека — минимально. 

Самое важное то, что гидропоника позволяет выбрать место произрастания урожая безотносительно природных условий, т.е. характеристик почвы, осадков, температуры воздуха. Закрытые хозяйства могут быть размещены везде, где есть соответствующее снабжение водой и энергией. Теплицы больших размеров с применением гидропоники работают в Великобритании, Нидерландах, Дании, Германии, Новой Зеландии и других странах. Один из выдающихся примеров — хозяйства Eurofresh Farms в пустыне штата Аризона, занимающие площадь в 128,79 га, где круглый год производится большое количество высококачественных помидоров, огурцов и перца. 

Большинство теплиц расположены на границе сельской местности и городских земель, где можно найти участки по умеренным ценам. Перевозка на большие расстояния повышает стоимость продуктов, требует расхода топлива, сопровождается выбросами двуокиси углерода и значительно вредит природе. Перенесение тепличного хозяйства в более высокие постройки в черте города поможет устранить и эти проблемы. Я представляю себе здания, возможно, в 30 этажей, занимающие целый квартал. При таких масштабах вертикальные хозяйства обещают стать примером действительно устойчивой городской жизни: коммунальные сточные воды преобразуются в оросительные, при этом твердые отходы вместе с несъедобными частями растений сжигаются, а образующийся пар вращает турбины, генерирующие электроэнергию, которая поступает в теплицы. С использованием современных технологий в закрытом грунте может быть выращен большой ассортимент съедобных растений (илл. на стр. 57). По соседству в аквацентрах можно будет также разводить рыбу, креветок и млллюсков. 

Субсидии на начальные исследования и финансируемые государством научно-исследовательские центры — один из путей, чтобы положить начало вертикальным хозяйствам. Совместная работа университетов и таких компаний, как, например, Cargil, Monsanto, Archer Daniels Midland и IBM, также могла бы быть хорошим начинанием. Для реализации любого из упомянутых подходов потребуется огромный научный потенциал сельскохозяйственных, технических, архитектурных и учебных учреждений, а также опытные хозяйства, возможно, высотностью в пять этажей и площадью 0,5 га. На таких площадках выпускники вузов, научные сотрудники и конструкторы смогут проводить первоначальные испытания перед тем, как появятся полноценные действующие хозяйства. Можно было бы опробовать и более скромные площадки на крышах жилых домов, больниц и учебных заведений. Научно-исследовательские установки уже действуют в Калифорнийском университете в Дэвисе, Государственном университете Пенсильвании, Университете Рутгерса, Государственном университете Мичигана, а также в ряде учебных заведений Европы и Азии. Один из самых известных экспериментальных полигонов — Сельскохозяйственный центр под руководством Джина Джакомелли (Gene Giacomelli) при Университете Аризоны. 

Интеграция пищевого производства в городскую жизнь — это гигантский шаг на пути устойчивого развития городов. Станут развиваться новые отрасли производства, а также появятся совершенно новые для города профессии — служащие питомников, растениеводы, сборщики урожая. И природа сможет снова ожить, а обычные фермеры будут рады выращивать траву и деревья, внося свою лепту в обуздание выбросов CO2. В завершение картины выборочные лесозаготовки станут нормой для деревообрабатывающей промышленности, по крайней мере в восточной части США.

➡ Страстная мечта

Прошло пять лет с того момента, как я впервые опубликовал некоторые свои мысли и предварительные эскизы вертикальных ферм на своем сайте (www.verticalfarm.com). С тех пор архитекторы, инженеры, конструкторы и ведущие организации стали все больше обращать внимание на данный проект. Сегодня на его сторону встали многие инвесторы, мэры и градостроители, выразив недвусмысленное желание строить высотные фермы. Ко мне уже обращались планировщики из Нью-Йорка, Портленда, Орегона, Лос-Анджелеса, Лас-Вегаса, Сиэтла, Суррея, Британской Колумбии, Торонто, Парижа, Бангалора, Дубаи, Абу-Даби, Инчхона, Шанхая и Пекина. Иллинойсский технологический институт в настоящее время занят проработкой подробного плана для Чикаго. 

Все эти люди сознают, что мы должны приступить к действию, чтобы обеспечить будущее поколение продуктами питания. Они ставят трудные вопросы по поводу стоимости, прибыли от инвестированного капитала, использования воды и электроэнергии, возможных урожаев. Их беспокоят будущее состояние балок конструкций, которые с течением времени подвергнутся коррозии во влажном воздухе, мощности, необходимые для закачки воды и воздуха в различные места этих сооружений, экономия, обусловленная ростом масштабов производства. Чтобы дать подробные ответы, потребуется немалая работа инженеров, архитекторов, агрономов, специалистов по закрытому грунту и деловых людей. Вероятно, подающие надежды инженеры и экономисты хотели бы, чтобы уже начались соответствующие расчеты. 

Благодаря сайту инициатива по обустройству вертикальных ферм оказалась в руках общественности. И ее успех или провал зависит как от тех, кто возьмется построить опытную ферму, так и от того, сколько времени и усилий это потребует. Печально известный проект замкнутой экосистемы «Биосфера-2», стартовавший в 1991 г. и представлявший собой сеть герметичных зданий близ Тусона, штат Аризона, в которых в течение двух лет проживали восемь поселенцев, — яркий пример того, как не надо делать. В плане была заложена слишком громоздкая конструкция, и он не был экспериментально обоснован. У Университета Аризоны сейчас есть все права пересмотреть данный проект. 

Чтобы сооружение вертикальных ферм прошло успешно, планировщики должны избежать ошибок данного и других ненаучных предприятий. Есть обнадеживающая новость. По словам Питера Хеда (Peter Head), одного из ведущих специалистов по экологическим проектам, руководящего глобальным планированием в международной проектно-конструкторской фирме Arup, базирующейся в Лондоне, для сооружения большого эффективного вертикального хозяйства в городе не требуется применения новых технологий. Многие энтузиасты спросят: «Тогда чего мы ждем?» У меня нет однозначного ответа на этот вопрос.

Диксон Д. «В мире науки» № 1, 2010. Стр. 53-59. Перевод В.И. Сидоровой.

немцы на 1941 новый год