Мичио Каку
Бъдещето на човечеството (16) (Заселването на Марс, междузвездните полети, безсмъртието…)

13.
Развити цивилизации

Но защо само на една вселена?

Крис Импи

В науката има нещо прелестно. Инвестираш един дребен факт, а от него печелиш цяло състояние от догадки.

Марк Твен

Таблоидите излизат с крещящи заглавия:^[79]

„Откриха гигантска извънземна мегаконструкция в космоса!“

„Астрономите смаяни от извънземна машина в космоса!“ Дори в „Уошингтън Поуст“, където обикновено няма да видиш сензационни материали за летящи чинии и извънземни, този път четем: „Най-странната звезда в небето пак си показа нрава“.

Астрономите, които са свикнали само да анализират купища скучна информация от сателити и радиотелескопи, изведнъж са връхлетени от лавина обаждания на нетърпеливи журналисти, които питат вярно ли е, че в космоса най-после е открито нещо, създадено от извънземни.

Астрономите не са подготвени за такъв интерес. Не знаят какво да кажат. Да, в космоса е открито нещо странно. Да, то е необяснимо, но е твърде рано да се правят изводи. Целият този ентусиазъм може да се окаже безпочвен.

Поводът за шумотевицата са астрономическите наблюдения на екзопланети, преминаващи на фона на далечни звезди. Една гигантска екзопланета с размерите на Юпитер обикновено би отнела около 1% от яркостта на своята звезда, ако мине пред нея. Но веднъж астрономите анализирали данни от космическия телескоп „Кеплер“, касаещи звездата KIC 8462852, която се намира на около 1400 светлинни години от Земята. Открили удивителна аномалия: през 2011 г. нещо е отнело цели 15% от яркостта на звездата. В повечето случаи подобни аномалии се пренебрегват. Може някой уред да се е повредил или да е имало временна промяна в светлинния интензитет, моментно увеличение на електрическия заряд, или просто прах върху огледалата на телескопа.

Но през 2013 г. това се повтаря, като този път яркостта намалява с 22%. Науката не знае причина, поради която яркостта на дадена звезда да може периодически да намалява до такава степен.

„Преди не бяхме виждали такава звезда.^[80] Беше изключително странно“, коментира постдокторантът от Йейлския университет Табита Бояджиян.

Положението става още по-куриозно, когато Брадли Шейфър от Щатския университет на Луизиана се разравя из стари фотографски плаки и установява, че яркостта на тази звезда е намалявала периодически още от 1890 г. Списание „Астронъми Нау“ посочва, че това е предизвикало „трескава астрономическа дейност, подклаждана от стремежа на учените да разплетат една от най-големите загадки в астрономията“.

Започват да се изказват всевъзможни хипотези. Но този път „обичайните заподозрени“ сякаш нямат нищо общо със случая.

Какво би могло да накара звездата да губи толкова много от яркостта си? Възможно ли е това да се дължи на обект, който е 22 пъти по-голям от Юпитер? Едно от предположенията е, че звездата е погълнала някоя планета. Но това не обяснява защо аномалията се повтаря. Друга възможна причина е прахът в звездната система. Докато дадена звездна система все още се сгъстява, първичният диск от газ и прах около звездата може да е многократно по-дебел, отколкото е голяма самата звезда. Тоест яркостта на звездата може да отслабва, когато дискът я закрива. Но в случая тази вероятност е отхвърлена, защото анализът на звездата показва, че тя не е млада. Прахът би трябвало отдавна да се е сгъстил или да е бил издухан в космоса от звездния вятър.

След отхвърлянето на редица варианти остава един, който трудно може да бъде пренебрегнат. Никой не иска да повярва, че това е отговорът, но и никой не може да го отрече: навярно става въпрос за колосална мегаконструкция, създадена от извънземен разум.

„Извънземните винаги са последната хипотеза, която се взема предвид, но в случая изглеждаше, че има нещо, създадено от извънземна цивилизация“, казва астрономът Джейсън Райт от Щатския университет на Пенсилвания.

Предвид факта, че периодът между двата случая на намаляване на яркостта през 2011 и 2013 г. е 750 дни, астрономите прогнозират, че следващият случай ще бъде през май 2017 г. Прогнозата се сбъдва. Този път практически всички телескопи на Земята, пригодени за измерване на звездна светлина, следят тази звезда. Астрономите по целия свят стават свидетели как яркостта на звездата намалява с 3% и после се възстановява.

Но какво може да е това? Някои предполагат, че е Дайсънова сфера — съоръжение, споменато за пръв път от Олаф Стейпълдън през 1937 г., а по-късно описано от физика Фрийман Дайсън. То представлява гигантска сфера около звезда, с помощта на която се оползотворява огромната й енергия. Другият вариант е сфера, която обикаля около звездата и периодически минава пред нея, отнемайки част от яркостта й. Може би е създадена за захранване на машините на развита цивилизация от втори тип. Това предположение разпалва въображението на широката публика и на журналистите. Те се питат какво е „цивилизация от втори тип“.

Скалата на Кардашов

Тук става дума за класификация на развитите цивилизации^[81], предложена от руския астроном Николай Кардашов през 1964 г. Той искал, когато търси извънземни цивилизации, да има представа какво всъщност търси. Учените обичат да степенуват неизвестното, затова Кардашов създава скала за степенуване на цивилизациите според потреблението на енергия. Различните цивилизации сигурно имат различна култура, история и политическо устройство, но всички би трябвало да се нуждаят от енергия. Кардашов предлага следната класификация:

1. Цивилизация от първи тип е такава, която използва цялата енергия от своята звезда, достигаща планетата.

2. Цивилизация от втори тип е такава, която използва цялата енергия, генерирана от нейната звезда.

3. Цивилизация от трети тип е такава, която използва енергията на цялата галактика.

Това е лесен и удобен начин за класифициране на хипотетичните цивилизации в галактиката според използването на енергия.

За всеки тип цивилизация може да се изчисли потреблението на енергия. Лесно е да се пресметне например колко слънчева светлина пада на единица площ от повърхността на Земята. Получената стойност се умножава по площта на огряваната от Слънцето земна повърхност и така се получава приблизителната енергия за една средностатистическа цивилизация от първи тип. (Сметките показват, че такава цивилизация използва 7х1017 W енергия, което е близо 100 000 пъти повече от световното производство на енергия на Земята в момента.)

Тъй като е известно какъв процент от енергията на Слънцето достига Земята, може да се изчисли цялата енергия, която излъчва Слънцето (и тя е приблизително 4х1026 W). Това е количеството енергия, което използва една цивилизация от втори тип.

Знаем колко звезди има в галактиката Млечен път и ако умножим горното число по техния брой, ще получим количеството енергия, което се генерира в цялата галактика (приблизително 4х1037 W), а това именно е енергийното потребление на една цивилизация от трети тип в нашата галактика.

Резултатите са интересни. Кардашов установява, че всеки следващ тип цивилизация превъзхожда предишния между 10 милиарда и 100 милиарда пъти.

Можем да изчислим кога човечеството ще се издигне нагоре по скалата. Изхождайки от общото потребление на енергия на планетата Земя, излиза, че в момента нашата цивилизация е тип 0,7.

Ако предположим, че производството на енергия ще се увеличава с 2-3% годишно (което съответства на сегашното темпо на нарастване, както и на годишния ръст на БВП в световен мащаб), значи след един-два века човечеството ще стане цивилизация от първи тип. После вероятно ще минат още няколко хиляди години, докато се издигне до втори тип. По-трудно е да се изчисли кога човешката цивилизация ще достигне нивото на трети тип, защото това предполага развитие на междузвездните полети, което трудно може да се прогнозира. Според някои оценки за достигането на това ниво ще са нужни над 100 000 години или дори над 1 милион години.

Преходът от нулев към първи тип

Може би най-трудният преход е този от нулев към първи тип, който ние извършваме в момента. Това е така, защото цивилизациите от нулев тип са най-изостанали, както в технологично, така и в социално отношение. Доскоро са тънели в блатото на сектантството, диктатурата и религиозните конфликти. Все още носят белезите от жестокото си минало, което се е характеризирало с гонения, погроми и войни. Нашите учебници по история са пълни с ужасяващи описания на кланета и геноцид, които до голяма степен се дължат на суеверия, невежество, истерия и омраза.

Но днес вече усещаме родилните болки от предстоящата поява на нова цивилизация на науката и просперитета, която ще бъде от първи тип. Семената на този знаменателен преход покълват всеки ден пред очите ни. Вече се създава планетарен език. Интернет не е нищо друго, освен телефонна система от първи тип. Той е първата създадена технология от този тип.

Освен това сме свидетели на възникването на планетарна култура. В областта на спорта виждаме, че светът е завладян от класическия („европейския“) футбол и Олимпийските игри. В областта на музиката виждаме нарастващото влияние на световните звезди. В областта на модата виждаме едни и същи луксозни магазини и марки във всички елитни молове.

Съществуват опасения, че този процес ще застраши местните култури и обичаи. Но днес елитът в повечето страни от Третия свят говори два езика: местния език плюс някой от основните европейски езици или мандарин. В бъдеще хората вероятно ще изповядват ценностите на две култури: както местната, така и нововъзникващата планетарна култура. Тоест културното многообразие на Земята ще продължи да съществува успоредно с развитието на новата планетарна култура.

След като вече класифицирахме хипотетичните цивилизации в космоса, на тази основа можем да пресметнем броя на развитите цивилизации в галактиката. Ако приложим формулата на Дрейк по отношение на цивилизациите от първи тип, можем да кажем, че те би трябвало да са доста разпространени в галактиката. Въпреки това няма категорични доказателства за съществуването им. Защо? Вероятните причини са няколко. Илон Мъск предполага, че в процеса на технологично развитие на цивилизациите нараства способността им за самоунищожение, затова цивилизациите от първи тип може би са най-голямата заплаха за самите себе си.

Ако говорим за човечеството, то е изправено пред няколко предизвикателства по време на прехода си от нулев към първи тип, сред които са глобалното затопляне, биотероризмът и разпространението на ядрените оръжия.

Първото и най-непосредствено предизвикателство е разпространението на ядрените оръжия. Атомните бомби стават достъпни в някои от най-нестабилните райони на света, като Близкия изток, Индийския субконтинент и Корейския полуостров. Дори някои малки държави може да придобият необходимия потенциал за разработването на ядрено оръжие. В миналото това се е правело от големи държави, които преработвали уранова руда до получаването на подходящи материали. Били необходими гигантски газоводифузионни инсталации и ултрацентрофугиращи системи. Заводите за обогатяване на уран били толкова големи, че лесно се виждали от сателит. Всичко това било извън възможностите на малките държави.

Но междувременно започва да се краде техническа документация за ядрени оръжия и да се продава на нестабилни режими. Намалява себестойността на ултрацентрофугите, както и на процеса на пречистване на урана до получаването на подходящи за оръжие материали. В резултат на това дори страни като Северна Корея, която е вечно на ръба на оцеляването, успяват да натрупат малък, но смъртоносен ядрен арсенал.

Сега опасността е, че някой регионален конфликт например между Индия и Пакистан, може да прерасне в мащабна война, в която да бъдат въвлечени големите ядрени сили. Заплахата е сериозна, защото САЩ и Русия притежават по около 7000 единици ядрено оръжие. Освен това съществуват опасения, че не само държави, а и отделни организации и терористични групировки също могат да се сдобият с атомни бомби.

По поръчка на Пентагона организацията Глобална бизнес-мрежа извършва анализ на възможните последици от евентуален икономически крах на голям брой бедни страни като Бангладеш в резултат на глобалното затопляне. В доклада от изследването се прави изводът, че в най-лошия случай някои държави може да използват ядрени оръжия, за да защитят границите си от възможен наплив от милиони гладни и отчаяни бежанци. Но дори глобалното затопляне да не предизвика ядрена война, само по себе си то е заплаха за съществуването на човечеството.

Глобалното затопляне и биотероризмът

Откакто последната ледникова епоха приключва преди близо 10 000 години, Земята се затопля все повече и повече. Но през последния половин век затоплянето протича с тревожни, ускоряващи се темпове. Доказателствата за това са много и най-различни:

— Всички големи ледници на Земята намаляват.

— Ледът в района на Северния полюс е изтънял средно с 50% през последните 50 години.

— В обширни райони на Гренландия, която е покрита с втория по големина леден щит на Земята, ледът намалява.

— Шелфовият ледник Ларсен 3, който е с размерите на американския щат Делауер, се откъсва от Антарктида през 2017 г. и в момента стабилността на ледените щитове и шелфовите ледници на континента е застрашена.

— Последните няколко години са най-топлите в историята, доколкото има данни.

— През последния век средната температура на Земята се е увеличила с близо 1,3°C.

— Лятото е средно с една седмица по-дълго, отколкото в миналото.

— Свидетели сме на все повече събития, които определяме като най-страшните през последните 100 години, включително горски пожари, наводнения, засушавания и урагани.

Ако глобалното затопляне продължи да се ускорява през следващите десетилетия, има вероятност да дестабилизира държавите по света, да предизвика масов глад, да доведе до миграция от крайбрежните райони и да застраши световната икономика, като по този начин осуети прехода към цивилизация от първи тип.

Микробиологичните оръжия също представляват опасност, защото биха могли да доведат до измирането на 98% от хората на Земята.

Най-смъртоносните събития в човешката история са били зарази и епидемии, а не войни. Не е изключено някои държави да поддържат тайни запаси от смъртоносни вируси, като вируса на едрата шарка, които могат да бъдат превърнати в оръжие с помощта на биотехнологиите и да изтребят много хора. Съществува и рискът да бъде създадено оръжие за масово поразяване по пътя на биоинженерството, като се модифицира някоя съществуваща болест (ебола, СПИН, птичи грип) и се направи по-смъртоносна, или се намери начин за нейното по-бързо и по-лесно разпространение.

Ако в бъдеще хората стъпят на други планети, може да намерят свидетелства за унищожението на някогашни цивилизации — например да установят, че атмосферата е високорадиоактивна или че температурата е много висока поради екстремен парников ефект, или да видят мъртви градове, поразени от модерно биотехнологично оръжие. Успехът на прехода от нулев към първи тип цивилизация не е гарантиран и всъщност представлява най-голямото предизвикателство за една нововъзникнала цивилизация.

Енергията на цивилизациите от първи тип

Един ключов въпрос е дали цивилизация от първи тип може да премине към енергийни източници, различни от изкопаемите горива.

Има вариант да се използва ядрената енергия на урана. Но конвенционалните ядрени реактори с ураново гориво отделят много отпадъци, които остават радиоактивни в продължение на милиони години. Дори днес, половин век след началото на ядрената епоха, все още не е измислен безопасен начин за съхранение на отпадъците с висока радиоактивност. Освен това уранът може да прегрее, както при бедствията в Чернобил и Фукушима.

Вместо да се извлича енергия от урана на принципа на ядреното делене, може да се използва методът на термоядрения синтез, който, както видяхме в Глава 8, все още е на такова ниво, че няма икономическо приложение, но една цивилизация от първи тип със стотина години по-напред от нашата би разполагала с необходимата технология и би я използвала като незаменим източник на почти неограничена енергия.

Едно от предимствата на термоядрения синтез е, че при него за гориво се използва водород, а той може да се извлича от морската вода. Освен това няма опасност термоядреният реактор да предизвика бедствие поради прегряване на горивото, както в Чернобил и Фукушима. Ако се случи авария (например ако свръхнагорещеният газ влезе в контакт с облицовката на реактора), тогава процесът на термоядрен синтез автоматически спира. (Това се дължи на факта, че за да има термоядрен синтез, трябва да бъде изпълнен така нареченият критерий на Лоусън — а именно, плътността и температурата, необходими за синтеза на водорода, трябва да се поддържат за определен период. Ако процесът излезе извън контрол, критерият на Лоусън се нарушава и всичко спира от само себе си.)

Нещо повече: ядрените отпадъци при термоядрения синтез са малко. Тъй като при синтеза на водорода се отделят неутрони, те могат да облъчат стоманените части на реактора и да ги направят леко радиоактивни. Но получените отпадъци са много по-малко в сравнение с тези при урановите реактори.

Освен термоядрения синтез има и други възможни възобновяеми енергийни източници. Една примамлива възможност за цивилизациите от първи тип е добивът на соларна енергия чрез базирани в космоса инсталации. Понеже 60% от енергията на Слънцето се губят при преминаването й през земната атмосфера, изкуствените спътници биха могли да добиват много повече соларна енергия, отколкото наземните колектори.

Една базирана в космоса соларна енергийна система би могла да се състои от множество огромни огледала в орбита около Земята, които улавят слънчевата светлина. Те ще бъдат геостационарни (тоест орбиталната им скорост ще е равна на скоростта на въртене на Земята около оста й, затова ще изглеждат неподвижни в небето). Така добитата енергия може да се препраща под формата на сноп микровълново лъчение към наземна станция, откъдето ще се разпределя чрез традиционна електроразпределителна мрежа.

Добивът на соларна енергия в космоса има много предимства. Процесът е екологично чист и безотпадъчен. Енергията може да се добива 24 часа в денонощието, а не само денем. (Соларните сателити почти никога няма да са в сянката на Земята, защото траекторията им ще минава доста встрани от орбитата на планетата.) Соларните панели няма да имат движещи се части, което значително ще намали риска от повреди и разходите за ремонт. Най-хубавото е, че енергията на Слънцето е безплатна и в неограничени количества.

Всички изследвания показват, че добивът на соларна енергия чрез базирани в космоса инсталации е осъществим с наличните в момента технологии. Но както при всички други космически начинания, основният проблем са разходите. Простите сметки сочат, че в момента това би струвало многократно повече, отколкото да си инсталираме соларни панели в задния двор.

Добивът на соларна енергия в космоса надхвърля възможностите на една цивилизация от нулев тип, каквато е нашата, но за цивилизация от първи тип това може да се превърне в естествен енергиен източник по няколко причини:

1. Цената на космическите полети пада, особено при наличието на частни ракетни компании и изобретяването на ракети за многократно използване.

2. Изграждането на космически асансьор навярно ще стане възможно към края на века.

3. Космическите соларни панели може да се правят от леки наноматериали и по този начин ще се намали теглото и себестойността им.

4. Соларните сателити може да се сглобяват в космоса от роботи и така ще се елиминира необходимостта от астронавти.

Освен това методът се смята за безопасен, защото въпреки че микровълните могат да бъдат вредни, те ще бъдат концентрирани в сноп, а енергията, която излиза извън този сноп, би трябвало да е в рамките на общоприетите екологични норми.

Преходът към втори тип

На някакъв етап цивилизацията от първи тип може да изчерпи енергията, която е в наличност на нейната планета, и да се опита директно да използва огромната енергия на своята звезда.

Цивилизациите от втори тип би трябвало да са лесни за откриване, защото по всяка вероятност са неунищожими. Нищо, което е известно на науката, не би могло да разруши такава култура. Тя може да предотвратява сблъсъци с метеори и астероиди с помощта на ракети. Може да предотврати парниковия ефект с помощта на водородни или соларни технологии (горивни клетки, термоядрени реактори, соларни сателити и др.). В случай на планетарна заплаха населението може дори да се изнесе от планетата с космически армади. Сигурно ще има начин и да се премести планетата, ако е необходимо. Понеже такъв тип цивилизация разполага с достатъчно енергия, за да отклонява астероиди, тя може да накара някой астероид да се завърти около нейната планета и да предизвика малка промяна в траекторията й. С поредица от такива маневри орбитата на планетата може да се отдалечи от съответната звезда, ако например звездата е към края на съществуването си и започва да нараства.

За да си осигури необходимата енергия, цивилизацията от втори тип може да изгради, както вече казахме, Дайсънова сфера, с която ще добива енергия директно от своята звезда. (Един от проблемите, свързани с построяването на такива гигантски мегаконструкции, е, че на скалистите планети може да няма достатъчно строителни материали за тази цел. Диаметърът на Слънцето е 109 пъти по-голям от диаметъра на Земята, следователно за изграждането на подобно съоръжение ще са необходими огромни количества материали. Този практически проблем вероятно може да се реши чрез използването на нанотехнологии. Ако една такава мегаконструкция се изработи от наноматериали, дебелината й може да е само няколко молекули и в такъв случай за построяването й ще са нужни неизмеримо по-малко материали.)

За създаването на подобна мегаконструкция са необходими огромен брой космически мисии. Най-доброто решение може би е да се използват роботи, базирани в космоса, и самоорганизиращи се материали.^[82] Ако например на Луната може да се построи нанофабрика за производството на плоскости за Дайсъновата сфера, после плоскостите ще може да се сглобяват в космоса. Роботите ще се самовъзпроизвеждат, създавайки почти неограничен брой свои копия.

Но дори цивилизацията от втори тип да е практически неунищожима, тя все пак може да бъде застрашена в дългосрочен план по силата на втория закон на термодинамиката, защото има вероятност всички използвани от нея машини да създават толкова много инфрачервена топлинна радиация, че животът на планетата да стане невъзможен. Въпросният закон гласи, че ентропията (безпорядъкът, хаосът или отпадъчният продукт) в една затворена система винаги нараства. В разглеждания случай всяка машина, всеки уред, всеки апарат генерира отпадъчен продукт във вид на топлина. Наивно погледнато, можем да предположим, че проблемът ще се реши чрез създаването на гигантски хладилници, с които да се охлади планетата. Вярно е, че температурата вътре в хладилниците ще намалее, но ако отчетем всички фактори, включително топлината от работата на хладилните компресори, ще установим, че средната температура в системата все пак нараства.

(Понякога, когато времето е много горещо, ние си веем с ветрило, мислейки, че така ще се разхладим. Въпреки че лицето ни наистина се разхлажда и това ни носи временно облекчение, топлината, която се отделя при движението на мускулите и костите ни, всъщност води до нетно повишение на температурата. Веенето с ветрило ни носи незабавно психологическо облекчение, но всъщност общата температура на тялото ни и температурата на въздуха около нас нараства.)

Как може „да се охлади“ една цивилизация от втори тип

За да може една цивилизация от втори тип да преодолее проблемите, свързани с втория закон на термодинамиката, най-вероятно ще трябва да разпръсне машините си из пространството, ако не иска да прегрее. Както стана дума по-горе, едно от възможните решения е повечето техника да се изнесе в космоса, а планетата майка да се превърне в парк. Това означава, че цялото топлоотделящо оборудване може да се произвежда извън планетата. Въпреки че цивилизацията потребява енергията на цяла звезда, отпадната топлина ще се отделя в космоса и няма да причинява вреда.

Самата Дайсънова сфера също ще започне да се нагрява. Това значи, че по дефиниция тя би трябвало да излъчва инфрачервена радиация. (Дори ако дадената цивилизация се опита да прикрие тази радиация с помощта на някакви машини, самите машини рано или късно ще загреят и ще станат източник на инфрачервено излъчване.)

Учените търсят из космоса признаци за инфрачервена радиация от цивилизации от втори тип, но досега не са открили. Екип от лабораторията „Ферми“ край Чикаго е изследвал 250 000 звезди в търсене на свидетелства за съществуването на цивилизации от втори тип, но е регистрирал само четири „забавни, но спорни“ случая и като цяло резултатите от изследването са неубедителни. Космическият телескоп „Джеймс Уеб“, който ще влезе в експлоатация към края на 2018 г. и ще търси специално инфрачервени лъчения, може би ще успее достатъчно прецизно да отсее топлинните излъчвания на всички цивилизации от втори тип в нашата част на галактиката.

Това наистина е загадка. Щом цивилизациите от втори тип са практически неунищожими и би трябвало да излъчват отпадна инфрачервена радиация, защо досега не сме ги открили? Може би търсенето на инфрачервени лъчения е твърде ограничен подход.

Астрономът Крис Импи от Аризонския университет коментира търсенето на цивилизации от втори тип по следния начин: „Предполага се, че всяка силно развита цивилизация^[83] би оставила много по-осезаеми следи от нас. Цивилизациите от втори или по-горен тип може би ползват технологии, с които ние само сме експериментирали или които трудно можем да си представим. Навярно са способни да предизвикват звездни катаклизми или имат двигатели с антиматерия. Може би манипулират времепространството и създават в него пролуки или малки вселени, и комуникират чрез гравитационни вълни“.

Астробиологът Дейвид Гринспун пише: „Логиката подсказва, че имаме основания да търсим в небето^[84] признаци за богоподобни извънземни същества. И все пак тази идея изглежда нелепа. Хем е логично, хем е абсурдно. Иди го разбери“.

Едно от възможните решения на тази дилема е да осъзнаем, че има два начина за класифициране на цивилизациите: не само според потреблението на енергия, но и според потреблението на информация.

Съвременното общество използва огромен обем информация и същевременно се развива в посока към миниатюризация и енергийна ефективност. Карл Сейгън предлага начин за класифициране на цивилизациите от гледна точка на информацията.

Според неговата система отделните нива се означават с букви от английската азбука, като тип А включва цивилизации, които потребяват 1 милион бита информация. Цивилизациите от тип В потребяват десет пъти повече, или 10 милиона бита, и т.н., докато стигнем до тип Z, който консумира невероятните 1031 бита информация. Според тази система човечеството е тип Н. Важното в случая е, че дадена цивилизация може да напредне по скалата на информационното потребление, без да променя енергийното си потребление. Тогава тя може да не излъчва голямо количество инфрачервена радиация.

Един пример в това отношение откриваме в научните музеи. Машините от времето на индустриалната революция — огромните локомотиви и гигантските параходи — ни поразяват с размерите си. Но също така ни прави впечатление колко неефективни са били, колко много отпадна топлина са отделяли. Това важи и за компютрите: един обикновен съвременен клетъчен телефон е по-добър от огромните компютърни устройства от 50-те години на XX в. Днешната техника е много по-сложна, интелигентна и енергоикономична.

И така, цивилизациите от втори тип могат да потребяват огромно количество енергия, без да прегреят, ако разпръснат машините си по Дайсънови сфери, астероиди и близки планети или ако създадат свръхефективни миниатюризирани компютърни системи. Не е задължително техниката им да изпуши от прегряване в резултат на огромното потребление на енергия; вместо това тя може да е свръхефективна, да потребява огромни количества информация и да отделя сравнително малко отпадна топлина.

Ще се разцепи ли човечеството

Възможностите на цивилизациите да развиват астронавтиката са ограничени. Например цивилизациите от първи тип, както видяхме, са ограничени от планетарните си енергийни ресурси. В най-добрия случай една такава цивилизация може да успее да благоустрои планета като Марс и да достигне най-близките звезди. Може да започне да изследва близките звездни системи с помощта на автоматични сонди и навярно ще изпрати първите астронавти до най-близката звезда, каквато за нас е Проксима Центавър. Но степента на технологичното и икономическото й развитие няма да й позволи да започне систематична колонизация на голям брой близкоразположени звездни системи.

Цивилизациите от втори тип, които са векове или хилядолетия по-напред, имат реалната възможност да колонизират своя участък от Млечния път. Но дори и те са ограничени от светлинната бариера. Ако свръхсветлинните скорости са недостъпни за тях, колонизирането на съответния галактически участък може да им отнеме много векове.

В случай че придвижването от една звездна система до друга отнема векове, това би отслабило изключително много връзките с родната планета. След време контактите между планетите ще прекъснат и така може да възникнат нови клонове на човечеството, способни да се приспособяват към съвсем различни условия на съществуване. Освен това има вероятност колонизаторите сами да се модифицират по генетичен и кибернетичен път, за да се адаптират към необичайната среда. Ще дойде ден, когато няма да усещат никаква връзка с родната планета.

Това сякаш противоречи на визията на Айзък Азимов, представена в поредицата му „Фондация“, където се разказва за галактическа империя, възникнала 50 000 години след нашето съвремие и колонизирала по-голямата част от галактиката. Има ли допирна точка между тези две толкова различни визии за бъдещето?

Дали изначалната орис на човешката цивилизация е да се разцепи на по-малки общности, които ще знаят много малко една за друга? Така стигаме до големия въпрос: възможно ли е, като спечелим звездите, да загубим човешката си същност? И какво би означавало да си „човек“, ако има множество различни клонове на човечеството?

Този процес на разклоняване, изглежда, е универсален, той е характерен не само за човечеството, а за еволюцията изобщо. Чарлз Дарвин пръв го открива в света на животните и растенията и го показва в знаменитата си схема. Тя представлява дърво, в което всеки клон се разделя на по-малки разклонения. В тази проста схема той изобразява дървото на живота, което онагледява как цялото разнообразие в природата е произлязло от един-единствен биологичен вид.

Може би схемата се отнася не само за живота на Земята, а и за бъдещето на човечеството след хиляди години, когато то ще се превърне в цивилизация от втори тип и ще може да колонизира близките звезди.

Великата галактическа диаспора

За да вникнем в конкретните измерения на този проблем, трябва да анализираме еволюцията на човешкия род. Ако погледнем назад през хилядолетията, ще видим, че преди близо 75 000 години се случва Великата диаспора, когато малки групи хора напускат Африка през Близкия изток и по пътя си основават селища. Това вероятно е предизвикано от екологични бедствия, като изригването на вулкана Тоба и настъпването на ледников период, а един от главните миграционни потоци минава през Близкия изток и достига Централна Азия. По-късно, преди около 40 000 години, този поток се разклонява на няколко по-малки. Една част от хората продължава на изток и се установява в Азия, където полага началото на съвременните азиатски народи. Друга част тръгва в обратна посока и достига Северна Европа, където впоследствие се формира европеидната раса. Има и такива, които се отправят на югоизток, минават през днешна Индия и достигат Югоизточна Азия, а по-късно и Австралия.

Днес виждаме последиците от Великата диаспора.

Виждаме най-различни човешки създания с различен цвят на кожата, ръст, телосложение и култура, които не помнят откъде са дошли предците им. Можем да изчислим приблизителното разнообразие на човешкия род. Ако приемем, че едно поколение е 20 години, значи не повече от 3500 поколения делят човешките същества едно от друго.

Днес, десетки хиляди години по-късно, с помощта на съвременните технологии можем да проследим всички миграционни маршрути от миналото и да съставим родословно дърво на човешката миграция през последните 75 000 години.

Във връзка с това си спомням едно научнопопулярно предаване за времето по Би Би Си, на което бях водещ. Тогава взеха от моята ДНК и я секвенираха. Четири от гените ми бяха внимателно сравнени с гените на хиляди други хора по света с цел да се открият съответствия. После местоположението на хората, у които имаше съответствия на тези мои четири гена, беше отбелязано на географска карта. Получи се нещо доста интересно. Хората със съответстващи гени бяха концентрирани в Япония и Китай и постепенно намаляваха в посока към Тибет и оттам — към пустинята Гоби. И така, чрез ДНК анализ бе проследен маршрутът, по който са минали предците ми преди близо 20 000 години.

Колко големи ще бъдат различията

Колко големи ще бъдат различията между хората след хиляди години? Ще може ли изобщо да се говори за „човечество“ след десетки хиляди години генетично разделение?

За да отговорим на този въпрос, можем да използваме ДНК като вид часовник. Биолозите са установили, че ДНК мутира със сравнително равномерно темпо през хилядолетията. Например нашият най-близък еволюционен родственик е шимпанзето. Изследванията показват, че разликата между ДНК на шимпанзето и на човека е приблизително 4%. Данните от вкаменелости сочат, че хората са се отделили от шимпанзетата преди близо 6 милиона години.

Това ще рече, че човешката ДНК е мутирала с 1% на всеки 1,5 милиона години. Тази стойност е приблизителна, но нека да видим дали ще ни помогне да разберем древната история на човешката ДНК.

Да приемем, че това темпо на промяна (1% мутация на всеки 1,5 милиона години) е горе-долу постоянно.

Нека сега да анализираме неандерталеца — най-близкия до нас човекоподобен вид. Анализите на ДНК и вкаменелости показват, че разликата между ДНК на неандерталеца и на човека е около 0,5% и ние сме се отделили от неандерталците преди 500 000 до 1 милион години. Това приблизително съответства на посочените по-горе данни от ДНК часовника.

Ако анализираме човешката раса, ще видим, че различията в ДНК между двама случайно избрани индивиди обикновено е 0,1%. Съотнесено към ДНК часовника, това означава, че различните клонове на човечеството са започнали да се оформят преди около 150 000 години, което приблизително съответства на действителните данни за произхода на човека.

Ето как ДНК часовникът ни позволява да изчислим приблизително кога човекът се е отделил от шимпанзето и неандерталеца и кога са се оформили вътрешните различия в рамките на човечеството.

Важното в случая е, че с помощта на този часовник можем да пресметнем колко ще се промени човешката раса в бъдеще, ако се пръсне из галактиката, но не направи драстични модификации в своята ДНК. Да предположим, че в продължение на 100 000 години човечеството ще бъде цивилизация от втори тип и ракетите му ще развиват само субсветлинна скорост.

При това положение, дори ако различните клонове на човечеството в космоса изгубят всякакъв контакт помежду си, различията в тяхната ДНК вероятно ще бъдат само 0,1%, а такива разлики вече съществуват в днешно време.

Можем да направим извода, че ако човечеството мигрира из галактиката със субсветлинна скорост и различните му клонове изгубят всякакъв контакт помежду си, в общи линии хората все пак ще си останат хора. Дори след 100 000 години, когато скоростта на светлината навярно ще е достижима, различията между представителите на отделните колонии няма да са по-големи от тези, които съществуват на Земята в момента.

Това важи и за езика, който говорим. По време на своите изследвания върху произхода на езика археолозите и езиковедите са открили удивителна закономерност. Те са установили, че в резултат на миграцията езиците непрекъснато формират нови диалекти, които с течение на времето прерастват в отделни езици.

Ако съставим дърво на всички езици, което показва как те са произлезли един от друг, ще видим, че то прилича на родословното дърво на човечеството, отразяващо древните миграционни процеси.

Исландия, която е доста изолирана от Европа още откакто първите норвежки заселници се установяват там през 874 г., може да послужи като лаборатория за изпробване на езикови и генетични теории. Исландският език е сроден на старонорвежкия от IX в. и донякъде е повлиян от шотландския и ирландския. (Това вероятно се дължи на факта, че викингите са вземали роби от Шотландия и Ирландия.) Може да се направи ДНК часовник, както и езиков часовник, с които да се измерят приблизително различията, възникнали през последните 1000 години. Дори след цяло хилядолетие в исландския език ясно личат древните миграционни модели.

Но дори ако хилядите години разделение не доведат до коренни промени в човешката ДНК и езици, какво ще стане с културата и вярванията? Ще могат ли хората да разбират различните култури и да се идентифицират с тях?

Общи ценности

Когато анализираме Великата диаспора и цивилизациите, които е породила, виждаме не само физически различия по отношение на цвета на кожата, ръста, косата и т.н., но и определен набор от основни характеристики, които са еднакви за всички култури, дори след като тези култури са изгубили всякакъв контакт помежду си преди хиляди години.

Можем да дадем пример с гледането на филми. Кинозрителите от различни раси и култури, които може да са се обособили още преди 75 000 години, се смеят, плачат и се вълнуват от едни и същи неща. Преводачите на чуждестранни филми виждат, че шегите и хуморът са общи за всички хора, въпреки че отдавна говорят на различни езици.

Същото важи и за естетическото чувство. Ако отидем в музей на изкуствата, в който са представени древни цивилизации, ще открием общи теми. Независимо от културата, изложените произведения сигурно ще включват пейзажи, портрети на богати и знатни личности, както и изображения на митологични сцени и богове. Въпреки че красотата не подлежи на определение, това, което се смята за красиво в една култура, обикновено се смята за красиво и в други култури, които може да са съвсем различни. Например във всички култури има изображения на цветя и флорални мотиви.

Общочовешките ценности също не признават граници в пространството и времето. Една от основните ценности е грижата за добруването на другите. Това предполага доброта, щедрост, благоразположение, внимание. Правилото „не прави зло, за да не получиш зло в ответ“ присъства под различна форма в много култури. Много религии по същество изповядват едни и същи принципи, например милосърдие и състрадание към бедните и нещастните.

Друга основна човешка черта е насочена не към вътрешния свят, а към външния. Тя включва любопитство, иновативност, креативност и стремеж към откривателство. Всички народи имат митове и легенди за велики изследователи и първопроходци.

Както повелява принципът на пещерния човек, същността на човека не се е променила особено през последните 200 000 години и дори в епохата на междузвездните полети той най-вероятно ще съхрани своите ценности и характеристики.

Освен това психолозите предполагат, че в мозъка ни има закодиран образ на привлекателното. Ако случайно избрани снимки на стотици различни хора бъдат насложени една върху друга с помощта на компютър, ще се получи съставен, усреднен образ. Интересното е, че много хора смятат този образ за привлекателен. Ако това наистина е така, значи в мозъка ни може би е закодиран някакъв усреднен образ, който предопределя кое смятаме за привлекателно. Това, което смятаме за красиво в човешкото лице, всъщност е норма, а не изключение.

Какво ще стане, когато човечеството се превърне в цивилизация от трети тип и може да развива свръхсветлинна скорост? Ще разпространи ли своите нравствени и естетически ценности из цялата галактика?

Преходът към трети тип

На някакъв етап цивилизацията от втори тип може да изчерпи енергията не само на родната си звезда, но и на всички близки звезди, и да започне прехода си към трети (галактически) тип. Такава цивилизация ще може да използва енергия не само от милиардите звезди, но и от черните дупки, включително от свръхмасивната черна дупка в центъра на галактиката Млечен път, чиято маса е 2 милиона пъти по-голяма от тази на Слънцето. Ако се отправим със звездолет към ядрото на галактиката, ще се натъкнем на множество плътни звезди и облаци прах, които са идеален източник на енергия за всяка цивилизация от трети тип. Като средство за комуникация може да се използват гравитационни вълни, чието съществуване за пръв път е предсказано от Айнщайн през 1916 г., но е установено реално от физиците чак през 2016 г. За разлика от лазерните лъчи, които по пътя си могат да бъдат абсорбирани, разсеяни и разпръснати, гравитационните вълни могат да се разпространяват в междузвездното пространство и из галактиката и изглеждат по-надеждни на големи разстояния.

От днешна гледна точка не е ясно дали са възможни полети със свръхсветлинна скорост, затова нека да допуснем за момент, че такава възможност не съществува.

Ако придвижването в пространството се осъществява само със субсветлинна скорост, тогава дадена цивилизация от трети тип може да реши да изследва милиардите светове в галактическия си заден двор, като изпраща самовъзпроизвеждащи се сонди, които ще летят към звездите със скорост по-ниска от тази на светлината. Идеята е тези роботизирани сонди да се позиционират на далечни спътници. Това е идеалният вариант, защото условията на спътниците са по-устойчиви, там няма ерозия, а кацането и излитането е лесно поради слабата гравитация. Всяка сонда ще се захранва с енергия от соларни колектори, ще изследва съответната звездна система и ще изпраща обратно полезна информация неограничено дълго време посредством радиовълни.

След кацането си роботизираната сонда ще построи фабрика с помощта на наличните на спътника суровини, за да може тази фабрика да произведе примерно 1000 копия на сондата. След това сондите от второто поколение ще тръгнат да колонизират други далечни спътници. Тоест от един робот получаваме хиляда. Ако всеки от тях произведе още хиляда, ще станат милион. После милиард. После трилион. Само за няколко поколения може да бъде създадена гигантска армия от квадрилиони такива сонди, които учените наричат машини на Фон Нойман.

Всъщност такъв е сюжетът на филма „2001: Космическа одисея“, в който е показана може би най-реалистичната среща с извънземен разум. Във филма извънземните изпращат на Луната сонда на Фон Нойман, наречена монолит, която започва да излъчва сигнали към станция на Юпитер, а целта им е да следят развитието на човечеството и дори да му повлияят.

Тоест първата ни среща може да не е някакво оцъклено чудовище, а с малка самовъзпроизвеждаща се сонда. Може да е съвсем миниатюрна, изработена посредством нанотехнология, и отначало може да остане незабелязана. Нищо чудно в задния ви двор или някъде на Луната да е оставено почти незабележимо свидетелство за посещение на извънземни.

Във връзка с това проф. Пол Дейвис има предложение. В една своя статия той препоръчва да отидем пак на Луната и да потърсим енергийни аномалии или радиосигнали. Ако преди милиони години на Луната е кацнала сонда на Фон Нойман, вероятно се е захранвала със слънчева енергия, за да може да излъчва радиосигнали непрекъснато. Понеже на Луната няма ерозия, сондата може все още да е в много добро състояние и да продължава да работи.

Тъй като днес отново има интерес към полет до Луната и после до Марс, това би дало на учените отлична възможност да потърсят доказателства за посещения на извънземни.

(Някои хора, като Ерих фон Деникен, твърдят, че извънземни кораби са кацали на Земята още преди векове и пристигналите с тях астронавти са увековечени в изкуството на древните цивилизации. Сложните украшения за глава и костюмите, изобразени в много древни рисунки и паметници, всъщност били атрибути на астронавти — шлемове, горивни резервоари, скафандри и т.н. Тази хипотеза не може да се отхвърли, но е много трудно доказуема. Древните рисунки не са достатъчни. Нужни са безспорни физически доказателства за такива посещения. Например, ако извънземните са имали космодруми, там би трябвало да са останали отломки и отпадъци от рода на кабели, чипове, инструменти, електроника, машини и боклуци. Един чип да бяха оставили, спорът щеше да се реши. Ако някой ваш познат твърди, че е бил отвличан от извънземни, кажете му следващия път да открадне нещо от кораба им.)

Виждаме, че дори ако скоростта на светлината не може да бъде надмината, една цивилизация от трети тип би могла да произведе несметен брой сонди, които за няколкостотин хиляди години ще се пръснат из цялата галактика и ще изпращат оттам полезна информация.

Сондата на Фон Нойман вероятно е най-ефективното средство, с което цивилизациите от трети тип могат да черпят информация за състоянието на своята галактика. Има обаче и друг начин за по-директно изследване на галактиката, който аз наричам лазерна телепортация.

Лазерна телепортация към звездите

Една от мечтите на писателите фантасти е да могат да пътуват из вселената като създания от чиста енергия. Може би в далечното бъдеще нашите потомци ще се освободят от материалната си обвивка и ще скитат из космоса, възседнали светлинен лъч. Ще пътуват до далечни звезди с най-високата възможна скорост. След като се отърсят от оковите на материята, те ще могат да летят заедно с кометите, да се спускат ниско над изригващи вулкани, да прелитат покрай пръстените на Сатурн и да достигат другия край на галактиката.

Тази мечта може би не е фантазия, а се основава на трезвата наука. В Глава 10 разгледахме амбициозния проект „Човешки конектом“, чиято цел е да се картира целият мозък. Пълната мозъчна карта може би ще е готова в края на този век или в началото на следващия и по принцип ще съдържа всички спомени, усещания, чувства и дори личността на човека. Така полученият конектом ще може да се качи на лазерен лъч и да се изпрати в космоса. Цялата информация, необходима за създаването на дигитално копие на съзнанието на даден човек, ще може да пътува сред звездите.

Само за секунда конектомът ще достигне Луната. За броени минути ще достигне Марс. След броени часове ще е вече при газовите гиганти. А за четири години може да достигне Проксима Центавър. След 100 000 години ще стигне до края на галактиката Млечен път.

Когато носената от лазерния лъч информация достигне далечна планета, ще бъде вкарана в голям стационарен компютър. После конектомът ще може да контролира робот аватар. Аватарът ще издържа на всякакви условия: отровна атмосфера, адски студ или жега, силна или слаба гравитация. Въпреки че невронните мрежи на човека ще се намират в стационарния компютър, той ще има всички усещания, които идват от аватара. Все едно човекът живее в тялото на аватара.

Предимството на този подход е, че няма нужда от големи и скъпи ракети носители и космически станции. Избягват се проблемите с безтегловността, сблъсъците с астероиди, радиацията, авариите и скуката, защото човекът ще пътува във вид на чиста информация. И това ще е възможно най-бързият полет към звездите, понеже ще се извършва със скоростта на светлината. От гледна точка на пътуващия полетът ще трае един миг. Той ще си спомня само, че е влязъл в някаква лаборатория и в следващия момент вече е пристигнал където трябва в космоса. (Това е така, защото при транспортирането със светлинен лъч времето практически спира. При движение със скоростта на светлината съзнанието спира да работи, затова преминаването през космическото пространство става без никакво забавяне. Това е много различно от анабиозата, защото при движение със светлинна скорост самото време спира. Докато се движи, пътуващият няма да вижда нищо, но ако спре на някоя междинна станция, ще може да види обстановката около себе си.)

Аз наричам това лазерна телепортация и тя е може би най-удобният и бърз начин за достигане на звездите. Цивилизациите от първи тип, каквато може да стане нашата след един век, би трябвало да са в състояние да проведат първите експерименти в тази област. А за цивилизациите от втори и трети тип лазерната телепортация навярно е предпочитаният метод за придвижване в галактиката, защото те най-вероятно вече са колонизирали далечни планети посредством самовъзпроизвеждащи се роботи. Възможно е цивилизациите от трети тип да разполагат с лазерна супермагистрала, която свързва звездите в галактиката Млечен път и по която се движат трилиони същества.

Въпреки че това наглед е най-удобният начин за усвояване на галактиката, самото създаване на лазерна телепортационна система предполага решаването на няколко практически проблема.

Да се качи нечий конектом на лазерен лъч не е проблем, защото лазерът може по принцип да пренася неограничено количество информация. Главният проблем е изграждането на междинни станции по протежение на маршрута, където конектомите ще се приемат, ще се усилват и ще се препращат към следващата станция. Както вече стана дума, облакът на Оорт покрива разстояние до няколко светлинни години от Слънцето, следователно ако другите звезди също са заобиколени от такива облаци, те може би се припокриват. Неподвижните комети в тези облаци биха свършили идеална работа като място за изграждане на междинни станции. (По-добре е станциите да се строят на комети в облака на Оорт, отколкото на спътници, защото спътниците обикалят около планетите си и често биват закривани от тях, а кометите в облака на Оорт са неподвижни.)

Както видяхме по-горе, станциите могат да се строят само в условията на субсветлинни скорости. Този проблем може да се реши чрез използването на система от лазерни платноходи, чиято скорост на движение е значителен процент от скоростта на светлината. Когато кацнат на комета в облака на Оорт, лазерните платноходи могат да произведат свои копия посредством нанотехнология и да построят станция със суровини от кометата.

Въпреки че първите станции трябва да се строят в условията на субсветлинни скорости, после самите конектоми ще се движат със скоростта на светлината.

Лазерната телепортация може да служи не само за научни цели, но и за отдих. Хората ще ходят на почивка сред звездите. Първо си избират кои планети, спътници или комети искат да посетят, без значение колко сурови или опасни са условията там. После решават какви аватари желаят да ползват. (Тук не става дума за аватари от виртуалната реалност, а за истински роботи със свръхчовешки способности.) На всяка планета ще ги чака по един аватар, притежаващ всички желани от тях черти и свръхспособности. При пристигането си на планетата туристът ще приеме самоличността на аватара, след което ще тръгне да пътешества и да се радва на невероятните гледки. Като приключи обиколката, ще върне робота, за да може по-късно някой друг клиент да го използва. После ще се телепортира към следващата дестинация. В рамките на почивката си туристът може да посети няколко екзопланети, спътници и комети. Няма да се притеснява за произшествия или болести, защото галактическият пътешественик всъщност ще е само един конектом.

Когато гледаме нощем небето и се питаме дали там има някого, въпреки че ни изглежда студено, мъртво и пусто, може би всъщност космосът гъмжи от трилиони пътешественици, които кръстосват безкрая със скоростта на светлината.

Черните дупки и планковата енергия

Съществува и вариант полетите със свръхсветлинна скорост да са възможни за цивилизациите от трети тип. При това положение към познатата картина се добавя един нов физичен закон. Пред нас се разкрива светът на Планковата енергия, в който съществуват странни явления, противоречащи на обичайните закони на гравитацията.

За да разберем защо е толкова важна Планковата енергия, трябва да имаме предвид, че в днешно време всички известни нам физични явления, от Големия взрив до движението на субатомните частици, могат да бъдат обяснени чрез две теории: Айнщайновата обща теория на относителността и квантовата теория. Те ни дават фундаменталните физични закони, на които се подчиняват материята и енергията. Общата теория на относителността касае голямото и мащабното: с нея се обяснява Големият взрив, свойствата на черните дупки и еволюцията на разширяващата се вселена. Квантовата теория касае миниатюрното и микроскопичното: тя описва свойствата и движението на атомните и субатомните частици, на които се дължат всички чудеса на електрониката, присъстващи в ежедневието ни.

Проблемът е, че тези две теории не могат да бъдат обединени в една всеобхватна теория. Те са доста несходни, основават се на различни презумпции, различни математически фундаменти и различни физични реални.

Ако е възможно да съществува единна теория на полето, Планковата енергия би била обединяващото енергийно звено в нея. На това ниво Айнщайновата теория за гравитацията напълно се обезсилва. Това е енергията на Големия взрив и енергията в центъра на черните дупки.

Планковата енергия е 1019 милиарда електронволта, което е един квадрилион пъти повече от енергията, произвеждана от Големия адронен колайдер (ГАК) на ЦЕРН — най-мощния ускорител на частици, който съществува на Земята.

На пръв поглед Планковата енергия е недостъпна, защото е твърде мощна. Но цивилизациите от трети тип, които разполагат с над 1020 пъти повече енергия от цивилизациите от първи тип, са в състояние да я използват. Те сигурно могат да си играят с тъканта на времепространството и да я усукват, както си искат.

Една цивилизация от трети тип би могла да достигне това невероятно енергийно ниво, ако изгради значително по-голям ускорител на частици от ГАК. Самият ГАК представлява тръба с формата на геврек с обиколка 27 м, около която има изключително мощни магнитни полета.

Когато в ГАК се пусне поток от протони, магнитните полета го огъват и протоните започват да се движат в кръг. После в „геврека“ започват периодически да се подават енергийни импулси, които ускоряват протоните. Всъщност има два отделни снопа протони, които се движат в тръбата в противоположни посоки. Когато двата снопа достигнат максимална скорост, се сблъскват челно, при което се отделя 14 трилиона електронволта енергия — това е най-мощният взрив от енергия, произвеждан някога по изкуствен път. (Сблъсъкът е толкова мощен, че някои хора се притесняват да не би да се образува черна дупка, която да погълне Земята. Няма основание за такова притеснение. Земята е бомбардирана непрекъснато от естествено образувани субатомни частици, чиято енергия е много над 14 трилиона електронволта. Природата ни обстрелва с космически лъчи, които са значително по-мощни от хилавите лъчения, създавани от нас в лабораторни условия.)

Нещо повече от ГАК

ГАК много пъти е бил обект на медийно внимание^[85], включително заради откриването на бозона на Хигс, за което двама физици — Питър Хигс и Франсоа Англер — си поделят Нобеловата награда. Една от основните цели на създаването на ГАК е да се разкрие последното парченце от пъзела: така нареченият „стандартен модел на частиците“, който е най-усъвършенстваната версия на квантовата теория и дава пълно описание на вселената на нискоенергийно ниво.

Стандартният модел на частиците е известен още като „теория на почти всичко“, защото предлага точно описание на нискоенергийната вселена, която виждаме около себе си. Но това не може да бъде окончателна теория, защото:

1. В стандартния модел на частиците не се споменава нищо за гравитацията. По-лошото е, че когато този модел се съчетае с Айнщайновата теория за гравитацията, получената хибридна теория „издиша“, тоест произвежда безсмислици (изчисленията стават безкрайни, което значи, че теорията е безполезна).

2. Този модел включва странен набор от частици, които изглеждат доста измислени. Сред тях има 36 кварки и антикварки, цяла група глуони на Ян-Милс, лептони (електрони и мюони), както и бозони на Хигс.

3. В модела има около 19 свободни параметъра (отнасящи се до масата и до двойките частици), които се попълват изкуствено. Тези параметри не се определят от самата теория и не е ясно защо им се дават точно такива стойности.

Трудно е да се повярва, че стандартният модел, с тази пъстра сбирщина от субатомни частици, е окончателната теория за природата. Все едно да съберем на едно място птицечовка, тръбозъб и кит, да ги омотаем с тиксо и да заявим, че това е най-прекрасното творение на природата, крайният резултат от милиони години еволюция.

В момента се проектира друг голям ускорител на частици с название Международен линеен колайдер (МЛК), който ще представлява 50-километрова права тръба, в която ще се сблъскват снопове електрони и антиелектрони. Засега идеята е МЛК да бъде разположен в планината Китаками в Япония, а изграждането му се очаква да струва близо 20 милиарда долара, като половината от тази сума ще бъде осигурена от японското правителство.

Въпреки че максималната енергия на МЛК ще бъде само 1 трилион електронволта, той ще превъзхожда ГАК в много отношения. Когато се сблъскват протони, процесът много трудно може да се анализира, защото протонът има сложен строеж. Той се състои от три кварка, които са скрепени в едно цяло посредством частици, наречени глуони. За разлика от протона, електронът, изглежда, няма съставни части. Прилича на материална точка. Затова когато електрон се сблъска с антиелектрон, взаимодействието между тях е просто и ясно.

Въпреки тези достижения на физиката нашата цивилизация от нулев тип не може директно да използва Планковата енергия. Това обаче е във възможностите на цивилизациите от трети тип. Изграждането на ускорители на частици, като МЛК, може много да допринесе за това един ден да се подложи на проверка стабилността на времепространството и да се види дали е възможен пряк път през него.

Ускорител в астероидния пояс

Една развита цивилизация би могла да построи ускорител на частици с размерите на астероидния пояс. Сноп от протони, направляван с гигантски магнити, ще се движи по кръгова траектория по протежение на целия астероиден пояс. Ако беше на Земята, ускорителят щеше да представлява голяма тръба с вакуум. Но вакуумът в космоса е по-добър от този, който може да се създаде на Земята, затова в случая изобщо няма да е нужна тръба.

Ще трябва да се изградят гигантски магнитни станции, разположени в стратегически точки от астероидния пояс, за да подсигуряват кръговата траектория на протонния сноп. Ще се получи нещо като щафетно бягане. Всеки път, когато протоните минават покрай някоя от станциите, магнитите ще се задействат чрез електрически заряд и ще тласкат протонния сноп под подходящ ъгъл към следващата станция. Минавайки покрай магнитните станции, протонният сноп ще се подсилва чрез лазерна енергия, докато достигне интензитета на Планковата енергия.

Тогава ускорителят ще концентрира енергията в една точка. В тази точка би трябвало да се отвори пространствена пролука. Тя ще се стабилизира с помощта на отрицателна енергия, за да се предотврати евентуален гравитационен колапс.

Как би изглеждало преминаването през пролука в пространството? Никой не знае, но физикът Кип Торн от Калифорнийския технологичен институт прави научно обосновано предположение по въпроса в качеството си на консултант за филма „Интерстелар“. С помощта на компютърна програма той проследява траекториите на светлинни лъчи, които минават покрай черна дупка, и по този начин успява да даде визуална представа за хипотетичното пътуване. За разлика от обичайните филмови трактовки, Кип Торн прави най-реалистичния опит за кинематографична визуализация на такова пътуване.

(Във филма при приближаването към черната дупка се появява гигантска черна сфера, наречена хоризонт на събитията. Преминаването през хоризонта на събитията означава, че вече няма връщане. В черната сфера се намира самата черна дупка, която представлява малка точка с невероятна плътност и гравитация.)

Освен чрез гигантски ускорители на частици, има и други хипотетични начини за създаване и използване на пролуки в пространството, за които говорят физиците. Според една от теориите Големият взрив бил толкова мощен, че образувал малки дупки, които останали в нововъзникналата вселена преди 13,8 милиарда години. Когато вселената започнала да се разширява прогресивно, дупките също започнали да се разширяват. Това означава, че макар никой още да не е виждал пролуки в пространството, те може би са естествени образувания. Някои физици разсъждават по въпроса как може да бъде открита такава пролука. (За да открием естествено възникнала пролука в пространството — въпрос, който е тема на няколко епизода на „Стар Трек“, — може би трябва да търсим обект, който изкривява звездните лъчи по определен начин, например като им придава сферична или пръстеновидна форма.)

Друга възможност, също разгледана от Кип Торн и сътрудниците му, е да се намери малка пролука в космическия вакуум и да се разшири. Днес преобладава мнението, че космосът може би е пълен с миниатюрни пролуки, което се дължи на появата и изчезването на вселени. Ако разполагаме с достатъчно енергия, бихме могли да обработим някоя съществуваща пролука и да я разширим.

Има обаче един проблем, който касае всички тези идеи. Пролуките в пространството са заобиколени от гравитационни частици, наречени гравитони. Малко преди да влезем в пролуката ще се натъкнем на квантови корекции под формата на гравитационна радиация. При други обстоятелства квантовите корекции щяха да са малки и можеше да ги пренебрегнем. Но изчисленията показват, че при преминаване през пролука в пространството тези корекции са безкрайни и радиацията най-вероятно ще е пагубна. Освен това силната радиация може да затвори пролуката и тогава преминаването ще е невъзможно. В днешно време физиците спорят по въпроса колко опасно може да е преминаването през пространствена пролука.

Влезем ли в такава пролука, теорията на Айнщайн за относителността ще стане безполезна. Квантовите ефекти ще са толкова мощни, че ще имаме нужда от по-висша теория, за да преминем отвъд. Единствената съществуваща теория, която може да ни помогне, е струнната — една от най-необичайните в историята на физиката.^[86]

Квантова неустановеност

Коя теория може да обедини общата теория на относителността и квантовата теория на нивото на Планковата енергия? През последните 30 години от живота си Айнщайн се опитва да създаде „теория на всичко“, която би му позволила „да проникне в мислите на Бога“, но не успява. Днес това остава един от най-големите въпроси във физиката. Решението му ще доведе до разкриването на някои от най-важните тайни на вселената и ще позволи да се проучи възможността за пътуване във времето, както и да се изследват пролуките в пространството, висшите измерения, паралелните вселени и дори какво се е случило преди Големия взрив. Освен това отговорът ще определи дали хората могат да пътуват из вселената със свръхсветлинна скорост.

За тази цел трябва да познаваме Хайзенберговия принцип на неопределеността, който е в основата на квантовата теория. Този уж простичък принцип гласи, че независимо с колко чувствителни уреди разполагаме, не е възможно да определим едновременно и скоростта, и местоположението на дадена субатомна частица, например електрон. Винаги има някаква квантова неустановеност. Картината, която се получава, е поразителна. Електронът всъщност е съвкупност от различни състояния и всяко състояние представлява електрон с различно местоположение и различна скорост. (Този принцип никак не се нравел на Айнщайн. Той вярвал в „обективната действителност“, в здравия разум, който ни казва, че предметите съществуват в ясни, установени състояния и че можем да определим точното местоположение и скорост на всяка частица.)

Но според квантовата теория не е така. Когато се погледнем в огледалото, ние не виждаме себе си такива, каквито сме наистина. Всеки от нас е съвкупност от вълни. Образът ни в огледалото всъщност е усреднен, съставен продукт на всички тези вълни. Дори съществува минимална вероятност някои от вълните ни да се разнесат из стаята, в която се намираме, и да изтекат в космоса. Всъщност част от вълните ни могат да стигнат до Марс или още по-далеч. (Една от задачите, които аз и колегите ми даваме на нашите докторанти, е да изчислят каква е вероятността част от вълните на даден човек да стигнат до Марс и един ден той да се събуди на Червената планета.)

Тези вълни се наричат квантови корекции или квантови флуктуации. Обикновено са малки и не влизат в конфликт със здравия разум, защото ние сме съвкупност от огромен брой атоми и виждаме само усреднени образи. Но на субатомно ниво квантовите корекции могат да бъдат големи, в резултат на което електроните могат да се намират на няколко места едновременно и да съществуват в паралелни състояния. (Ако някой беше казал на Нютон, че електроните в транзисторите съществуват в паралелни състояния, той щеше да се шокира. Без квантовите корекции съвременната електроника щеше да е невъзможна. Ако по някакво чудо квантовата неустановеност престане да действа, всички тези модерни технологии ще изчезнат и обществото ни ще се върне почти век назад, в епохата преди електричеството.)

Хубавото е, че физиците могат да изчислят квантовите корекции на субатомните частици и да правят предвиждания за тях, понякога с невероятна точност, достигаща едно на 10 трилиона. Всъщност квантовата теория е изключително точна и това я прави може би най-успешната теория на всички времена. Никой друг модел не предлага такава точност по отношение на обикновената материя. Може квантовата теория да е най-странната в историята на физиката (Айнщайн казва за нея, че колкото повече успехи жъне, толкова по-странна става), но едно нещо не може да й се отрече: тя е безспорно вярна.

Хайзенберговият принцип на неопределеността ни кара да преосмислим представата си за действителността. Например черните дупки всъщност не могат да са черни. Според квантовата теория чисто черното не може да няма квантови корекции, затова черните дупки на практика са сиви. (Освен това те излъчват слаба радиация, наречена Хокингова радиация.) В много учебници пише, че в центъра на всяка черна дупка (или в началото на времето) съществува сингуларност, тоест безкрайна плътност. Но безкрайната плътност противоречи на принципа на неопределеността. (С други думи, „сингуларност“ не съществува; това е просто измислена дума, с която прикриваме неспособността си да проумеем какво се случва, когато формулите не действат. Квантовата теория изключва съществуването на сингуларност, защото квантовата неустановеност не ни позволява да определим точното местоположение на черните дупки.) По същия начин чистият вакуум често се описва като „абсолютното нищо“. Представата за „нищо“ противоречи на принципа на неопределеността, следователно „абсолютното нищо“ не съществува. (Всъщност вакуумът е своеобразен котел, пълен с виртуални частици материя и антиматерия, които непрекъснато се появяват и изчезват.) Освен това не съществува „абсолютна нула“, в смисъл на температура, при която спира всякакво движение. (Дори когато температурата падне до така наречената „абсолютна нула“, атомите продължават леко да се движат и това се нарича нулева енергия.)

Ако обаче се опитаме да формулираме квантова теория на гравитацията, възниква проблем. Квантовите корекции на Айнщайновата теория за гравитацията представляват частици, наречени гравитони. Както фотонът е светлинна частица, така и гравитонът е гравитационна частица. Тя е толкова неуловима, че досега не е виждана в лабораторни условия. Но физиците са убедени, че съществува, защото без нея не би могло да има квантова теория на гравитацията. Само че когато се опитат да правят изчисления с гравитони, се оказва, че квантовите корекции са безкрайни. Корекциите буквално съсипват формулите и разбиват квантовата гравитация на пух и прах. Някои от най-великите умове във физиката са се опитвали да решат този проблем, но без успех.

Това именно е една от целите на съвременната физика: да създаде квантова теория на гравитацията, според която квантовите корекции ще са краен брой и ще подлежат на изчисление. Айнщайновата теория на гравитацията допуска образуването на пролуки в пространството, които в бъдеще може да се използват като пряк път през галактиката. Но неговата теория не ни позволява да определим дали пролуките са стабилни, или не. За целта трябва да се изчислят квантовите корекции, а това предполага теория, обединяваща теорията на относителността и квантовата теория.

Струнната теория

Засега водещият (и единствен) кандидат за решаването на този проблем е така наречената струнна теория, според която цялата материя и енергия във вселената са изтъкани от микроскопични струни. Всяка вибрация на дадена струна съответства на определена субатомна частица. При това положение електронът не е материална точка. Ако разполагахме със супермикроскоп, щяхме да видим, че електронът изобщо не е никаква частица, а е вибрираща струна. Той прилича на материална точка само защото струната е невероятно малка.

Ако струната вибрира с друга честота, тя съответства на друга частица, например кварк, мю-мезон, неутрино, фотон и т.н. Ето защо физиците са открили такова голямо разнообразие от субатомни частици. Има стотици видове, но всъщност това са различни вибрации на микроскопични струни. По този начин струнната теория обяснява квантовата теория на субатомните частици. Според нея вибрацията на струните кара времепространството да се набръчква, точно както казва Айнщайн, тоест тя много удачно обединява теорията на Айнщайн с квантовата теория.

Това значи, че субатомните частици са като музикални тонове. Вселената е струнна симфония, физиката е наука за тоналните хармонии, а „мислите на Бога“, в които Айнщайн се опитва да проникне в продължение на десетилетия, са космическа музика в хиперпространството.

Как струнната теория се справя с квантовите корекции, които мъчат физиците, от десетилетия? Тя залага на така наречената свръхсиметрия. На всяка частица съответства свръхчастица. Например съответстващата на електрона свръхчастица се нарича селектрон. Съответстващата на кварка свръхчастица се казва скварк. Следователно има два вида квантови корекции: едните са от обикновени частици, а другите — от свръхчастици. Хубавото на струнната теория е, че квантовите корекции от двата вида частици взаимно се неутрализират, и то съвсем точно.

Ето как тази теория осигурява прост, но елегантен начин за елиминиране на безкрайните квантови корекции. Те отпадат благодарение на нов вид симетрия, която придава на струнната теория математическа мощ и красота.

За хората на изкуството красотата е нещо трудно обяснимо, което те се опитват да пресъздадат в творбите си. Но за специалистите по теоретична физика красотата е симетрия. Тя е абсолютно задължителна при изследването на дълбоката същност на пространството и времето. Например, ако завъртим една снежинка на 60 градуса, тя пак ще изглежда по същия начин. А калейдоскопът създава красиви фигури, защото в него има огледала, които оформят 360-градусова картина чрез многократно отражение на един и същ образ. Казваме, че снежинката и калейдоскопът притежават радиална симетрия, защото след завъртане на еди-колко си градуса те си остават същите.

Да речем, че имаме формула, включваща множество субатомни частици, но после им разменим местата в рамките на формулата. Ако след пренареждането се получи същата формула, можем да кажем, че в тази формула има симетрия.

Силата на симетрията

Симетрията не е само естетическа категория. Тя е ефективен способ за преодоляване на несъвършенствата и аномалиите във формулите. Ако завъртим една снежинка, бързо ще открием евентуалните й дефекти, като сравним как изглежда преди и след завъртането. Ако има разлика, значи е налице проблем, който трябва да се оправи.

По същия начин, когато се съставя квантова формула, често пъти проличава, че в съответната теория има дребни аномалии и несъответствия. Но ако във формулата е налице симетрия, значи недостатъците са отстранени. Що се отнася до свръхсиметрията, тя помага за отстраняване на безкрайните величини и несъвършенствата, които често възникват в квантовата теория.

Нещо повече: оказва се, че свръхсиметрията е най-мащабното проявление на симетрията във физиката. Тя позволява всички известни ни субатомни частици да бъдат вкарани в една формула и после да бъдат преподредени, без да се променя формулата. Свръхсиметрията е толкова мощна, че с нея може да се правят ротации и замени в рамките на цялата теория на Айнщайн плюс гравитона и субатомните частици от стандартния модел. Това осигурява удачен и естествен начин за съчетаване на Айнщайновата теория за гравитацията със субатомните частици.

Струнната теория е като гигантска космическа снежинка, в която всеки лъч побира в себе си всички формули на Айнщайн плюс стандартния модел на субатомните частици. Тоест всеки лъч на снежинката представлява всички частици във вселената. Ако завъртим снежинката, всички частици във вселената се преподреждат. Някои физици твърдят, че дори да не се беше родил Айнщайн и да не бяха похарчени милиарди долари за експериментите, довели до създаването на стандартния модел, всички открития във физиката през XX в. пак щяха да бъдат направени, ако съществуваше струнната теория.

Най-важното е, че свръхсиметрията позволява квантовите корекции на частиците да се неутрализират чрез тези на свръхчастиците и така да се получи теория на гравитацията с крайни величини. В това се състои чудото на струнната теория. Тук се крие и отговорът на най-често задавания въпрос относно тази теория: защо в нея се говори за 10 измерения? Защо не 13 или 20 например?

Причината е, че броят на видовете частици зависи от времепространственото измерение. В по-висшите измерения има повече видове частици, защото има повече начини, по които частиците могат да вибрират. Когато се опитаме да неутрализираме квантовите корекции от частиците чрез корекциите от свръхчастиците, виждаме, че неутрализирането е възможно само ако измеренията са 10.

Обикновено става така, че математиците създават иновативни конструкции, а после физиците ги използват в теориите си. Например теорията на огънатите повърхности е създадена от математици през XIX в., а Айнщайн я включва в своята теория на гравитацията през 1915 г. Но този път става обратното. Струнната теория води до възникването на толкова много нови клонове на математиката, че математиците са силно изненадани. Младите и амбициозни математици, които обикновено се отнасят с презрение към използването на достиженията на тяхната наука в други области, сега трябва да учат струнната теория, ако искат да бъдат в крак с най-новите тенденции в своята област.

Въпреки че теорията на Айнщайн допуска съществуването на пролуки в пространството и свръхсветлинни скорости, струнната теория е необходима, за да се изчисли колко стабилни са пролуките при наличието на квантови корекции.

Като обобщение ще повторя, че тези квантови корекции са безкрайни, а премахването на безкрайните величини е един от фундаменталните проблеми във физиката. Струнната теория елиминира квантовите корекции, като приема, че те са два вида и взаимно се неутрализират, при това съвсем точно. Тази точна неутрализация между частици и свръхчастици се дължи на свръхсиметрията.

Но колкото и елегантна и ефективна да е струнната теория, това не е достатъчно; тя трябва да се справи и с последното предизвикателство: експерименталната проверка.

Критики против струнната теория

Въпреки че така представената картина е завладяваща и убедителна, струнната теория търпи основателни критики. Първо, тя обединява отделните физични модели в едно цяло на основата на Планковата енергия (което е характерно за всяка „теория на всичко“), но на Земята не съществува достатъчно мощна машина, с която може да се извърши сериозно експериментално изследване на Планковата енергия. Един такъв директен тест предполага създаването на вселена бебе (англ.: baby universe) в лабораторни условия, което очевидно е изключено при сегашното равнище на технологиите.

Второ, като всяка физична теория, струнната теория позволява повече от едно решение. Например уравненията на Максуел, които се отнасят за светлината, имат безкрайно много решения. Това не е проблем, защото винаги в началото на даден експеримент се уточнява какво се изследва — дали е електрическа крушка, лазер или телевизор. След това уравненията на Максуел се решават според тези изходни условия. Но когато става дума за теория за вселената, какви са изходните условия? Физиците предполагат, че „теорията на всичко“ би трябвало сама да определи изходното си състояние, тоест те биха предпочели изходните условия на Големия взрив някак си да изникнат от самата теория. В струнната теория обаче не става ясно кое от многото решения е правилното за нашата вселена. При липсата на изходни условия се оказва, че има безкраен брой паралелни вселени, които образуват мултивселена, и всяка една от тях е равностойна на останалите. Тоест струнната теория предлага смущаващо изобилие: не само познатата ни вселена, но и потенциално безкраен брой чужди вселени със същата степен на валидност.

Трето, може би най-стряскащата хипотеза в струнната теория е, че вселената не е четириизмерна, а има 10 измерения. Във физиката не съществува по-чудата хипотеза и няма друга теория за времепространството със своя собствена система от измерения. Това е толкова странно, че отначало много физици го смятат за научна фантастика. (Когато струнната теория е представена за пръв път, твърдението за десетте измерения е посрещнато с насмешка. Нобеловият лауреат Ричард Файнман иронизира един от създателите на теорията Джон Шуорц, като го пита: „Е, Джон, днес в колко измерения сме?“.)

Живот в хиперпространството

Както знаем, всеки обект в нашата вселена може да се опише с три числа: дължина, ширина и височина. Ако към тях прибавим времето, стават четири числа, с които може да се опише всяко събитие във вселената. Ако аз например искам да се срещна с някого в Ню Йорк, може да го помоля да се видим, да речем, на 42-ра улица и Пето авеню, на десетия етаж по обед. Но за един математик използването само на три или четири координати може да изглежда произволно, защото в тези три или четири измерения няма нищо специално. Защо най-фундаменталната особеност на физическата вселена да се описва с такива обикновени величини?

Затова математиците нямат проблем със струнната теория. Но за да визуализират висшите измерения, физиците често си служат с аналогии. Като малък понякога се любувах с часове на Японската градина в Сан Франциско. Гледах рибките в плиткото езерце и се питах, както само едно дете би се питало: какво ли е да си риба? Сигурно рибите виждат света по много особен начин, мислех си аз. Навярно смятат, че вселената е двуизмерна. В ограниченото си пространство те плуват само напред-назад, но не и нагоре-надолу. Ако някоя от тях се осмели да твърди, че извън езерцето има и трето измерение, ще я помислят за ненормална. Веднъж си представих как една от рибките в езерцето реагира с насмешка всеки път, когато някой заговори за хиперпространството, защото вселената е само това, което можем да докоснем и да усетим, нищо повече. После мислено взех тази рибка и я вдигнах в новата за нея посока „нагоре“. Какво вижда тя сега? Вижда същества, които се движат без рибешки перки. Нов физичен закон. Същества, които дишат без вода. Нов биологичен закон. После си представих как връщам рибката откривател обратно в езерцето и как тя сега трябва да обяснява на другите рибки какви невероятни създания живеят „горе“.

В известен смисъл ние също може би сме риби. Ако струнната теория бъде доказана, това ще означава, че извън познатия ни четириизмерен свят има и други, невидими измерения. Но къде са тези висши измерения? Възможно е шест от десетте измерения да са се „сгънали“ и вече да не се виждат. Представете си, че вземате лист хартия и го свивате на тънка тръбичка. Отначало листът е бил двуизмерен, но след свиването се превръща в едноизмерна тръбичка. От разстояние се вижда само едноизмерната тръбичка, но в действителност листът си остава двуизмерен.

По аналогичен начин в струнната теория се твърди, че във вселената преди е имало 10 измерения, но по някаква причина 6 от тях са се сгънали и това създава у нас илюзията, че в нашия свят има само 4 измерения. Въпреки че този аспект на теорията изглежда фантастичен, в момента се полагат усилия да бъдат измерени висшите измерения.

Но как висшите измерения допринасят за обединението на теорията на относителността и квантовата механика в едно цяло? Ако се опитаме да вместим гравитационните, ядрените и електромагнитните сили в една обща теория, ще видим, че в четирите измерения няма достатъчно „място“ за всички тях. Те са като парченца от пъзел, които не си пасват. Но ако започнем да прибавяме още и още измерения, ще имаме достатъчно място, в което да поберем съставните теории, също както се сглобява пъзел до получаване на едно цяло.

Представете си един двуизмерен свят на „плосколандци“, които приличат на бисквити и могат да се движат наляво-надясно, но не и „нагоре“. Да речем, че някога е имало красив триизмерен кристал, който се е взривил и отломките му са се посипали из земите на Плосколандия. Малко по малко плосколандците сглобили парчетата от кристала и така получили два големи къса. Но колкото и да се мъчели, не могли да сглобят тези последни два къса в едно цяло. Тогава някакъв плосколандец изказал скандалното мнение, че ако вдигнат единия къс „нагоре“ в невидимото трето измерение, тогава двата къса ще се напаснат и ще образуват красив триизмерен кристал. Тоест преместването в третото измерение има решаващо значение за сглобяването на кристала. Образно казано, двата къса представляват теорията на относителността и квантовата теория, кристалът е струнната теория, а експлозията е Големият взрив.

Въпреки че струнната теория идеално кореспондира с наличните данни, все пак трябва да бъде проверена по емпиричен път. Вече казахме, че директен тест е невъзможен, но във физиката повечето неща се правят индиректно. Например знаем, че Слънцето е изградено главно от водород и хелий, макар че никой никога не е стъпвал там. Познаваме състава на Слънцето, защото сме го изследвали индиректно с помощта на призма, която, поставена на пътя на слънчевата светлина, я разлага на разноцветни ивици. След като сме проучили същите цветни ивици в състава на дъгата, не е трудно да открием признаците за наличието на водород и хелий. (Исторически погледнато, хелият не е открит на Земята. През 1868 г. при анализ на слънчевата светлина по време на затъмнение учените откриват странен нов химичен елемент и му дават названието „хелий“, което значи „метал от Слънцето“. Едва през 1895 г. са получени директни данни за наличието на хелий на Земята и тогава учените разбират, че това не е метал, а газ.)

Тъмната материя и струните

Струнната теория също може да бъде доказана чрез различни индиректни тестове. Тъй като всяка вибрация на дадена струна съответства на определена частица, може в ускорителите на частици, които учените използват, да се търсят съвсем нови частици, представляващи по-високи „октави“ на струните. Надеждата е, че при сблъскването на протони, което е свързано с отделянето на трилиони волтове енергия, сред „отломките“ може за кратко да се образува нов вид частица, предсказана от струнната теория. Това може да помогне за изясняването на един от големите въпроси в астрономията.

През 60-те години на XX в. при изследвания на въртенето на галактиката Млечен път астрономите откриват нещо странно. Оказва се, че галактиката се върти толкова бързо, че според законите на Нютон би трябвало да се разпадне, но на практика тя е стабилна през последните 10 милиарда години. Установено е, че галактиката се върти близо 10 пъти по-бързо, отколкото би трябвало според традиционната Нютонова механика.

Това поражда огромен проблем. Излиза, че или формулите на Нютон са грешни (което е почти немислимо), или галактиките са обкръжени от някакъв невидим пръстен от неизвестна материя, която увеличава масата им и така гравитацията им пречи да се разпаднат. Това означава, че прекрасните фотографии на галактики с техните красиви спирални ръкави може би са непълни и всъщност около всяка галактика има гигантски невидим пръстен, чиято маса е 10 пъти по-голяма от тази на видимата галактика. Щом на снимките се вижда само красивата въртяща се звездна маса, значи това, което пречи на звездната маса да се разпадне, не взаимодейства със светлината — с други думи, то е невидимо.

Астрофизиците кръщават тази невидима маса „тъмна материя“. Откритието ги кара да коригират теориите си, според които вселената е изградена предимно от атоми. Днес разполагаме с карти на тъмната материя във вселената. Въпреки че е невидима, тя огъва звездната светлина, както би направил всеки обект с маса. След анализ на изкривяването на звездната светлина около галактиките наличието на тъмна материя се изчислява с компютър, което позволява да се картографират зоните с такава материя във вселената. Съвсем логично картите показват, че по-голямата част от общата маса на галактиките съществува именно в такава форма.

Освен че е невидима, тъмната материя има гравитация, но тя не е нещо, което бихме могли да хванем с ръка. Тя изобщо не взаимодейства с атоми (защото е електрически неутрална), затова би преминала през ръката ни, през пода на стаята ни, както и през земната кора. Би могла да осцилира между Ню Йорк и Австралия, сякаш Земята изобщо не съществува, но същевременно ще бъде подвластна на земната гравитация. Тоест въпреки че тъмната материя е невидима, тя взаимодейства с другите частици посредством гравитация.

Според една от теориите тъмната материя е висша вибрация на вид свръхструна. Мненията клонят към свръхчастицата фотино, която съответства на частицата фотон („фотино“ означава „малък фотон“). Фотиното притежава всички необходими свойства, за да играе ролята на тъмна материя: то е невидимо, защото не взаимодейства със светлината, но въпреки това има маса и е стабилно.

Съществуването на тъмна материя би могло да се докаже по няколко начина. Един от тях е като се произведе такава материя директно чрез сблъскване на протони в Големия адронен колайдер. Тогава може за един кратък миг в ускорителя да се образува частица тъмна материя. Ако това стане, резултатът ще има огромно значение за науката. Ще означава, че е открита нова форма на материята, която не се основава на атоми. Ако Големият адронен колайдер не е достатъчно мощен, за да произведе тъмна материя, може би Международният линеен колайдер ще успее да стори това.

Има и друг начин за доказване на съществуването й. Земята се движи сред вятър от такава невидима тъмна материя. Надеждата е, че частица от нея може да се сблъска с протон в някой детектор на частици и това ще предизвика поток от субатомни частици, които могат да се фотографират. По света има физици, които търпеливо чакат да засекат сблъсък между материя и тъмна материя с помощта на детектори. Нобеловата награда е вързана в кърпа за първия, който успее да стори това.

Ако бъде открита тъмна материя, било чрез ускорители на частици или чрез наземни сензори, свойствата й ще могат да се сравнят с предположенията в струнната теория. Получените данни ще покажат доколко е вярна теорията.

Въпреки че откриването на тъмна материя би било голяма крачка напред в доказването на струнната теория, възможни са и други доказателства. Нютоновият закон за гравитацията се отнася за големи обекти като звездите и планетите, но малко се знае за силата на гравитацията, действаща на къси разстояния от порядъка на няколко сантиметра или няколко метра.

Известният закон на Нютон за обратния квадрат (който гласи, че гравитацията намалява пропорционално на квадрата на разстоянието) би трябвало да не важи на малки разстояния, защото той предполага наличието само на три измерения, а според струнната теория съществуват и други, висши измерения. (Ако пространството имаше четири измерения например, тогава гравитацията щеше да намалява пропорционално на куба на разстоянието. Засега експерименталните проверки на Нютоновия закон за гравитацията не са показали никакви данни за висше измерение, но физиците не се отказват.)

Друг възможен способ е в космоса да се изпратят детектори за гравитационни вълни. Лазерноинтерферометричната гравитационновълнова обсерватория (ЛИГО), базирана в щатите Луизиана и Вашингтон, успява да засече гравитационни вълни от сблъсъка на черни дупки през 2016 г. и от сблъсъка на неутронни звезди през 2017 г. Модифицирана версия на базираната в космоса Лазерноинтерферометрична космическа антена (ЛИСА) може би ще успее да улови гравитационни вълни от мига на Големия взрив. Надеждата е, че можем да върнем лентата назад и да добием представа за епохата преди Големия взрив. Това би позволило да се проверят в общи линии някои от хипотезите в струнната теория относно вселената преди Големия взрив.

Струнната теория и пролуките в пространството

Тестването на валидността на струнната теория може да включва търсене и на други екзотични частици, застъпени в нея, например микро черни дупки, които приличат на субатомни частици.

Видяхме, че физиката ни позволява да разсъждаваме за далечното бъдеще на цивилизациите и да изказваме обосновани хипотези по този въпрос въз основа на потреблението на енергия. Може да се предполага, че цивилизациите еволюират от първи (планетарен) тип към втори (звезден) тип и после към трети (галактически) тип. Галактическите цивилизации вероятно изследват своята галактика с помощта на сонди на Фон Нойман или чрез лазерна телепортация на съзнанието. Важното в случая е, че те сигурно имат достъп до Планковата енергия — тоест до нивото, на което времепространството става нестабилно и навярно е възможно да се пътува със свръхсветлинна скорост. Но за да се направят физичните изчисления, свързани със свръхсветлинните скорости, е необходима по-всеобхватна теория от тази на Айнщайн — и това би могло да е струнната теория.

Струнната теория би помогнала за изчисляването на квантовите корекции, свързани с проучването на такива екзотични въпроси като пътуването във времето, пътуването в други измерения, пролуките в пространството и какво се е случило преди Големия взрив. Да допуснем например че дадена цивилизация от трети тип може да манипулира черните дупки и така да създава портали към паралелни вселени, като използва пролуките в пространството. Без струнната теория е невъзможно да се прогнозира какво ще се случи при влизането в една такава пролука. Няма ли да се взриви самата пролука? Няма ли да се затвори поради гравитационната радиация точно в момента на влизането? Ще може ли пътуващият да премине отвъд невредим?

С помощта на струнната теория би трябвало да може да се изчисли количеството гравитационна радиация, на която ще бъде изложен пътуващият по време на преминаването му през пространствената пролука, и да се отговори на тези въпроси.

Друга тема, която физиците оживено разискват, е какво ще стане, ако минем през такава пролука и се върнем назад във времето. Тогава, ако убием дядо си, преди да сме се родили, ще се получи парадокс.^[87] Можем ли изобщо да съществуваме, щом сме убили прародителя си? Теорията на Айнщайн всъщност допуска възможността за пътуване във времето (ако отрицателната енергия съществува), но не обяснява как може да се реши такъв парадокс. Струнната теория би трябвало да има решение за подобни сложни казуси, защото борави с крайни величини и всичко в нейния обсег може да се изчисли. (Моето лично мнение е, че когато влезем в машина на времето, реката на времето се разделя на две — с други думи, то вече не тече само в едно русло. Това значи, че сме убили нечий чужд дядо, който изглежда досущ като нашия, но живее в друго времево русло в алтернативна вселена. Съществуването на мултивселената решава всички времеви парадокси.)

Но поради сложния математически фундамент на струнната теория физиците все още не са успели да я приложат спрямо тези въпроси. Проблемът не е емпиричен, а математически, така че в бъдеще някой предприемчив физик може би ще изчисли докрай всичко, свързано със свойствата на пространствените пролуки и хиперпространството. Вместо да седят и да гадаят дали са възможни свръхсветлинните скорости, физиците могат да стигнат до отговора с помощта на струнната теория. Трябва обаче да мине още време, докато тя се осмисли достатъчно добре.

Краят на диаспорта?

И така, съществува вероятност цивилизацията от трети тип, въоръжена с квантова теория на гравитацията, да може да строи космически кораби, които летят със свръхсветлинна скорост.

Но какви последици би имало това за човечеството?

По-горе казахме, че когато ограничената от скоростта на светлината цивилизация от втори тип започне да създава космически колонии, с течение на времето те може да се обособят в множество генетично нееднородни популации, които ще изгубят всякакъв контакт с родната планета.

Възниква въпросът: какво ще стане, когато цивилизацията се развие до трети тип, овладее Планковата енергия и отделните й популации започнат да контактуват помежду си?

Историята може да се повтори. Краят на Великата диаспора настъпва с появата на самолета и модерните технологии, в резултат на което се създава световна мрежа за високоскоростен транспорт. Днес за съвсем кратко време прекосяваме цели континенти, а някога нашите прадеди са изминавали същите разстояния за десетки хиляди години.

По аналогичен начин когато осъществи прехода си от втори към трети тип, човешката цивилизация би трябвало да има капацитета да овладее Планковата енергия, тоест да достигне нивото, на което времепространството става нестабилно.

Ако приемем, че това ще направи свръхсветлинните скорости възможни, тогава цивилизацията от трети тип сигурно ще бъде в състояние да обедини колониите от втори тип, пръснати из галактиката. Предвид общото наследство на човешката раса би било възможно да се създаде нова галактическа цивилизация, както си я представя Айзък Азимов.

Вече стана дума, че генетичните различия, които може би ще се развият в рамките на човечеството за няколко десетки хиляди години, ще бъдат приблизително толкова големи, колкото тези от Великата диаспора до днес. Важното в случая е, че досега човешката ни същност не се е променила. Едно дете може да се роди в една култура и без проблеми да израсне и да живее в друга, напълно различна култура, дори ако между двете съществува дълбока цивилизационна пропаст.

Цивилизацията от трети тип сигурно ще е любопитна да узнае за миграцията на древното човечество и нейните археолози ще проучват миграционните маршрути на различните клонове на цивилизациите от втори тип в галактиката. Галактическите археолози ще търсят свидетелства за различни древни цивилизации от втори тип.

В сагата „Фондация“ героите се опитват да открият планетата, от която води началото си Галактическата империя; проблемът е, че названието и координатите на планетата са се изгубили в хаоса на галактическата праистория. Тъй като броят на човешкото население се измерва в трилиони и съществуват милиони обитаеми планети, задачата изглежда неосъществима. Но като изследват най-древните планети в галактиката, героите откриват останките на първите колонии. Разбират, че редица планети са били напуснати заради войни, болести и други бедствия.

Цивилизацията от трети тип, наследила тази от втори тип, може да потърси данни за различните култури, които са съществували векове по-рано, когато космическите кораби все още са летели със субсветлинна скорост. Също както нашата съвременна цивилизация се обогатява от присъствието на толкова много различни култури, всяка със своята специфична история и светоусещане, така и цивилизацията от трети тип може би ще се обогати от взаимодействието си с множество различни цивилизации, възникнали на основата на цивилизацията от втори тип.

С други думи, мечтата на Айзък Азимов може да се сбъдне благодарение на космическите полети със свръхсветлинна скорост, които ще доведат до обединението на човечеството в една обща галактическа цивилизация.

Сър Мартин Рийс казва: „Ако човечеството избегне самоунищожението си, постчовешката епоха ще стане факт. От Земята животът може да се разпръсне из цялата Галактика и да еволюира до такива мащаби и сложност, каквито изобщо не можем да си представим. Ако това стане, нашата малка планета — тази синкава точица в космоса — може да се превърне в най-важното място в цялата Галактика. Мисията на първите междузвездни пътешественици от Земята ще окаже влияние върху цялата Галактика, а и не само“.

Но ще дойде ден, когато развитата цивилизация ще се изправи пред най-голямото предизвикателство за своето съществуване: краят на самата вселена. Трябва да си зададем въпроса: може ли една развита цивилизация, със своите мощни технологии, да се опази от гибелта на всичко съществуващо? Навярно единствената надежда за разумния живот е да еволюира до цивилизация от четвърти тип.