Наука Плоского мира - Йен Стюарт

По крайней мере, так было до последнего времени.

С началом третьего тысячелетия появляется все больше и больше междисциплинарных исследований. Вот к примеру: тот же мел – это минерал, но состоящий из раковин и скелетов миллионов крошечных морских созданий. А чтобы сделать сыр, в наше время прибегают не только к биологии травы и коров, но и к химии с электроникой.

Изначально основная причина разделения наук заключалась в убеждении, что живая и неживая материи – это две совершенно разные штуки. Неживая – проста и существует по строгим математическим правилам; тогда как живая – сложна и никаких правил вообще не соблюдает. Как мы уже говорили, Здесь Внизу выглядит не таким, как Там Наверху.

Однако чем дальше мы углубляемся в следствия из математических законов, тем менее неустойчивой начинает казаться Вселенная, основанная на правилах. И наоборот: чем лучше мы понимаем биологию, тем более значимыми становятся ее физические аспекты. Поскольку жизнь отнюдь не является каким-то особым видом материи, следовательно, она тоже подчиняется законам физики. Совсем недавно казалось, что между биологическими и физическими науками – непреодолимая пропасть. Теперь же эта пропасть стремительно превращается в тонкую линию, проведенную на песке научной пустыни.

Но если мы хотим окончательно преодолеть эту линию, потребуется в корне пересмотреть наш образ мышления. К древним пагубным привычкам вернуться слишком легко. Для иллюстрации нашей точки зрения, а заодно предваряя следующую тему данной книги, давайте обсудим инженерные проблемы путешествий на Луну, касающиеся живых существ.

Главная проблема посылки человека на Луну – это вовсе не расстояние, а сила тяжести. Опытный путешественник мог бы пешком дойти от Земли до Луны лет за тридцать, захватив на дорожку воздух и припасы, если бы не тот факт, что дорога эта ведет все время вверх. Для того чтобы оторваться от поверхности Земли и прибыть в точку, в которой начинает действовать притяжение Луны, требуется много энергии. Физики рассчитали ее необходимый минимум: это разница между потенциальной энергией массы в нейтральной точке и потенциальной энергией той же массы на поверхности Земли. Закон сохранения энергии гласит, что как ни бейся, а обойтись меньшим количеством энергии никак не получится.

С физикой не поспоришь.

Именно поэтому исследование космоса – такое дорогое занятие. Слишком много топлива нужно для того, чтобы поднять человека в космос на ракете, а уж сколько топлива требуется, чтобы поднять ракету, об этом лучше и не вспоминать… А еще нужно топливо, чтобы везти само топливо… В общем, начинает казаться, что мы с вами заперты на дне колодца земного притяжения и билет наверх стоит целое состояние.

Но так ли это на самом деле?

Подобные же вычисления делались для различных живых существ и дали совершенно дикие результаты. Было «доказано», что кенгуру не могут прыгать, пчелы – летать, а птицы едят слишком мало, чтобы набраться сил и отправиться на поиски пищи. Точно так же «доказали», что и сама жизнь – невозможна, поскольку живые системы становятся все более высокоорганизованными, в то время как физика утвержает, что все системы стремятся к хаосу по мере усложнения. Главный вывод, который сделали из всего этого биологи, – это глубокий скептицизм о применимости к биологии законов физики и чувство собственного превосходства, ведь жизнь оказалась куда интереснее неживой природы.

А вывод-то должен был быть иным: поосторожнее с тем, какие положения принимаешь на веру, делая подобные расчеты. Возьмем тех же кенгуру. Можно подсчитать, сколько энергии требуется этому животному, чтобы прыгнуть, потом подсчитать количество прыжков за день и вычислить минимальную потребность в энергии. Во время прыжка кенгуру отталкивается от земли, прыгает и опускается обратно, то есть вычисления делаются примерно как при подсчете топлива для ракеты. Вы начинаете считать, и выясняется, что кенгуру нужно в десять раз больше энергии, чем он может извлечь из дневного рациона. Отсюда вывод: кенгуру прыгать не могут. А раз они не могут прыгать, то не могут и отыскать пищу, а следовательно, все они – мертвы.

В то время как в Австралии эти самые кенгуру кишмя кишат, потому что, к счастью для них, они не секут в физике.

В чем же наша ошибка? Да в том, что при подсчетах кенгуру оказался чем-то вроде мешка с картошкой. Вместо того чтобы подсчитать, сколько энергии нужно затратить животному на 1000 (цифра взята с потолка) прыжков в день, исследователи сосчитали, сколько энергии нужно для того, чтобы 1000 раз поднять мешок. Но если вы посмотрите на замедленную съемку кенгуру, рассекающего по австралийской глубинке, вы заметите, что на мешок картошки он точно не похож. Он скачет, как огромная резиновая пружина: когда задние ноги поднимаются вверх, голова и хвост опускаются вниз, сохраняя энергию в мускулах. Потом, когда ноги касаются земли, эта энергия высвобождается для следующего прыжка. То есть бо́льшая часть расходуемой энергии возвращается, и затраты оказываются в целом не столь уж велики.

Теперь мы предложим вам один тест на ассоциации. Мешок картошки так же относится к кенгуру, как ракета к… К чему? Напрашивается очевидный ответ – к лифту, к космическому лифту. В 1945 году в октябрьском номере журанла «Wireless World» молодой фантаст Артур Кларк опубликовал свою идею геостационарной орбиты, ставшую основой для работы практически всех спутников связи. На определенной высоте, а именно – 22 тысячи миль (35 тысяч километров) спутники должны вращаться вокруг Земли синхронно с вращением самой планеты, так что с ее поверхности будет представляться, что спутник – неподвижен. Сплошная польза для связи: вы можете задать своей спутниковой тарелке некое фиксированное направление и получите когерентный разумный сигнал, ну, или хотя бы MTV.

Где-то лет через тридцать Кларк предложил новую идею с еще большим потенциалом для технологических изменений: запустить спутник на геостационарную орбиту и скинуть оттуда на землю длиннющий кабель. Конечно, такой кабель должен быть невероятно прочным, а подходящих материалов у нас нет до сих пор, хотя «карбоновые трубки», получаемые пока только в лабораториях, похоже, отвечают подобным требованиям. Так что если удастся решить инженерные проблемы, то мы получим лифт, поднимающийся на высоту 22 тысячи миль. Стоимость сооружения будет огромна, однако на таком лифте можно будет с легкостью возить в космос всякие вещи.

Эээ, нет… С физикой ведь не поспоришь: энергии потребовалось бы ровно столько, сколько нужно для подъема груза на ракете.

Конечно-конечно, а еще нам требовалось одинаковое количество энергии для прыжка кенгуру и для подъема мешка с картошкой.

В общем, фокус состоит в том, чтобы найти способ заимствовать энергию, а потом – «расплачиваться с долгами». Ведь когда такой лифт будет установлен, через некоторое время вниз пойдет столько же вещей, как и наверх. В самом деле, если вы наделаете шахт на Луне или астероидах и начнете добывать там металлы, то вскоре вниз отправится даже больше, чем пойдет наверх. Материалы, идущие вниз, обеспечат нас энергией для того, чтобы поднимать что-нибудь наверх. В отличие от ракеты, которая расходует энергию всякий раз, когда вы ее запускаете, космический лифт – это самообеспечивающаяся система.

Жизнь похожа на космический лифт, только поддерживается она не энергией, но организацией. Когда у вас появляется система настолько высокоорганизованная, что может делать точные копии самой себя, степень ее организации тут же перестает быть дорогой. Да, первоначальные инвестиции довольно высоки, как и у космического лифта, однако после того, как они уже сделаны, остальное вы получаете бесплатно.

Если хотите разобраться в биологии, вам нужен именно космический лифт, а не ракеты.

Может быть, магия Плоского мира поможет нам прояснить научные вопросы Круглого? Как пропасть между физикой и биологией гораздо у́же, чем мы привыкли думать, так же и пропасть между наукой и магией исчезающе мала. Чем сложнее становится технология, тем меньше возможности для обычного человека понять, как работают вещи, которыми он пользуется каждый день. В итоге они становятся для него все равно что волшебными. Артур Кларк считал это неизбежным. Грегори Бенфорд пошел еще дальше, объявив, что именно к этому мы и стремимся.

Всякая технология работает потому, что ее изобретатель верно понимал правила Вселенной, которые заставят его изобретение делать то, что требуется. Для этого ему не нужно знать эти правила абсолютно точно, достаточно их понимать. Космические ракеты отлично летают, несмотря на то что их орбиты рассчитываются по ньютоновским законам гравитации, хотя формулы Эйнштейна гораздо точнее. В любом случае то, чего мы можем добиться, строго ограничено тем, что Вселенная нам позволяет. В отличие от магии, в которой что-то работает просто потому, что так хотят люди. Конечно, вам потребуется правильное заклинание, но все зависит исключительно от воли человека (ну, еще от знаний, умений и опыта волшебника). Это одна из причин того, почему наука кажется бесчеловеческой: ведь в ней все выглядит так, словно нами управляет Вселенная, а не наоборот.