Michio kaku parallel worlds
| Вид материала | Документы |
- Карл Густав Юнг, 4472.47kb.
- Карл Густав Юнг, 5832.65kb.
- Информация для прессы intel® Parallel Studio xe 2011, 151.06kb.
- ru/computers/classes html, 11.94kb.
- Ata [править] Материал из Википедии — свободной энциклопедии, 453.7kb.
- Ata [править] Материал из Википедии — свободной энциклопедии, 336.97kb.
- Impacted Parallel Computing; Now, Let's go after Science! David B. Kirk (nvidia), 47.41kb.
Цивилизация второго типа
Цивилизация второго типа может потреблять энергию целой звез-
ды; она вполне может напоминать вариант Федерации планет в
телесериале «Стар Трек», где фигурирует двигатель, работающий по
принципу искривления пространства. Такие цивилизации колонизи-
ровали крошечную часть Галактики Млечный Путь и могут зажигать
звезды, а потому могут претендовать на звание зарождающихся ци-
вилизаций второго типа.
Физик Фриман Дайсон предположил, что для использования
всей энергии Солнца цивилизации второго типа было бы можно
сконструировать гигантскую сферу вокруг Солнца, позволяющую
поглощать его лучи. Эта цивилизация могла бы, к примеру, разрушить
планету размером с Юпитер и распределить образовавшуюся массу
по сфере вокруг Солнца. В силу Второго закона термодинамики
сфера в конечном итоге разогреется, испуская характерное инфра-
красное излучение, которое можно наблюдать из открытого космоса.
Джун Джугаку из Института исследований цивилизации в Японии
вместе с коллегами внимательно изучила небесные дали до 80 све-
товых лет от нас с целью нахождения других цивилизаций, но им не
удалось обнаружить никаких признаков таких инфракрасных вспы-
шек (хотя следует помнить, что диаметр нашей галактики составляет
100 000 световых лет).
Цивилизация второго типа могла бы колонизировать некоторые
из планет ее солнечной системы и даже начать программу развития
межзвездных полетов. Благодаря огромным ресурсам, которые будет
иметь в своем распоряжении цивилизация второго типа, она по-
тенциально может создать для своих космических кораблей такие
экзотические виды движущей силы, как двигатель, основанный на
веществе и антивеществе, который позволит совершать космиче-
ские полеты с околосветовой скоростью. В принципе, такая форма
энергии является энергосберегающей на все 100%. По меркам ци-
вилизации первого типа, использование такой энергии является экс-
периментально возможным, но непомерно дорогостоящим (необхо-
дим ускоритель частиц для создания пучков антипротонов, которые
можно использовать для создания антиатомов).
Мы можем лишь строить предположения о том, каким образом
будет устроено общество второго типа. Однако в его распоряжении
будут тысячи лет для разрешения споров по поводу собственности,
ресурсов и власти. Вероятно, ничто известное науке не сможет уни-
чтожить такую цивилизацию за исключением, возможно, глупости са-
мих обитателей планеты. Кометы и метеоры можно будет направлять
в другую сторону; ледниковые периоды можно будет предотвратить,
изменяя климатические условия; даже угрозы взрыва близлежащей
сверхновой можно избежать, просто-напросто покинув родную пла-
нету и транспортировав цивилизацию от греха подальше, — может,
даже задействовав термоядерную силу самой умирающей звезды.
Цивилизация третьего типа
К тому времени как общество достигает уровня цивилизации
третьего типа, оно может задумываться над использованием фанта-
стических энергий, при которых пространство и время становятся
нестабильными. Мы помним, что энергия Планка представляет со-
бой энергию, при которой преобладают квантовые эффекты, а про-
странство-время становится «пенистым», с мельчайшими пузырь-
ками и порталами-червоточинами. Энергия Планка лежит далеко за
пределами наших возможностей, однако такая ситуация сложилась
благодаря тому, что мы рассматриваем энергию с точки зрения
цивилизации типа 0,7. К тому времени, как цивилизация достигнет
третьего типа, у нее появится доступ (по определению) к энергиям, в
1020 превышающим те, что существуют на Земле сегодня.
Астроном Иен Кроуфорд из Университетского колледжа в
Лондоне так пишет о цивилизации третьего типа: «Предположим,
расстояние между колониями составляет 10 световых лет, скорость
корабля —10 процентов скорости света, а период от основания коло-
нии до начала отправления ею уже своих колонистов равен 400 годам;
тогда фронт колонизационной волны будет продвигаться со средней
скоростью 0,02 светового года в год. Поскольку наша Галактика имеет
100 000 световых лет в поперечнике, для ее полной колонизации по-
требуется не более пяти миллионов лет. Хотя для человека это долгий
срок, он составляет всего лишь 0,05 % возраста Галактики».
Ученые предприняли несколько серьезных попыток уловить ради-
осигналы от цивилизаций третьего типа в пределах нашей Галактики.
Гигантский радиотелескоп Аресибо в Пуэрто-Рико сканировал
большую часть Галактики на предмет получения радиосигналов на
частоте 1,42 ГГц, что близко к спектральной линии водорода. В ходе
сканирования не было обнаружено никаких признаков радиосигна-
лов в данном диапазоне от какой-либо цивилизации, излучающей от
1018 до 1030 ватт мощности (то есть от типа 1,2 до типа 2,4). Однако
это не исключает существования цивилизаций, которые несколько
обогнали нас в технологическом отношении (от типа 0,8 до типа 1,1)
или ушли далеко вперед — такие, как типа 2,5 и выше.
Это также не позволяет сбрасывать со счетов другие формы
коммуникации. К примеру, высокоразвитая цивилизация могла бы
посылать сигналы при помощи лазера, а не радио. А если они все же
используют радио, частота сигналов может отличаться от 1,42 ГГц.
К примеру, они могли бы передать свой сигнал на многих частотах,
а затем скоррелировать этот сигнал при получении. Таким образом,
проходящая мимо звезда или космическая буря не исказит содер-
жания всего сообщения. Любой, кто попытается прослушать этот
сигнал, услышит лишь неясный шум. (Наши собственные послания
по электронной почте разбиваются на множество частей, каждая из
которых передается по своему каналу, а затем эти части снова соби-
раются воедино в вашем компьютере. Подобным образом и высоко-
развитая цивилизация может решить использовать усовершенство-
ванные методы для разбиения сигнала на части, а затем сборки его
воедино на другом конце.)
Если во вселенной существует цивилизация третьего типа, то
одной из безотлагательных ее забот будет создание коммуника-
ционной системы, соединяющей различные части галактики. Это,
конечно же, зависит от того, смогут ли представители этой циви-
лизации каким-то образом овладеть технологиями передвижений
быстрее света, например посредством порталов-червоточин. Если
предположить, что они не смогут этого сделать, то их расширение
существенно замедлится. Фриман Дайсон, приводя цитату из работы
Жан-Марка Леви-Леблона, предполагает, что такое общество может
жить во «вселенной Кэрролла», названной в честь Льюиса Кэрролла.
Дайсон пишет, что в далеком прошлом человеческое общество жило
в такой вселенной: оно состояло из маленьких племен, в которых
Пространство было абсолютным, а время — относительным. Это
[означало, что общение между разрозненными племенами была невоз-
можным и люди не осмеливались заходить далеко от места обитания
на протяжении всей своей жизни. Каждое племя было изолировано
от других обширными просторами абсолютного пространства.
С наступлением промышленной революции мы вошли во вселенную
• Ньютона, в которой время и пространство были абсолютны; у нас
появились корабли и колеса, которые связали разрозненные племена
в государства. В XX веке мы вступили во вселенную Эйнштейна, в
которой и время, и пространство относительны, и создали телеграф,
телефон, радио и телевидение, что вылилось в мгновенное общение.
Цивилизация третьего типа может снова вернуться ко вселенной
Кэрролла, в которой существуют очаги космических колоний, раз-
деленных огромными межзвездными расстояниями; эти группы ко-
лоний не имеют возможности общаться между собой из-за светового
барьера. Чтобы предотвратить расщепление на фрагменты такой
вселенной Кэрролла, цивилизации третьего типа, возможно, нужно
будет создать порталы-червоточины, которые допускают коммуни-
кацию со скоростью быстрее света на субатомном уровне.
Цивилизация четвертого типа
Однажды, когда я читал лекцию в лондонском планетарии, ко мне
подошел десятилетний мальчик и стал настойчиво утверждать, что
должна существовать и цивилизация четвертого типа. Когда я напом-
нил ему о том, что есть лишь планеты, звезды и галактики 19\ которые
представляют собой единственные платформы для формирования
разумной жизни, он заявил, что цивилизация четвертого типа могла
бы использовать энергию континуума.
Я понял, что он был прав. Если существование цивилизации
четвертого типа возможно, ее источник энергии мог бы быть экс-
трагалактическим, таким, как темная энергия, которая составляет
73 % всего вещественно-энергетического содержимого вселенной.
Представляя собой огромный потенциальный резервуар для энер-
гии — величайший во вселенной, — это антигравитационное поле
растянуто по невероятным пустым просторам вселенной, а потому
чрезвычайно слабо в любой точке космоса.
Никола Тесла, гений в области электричества и соперник Томаса
Эдисона, много писал о получении энергии вакуума. Он считал, что
в вакууме скрыты невероятные источники энергии. Тесла говорил,
что, если бы нам удалось каким-либо образом залезть в этот источ-
ник, это произвело бы переворот во всем человеческом обществе.
Однако извлечь эту сказочную энергию было бы чрезвычайно труд-
но. Представьте себе поиски золота на дне океанов. Вероятно, в оке-
' анах больше золота, чем в Форт-Нокс и других сокровищницах мира.
Однако затраты на извлечение золота с такой большой территории
непомерно высоки. Именно поэтому никто и никогда не брался до-
бывать золото со дна океанов.
Подобным образом и количество энергии, скрытой в темной
энергии, превосходит все энергетическое содержимое звезд и галак-
тик. Однако эта энергия рассеяна на миллиардах световых лет, а по-
тому сконцентрировать ее довольно трудно. Но законы физики все
же не возражают против вероятности, что высокоразвитая цивили-
зация третьего типа, исчерпав энергию звезд галактики, каким-либо
образом попытается использовать эту «темную» энергию, чтобы
совершить переход к четвертому типу.
Классификация информации
Благодаря новым технологиям можно произвести дальнейшие уточ-
нения в классификации цивилизаций. Кардашев составил свою клас-
сификацию цивилизаций в 1960-е годы, еще до прорыва в миниатю-
ризации компьютеров, достижений в нанотехнологии и осознания
проблем разрушения окружающей среды. В свете последующих со-
бытий высокоразвитая цивилизация могла бы пойти несколько иным
путем, использовав весь потенциал информационной революции,
которую мы сейчас переживаем.
Поскольку развитие прогрессивной цивилизации происходит
экспоненциально, обильная выработка лишнего тепла могла бы
опасно повысить температуру атмосферы нашей планеты и нам при-
шлось бы столкнуться с климатическими проблемами. Рост колоний
бактерий в чашке Петри также происходит экспоненциально до тех
пор, пока они не съедят все запасы пищи и буквально не утонут в
своих собственных отходах. Подобным образом, поскольку косми-
ческие полеты будут еще в течение нескольких столетий непомерно
дорогостоящим предприятием, а терраформинг близлежащих пла-
нет будет представлять собой гигантскую экономическую и научную
проблему (если будет возможен вообще), то развивающаяся цивили-
зация I типа потенциально может задохнуться в своем собственном
лишнем тепле, или же она может миниатюризировать и рационали-
зировать обработку информации.
Чтобы увидеть всю эффективность подобной миниатюризации,
рассмотрим человеческий мозг, в котором содержится около ста
миллиардов нейронов (что приблизительно равняется количеству
галактик в видимой вселенной) и который практически не выделя-
ет тепла. Вообще-то, если бы компьютерному инженеру пришлось
конструировать электронный компьютер, способный производить
вычисления со скоростью в квадриллионы байт в секунду — за-
дача, которую мозг выполняет без всякого напряжения, — то такой
компьютер, вероятно, занимал бы несколько кварталов, а для его
охлаждения потребовалась бы целое водохранилище. И все же наш
мозг может размышлять над тончайшими материями и при этом мы
совершенно не потеем.
Наш мозг способен на такие вещи благодаря своей молекуляр-
ной и клеточной структуре. Прежде всего, это вовсе не компьютер
(в смысле обычной машины Тьюринга с входной и выходной лентами
данных и центральным процессором). В мозгу нет операционной
системы, нет центрального процессора, который мы обычно ассоци-
ируем с компьютерами. Вместо этого мозг представляет собой высо-
копроизводительную сеть нейронов, самообучающуюся машину, в
которой модели памяти и мышления распространены по всему мозгу,
а не сосредоточены в центральном процессоре. Мозг не может даже
совершать быстрые сложные вычисления, поскольку электрические
сообщения, отправляемые нейтронами, являются химическими по
своей природе. Но мозг более чем компенсирует свою медленную ра-
боту тем, что способен на параллельную обработку данных и может
фантастически быстро принимать новые задачи.
Для усовершенствования малой производительности электрон-
ных компьютеров и создания нового поколения миниатюризирован-
ных компьютеров ученые пытаются применить оригинальные идеи,
многие из которых были позаимствованы у природы. Уже сегодня
ученые в Принстоне могут производить вычисления на молекулах
ДНК (при этом ДНК рассматривается как часть компьютерной
ленты, основанной не на двоичных единицах и нулях, а на четырех
нуклеиновых кислотах А, Т, С, G). При помощи этого компьютера
им удалось решить задачу коммивояжера и нескольких городов (то
есть вычислить кратчайший маршрут, проходящий через N городов).
Так, в лабораториях были созданы молекулярные транзисторы и даже
f
сконструированы первые примитивные квантовые компьютеры (ко-
торые могут производить вычисления на отдельных атомах).
: С учетом достижений в нанотехнологии весьма вероятно, что
представители прогрессивной цивилизации окажутся способны
найти намного более эффективные пути развития, нежели создание
' огромных количеств лишнего тепла, которое поставит под угрозу
само их существование.
Типы от А до Z
Саган предложил еще один способ классификации высокоразви-
тых цивилизаций. Его идея заключается в применении критерия
информационного содержания цивилизаций, необходимого любой
цивилизации, размышляющей о побеге из вселенной. К примеру, к
цивилизациям типа А относятся те, которые обрабатывают 106 бит
информации. Такой тип представляет примитивные цивилизации,
в которых еще нет письменности, но уже существует разговорный
язык. Для того чтобы наглядно представить, сколько информации
содержится в цивилизациях типа А, Саган воспользовался примером
игры в «двадцать вопросов», в которой вы должны определить за-
гаданный предмет, задав не более двадцати вопросов, ответами на
которые могут служить лишь «да» или «нет». Одна из стратегий —
задавать вопросы, делящие мир на две обширные части, — например,
« Это живое?». Задав двадцать подобных вопросов, мы поделим мир
на 2го (или приблизительно 106) частей, что и представит суммарное
содержание информации в цивилизации типа А.
После открытия письменности суммарное содержание информа-
ции резко возрастает. Физик Филипп Моррисон из Массачусетского
технологического института оценивает суммарное письменное на-
следие древних греков приблизительно в 109 бит, что соответствует
цивилизации типа С в классификации Сагана.
Саган произвел оценку содержания информации в современ-
ной нам цивилизации. Приблизительно оценив количество книг
в библиотеках (которое измеряется в десятках миллионов) и ко-
личество, страниц в каждой книге, Саган пришел к цифре порядка
1013 бит информации. Если мы включим в подсчет фотографии, она
может подпрыгнуть до 1015 бит. При таком результате мы были бы
классифицированы как цивилизация типа Н. Учитывая наше низкое
энергопотребление и информационное содержание, нас можно клас-
сифицировать как цивилизацию типа 0,7 Н.
По оценке Сагана, наш первый контакт с внеземными цивилиза-
циями произойдет по меньшей мере во времена цивилизации типа
1,5 J или 1,8 К, поскольку они уже овладеют динамикой межзвездных
полетов. В развитии такая цивилизация отстоит от нашей как мини-
мум на несколько столетий, а то и тысячелетий. Подобным образом,
галактическая цивилизация третьего типа может быть классифициро-
вана на основе информационного содержания каждой планеты, умно-
женного на количество планет в галактике, способных поддерживать
жизнь. По оценке Сагана, такая цивилизация третьего типа будет
соответствовать типу Q Высокоразвитую цивилизацию, способную
использовать информационное содержание миллиарда галактик, что
представляет обширную часть видимой вселенной, можно было бы
квалифицировать как цивилизацию типа Z, говорит Саган.
Это не пустые теоретические выкладки. Любой цивилизации, со-
бирающейся покинуть нашу вселенную, непременно придется при
помощи вычислений определить, каковы условия на другом конце
вселенной. Уравнения Эйнштейна известны своей сложностью, по-
скольку для вычисления искривления пространства в какой-либо
заданной точке необходимо точно знать местонахождение всех
объектов во вселенной, каждый из которых вносит свою лепту в
искривление пространства. Также необходимо знать квантовые
поправки для черной дыры, вычислить которые в настоящее время
представляется невозможным. Поскольку это чрезвычайно слож-
но для наших компьютеров, физики рассматривают черную дыру
приближенно, изучая такую вселенную, единственным объектом в
которой является сколлапсировавшая звезда. Чтобы получить более
реальное представление о динамике происходящего в пределах гори-
зонта событий черной дыры или возле устья портала-червоточины,
нам обязательно нужно знать местонахождение и энергетическое
содержание всех близлежащих объектов и вычислить квантовые
флуктуации. И опять-таки это представляется непомерно трудным.
Сложно решить уравнения даже для одной-единственной звезды во
всей вселенной, не говоря уже о миллиардах галактик, летящих в рас-
ширяющейся вселенной.
Именно поэтому любая цивилизация, которая попытается совер-
шить путешествие через портал-червоточину, должна располагать
«вычислительной» мощностью, намного превосходящей ту, что
доступна нашей цивилизации типа 0,7 Н. Возможно, минимальной
цивилизацией с энергетическим и информационным содержанием,
позволяющим всерьез рассматривать такой прыжок, будет цивили-
зация типа III (Q).
Также вероятно, что разум может пересечь границы, установ-
ленные классификацией Кардашева. Как говорит сэр Мартин Рис:
«Весьма вероятно, что, даже если сейчас жизнь существует лишь
здесь, на Земле, в конечном счете она распространится по всей га-
лактике и за ее пределами. Так, жизнь может не всегда оставаться
незаметным грязным следом во вселенной, хотя на данный момент
дело обстоит именно так. В сущности, я нахожу эту точку зрения до-
вольно привлекательной и считаю, что было бы весьма полезно, если
бы ее разделяли многие». Однако он предостерегает: «Но если мы
друг друга поубиваем, то уничтожим поистине космические возмож-
ности. Так что если кто-то верит, что жизнь на Земле — это явление
уникальное, то это не означает, что жизни всегда предстоит быть не-
заметной деталью этой вселенной».
Как бы высокоразвитая цивилизация рассматривала оставление
своей умирающей вселенной? Ей пришлось бы преодолеть ряд се-
рьезных препятствий.
Шаг первый:
создание и проверка теории всего
Следующим барьером для цивилизации, надеющейся покинуть нашу
вселенную, стала бы необходимость завершения «теории всего».
Неважно, будет это сделано при помощи струнной теории или нет,
но у нас должен быть надежный способ вычисления квантовых по-
правок к уравнениям Эйнштейна или же все наши теории окажутся
бесполезными. К счастью, ввиду стремительного развития М-теории,
над которой работают лучшие умы планеты, мы довольно быстро
узнаем, является ли она на самом деле теорией всего или же теорией
ничего. Это произойдет в течение нескольких ближайших десятиле-
тий, а то и быстрее.
Когда будет открыта теория всего, или теория квантовой грави-
тации, нам будет необходимо проверить следствия из этой теории
при помощи новейших технологий. Существует несколько возмож-
ностей, среди которых постройка огромных ускорителей частиц
для создания суперчастиц или даже огромных детекторов грави-
тационных волн, базирующихся в космосе или на различных лунах
Солнечной системы. (Луны довольно стабильны в течение долгого
периода времени, не подвержены эрозии и атмосферным возмуще-
ниям, благодаря чему планетарная система детекторов гравитаци-
онных волн сможет исследовать подробности Большого Взрыва, тем
самым разрешив все вопросы, которые могут возникнуть по поводу
квантовой гравитации и создания новой вселенной.)
Когда будет открыта теория квантовой гравитации и гигантские
ускорители частиц или детекторы гравитационных волн подтвер-
дят ее верность, мы можем начать отвечать на некоторые жизненно
важные вопросы относительно порталов-червоточин и уравнений
Эйнштейна:
1. Стабильны ли порталы-червоточины?
Проблема прохождения сквозь вращающуюся черную дыру
Керра состоит в том, что само ваше присутствие нарушает
равновесие черной дыры; она может коллапсировать еще до
того, как вы завершите переход через мост Эйнштейна-Розена.
Это вычисление стабильности необходимо произвести в свете
квантовых поправок, которые могут полностью изменить этот
подсчет.
2. Существуют ли отклонения?
Если мы попытаемся пройти сквозь проходимый портал-чер-
воточину, соединяющий две временные эпохи, интенсивность
окружающей портал радиации может стремиться к бесконеч-
ности— с катастрофическими последствиями. (Причина это-
го состоит в том, что излучение, проходя сквозь портал-черво-
точину, может вернуться назад во времени, а много лет спустя
оно снова пройдет через эту черную дыру. Этот процесс будет
повторяться бесконечное множество раз, что приведет к на-
коплению излучения. Однако проблему можно решить в том
случае, если выстоит теория многих миров. Тогда вселенная
расщеплялась бы каждый раз, как излучение проходило бы
сквозь портал-червоточину, и не произошло бы бесконечного
накопления излучения. Для того чтобы найти ответ на этот
деликатный вопрос, нам необходима «теория всего».)
3. Можем ли мы найти большие количества
отрицательной энергии?
О существовании отрицательной энергии, представляющей
собой ключевой ингредиент, при помощи которого можно
открыть и стабилизировать порталы-червоточины, уже из-
вестно, но обнаружена она была лишь в малых количествах.
Сможем ли мы найти достаточное количество такой энергии,
чтобы открывать и стабилизировать порталы-червоточины?
При условии, что ответы на эти вопросы обнаружить возможно,
передовая цивилизация может начать серьезно рассматривать ва-
рианты побега из вселенной — или же лицом к лицу столкнуться с
перспективой неминуемого вымирания. Существует несколько воз-
можных вариантов.