Підлідна цивілізація

Навчання 26 серпня 2022 Перегляди: 60

Є таке заняття — мислений експеримент, корисний і в науці, і в житті. Давайте поекспериментуємо щодо здатності розумних істот пізнавати світ, перебуваючи в моторошно незручному для цього місці. Спробуємо подумки переміститися на Європу — четвертий за розміром із супутників Юпітера. Опустимося під її багатокілометрову кору, в підлідний океан. Для пізнання світу гірше місця не придумаєш, адже «небо» тут — дійсно твердь, причому практично непроникна. Проте воду на Європі підігріває приливне тертя, яке виникає під дією тяжіння величезної близької планети. Але якщо є рідка вода, то чому б не бути і тим, хто в ній плаває?

Нехай під крижаним панцирем супутника народилася і розвивалася цивілізація європеан. Вони мешкають у мороці, де помітним джерелом світла може бути хіба що біолюмінесценція, а для орієнтації користуються ехолокацією, яка ефективна лише на обмеженій дистанції. Але чи змогли б європеани здогадатися, що живуть на круглому тілі? Що треба льодом простягається безкрайній космос, що є Юпітер і Сонце? Подумаємо, як могла б розвиватися їхня космологія — а заодно краще розберемо деякі концепції і принципи наукового пізнання.

Як європеани зрозуміли, що світ круглий

Живучи в мороці, жителі підлідного океану завжди мали проблеми з далекою навігацією. Відсутність базових орієнтирів — зірок і Сонця — сильно затримала епоху Великих географічних відкриттів, поки європеани не здогадалися встановлювати ланцюжки акустичних маяків. Орієнтуючись за їхніми опорними сигналами, мандрівники далеко розсунули межі «цивілізованого світу», відкривши підводні вулкани і дикі племена, нанесли на карту нові гірські хребти і родючі вулканічні кальдери… Нарешті, були підготовлені і споряджені знамениті експедиції кораблів «Кальмар» і «Медуза», які попрямували в перпендикулярних напрямках — до гіпотетичних країв Світу. Йшов час, але експедиції канули як у воду Океану.

Нарешті від «Медузи» прийшло екстрене повідомлення, закодоване серією потужних гідравлічних ударів: вона перетнула ланцюжок маяків, залишених «Кальмаром». Їх перпендикулярні маршрути перетнутися ніяк не могли, тому європеани визнали, що ця партія остаточно заблукала, і вже приготувалися оплакувати долю першопрохідців, як після довгої тиші в «центрі» почули звичайні акустичні сигнали експедицій, а незабаром з’явилися і самі кораблі, цілі і майже неушкоджені, але повернулися в вихідну точку з протилежних сторін. Порадившись, вчені вирішили, що ті просто збилися зі шляху через неточності в установці маяків і, описавши кола, повернулися до початку.

Для з’ясування причин навігаційної помилки була організована комісія, яка підготувала настільки об’ємний і заплутаний звіт, що розібратися в ньому ніхто і не намагався. Поки один інженер не придумав навігаційний гіроскоп — інструмент, здатний зіграти роль компаса і перевірити все в експерименті. Створення громіздкого приладу профінансувала асоціація судновласників, яка давно мріяла позбутися мит за користування акустичними маячками, — і робота закипіла. Але при першому ж запуску гіроскопа інженери виявили дивний ефект: вісь апарату не тримала напрямок, вона повільно поверталася, описуючи конус — немов всупереч закону збереження обертального моменту.

Спроби виправити прикру помилку не допомогли, і інженери звернулися до відомого фахівця в галузі теоретичної механіки. І тут настав момент істини: обидва факти — і дивацтва подорожі «Медузи» з «Кальмаром», і прецесія осі гіроскопа — склалися в голові вченого разом. Вони легко пояснювалися одним, хоча і неймовірним фактом: Світ — це обертова куля, а прецесія вказує на період і вісь її обертання.

Як європеани дізналися про Юпітер і Сонце

Згадаймо, що для жителів великого Океану ехолокація — основне джерело даних про навколишній світ. У ній європеани досягли великої майстерності, навчившись точно вимірювати висоту крижаного панцира над собою. Під час великого дослідницького проекту «Небесне дихання» було показано, що лід періодично піднімається і опускається. Причому амплітуда цих коливань різна, максимальна вона в певних — протилежних один одному — точках Океану, а період в точності збігається з періодом прецесії гіроскопів.

Ось як пояснив ці ефекти європеанський фізик, керівник «Небесного дихання»: «Уявіть, що моя голова спрямована по осі обертання Світу, а руки я витягую в площині екватора. Я — наш круглий Океан і обертаюся навколо Великого Атрактора, залишаючись повернутим до нього завжди однією стороною, обличчям. Атрактор важкий, він-то і витягує мене у напрямку до себе своєю гравітацією. Моя орбіта не кругова: ось тут я наближаюся до Атрактора, і він витягує мене сильніше, а тут видаляюся і стаю більш круглим «…. Європеани відкрили Юпітер, навіть не бачачи його.

Товщина крижаного панцира Європи вимірюється кілометрами, а можливо, і десятками кілометрів. Через таку оболонку може проникнути лише нікчемна кількість світла, і подальший розвиток європеанської космології зажадав розробки досконалих фотоумножувачів. Знайома місцевим вченим біолюмінесценція, бажання «підсилити» і використовувати це явище природи цілком могло призвести до розвитку оптичних технологій і появи досить чутливих приладів. Встановлені на внутрішній стороні крижаного щита, вони дозволили провести довгі спостереження і зібрати достатньо даних для того, щоб вичленувати з маси шуму періодичний сигнал і виявити джерело світла, що обертається далеко за межами їх Світу.

Європеанські вчені з подивом виявили, що період цього сигналу відстає від встановленого часу «гіроскопічної доби» на невелику, але постійну величину — 1/1220. Інакше кажучи, рух джерела випромінювання відстає на один оборот за 1220 діб Європи. Пояснити це можна лише тим, що десь далеко навколо Великого Аттрактора обертається окреме невідоме джерело світла або сам Великий Аттрактор обертається навколо жахливо далекого і масивного світила. «Судячи з того, що Зовнішнє Джерело своїм тяжінням ніяк не позначається на обертанні нашого Світу навколо Аттрактора, він дуже-дуже далеко, — сказав керівник проекту. — Але він же і дуже ярок, найяскравіше, що ми можемо уявити. Треба думати, що і маса у нього величезна — і, мабуть, саме ми з Аттрактором обертаємося навколо нього, а не навпаки «.

За деякими даними, крізь тріщини в корі Європи б’ють потужні гейзери. Коли-небудь ці розломи послужать «воротами», через які європеани виглянуть в космос

Як європеани здогадалися про сусідні світи

Наступний прорив європеанської астрономії пов’язаний з іншим великим науковим експериментом, проектом «Друге дихання», в якому використовувалися датчики нових поколінь. Прикріпивши до крижаного «неба» свого Океану акустичні маяки, місцеві вчені виміряли горизонтальні і вертикальні рухи льоду з недоступною перш точністю і розклали їх на періодичні гармоніки. Добові коливання були зрозумілі: вони пов’язані з відхиленнями осі обертання Миру при русі навколо Аттрактора. Їх значення дозволило розрахувати ексцентриситет, витягнутість орбіти, а різниця між силою деформацій льоду в ближній і дальній від Аттрактора точках вказала на його масу і відстань до нього.

Однак, крім добових припливів, у рухах льоду виявилися й інші гармоніки, наприклад тривалістю приблизно вдвічі менше «гіроскопічної доби». Пояснити їх можливо було лише тим, що на крижану кору діє тяжіння чогось третього. «І це щось, — історична мова, на якій була озвучена знахідка, збереглася в численних записах і спогадах, — це щось — інший Світ, двійник нашого, що рухається навколо Великого Аттрактора по орбіті меншого радіусу, з періодом рівно в половину доби». Аналогічні гармоніки вказали і на інші «малі атрактори» — так європеани відкрили Іо, Ганімед і Каллісто.

Замість післямови

Навіть європеани — істоти, практично нездатні побачити що-небудь за межами своєї крижаної оболонки, — зуміли дізнатися чимало про навколишній їх космос. Ми, земляни, можемо заглянути набагато далі, і існування чотирьох великих супутників далекого від нас Юпітера виявив ще Галілей. Але є області, закриті і від нас чимось на зразок крижаного панцира. Найпряміша аналогія — сфера останнього розсіювання реліктового випромінювання.

Це плазма раннього всесвіту, яка зробилася прозорою лише через 380 000 років після Великого вибуху. З давніших часів до нас не доходить жоден сигнал, який ми могли б прийняти. Але астрономи спостерігають за легким горобцем на цьому «плазмовому панцирі» і, спрощено кажучи, розкладають його на гармоніки, так, як це робили з коливаннями крижаної оболонки підлідні вчені Європи. Завдяки цьому ми вже дізналися чимало про молодий Всесвіт, про механізм його виникнення, про його найперші миті, про склад і навіть — побічно — про існування нескінченної безлічі інших всесвітів, пробитися до яких нам ніколи не судилося.

Детальніше астрономія європеан розібрана в книзі Бориса Штерна «Прорив за край світу», звідки і взяті деякі фрагменти статті в злегка зміненому вигляді. Цим вигаданим істотам явно тісно на сторінках розповіді про космологію, де вони затиснуті між главами про фазові переходи в ранньому Всесвіті і механізмі космологічної інфляції. Незважаючи на свій імовірно страшний вигляд, європеани в цілому симпатичні, наполегливі, допитливі і заслуговують окремої книги, де їм буде вільніше.