Наука Плоского Мира

В разные времена аналогичные расчеты пытались применить к живым существам и получали при этом странные результаты. Например, было «доказано», что кенгуру не способны прыгать, пчелы не могут летать, а птицы не в состоянии получать из своей пищи достаточно энергии, чтобы эту самую пищу вообще найти. Было даже «доказано», что жизнь вообще невозможна, потому что живые системы с течением времени становятся более упорядоченными, в то время как с точки зрения физики любая система должна со временем становиться более хаотичной. Биологи из этого почерпнули, главным образом, глубокий скептицизм относительно связи между биологией и физикой, а также приятное чувство превосходства, поскольку жизнь — все-таки гораздо более интересный объект изучения, чем физика.

Однако правильный вывод состоит в другом: нужно отдавать себе отчет в том, какие предположения мы молчаливо принимаем на веру, выполняя подобные расчеты. Взять, к примеру, кенгуру. Можно рассчитать, сколько энергии кенгуру затрачивает на прыжок, посчитать количество прыжков в течение дня и вывести отсюда минимальную потребность в энергии. Во время прыжка кенгуру отталкивается от земли, поднимается в воздух и приземляется обратно, так что вычисления в сущности такие же, как и для космической ракеты. Проделайте все расчеты, и вы убедитесь, что ежедневные потребности кенгуру в 10 раз превышают то, количество энергии, которое животное способно получить из своей пищи. Вывод: кенгуру не в состоянии прыгать. Раз они не могут прыгать, значит, они не способны найти себе пропитание, так что все они уже давно умерли от голода.

Вот только Австралия буквально кишит кенгуру, которые, к своему счастью, с физикой не знакомы.

Где мы допустили ошибку? Приведенные расчеты предполагают, что кенгуру устроены так же, как мешок с картошкой. Поэтому вместо энергии тысячи прыжков, которые, предположим, кенгуру совершает в течение дня, мы получаем энергию, которую необходимо затратить на тысячу подъемов и спусков мешка с картошкой. Если же посмотреть на замедленную съемку движений кенгуру в малонаселенных районах Австралии, сразу становится понятно: кенгуру совсем не похожи на мешки с картошкой. Прыгая, кенгуру движется как большая резиновая пружина. Когда ноги поднимаются вверх, голова и хвост опускаются вниз, сохраняя энергию в мышцах. Затем, когда ноги касаются земли, сохраненная энергия используется для очередного прыжка. В итоге на один прыжок тратится очень мало энергии, поскольку большая ее часть накапливается и возвращается обратно.

Вот вам тест на ассоциации. «Мешок картошки» относится к «кенгуру», как «ракета» относится к чему? Один из возможных ответов — это космический лифт. В 1945 октябрьский номер журнала «Wireless World» представил изобретенную писателем-фантастом Артуром Ч. Кларком концепцию геостационарной орбиты, благодаря которой работают практически все современные коммуникационные спутники. Спутник, находясь на высоте 22 000 миль (35 000 км) вращается вокруг Земли, сохраняя при этом синхронизацию с ее собственным вращением. С поверхности Земли такой спутник выглядеть неподвижным, поэтому его удобно использовать для организации связи: достаточно направить спутниковую тарелку в фиксированную точку, и вы получаете стабильный и разумный сигнал, ну, или, по крайней мере, MTV.

Почти тридцать лет спустя, Кларк популяризировал еще одну идею, обладающую намного большим технологическим потенциалом. Представьте: вы выводите на геостационарную орбиту спутник и спускаете с него кабель до самой поверхности. Такой кабель должен быть невероятно прочным: пока что мы не обладаем подобной технологий, но углеродные нанотрубки, разрабатываемые в лабораториях, весьма близки к цели. Если удастся решить технические вопросы, мы сможем построить лифт высотой 22 000 миль. Стоимость этого проекта будет просто колоссальной, но зато поднимать грузы в космос можно будет, просто потянув за кабель сверху.

Ах, но ведь с физикой не поспоришь. Значит, энергия, необходимая для подъема груза, будет точно такой же, как и в случае с ракетой.

Решение в том, чтобы найти способ брать энергию взаймы и возвращать ее обратно. Смысл в том, что спустя некоторое время после ввода космического лифта в эксплуатацию, количество спускаемых грузов уравновесит количество поднимаемых. Действительно, в случае добычи металлов на Луне или астероидах вниз движется больше груза, чем поднимается вверх. Грузы, которые спускаются вниз, дают энергию, необходимую для подъема других грузов наверх. В отличие от ракеты, которая расходует свой ресурс каждый раз, когда происходит запуск, космический лифт является самоподдерживающейся системой.