Жизнь 3.0. Быть человеком в эпоху искусственного интеллекта

Есть еще один известный процесс превращения вещества в энергию без использования черных дыр. Его называют сфалеронным. Этот процесс может разламывать кварки, превращая их в лептоны — в электроны, нейтрино, в их более тяжелых кузенов, мюоны, в тау-частицы или в античастицы всех перечисленных^{81}. Как показано на рис. 6.5, стандартная модель в физике элементарных частиц предсказывает, что кварки при подходящих спинах и ароматах могут сходиться вместе и превращаться в лептоны, в промежуточном состоянии побыв недолго сфалероном. Так как в начале процесса масса больше, чем в конце, вся разница должна превратиться в энергию, которая, согласно Эйнштейну, составит ровно E = mc2.

Будущая разумная жизнь, может быть, окажется в состоянии построить то, что я называл сфалерайзером, — генератор энергии, чем-то похожий на дизельный двигатель на стероидах. Традиционный дизель сжимает смесь воздуха с дизельным топливом до такого состояния, когда происходит самовоспламенение смеси, и тогда она быстро расширяется, совершая полезную работу — например, толкая поршень. Углекислый газ вместе с другими продуктами сгорания весит примерно на 0,00000005 % меньше, чем смесь, оказавшаяся под поршнем перед взрывом, эта разница в массе и превращается в тепловую энергию, которая движет машину. Сфалерайзер сжимает обыкновенное вещество до температур в пару квадриллионов градусов, а потом позволяет ему расширяться и остывать, ибо сфалероны уже сделали свое дело[44]. Мы уже знаем, к чему приводят такие опыты, потому что наша молодая Вселенная проделала его за нас 13,8 миллиардов лет назад, когда была такой же горячей: почти все 100 % вещества превращаются в энергию, лишь меньше одной миллиардной его доли остается чем-то похожим на то, из чего делается обычное вещество, — то есть кварками и электронами. Так что это примерно то же самое, что и дизель, с той только разницей, что сфалерайзер в миллиард раз эффективнее. Еще одно достоинство моего мотора в том, что не надо переживать по поводу топлива: для его работы сгодится все, лишь бы там были кварки, то есть просто любое вещество.

Рис. 6.5

Согласно стандартной модели в теории элементарных частиц, девять кварков с правильно подобранными ароматами, сталкиваясь, превращаются в три лептона. Промежуточное состояние получило название сфалерона. Суммарная масса кварков (в нее входит также энергия связи скрепляющих их глюонов) значительно превосходит массу трех вылетающих лептонов. Избыток выделяется в виде энергии, показанной на рисунке вспышками.

Из-за этого высокотемпературного процесса наша малютка Вселенная произвела в триллион раз больше излучения (фотонов и нейтрино), чем вещества (кварков и электронов, которые потом образовали атомы). На протяжении последовавших 13,8 миллиардов лет шла великая сегрегация — она привела к тому, что атомы собрались в галактиках, звездах и планетах, в то время как бóльшая часть фотонов осталась в межгалактическом пространстве в виде микроволнового фонового излучения, которым мы теперь пользуемся, чтобы делать фотографии малютки — ранней Вселенной. Любая развитая форма жизни, поселившаяся в галактиках или где-то в других местах скопления вещества, может поэтому превратить почти все оказавшееся поблизости вещество обратно в энергию, перезагрузив изначальную пропорцию и приведя ее к тому крошечному значению, какое было в ранней Вселенной, на короткое время вернувшись в то горячее и плотное состояние внутри сфалерайзера.

Чтобы понять, насколько эффективен сфалерайзер, надо выяснить несколько практических деталей. Например, насколько он должен быть велик, чтобы предотвратить утечку значительной части нейтрино и фотонов на стадии сжатия? Мы этого пока сказать не можем, но в любом случае ясно: перспективы по части выработки энергии у будущей жизни значительно лучше, чем те, что позволяют нынешние технологии. Нам пока даже не удается построить термоядерный реактор — нашей технологии для этого предстоит еще улучшиться на порядок или даже на два.

Создание улучшенных компьютеров

Если, как мы убедились, обед в смысле его физической эффективности в 10 миллиардов раз хуже, чем тот предел, который устанавливают для него законы природы, то что мы можем сказать о наших современных компьютерах: насколько они эффективны? Их эффективность, как мы скоро увидим, еще хуже, чем у нашего обеда.