Страница:
Тем не менее уже предлагался проект проплавления земной коры с помощью огромной капли (сотни тысяч тонн) расплавленного железа – зонда Стивенсона. Японцы планируют пробурить дно океана вплоть до мантии.
Чтобы обеспечить возможность контроля за самовоспроизводящимися автоматами, возникает, например, идея разместить космический флот, вооруженный ядерными бомбами, над любым местом, где они используются. Но этот вариант практически сводится к случаю с противоастероидной защитой. Другими словами, жизнь на Земле не станет безопаснее, если просторы Солнечной системы будут бороздить набитые атомными бомбами флоты. Утрата контроля над космическими колониями так же неминуема,как провозглашение на Земле в прошлом независимости заморских колоний.
Наиболее перспективный способ освоения космоса – с помощью самовоспроизводящихся автоматов – оказывается связанным и с наибольшим риском. Возможно, что по космосу до сих пор распространяются самовоспроизводящиеся автоматы, оставшиеся от погибшей цивилизации.
Освоение космоса сулит человечеству перспективы бессмертия – даже в случае гибели Земли могут сохраниться обитаемые колонии на Луне и т. д. Но все же эта гарантия не является полной. Человеческие колонии требуют значительной инфраструктуры, их положение будет известно, а число – конечно. Это значит, что в случае войны они могут быть легко уничтожены (если только не затеряются в поясе астероидов или в недрах хорошо обороняемых планет). Кроме того, между колониями будет, вероятно, происходить обмен людьми и товарами, что может способствовать широкому распространению какой-либо смертельной болезни. Наконец, они будут уязвимы для информационной атаки, подобно тому как современные компьютеры уязвимы для вирусов, несмотря на свою физическую изолированность.
В мире, начиненном роботами, информационная атака будет смертельной, так как может содержать команды на самоуничтожение, тогда как в нашем мире максимум, что она может пока сделать, это отформатировать жесткий диск. Пока еще не удавалось сделать полностью защищенных информационных систем: все «айподы» были успешно взломаны, а для всех операционных систем написаны вирусы, несмотря на заявления разработчиков. Люди распространяются по космосу гораздо медленнее, чем роботы, и поэтому не может быть такого уголка в космосе, где люди будут в безопасности от робототехнических систем.
Более отдаленные и маловероятные перспективы космического оружия следующие: любой прогресс в создании высокоскоростных космических двигателей позволит создать оружие планетарного масштаба, а именно кинетическое оружие, то есть разгоняющееся и таранящее; также обсуждалась гипотетическая возможность инициировать реакцию детонации водорода на Солнце с помощью термоядерного взрыва, что выглядит, однако, нереалистично.
Более убедительной, хотя, скорее всего, также нереализуемой, является идея о детонации Юпитера: в его недрах находятся легко горючие (в термоядерном смысле слова) вещества – литий, дейтерий и гелий-3, довольно сильно сжатые огромным давлением – и к ним легко добраться, сбросив на Юпитер спускаемый аппарат. Когда в недрах Юпитера затопили космический аппарат «Галилео», высказывались опасения, что находящиеся в нем плутониевые таблетки могут сжаться огромным давлением и сдетонировать, вызвав цепную термоядерную реакцию. К счастью, этого не произошло, поскольку последствия взрыва Юпитера были бы для Земли сравнимы с близким взрывом сверхновой звезды: атмосферу бы сорвало, а поверхность прожарилась.
Рассказ о Юпитере я привожу здесь не для того, чтобы доказать, что это действительно возможно – скорее всего, реакция не станет самоподдерживающейся, – а для того, чтобы показать, что в освоении космоса есть много неочевидных опасностей, которые мы не в состоянии вообразить до тех пор, пока они не случатся.
Глава 14
Супервулкан: путешествие к центру земли
Для того чтобы спровоцировать извержение сверхвулкана, сравнимого по масштабам c Йеллоустоуном, вероятно, достаточно пробить 5 км коры, что составляет толщину крышки его магматической камеры – а современные скважины гораздо глубже. При этом природа загазованной магмы такова, что она будет пробиваться сквозь маленькую щель, как вода сквозь дамбу, все больше ее размывая. То есть воздействие, которое может вызвать сверхизвержение, может быть минимальным, так сказать, информационным. (Пример: недавно в Индонезии случайно попали при бурении в водоносный слой и создали грязевой вулкан, который затопил 25 кв. км территории. [46])
Однако следует помнить, что примерно в 3000 км под нами, под мантией, находится резервуар сжатой и перегретой жидкости с огромным количеством растворенного в ней газа – жидкое земное ядро. Если дать выход даже малой части его энергии и газов на поверхность, то это гарантированно уничтожит всю земную жизнь эффективнее всех других способов.
Насколько само ядро готово в таком масштабе извергнуться на поверхность – неизвестно. Крупные площадные извержения, вызванные, вероятно, подъемом плюмов из глубин мантии, случались много миллионов лет назад на плато Декан в Индии и у нас в Сибири (район Норильска – оттуда и никель) и приводили к вымиранию живых организмов. Магма и сейчас поднимается по каналам-плюмам, например, на Гавайях. Однако это не каналы для вещества ядра; считается, что вверх поднимаются горячие, твердые (очень вязкие) куски мантии за счет более высокой плавучести, которые становятся жидкими только около поверхности за счет падения давления. И хотя жидкое железо в ядре слишком тяжелое, чтобы подниматься на поверхность, его могло бы выбрасывать давление растворенных в нем газов – если бы образовался подходящий сквозной канал – как при открывании шампанского.
Земная цивилизация будет все глубже вгрызаться в землю с целью добычи полезных ископаемых, энергии и для проведения экспериментов. В результате риск катастрофических извержений будет постоянно расти. Уже предлагался проект проплавления земной корыс помощью огромной капли (сотни тысяч тонн) расплавленного железа – зонд Стивенсона. [47]Стоимость проекта оценивается в 10 миллиардов долларов, и он выглядит теоретически реализуемым. Югославский астроном и исследователь глобальных рисков Милан Чиркович написал статью «Геоинженерия, пошедшая насмарку», [48]в которой подверг проект резкой критике как опасный для земной цивилизации, так как он может, по мнению Чирковича, привести к высвобождению огромного количества парниковых газов и вызвать необратимое глобальное потепление, создав условия, подобные венерианским.
Высокотемпературные роботы-горнорабочиетакже могут стать таким опасным инструментом. Например, японцы уже планируют просверлить дно океана вплоть до мантии.
Предлагался также проект бомбы против бункеров, которая, упав, вгрызается в поверхность, как самоходный проходческий щит и продвигается в глубь. Таким же образом могли бы действовать и взрыватели вулканов. (Такое устройство может быть дешевле ядерной бомбы, и его можно доставить на место незамеченным.)
Любое оружие, которое пригодно для борьбы с бункерами глубокого залегания, может применяться и для пробуждения вулканов. Одним из вариантов применения такого оружия (оно уже стоит на вооружении в США) является последовательная атака ядерными зарядами,создающая все более глубокий кратер. Возможно, что недостаточно пробудить один сверхвулкан или просто крупный вулкан для глобальных последствий, но если пробудить их все сразу, то вымирание становится вероятным. (На Земле известно 20 сверхвулканов и 500 «обычных».)
Возможно, что возникнет практическая необходимость пробудить вулкан, чтобы охладить атмосферу его выбросами, если проблема глобального потепления встанет очень остро. В настоящий момент вероятность искусственного пробуждения сверхвулкана крайне мала,даже если бы достаточно мощное оружие попало в руки террористов, помимо вулканов есть масса других привлекательных объектов для диверсий. (Однако в обзоре о шести способах наиболее опасного применения водородной бомбы террористами [49]именно атака на сверхвулкан выделяется как главная.) Но в случае мировой войны взрыв супервулкана мог бы стать «оружием судного дня» для проигрывающей стороны.
Технологические возможности для взрыва вулкана медленно растут с развитием технологий бурения и ядерного оружия. При этом молекулярное производство и нанотехнологии могли бы дать шанс для дешевого создания мощных машин, необходимых для вскрытия вулканов. Но овладение нанотехнологиями даст более простые пути к тем целям, которые можно было бы реализовать с помощью супервулкана.
Глава 15
Физические эксперименты: столкновение с неведомым лоб в лоб
Очевидно, что мы не можем приготовиться к таким ситуациям, поскольку чтобы готовиться, надо представлять себе объект. Единственное, что остается, это готовиться апофатически, то есть не путем принятия каких-то конкретных мер, а путем повышения открытости своего сознания к бесконечному разнообразию возможных вариантов.
Излишне смелый шаг может стать последним
Особым случаем встречи с неизвестным являются ситуации, когда человечество сознательно шагает в область непознанного с тем, чтобы узнать что-то новое. Одним из способов совершить такой шаг являются физические эксперименты, в ходе которых создаются состояния вещества, никогда не возникающие на Земле в естественных условиях. Обычно такие новые состояния создаются на ускорителях (а также при глубоком охлаждении, как, например, конденсат Бозе – Эйнштейна).Неоднократно высказывались опасения, что опыты по созданию микроскопических черных дыр на ускорителях, конденсации нейтронов и другие эксперименты могут привести или к коллапсу земного вещества, или к колоссальному взрыву, который мгновенно истребит жизнь на Земле. Основной парадокс здесь в том, что безопасность любых экспериментов обосновывается тем, что мы знаем, что получится в результате, а цель эксперимента – в том, чтобы узнать что-то новое.
Иначе говоря, если мы ничего нового не узнаем, то какой смысл ставить физические эксперименты, а если мы можем узнать что-то новое, то это может быть опасно. При этом вполне может быть, что молчание Вселенной объясняется как раз тем, что все цивилизации рано или поздно осуществляют некий эксперимент «по извлечению энергии из вакуума», а результатом эксперимента становится разрушение планет.
Другая точка зрения состоит в том, что раз похожие явления бывают в природе, например при бомбардировке космическими лучами атмосферы, то повторять их безопасно. Однако можно сказать, что, повышая уровень энергий, мы рано или поздно можем дойти до опасной черты, если она есть.
Опасность экспериментов прямо связана с возможностью наличия неизвестных нам фундаментальных физических законов. И вопрос этот трудно решить вероятностным образом. В XX веке уже было несколько открытий фундаментальных законов, и некоторые из них привели к созданию новых опасных видов оружия – хотя к концу XIX века картина мира казалась завершенной. Назову только открытия радиоактивности, квантовой механики, теории относительности, а в последнее время – темной материи и темной энергии.
Кроме того, есть ряд экспериментальных данных и непроверенных теорий, которые имеют разную степень достоверности, при том что многие из них предполагают физические эффекты, которые могут быть опасными. Например, иногда мелькают сообщения, почти наверняка антинаучные, о трансмутации химических элементов без радиоактивности (разве это не способ наработать плутоний для атомной бомбы?). И если такой процесс возможен, не приведет ли он к цепной реакции трансмутации по всей Земле?
Считается, что современные эксперименты на ускорителях во много раз недотягивают до энергий, которые возникают в результате естественных столкновений космических лучей, происходящих в атмосфере Земли. Однако, например, в книге Джона Лесли приводится другая оценка: если энергия ускорителей будет расти с нынешней скоростью, то опасные уровни энергии будут достигнуты к 2100 году. Лесли показывает, что в течение всего ХХ века каждые 10 лет энергия, достигаемая на ускорителях, возрастала в 10 раз. И хотя сейчас обычные ускорители подошли к своему физическому пределу по размерам, есть принципиально иной способ достигать тех же энергий на установках размером с рабочий стол – речь идет о разгоне частиц в ударной волне импульсного лазера. (Программа СОИ, например, предполагала создание импульсных лазеров колоссальной силы, запитывавшихся от ядерных взрывов.)
Коллайдер и черная дыра
Большой адронный коллайдер (БАК, он же LHC) расположен на границе Франции и Швейцарии, к востоку от Женевы, в кольцевом тоннеле с длиной окружности 26,7 км. Он будет разгонять протоны до энергий в 7 ТэВ (что даст 14 ТэВ при столкновении встречных пучков), а также ядра свинца до 5,5 ТэВ. Эти энергии будут по крайней мере в 10 раз больше, чем на предыдущих ускорителях такого типа.В Интернете была широко разрекламирована дата запуска ускорителя 10 сентября 2008 года. В действительности процесс запуска ускорителя является постепенными начнется позже. 10 сентября 2008 года были запланированы запуски пробных пучков (Commission Ray) без столкновений. Их энергия – только 0,7 ТэВ, как и у предыдущих ускорителей. Осенью 2008 года запланированы столкновения с энергией в 7 ТэВ, а энергии в 14 ТэВ будут достигнуты, согласно плану, к весне 2009 года. Кроме того, светимость, то есть одновременное количество частиц в ускорителе, в начале будет очень мала и будет постепенно повышаться от 1029частиц /см2в секунду в пробных пучках до 1034в 2010 году, то есть вырастет в 10 000 раз. Это означает, что если с ускорителем и связан какой-либо риск, он не реализуется в момент первого его включения в 2008 году, а его вероятность будет медленно нарастать вплоть до 2010 года.
Основные риски, связанные с коллайдером, состоят в том, что в ходе экспериментов могут возникнуть микроскопические черные дырыи стрейнджлеты (а также магнитные монополи и пузыри «истинного вакуума», но не исключено, что и какие-то другие объекты), которые будут способны захватывать частицы обычной материи и трансформировать их в подобные себе частицы или поглощать их. Причем последствия этих процессов могут поставить существование планеты под угрозу.
Проблемы, связанные с физическими экспериментами, вполне осознаются научным сообществом, и европейский ядерный центр ЦЕРН недавно опубликовал доклад с обоснованием безопасности нового коллайдера, [50]в котором отвергаются риски, связанные с возникновением на нем частиц, упомянутых выше. Сторонники идеи безопасности нового ускорителя обосновывают свою позицию тем, что, в частности, микроскопические черные дыры будут разрушаться теоретически существующим Хокинговским излучением, а в целом основываются на эмпирических данных, то есть на отсутствии наблюдаемых катастрофических явлений при том, что энергии космических лучей, которые непрерывно бомбардируют атмосферу Земли, гораздо выше энергий, которые будут достигаться в коллайдере, и раз Земля до сих пор существует, то, значит, и коллайдер безопасен. (Указывается также и на то, что существуют Луна, нейтронные звезды и белые карлики, несмотря на то, что они также постоянно испытывают воздействие космических лучей.)
Тем не менее есть ряд ученых и общественных деятелей, которые активно борются с LHC, критикуя предлагаемые меры безопасности и их теоретическое обоснование. [51]Например, подчеркивается, что активно используемая аналогия с природными процессами (столкновение космических лучей с земной атмосферой) не точно соответствует тому, что будет происходить в LHC, хотя бы потому, что скорость частиц, образующихся при столкновении в атмосфере, по закону сохранения импульса остается близкой к скорости света, а импульс при столкновении встречных пучков в LHC нейтрализуется и скорость может быть нулевой и т. д.
Вот список основных возражений на обоснования безопасности коллайдера.
1. Тот факт, что Земля и Солнце выжили (в результате столкновения с космическими лучами), ничего не доказывает, так как если бы они не выжили, то некому было бы и обсуждать проблему. Как бы ни была мала вероятность выживания Земли, мы можем обнаруживать себя только на той Земле, где не произошла катастрофа (антропный принцип), поэтому разумным выглядит анализ Луны или нейтронных звезд как объектов, которые выжили, что и делается в более продвинутых обоснованиях безопасности.
2. Существование Луны и нейтронных звезд ни о чем не говорит, так как мы можем наблюдать только их. Мы не можем наблюдать исчезнувшие звездные объекты. Тем не менее, мы знаем, что большая часть массы Вселенной невидима (темная материя). Так что если даже большинство звезд превратилось в сгустки неизвестно чего, это не противоречит наблюдаемым фактам.
3. Аналогия сохранения Земли с сохранением нейтронных звезд может быть ущербна, если окажется, что некоторые особенности строения нейтронных звезд (которых нет у Земли) позволяют им противостоять поглощению микроскопическими черными дырами (например, сильное магнитное поле).
4. Столкновение космических лучей с атмосферой Земли не аналогично процессам в коллайдере, потому что...
• получающиеся продукты распада в естественном случае движутся с околосветовой скоростью и быстро пролетают Землю, тогда как в случае коллайдера импульсы встречных пучков нейтрализуются и некоторая часть частиц будет иметь почти нулевую скорость – а значит, может задержаться в гравитационном поле Земли. В первом случае они пролетели бы Землю насквозь за доли секунды, а во втором – задержались бы в ее веществе на большее время, смогли бы увеличить массу и задержаться еще больше;
• в коллайдере будут использоваться помимо протонов ядра свинца атомной массы 207, а в космических лучах бывают только ядра железа атомной массы 56, и в земной атмосфере тоже свинца нет. В природе почти никогда не происходит столкновения таких тяжелых атомов на таких энергиях. Разница может быть (а может и не быть) критической. Например, из того, что безопасно соединить два куска меди, вовсе не следует, что безопасно соединить два куска плутония – произойдет атомной взрыв;
• встречные столкновения космических лучей происходят далеко от звезд – так что даже если при этом образуются опасные продукты реакции, они не успевают выпасть на звезды;
• столкновения в коллайдере происходят с гораздо большей плотностью, чем столкновения космических лучей;
• столкновения в коллайдере происходят в сильном магнитном поле, которого нет в верхних слоях атмосферы, кроме того, рядом присутствуют сверхпроводящие магниты.
5. Тот факт, что коллайдеры давно уже безопасно работают, ничего не доказывает:
• потому что сечение некоторых опасных реакций может быть очень малым и они могут происходить один раз в несколько лет;
• потому что опасная реакция могла уже произойти, но мы этого пока еще не заметили.
6. Возможно, что космических лучей вообще не существует. Самые высокоэнергетичные космические лучи наблюдаются только косвенно, по ливням частиц. Если же причиной ливней частиц являются не космические лучи, а некоторые другие процессы (например, аннигиляция частиц темной материи), то все доказательство безопасности не работает. В любом случае, по космическим лучам еще остается много вопросов, например, не ясен их источник.
7. Ни одна эмпирическая граница риска невозможна без некоторых теоретических предположений (о том, что нечто аналогично, или нечто не существует, или некоторый фактор является несущественным), и именно эти теоретические предположения являются наиболее уязвимой частью конструкции. (Поскольку по сути произвольны.)
8. Люди не способны на стопроцентно истинные высказывания. Любые человеческие конструкции, статьи, проекты, имеют вероятность ошибки. Эту вероятность можно оценить статистически, сравнив долю опровергнутых публикаций, или долю технических проектов, затем потерпевших катастрофу. Я думаю, что, сказав, что 1 из 1000 человеческих построений является ложным, я польщу людям. То есть на самом деле это скорее 1 из 100. Но даже если это 1 из 1000, то это значит, что ни одной границе риска, предложенной людьми, не следует доверять больше, чем на 99,9 процента. Отсюда следует, что и сам уровень безопасности любого проекта не может быть больше, чем 99,9 процента. Например: ваш проводник по минному полю говорит, что есть один шанс на миллион, что на этом поле есть мины, но при этом вы знаете, что в одном случае из тысячи в прошлом этот проводник ошибался. В этом случае рациональным является принять оценку безопасности в один к тысяче, а не в один к миллиону.
Даже если принять те границы безопасности (вероятность катастрофы P<2*10-8), которые предлагают сторонники продолжения экспериментов, и применить к ним стандартную при анализе рисков процедуру оценки ценности, то, как показывает Эдриан Кент в своей статье «Критический обзор оценок рисков глобальных катастроф», [52]получатся неприемлемые по стандартам других отраслей результаты, а именно: этот риск будет эквивалентен гибели от 120 до 60 000 человек.
Опасные эксперименты, которые любопытно было бы поставить
Дж. Лесли дает подробный анализ различных теоретически возможных опасных экспериментов. К их числу относятся (включая те, которые предполагается провести на БАК):1) Переход вакуума в новое метастабильное состояние. [53]Есть гипотеза о том, что вакуум, будучи нулевым энергетическим уровнем всех физических полей, не является окончательным возможным уровнем. Так, уровень воды горного озера не является настоящим уровнем моря, хотя вода в озере может быть широкой и гладкой. И достаточно сильный всплеск волн в таком озере может привести к разрушению окружающих озеро барьеров, что приведет к излиянию вод озера на уровень моря. Точно так же возможно, что достаточно высокоэнергетичный физический эксперимент может создать область вакуума с новыми свойствами, которая начнет неограниченно расширяться. (Существование темной энергии, которая ускоряет расширение Вселенной, косвенно подтверждает то, что наш вакуум – не истинный.) Возникновение нашей Вселенной, собственно, и было переходом вакуума из одного состояния в другое. [54]
2) Образование объектов, состоящих из гипотетической кварковой материи,способной присоединять к себе атомы обычного вещества. Поскольку в ее образовании играют важную роль так называемые странные кварки, то способная возникнуть в результате устойчивая материя называется «странной материей», а ее частицы – стрейнджлетами (от англ. stranglets). Разработана идея установки, которая способна порождать и накапливать кусочки этой материи, а также использовать падение на нее обычной материи для получения энергии. К сожалению, авторы идеи ничего не говорят о том, что будет, если сгусток странной материи покинет ловушку и начнет неограниченно поглощать вещество Земли.
3) Опасные геофизические эксперименты с глубоким бурениемили проникновением сквозь кору, чреватые образованием сверхвулкана и дегазацией глубинных слоев Земли.
4) Риски образования микроскопических черных дыр, которые должны возникать при столкновении частиц на последних моделях ускорителей в ближайшем будущем.