Реконструкция из-подо льда

Продолжаем публикацию глав посвященной современной космологии книги «Прорыв за край мира» за авторством Бориса Штерна. Два номера назад было опубликовано интервью с Андреем Линде из той же книги, в прошлом году — глава про Фреда Хойла. Две первые главы были опубликованы в «Русском репортере». В этот раз публикуем главу из побочной сюжетной линии: история познания мира европианами — разумными существами, живущими подо льдом в океане спутника Юпитера Европы. По замыслу автора, эта сюжетная линия демонстрирует потрясающие возможности, которые научная методология дает даже тем, кто находится в самых неблагоприятных условиях. В предыдущих главах европиане достигают ледяного неба, обнаруживают, что живут под колоссальным давлением, оценивают толщину льда, выясняют, что их Мир — вращающийся шар, что он освещается снаружи Внешним Источником и движется по орбите в поле тяготения Большого Аттрактора, в тысячи раз превосходящего по массе их Мир. В этой главе европиане обнаруживают остальные три галилеевых спутника методом, слегка напоминающим наши исследования ранней Вселенной с помощью реликтового излучения. Заодно, в качестве лирического отступления, описывается кризис европианской цивилизации. Проницательный читатель, прочтя публикуемый отрывок, сможет догадаться, что европиане сделают в следующих главах. Книга издается самим «Троицким вариантом» и уже находится в типографии. Выход — 15 июня. Первая продажа, вероятно, состоится на конференции, посвященной 100-летию Зельдовича в ИКИ (начало 16 июня).

Здесь надо перевести дух и вернуться к европианам с их научными проблемами, которые нам, живущим на планете с прозрачной атмосферой, кажутся совсем простыми. Из-подо льда они простыми не кажутся.

Лишенные возможности видеть за пределами ближайших сотен метров, европиане попробовали прощупать окружающее пространство через ледяной панцирь посредством самого панциря. Для этого был предпринят дорогой и длительный эксперимент под названием «Второе дыхание». Он продолжал прошлый эксперимент «Небесное дыхание», который выявил существование Большого Аттрактора огромной массы, вокруг которого обращается Мир.

Между этими экспериментами прошло много времени, можно сказать-пролегла пропасть, точнее — кризис цивилизации. Эпоха удовлетворения приказала долго жить благодаря переходу через критическую точку, предсказанную математиком Хурум Бразом.

Теория была проста до очевидности. Инфраструктура цивилизации ветшает и требует регулярного ремонта. Элементы инфраструктуры взаимосвязаны, и одна поломка влечет за сбой цепную реакцию неполадок. Обычно всё идет благополучно, поскольку инфраструктура чинится и модернизируется. Это продолжается до тех пор, пока хватает специалистов, способных чинить и модернизировать. Казалось бы, эти специалисты не должны перевестись даже в эпоху удовлетворения, поскольку существуют детальные писаные инструкции и правила, пользоваться которыми можно выучить последнего идиота. Однако аварии и поломки бывают как штатные, предусмотренные инструкциями, так и нештатные, когда единственное спасение заключается в специалисте, умеющем самостоятельно принимать решения в незнакомой ситуации. Хурум Браз показал на обильном статистическом материале, что доля подобных нештатных поломок около пяти процентов.

Но главная заслуга Хурум Браза заключалась в его теореме о критическом числе специалистов, способных действовать вне рамок инструкций. Как только доля последних упадет ниже 8,2%, число неполадок начинает расти лавинообразно по экспоненте. Вскоре за конечное время (по оценке Хурум Браза — за одно поколение) наступает полный коллапс цивилизации и темп аварий и поломок падает до нуля из-за исчезновения предмета неполадок. При этом образование эпохи удовлетворения вело к планомерному снижению числа европиан, способных мыслить самостоятельно, что признавалось даже оппонентами Хурум Браза. Такая способность не соответствовала духу времени и признавалась идеологами эпохи излишней, а то и вредной.

И всё же математик ошибся. Он полагал, что критическая точка будет пройдена через полпоколения, тогда как на самом деле она была пройдена уже в момент публикации его статьи. К тому же время достижения коллапса оказалось вдвое короче предсказанного. Таким образом, Хурум Браз получил возможность воочию наблюдать торжество своей теории во всех подробностях, таких как паническая скупка продуктов, грабежи, голод в городах, расправы над правителями. Цивилизация окончательно рухнула, когда остановились последние электростанции на гейзерных струях — разрушился крепеж турбин из-за коррозии и вибрации, протекли обмотки генераторов.

Однако потом произошло то, что ученый не предсказал, так как это уже выходило за пределы его компетенции. Цивилизация проявила удивительную живучесть. Шок заставил многих европиан очнуться — они с удивлением обнаружили, что вызубренные в школе сведения — не просто словесные заклинания. Иногда они, будучи применены к окружающей действительности, помогают выживать. Бывшие винтики цивилизации, столкнувшись лицом к лицу с настоящим миром, были вынуждены учиться через кровь и пот, осмысливая знания, добытые предками. Потом этот феномен назовут «шоковой педагогикой».

Стремительность кризиса обернулась быстрым восстановлением. Так страны, разрушенные войной, быстро встают из руин, а медленно деградировавшие цивилизации веками прозябают во мраке. Бывшие инженеры и учителя осваивали выращивание донных моллюсков и питательных растений на самозахваченных клочках поверхности. Вскоре началась стихийная самоорганизация, разделение труда и так далее-всё, что уже проходили, только в сотни раз быстрее.

Однажды собралась большая бригада крепких европиан, сделавшая то, что казалось невозможным. Они с помощью воротов, веревок, катков, полозьев со старинной тягловой песней («Ломим, ломим жморов дрынь, жморов дрынь! Гнется, гнется жморов дрынь, жморов дрынь!» и т.п.) водрузили валявшуюся неподалеку турбину на фундамент, обрамлявший мощную гейзерную струю. И когда, закрепив ее уцелевшими шпильками, опустили затвор холостого выпуска, турбина, издав поначалу отвратительный скрежет, выплюнув облако мути, пришла в движение и стала набирать обороты. Потом восстановили обмотки генератора, пропитав их по рецепту предков смолой черного стланика, и генератор заработал. Наконец, оживили гидролизную установку, давшую первое послекризисное топливо. И первый винтоход, бывший среднемерный контейнеровоз по имени «Неукротимый», будучи отремонтирован и заправлен, отправился в триумфальный круиз по оживавшим развалинам.

На подходе к поселениям его встречали стаи бродячих улзеней — сначала издавая испуганно-агрессивный треск и наливаясь багрово красным свечением. Потом, осознавая, что чудовище не обращает на них внимания, любопытные улзени осторожно подплывали. Наконец, будто вспомнив, как встречали винтоходы их предки, начинали радостно носиться вокруг с отрывистым попискиванием, искрясь зелеными вспышками.

Изумленные поселенцы возникали из темноты, светясь бледно-голубым. Половина из них видела живой винтоход впервые. Выслушав парламентеров, они пытались задарить команду самыми вкусными моллюсками и провожали корабль, резко вздергивая конечности и вспыхивая голубым светом, что означало высшую степень сердечности в пожелании счастливого пути.

«Неукротимый», уходя с эскортом возбужденно чирикающих искрящихся улзеней, оставлял за собой поселения, зараженные надеждой, переходящей в уверенность: они тоже могут, у них всё получится, — кончится убогое существование, будет энергия, топливо, яркий свет, медикаменты, связь, защита от мародеров — они всё это сделают сами, размяв руки и объединившись.

С круиза «Неукротимого» восстановление пошло в режиме цепной реакции. Цивилизация возрождалась в новом качестве. Ее героями были уже не звезды масс-медиа, а созидатели. Как только началось восстановление индустрии, взялись за науку. Ее тоже пришлось восстанавливать из руин, но, к счастью, кое-что сохранилось. Сохранились ученики докризисных ученых, впитывавшие знания и навыки в условиях, близких к подполью. Остались в живых и в ясном уме даже некоторые из тех ученых, которые сделали себе имя еще до кризиса. Их были единицы, они были весьма стары, но ценились на вес золота.

Одним из первых больших научных проектов и стал эксперимент «Второе дыхание». Он заключался в следующем.

К небу на разных широтах прикрепили несколько так называемых «пищалок» — акустических станций с параболическими тарелками, посылающими звуковые лучи в разных направлениях. Излучатели запиты-вались от генераторов со стабильной частотой, и сигнал одновременно передавался вниз по кабелю, так что приемники на дне могли запросто регистрировать сдвиг фазы акустического сигнала, определяя смещение с точностью до одного когтя. Причем не только вертикальные смещения, но и горизонтальные. Конечно, точность в коготь была чисто теоретической, практически картину портили конвективные течения. Их пытались измерять и учитывать, в результате точность составила двадцать когтей для горизонтальных и десять когтей для вертикальных перемещений льда.

Но цель была даже не в этих когтях. Она была в поиске периодических смещений.Здесь конвекция вредила не так сильно — периодический сигнал очень хорошо вытаскивается из помех за большое время наблюдений.

Первое открытие заключалось в том, что ледяная оболочка Мира совершала суточные вращательные колебания туда-сюда относительно дна. Небольшие колебания, как раз в плоскости экватора. Здесь было всё ясно. Из-за небольшой вытянутости орбиты Мир чуть проворачивался относительно направления на Большой Аттрактор. Из-за вытянутости самого Мира сила тяготения стремилась его чуть-чуть повернуть обратно, причем вращающий момент больше сказывался на ледяной скорлупе, чем на недрах. Так оценили эксцентриситет орбиты — 0,009.

Следующим достижением стало измерение массы Большого Аттрактора. Как уже говорилось выше, для этого надо было измерить разницу в олвертикальном дыхании в противоположных точках Мира. Масса Аттрактора оказалась равной 40 тыс. масс Мира, а расстояние до него-200 с небольшим диаметров Мира. Это были поразительные, но ожидаемые открытия.

Неожиданное открытие было закопано в гармоническом разложении движений ледяного панциря. С объявлением результатов тянули до той поры, когда поползли слухи, грозящие свести на нет всю помпезность события. Наконец было принято решение провести церемонию оглашения не как пресс-конференцию, а как научный семинар, но с приглашенной прессой и прямой трансляцией.

Аудитория имела форму купола, с которого свисали штанги для аппаратуры журналистов и для «швартовки» ученых старшего поколения, у которых уже были проблемы с вегетативной регуляцией плавучести — было несколько случаев, когда посереди доклада уснувшие патриархи науки медленно опускались на пол, служивший экраном, и просыпались, подергиваясь и вскрикивая,в лучах проектора. Публика помоложе свободно висела под куполом, изредка перестраиваясь, чтобы не загораживать друг другу экран.

Семинар открыл высокопоставленный чиновник — уклониться от этого всегда очень сложно, когда пахнет чем-то важным. К счастью, его пышная речь была короткой, и он передал слово руководителю проекта. Тот без предисловий вывел на экран график, где, слегка подрагивая, шли две кривые, описывая в середине рисунка высокий узкий пик.

— Что по осям?! — закричали из-под купола раньше, чем докладчик успел издать первый звук.

— Перед вами результат гармонического разложения движений ледяного неба. По горизонтали — частота в обратных гироскопных сутках, по вертикали — квадрат коэффициента гармонического разложения. Это называется «гармонический спектр мощности». Черная кривая — экваториальная мода, синяя — вертикальная, то есть смещения поверхности вверх-вниз. Этот хорошо известный пик на единице отражает наше орбитальное движение вокруг Большого Аттрактора, иначе говоря, гироскопные сутки. В дальнейшем я буду опускать прилагательное «гироскопные», которое — не более чем дань истории. Сутки есть сутки.

Напомню, этот пик есть то, что давно известно под названием «дыхание».

Теперь едем в более высокие частоты (кривая и числа на оси побежали влево). Вот. Увеличим вертикальный масштаб. Смотрите, какой замечательный пичок! Период — ровно полсуток!

— И что с того? Это же всего-навсего вторая гармоника суточного пика, -раздался голос сверху.

— Конечно, вторая гармоника, но такова ли это гармоника, какой она должна быть? Мы хорошо умеем считать дыхание и его гармоники. И вот то, что мы посчитали: пунктирные кривые. Это реконструкция того, как должна выглядеть вторая гармоника для вращения нашего Мира по слегка вытянутой орбите вокруг Аттрактора. Пунктиры заметно ниже. То есть амплитуда полусуточного пика больше, чем должна иметь вторая гармоника. Но если с амплитудой еще можно допустить, что мы ошиблись, то в соотношении экваториальной и вертикальной мод ошибиться невозможно. А здесь оно другое! Экваториальная мода выражена сильней. Значит, в этом пике действительно кроме второй гармоники, есть нечто другое. И это нечто… — Докладчик поднял две конечности, что означало «сейчас произойдет самое важное!» — Это нечто прекрасно описывается двойником Мира, движущимся вокруг Аттрактора по орбите меньшего радиуса с периодом ровно в половину суток! — шум в аудитории.

— С какой стати у него период оказался ровно в два раза меньше?

— С такой стати, что есть резонанс Хруам Мзеня и здесь для него все условия. Кстати, резонанс не обязательно должен быть 1/2. Соотношение периодов орбит может быть любая дробь — 2/3 или 3/5, например. Резонанс 1/2 — самый сильный, конечно.

— Между прочим, я этот резонанс описал на 5 периодов раньше Хруам Мзеня, почему меня никто не упоминает? — раздался голос со штанги.

— Ты имеешь в виду твою статью про движение двух тел в центральном поле с возмущениями? Читал. Ну нет там ничего про резонанс. Формулы правильные и много. Но про резонанс нет ничего.

— А надо в формулах лучше разбираться — из них всё следует!

— Ты хочешь, чтобы читатель доделал за тебя работу и сделал вывод, до которого ты сам не додумался? И чтобы тебе еще присудили приоритет? Хруам Мзень всё четко и ясно разложил по полочкам…
(Председательствующий прерывает дискуссию, предлагая закончить ее в кулуарах.)

— Так, идем дальше. Значит, масса этого двойника чуть больше, чем масса нашего мира. Он движется в той же плоскости, поскольку есть сильная экваториальная мода, а меридиональной нет вообще. Теперь идем в другую сторону (кривые бегут вправо), увеличиваем вертикальный масштаб. Вот! Симпатичный пичок, период — почти ровно двое суток. Половинной гармоники здесь быть не может! Еще один мир на большей орбите! Опять почти в резонансе с нашим. Этот будет потяжелее нашего раза в три, -шум в аудитории. — Меридиональной моды опять нет.

Но и это еще не всё. Вернемся к главному пику. Вот здесь справа от пика что-то, похоже, тоже есть. Увеличим масштаб. Видите бугорок — он почти статистически значим. Частота на двадцать с лишним процентов меньше, чем у главного пика — тут заведомо не может быть никаких гармоник. Надо продолжить измерения, и если эта деталь подтвердится, значит, есть и четвертый мир с периодом обращения 4,7 суток.

Итак, имеем систему по меньшей мере из трех, а вероятно из четырех миров, вращающихся вокруг Большого Аттрактора в одной плоскости. Наш Мир — второй и, видимо, самый маленький. На протяжении долгой истории цивилизации считалось, что он объемлет всё сущее. Теперь мы знаем его настоящее место. Но знаем не до конца. Есть еще Внешний Источник, вокруг которого, вероятно, вращаются такие же системы. Но об этом мы можем только гадать. Только гадать — до тех пор, пока не пробурим лед.

Более того. Теперь мы знаем ответ еще на один вопрос. Почему наш Мир теплый? Откуда берется энергия извергающихся вулканов? Вроде бы ответ уже был известен: из-за того, что орбита Мира чуть вытянута, поэтому под тяготением Аттрактора Мир дышит, отчего греется изнутри. Это так, но почему Мир долго сохраняет вытянутую орбиту? Ведь из-за трения, вызванного дыханием недр, орбита со временем должна стать точно круговой. Наш Мир очень древний, судя по тому, что значительная часть урана в кристаллах успела превратиться в свинец. Его возраст во много раз превышает то время, за которое орбита стала бы точно круговой, и, Мир замерз бы. Теперь мы знаем, почему этого не произошло: три мира, обращающиеся в резонансе, раскачивают орбиты друг друга, не дают им стать круговыми.

Есть вопросы?

— А может ли на этих мирах быть жизнь, подобная нашей?

— Для ответа на этот вопрос надо знать, насколько вытянуты их орбиты. От этого зависит, сколько в их недрах выделяется тепла. Если у всех эксцентриситет такой же, как у Мира, то на первом должны быть расплавлены недра, должно быть очень много извержений. Непонятно, может ли он быть покрыт при этом водой. Скорей всего, нет. Третий и тем более четвертый миры греются слишком слабо. Там, вероятно, только лед и скальные недра, без жидкой воды. Но это если эксцентриситеты орбит одинаковые.

— Ты сказал «пока не пробурим лед». А это в принципе осуществимо?

— Появилась надежда. В северо-западном секторе есть мощный вулкан, который извергался десять-пятнадцать периодов назад. Как оказалось, над ним на небе протаял лед и образовался купол. При этом главное не то, что бурить меньше, а то, что в куполе скопилась смесь метана с этаном. Они не замерзают даже при той температуре, которая должна быть у наружной поверхности льда. Значит, проблема замерзания скважины снимается. Но задача остается чудовищно сложной.

Председатель предложил поблагодарить докладчика. Раздалось синхронное гуканье, означавшее на языке европиан аплодисменты. Вдруг гуканье резко усилилось, переходя на более высокий тон, что соответствует бурной овации. Докладчик, не понимая, в чем дело, обернулся: в свете проектора медленно опускался, открывая глаза и тряся головой, Хруам Мзень собственной персоной. Видимо, он пристегнулся мимо штанги. Однако патриарх не растерялся и, окончательно проснувшись, выгнул две пары противоположных конечностей так, что они образовали восьмерку. Это означало выражение бесконечной признательности.