Фантастика или наука: насколько реалистичны события книги «Задача трёх тел»
Роман Лю Цысиня «Задача трёх тел» — первая часть трилогии — стал настолько популярен, что Netflix снял по нему сериал, который также завоевал огромную аудиторию. Читателей завораживают масштаб космоса, жестокость инопланетной логики и убедительность научных деталей. Но где проходят границы между реальной физикой и художественным допущением? Разобрали ключевые концепции книги с точки зрения физики, биологии и астрономии.
Реальная проблема трёх тел
Одна из центральных тем романа — планета Трисолярис, которая вращается вокруг трёх звёзд. Их гравитационное взаимодействие создаёт «эры хаоса» — непредсказуемые циклы жары и холода, уничтожающие цивилизации. Это отсылка к классической задаче трёх тел — одной из старейших проблем небесной механики.
В физике задача трёх тел звучит просто: нужно рассчитать, как будут двигаться три объекта, которые притягиваются друг к другу из-за гравитации. Если тел всего два, например звезда и планета, их орбиты — это идеальные, предсказуемые эллипсы. Но если добавить третье тело, то система становится непредсказуемой. Чтобы рассчитать их движение, нужно знать слишком много стартовых данных о положении и скорости каждого объекта, а обычные математические формулы с этой задачей не справляются.
20 примеров периодических решений задачи трёх тел
Переломный момент случился в конце XIX века. Математик Анри Пуанкаре открыл, что, даже если одно из трёх тел крошечное и почти не влияет на два других, предсказать его путь всё равно невозможно. Малейшее изменение стартовых условий полностью меняет всю картину. Из этого открытия родилась теория хаоса. Пуанкаре описал ситуацию, когда траектории движения запутываются в бесконечный клубок, который невозможно описать математически.
Этот математический хаос Лю Цысинь использовал как основу для «эр хаоса» на Трисолярисе. Малейшее изменение положения звёзд приводит к полной непредсказуемости климата — от бесконечного дня до абсолютной тьмы.
Чтобы узнать больше о достижениях науки, можно посмотреть документальные и научно-популярные фильмы. Их легко найти в библиотеке большинства онлайн-кинотеатров.
Реальность против художественного приёма
В романе Трисолярис расположен в системе Альфа Центавра — ближайшей к Солнцу звёздной системе в 4,37 световых года. Это реальная тройная система: Альфа Центавра A, Альфа Центавра B и Проксима Центавра (Альфа Центавра C).
Но вот конфигурация в книге — сильное преувеличение.
Реальная система иерархична: звёзды A и B образуют тесную двойную пару с периодом обращения около 80 лет. Их орбита эксцентрична — расстояние между ними колеблется от 11,2 астрономической единицы (как от Солнца до Сатурна) до 35,6 астрономической единицы (как до Плутона). Проксима Центавра, красный карлик, находится на огромном удалении — примерно 13 000 астрономических единиц (а. е.) от пары AB и совершает оборот за 511 тысяч лет.
Схема системы Альфа Центавра
Из-за такой иерархичности гравитационное влияние Проксимы на планеты внутри системы AB пренебрежимо мало. Численное моделирование показывает: планета может стабильно существовать на орбите вокруг одной из звёзд на расстоянии до 3 а. е. миллиарды лет без риска быть выброшенной или поглощённой.
Сценарий «непредсказуемых орбит», где планета сгорает или замерзает каждые несколько лет, — чистая художественная фантазия. В реальности планета в системе Альфа Центавра либо вращалась бы стабильно, либо была бы выброшена ещё на этапе формирования.
Квантовая магия и физические пределы
Одна из самых амбициозных идей романа — софоны. По сюжету трисоляриане берут обычный протон и «разворачивают» его скрытые измерения, превращая крошечную частицу в огромную двумерную плоскость. На ней печатают микросхемы, сворачивают обратно и отправляют шпионить на Землю. Такие суперкомпьютеры — софоны — якобы могут мгновенно передавать информацию через всю галактику с помощью квантовой запутанности, обгоняя скорость света. Современная наука утверждает: это невозможно. Физические теории действительно допускают, что Вселенная имеет 11 измерений, большинство из которых свёрнуты до микроскопических размеров. Но чтобы «развернуть» их, потребовалась бы энергия Большого взрыва. Ни одна звёздная система не способна выработать столько энергии.
К тому же протон — это не пустой шарик. Он состоит из ещё более мелких частиц — кварков и глюонов. Если попытаться изменить его форму, частица просто распадётся на части. А создать мощный искусственный интеллект на поверхности одной частицы не позволяет физика: существует строгий предел того, сколько информации можно втиснуть в такой крошечный объём.
Внутреннее строение протона
Но главная проблема — квантовая связь. В романе запутанные частицы передают видео и команды мгновенно. В реальности действует теорема о запрете сверхсветовой связи: передавать осмысленную информацию при помощи них невозможно. Результат измерения всегда случаен, а наблюдатель видит лишь шум. Корреляция проявляется только при сравнении результатов через классический канал — со скоростью не выше света.
Некоторые исследователи вроде Кента Пикока и Сиддханта Даса обсуждают потенциальные «лазейки» через использование «времени прилёта» как наблюдаемой величины. Но эти идеи пока не получили экспериментального подтверждения.
Что такое квантовая связь и как её можно использовать
Обезвоживание и пределы криптобиоза
Трисоляриане переживают «эры хаоса», полностью обезвоживаясь и превращаясь в «кожу», которую можно свернуть в рулон. В воде они «воскресают» за минуты.
Это реальный биологический феномен, который называется ангидробиоз. Это одна из форм криптобиоза — состояния приостановки жизнедеятельности организма под воздействием неблагоприятных условий.
На Земле ангидробиоз практикуют тихоходки, коловратки, нематоды и растения вроде плауна чешуелистного. При неблагоприятных условиях организм теряет 97–99% воды. Секрет такого выживания кроется в особых сахарах — в первую очередь трегалозе и специфических белках. Когда организм теряет влагу, эти сахара заменяют воду внутри клеток, не давая им сморщиться и разрушиться. Внутренность клетки превращается в своеобразное биологическое стекло. Этот процесс называют витрификацией: все органеллы клетки замирают на месте, химические реакции останавливаются, а кристаллы льда, которые могли бы разорвать ткани, просто не образуются.
Но для разумных существ с развитым мозгом это невозможно. Память и личность закодированы в коннектоме — архитектуре нейронных связей и весах синапсов. Исследования Brain Preservation Foundation показали: мозг млекопитающих чувствителен к осмотическим изменениям. При дегидратации происходит экстремальная усадка из-за медленного проникновения криопротекторов через гематоэнцефалический барьер.
Тихоходка Hypsibius dujardini под микроскопом
Основные повреждения необратимы: разрыв аксонов при механической деформации «сухого» мозга, окислительный стресс в отсутствие метаболизма, деформация синаптических щелей.
Успешное сохранение коннектома крупного млекопитающего возможно. Для этого можно применить метод альдегид-стабилизированной криоконсервации, когда мозг превращают в пластик при помощи глутаральдегида. Это сохраняет структуру для будущего сканирования, но делает биологическое «воскрешение» невозможным.
Идея о полной дегидратации разумного существа с сохранением памяти — художественное допущение, игнорирующее хрупкость нейронных сетей.
Теория тёмного леса
Вторая часть трилогии предлагает ответ на знаменитый парадокс Ферми. Суть парадокса проста: Вселенная бесконечно огромна и стара, в ней должны быть миллиарды планет с разумной жизнью, но почему-то люди ещё не увидели никаких следов инопланетян.
Лю Цысинь объясняет это через концепцию тёмного леса. Он выводит два главных правила космического общества: любая цивилизация изо всех сил стремится выжить, а поскольку ресурсы Вселенной конечны, рано или поздно всем станет тесно. Из-за гигантских расстояний и ограничения скорости света инопланетяне не могут просто созвониться и договориться о мире. Возникает «цепочка подозрений»: вы не можете знать наверняка, дружелюбны ли ваши соседи и что они думают о вас. К тому же существует риск «технологического взрыва» — пока вы летите к отсталой планете, на ней может произойти технологический скачок — инопланетяне изобретут супероружие и превзойдут вас.
С точки зрения математической теории игр это похоже на жестокую головоломку. Самая надёжная и логичная стратегия для выживания — нанести удар первым и уничтожить любую обнаруженную жизнь, пока она не стала угрозой. Поэтому Вселенная напоминает тёмный лес, полный вооружённых охотников. Они затаив дыхание сидят в кустах, и если кто-то неосторожно выдаст своё присутствие, его тут же пристрелят.
Правда, реальные учёные с этим спорят. По их мнению, высокоразвитые цивилизации не смогли бы сидеть тихо: их технологии выделяли бы столько тепла, что это свечение было бы заметно за сотни световых лет. А выстрелив первым, агрессор неизбежно выдаст себя остальным наблюдателям.
И всё же «тёмный лес» остаётся одной из самых логичных попыток объяснить, почему космос «молчит».
Парадокс Ферми: почему люди до сих пор не встретили инопланетян
В итоге
«Задача трёх тел» — это потрясающая научная сказка для взрослых. Писатель взял реальные научные концепции — от непредсказуемой гравитации и многомерных пространств до выживания при полном обезвоживании и молчания космоса — и довёл их до абсолюта. Во многом он ушёл в смелые фантазии и пожертвовал строгими законами физики ради сюжета. Но, как признаётся сам автор, наука в его книгах работает как трамплин для воображения. Она помогает превратить сухие математические формулы в захватывающую драму о людях, стоящих на краю гибели.
Ещё больше полезных материалов — в мессенджере Max.