Задача трёх тел и двух протонов. Разбор "научной" составляющей романа Лю Цысиня
Спикер: Борис Штерн — астрофизик, д. ф.-м. н., ведущий научный сотрудник Института ядерных исследований РАН, автор более 60 научных статей и пяти книг
Доклад прозвучал 20 августа 2023 г. на форуме «Ученые против мифов. Тихо! Идут раскопки» (организатор АНТРОПОГЕНЕЗ.РУ).
Стенограмма: Полина Иванова
Александр Соколов: Здравствуйте, Борис.
Борис Штерн: Здравствуйте.
Александр Соколов: Друзья, предлагаю проголосовать.
Перейдите, пожалуйста, по ссылке, проголосуйте. Борис, а вам в книге “Задача трёх тел” что понравилось?
Борис Штерн: Я вообще хотел полностью уйти от оценки этой книги, и в дальнейшем все попытки вытащить их из меня будут жёстко пресекаться. Все вопросы только по существу – по тому, что я буду рассказывать.
Что мне понравилось в этой книге, раз уж вопрос задан такой, то мне понравились вещи, связанные с культурной революцией и её последствиями – вот этой атмосферой секретности, параноидальной такой. Это немножко то, что я застал, на самом деле, поэтому мне это понравилось – достаточно там реалистично всё изображено.
Ну, поехали.
“Задача трёх тел” – это, в данном случае, две ипостаси. Первое – это название романа Лю Цысиня, второе – это реальная математическая задача трёх тел. На первой фотографии – Лю Цысинь, на второй – Анри Пуанкаре, который на самом деле сделал, наверное, наибольший вклад в решение этой задачи. Её исследования, точнее, не решения.
В чём здесь заслуга Лю Цысиня? Вот поднимите, пожалуйста, руки, кто читал эту книжку или видел фильм.
[в зале поднимают руки]
Ну это больше трети зала точно, наверное половина.
Вот смотрите теперь: если бы я стал рассказывать про вклад Анри Пуанкаре, это было бы скучно, неинтересно – ну, задача трёх тел. А это – прекрасный информационный повод, и за это спасибо автору, на самом деле. За такой информационный повод, чтобы рассмотреть эту научную задачу.
Она очень проста с физической точки зрения: три тела, гравитационно связанные, в общей гравитационной яме летают друг вокруг друга и притягивают друг друга обычным ньютоновским тяготением 1/R2, что может быть проще? С математической точки зрения, это задача, не имеющая общего аналитического решения, что показал Пуанкаре. Есть бесконечное количество частных решений для каких-то конфигураций: например, эти тела на вершинах равностороннего треугольника были изначально, у них, допустим, равная масса, и тогда это какое-то периодическое решение, которое можно аналитически описать. Но это – частный случай, и число таких решений, хоть и бесконечно, но у них, что называется, “мера ноль”. Что такое “мера ноль”: берём фазовый объём начальных условий и берём точки, грубо говоря, в этом объёме, и у них суммарный объём, у этих точек, 0, даже если их бесконечно много.
Теперь надо пару слов сказать о книге Лю Цысиня – откуда там взялась задача трёх тел?
Альфа Центавра – система из трёх звёзд, и у него эта система находится в состоянии динамического хаоса. То есть, эти звёзды непредсказуемым образом меняют свои траектории. Это действительно так – если мы начнём решать эту задачу, допустим, численно на компьютере, то мы увидим, что траектория непредсказуема – нам очень тяжело их предсказать на сколько-то шагов вперёд.
Там есть планета в этой тройной системе, и она болтается между ними как-то, и на этой планете от этого очень плохо – то есть, она то изжаривается, то замерзает. Ну и там есть цивилизация, есть жители, которые пытаются приспособиться, это у них как-то получается, и они всё время борются за свою жизнь. Ещё там есть боковая линия – земной учёный, который пытается найти аналитическое решение этой задачи, и в какой-то момент кто-то думает, что это могло бы этим трисолярианам помочь.
Что такое реальная система Альфа Центавра? Это три звезды типа Солнца – A и B. И ещё Проксима Центавра на отшибе – она вращается по довольно большой траектории, типа 500 тысяч лет период обращения. Эти звёзды друг к другу довольно близко, чуть ближе, чем от Солнца до Нептуна – период обращения там немного десятков лет. Более того, есть подозрение, что у одной из этих звёзд есть ещё планета земного типа – её вроде бы видели напрямую, но сильно неуверенно видели, пока это не подтверждено. Но эта система стабильна.
Какие вообще существуют звёздные системы? Такие, какие описаны в этой книжке, не существуют вообще.
В астрономии существуют тройные системы. Все они либо иерархические, как Альфа Центавра с Проксимой Центаврой – пара и одна звезда на отшибе. Причём здесь есть иерархии: может быть иерархия “три звезды”, а может быть “пара – вторая на отшибе”, вместе они – тройная система, и ещё дальше на отшибе четвёртая звезда, это тоже стабильная система. А если в этой системе у каких-то звёзд есть ещё планеты, то это ещё один уровень, потому что, скажем, [на примере Проксимы Центавры]: если у звезды A есть планета в зоне обитаемости, как Земля, то это тоже стабильная орбита. Если расстояния [орбиты] отличаются на порядок, то система стабильная.
Есть исключения – например, Трапеция Ориона. Это четверная система, там, наверное, ещё звёзды есть. Она не иерархическая, почему? Она молодая. У неё огромное динамическое время, она ещё не успела сформироваться. Когда-нибудь сформируется и разобьётся на иерархические системы.
То есть, того, что написано в книге Лю Цысиня, реально в астрономии не существует – звёзды не любят оставаться в таком положении.
Почему? Почему нет кратных систем в состоянии такого хаоса, как описано в книжке? Да потому что они быстро распадаются – третья звезда очень легко выбрасывается. Есть такое понятие “динамическое время”: его довольно трудно определить в общем случае, потому что там время обращения двух звёзд – одно, а третья [звезда] – гораздо дальше. Вот если в системе примерно все звёзды друг от друга одинаково удалены и примерно одинаковой массы, то берём период орбиты, делим его на 2π, это получается время, за которое планета или звезда заметает один радиан. А какая это величина? Она может быть любой – это зависит от массы тела, от расстояния между ними, и так далее. За несколько или, может быть, за несколько десятков динамических времён, как правило, третья звезда выбрасывается, или система превращается в иерархическую. Второе менее вероятно.
Ну как вот это показать, как это продемонстрировать? Нету аналитического решения. Вернее, оно есть, но оно такое, что оно хуже численного решения, страшнее численного решения. Начальные условия представляют из себя 18-мерный фазовый объём, то есть, у каждого тела три координаты, три направления движения, и их три штуки – 18-мерность. Что мы там увидим? Значит, надо как-то визуализовать, надо как-то сократить вот этот фазовый объём, ограничившись каким-то одним простым представлением.
Для этого берём некое представление, которое называется “гомологическая карта Агекяна-Амосовой”. На самом деле, можно много таких представлений придумать, но это наиболее популярное. Берём плоскость – ну, через три тела всегда можно провести плоскость. Берём координаты: одно в нулевой точке, второе в точке 0,1, а третье помещаем в некую произвольную точку x, y, и смотрим, как долго эта система живёт, пока одно из тел не вылетит на траекторию убегания. Цветом показано, сколько она живёт: красный цвет это что-то типа 5, я точно не помню цветовую шкалу, тёмно-синий цвет это больше 15 динамических времён, то есть, тёмно-синие живут долго.
Возьмём маленький кусочек этой плоскости, этой фазовой диаграммы начальных условий, вон там квадратиком показано, и он тоже весь пёстрый. То есть, стоит чуть-чуть пошевелить начальные условия, и судьба получается другой – вот жёлтые живут мало, синие живут подольше.
Возьмём совсем маленький уголочек – одну десятую деления, и попробуем там провести расчёты судьбы этой системы.
И она тоже пёстрая. То есть, вот здесь тёмно-синий цвет – это больше 20 динамических времён она живёт, жёлтый – меньше, красного здесь уже нету. Дальше будем дробить и получим то же самое – такую же пёструю картинку. Такая система вообще называется “фрактал”, причём это настоящий, математический фрактал, потому что часто фракталом называют любую кучерявость какой-то системы. А здесь – настоящий фрактал, у него есть фрактальная размерность.
Что из этого следует? Любое малейшее шевеление начальных условий приводит к совершенно разным последствиям через какое-то ограниченное время.
А можно ли попасть на такую траекторию, которая долго живёт? В принципе, можно.
Люди исследовали эту диаграмму и там находили точки, не точки даже, а очень маленькие области, где система живёт сотни и тысячи динамических времён, но потом всё равно распадается, что-то с ней происходит.
Есть ещё интересная вещь – пульсирующие решения. Здесь как раз прямо по Лю Цысиню – там у него периоды стабильности и периоды неустойчивости чередуются. И вот примерно то же самое есть в математике, но у них опять мера ноль. Чтобы так было долго, объём этого ничтожен – не попасть нам в эту точку, никак. Если мы возьмём близко к периодическим системам, поживёт подольше, но всё равно потом уйдёт с этой траектории. И даже если очень хорошо подберём, то потом будет возмущение от летающих мимо звёзд, и система всё равно рассыпется.
Там есть учёный, который бьётся над решением задачи, не зная, что Пуанкаре уже доказал, что его нет. Делом ли он занимается? Имеет ли это какой-то практический смысл это аналитическое решение? Ответ – не имеет. Академический смысл, конечно, имеет, а практически, ну, там никакого смысла нет, потому что невозможно настолько точно измерить начальные условия, чтобы предсказать судьбу этой системы хотя бы на поколение. Ну, я здесь немножко переборщил – может быть, это не поколение, может быть, это история государства какого-то, может быть, сотни лет. Но всё равно – как бы точно ни измеряли начальные условия, малейшее отклонение приведёт к экспоненциальному отклонению со временем. В этом есть, на самом деле, некий философский смысл: есть такая известная концепция – детерминизм Лапласа. Будущее предопределено, почему? Потому что сейчас траектории всех тел, всех частиц уже заданы, и по законам механики их траектории однозначно предсказываются. Мы-то знаем, что лапласовский детерминизм рушится квантовой механикой. Но даже без квантовой механики – чисто классическая задача – ничтожное отклонение, сколь угодно малое, приводит к экспоненциальному отклонению. Что это значит? Это значит, что практически невозможно обратить задачу – то есть, мы с каких-то начальных условий стартовали, и система куда-то ушла. А теперь попробуем там, куда она ушла, обернуть все эти тела назад, и придёт ли она в то же состояние? Формально – придёт, фактически – нет, потому что попасть практически невозможно из-за этих экспоненциальных отклонений. То есть, точность, с которой надо обращать эту задачу, со временем растёт тоже экспоненциально – этот объём, который надо завернуть назад, экспоненциально уменьшается. То есть, фактически уже на классическом уровне мы видим вот такую практическую необратимость.
В принципе, аналитическое решение не нужно, потому что задача легко и хорошо считается. Ну что там париться, когда мы не можем просто задать условия. Если бы мы их задали, то с любой нужной точностью считать гораздо легче, чем измерить начальные условия.
Следующая фича в этой книжке – там Солнце выступает как ретранслятор. Собственно, это тоже важный момент в сюжете, потому что там на Солнце послали мощный радиосигнал, и этот радиосигнал пробил конвективную зону Солнца – сотня тысяч километров, может быть, даже больше – и попал на некую мембрану, которая его усилила и отправила назад. Значит, мембрана – это граница фазового раздела внутри Солнца. Как он её описывает: до этой мембраны летают жёсткие рентгеновские кванты, а после этой мембраны они гораздо мягче. Что интересно, это не на пустом месте написано: в космосе есть фазовые границы – границы фазового раздела. Это вы видели – такие чётко очерченные облака, знаменитые Столпы Творения, ещё чего-нибудь, снимки “Хаббла” – это всё границы фазового раздела, вполне реальные. Более того, на Солнце есть граница фазового раздела, но не в Солнце, а в короне – там есть тоже резкий скачок температуры, но она повышается. То есть, с удалением от Солнца, температура, вместо того, чтобы понижаться, она вдруг скачком растёт. Это в базовой короне.
Реально – что такое происходит внутри Солнца? Солнце устроено примерно так: в самом центре – ядро, где идут термоядерные реакции. Оно, в общем, довольно небольшое и самое горячее. Потом идёт зона лучистого переноса, где рентгеновские кванты – но это жёсткий ультрафиолет или мягкий рентген – у них довольно большая длина пробега и они диффундируют там. Миллион лет диффундируют, но, в конце концов, выбираются наружу. Но снаружи падает теплопроводность, падает длина пробега фотона, почему? Да потому что температура ниже, и вещество Солнца – атомы (гелий, углерод, железо) становятся меньше ионизованными, а если меньше ионизованного, значит, у них включаются уровни рентгеновского поглощения, рентгеновские ультрафиолетовые, а у них огромное сечение поглощения. Значит, фотон уже не может летать, как он летал в этой зоне лучистого переноса – он поглощается и переизлучается. Поэтому Солнце не может продолжать дальше эту диффузию фотонов – она не может продолжаться, и поэтому дальше Солнце кипит, как чайник. То есть, просто конвекция, просто оно бурлит, дальше перенос тепла идёт конвективным путём. И нет там никаких границ на самом деле – есть тахоклин так называемый, потому что они по-разному вращаются, внутри и снаружи. То есть, наука нам такого не говорит.
Вот график температуры внутри Солнца – от внутренности, где она максимальна, кнаружи, и никаких скачков мы здесь не видим. Ну видим только, что изменилось немножко первое производное в районе от перехода от лучистого переноса к Солнцу, к конвективной зоне. Более того, туда, как описано в книжке, никакой фотон, никакие радиоволны добраться не могут. Существует такая вещь, как радиолокация Солнца, но она имеет смысл на длинах волн больше метра, потому что волны больше метра отражает солнечная корона. Ну как земная ионосфера отражает короткие волны, так и солнечная корона отражает относительно длинные волны, а короткие волны просто гибнут мгновенно – то есть, они вообще никуда далеко не уходят и затухают на расстоянии порядка нескольких длин своих волн. То есть это, конечно же, совершеннейшая чепуха.
Ну интересно – вы видите, что человек написал нечто такое, что мне пришлось тратить время, объясняя, как устроено Солнце. И это хорошо, потому что если бы я вам просто так объяснял, вы бы, наверное, скорее забыли бы это всё.
Небольшое отступление – что можно считать научной фантастикой? В науке есть критерий Поппера – что считать наукой? Какую гипотезу можно считать научной? Не ту, которую можно подтвердить как-то, а ту, которую можно опровергнуть научными средствами – можно придумать способ проверить эту гипотезу и опровергнуть её. Это жёстче критерий, чем придумать метод, каким её можно подтвердить, а может, она не подтвердится. Нет, давайте проще – придумаем метод, каким её можно опровергнуть.
То же самое давайте применять к научной фантастике – если фантастическое допущение автора можно опровергнуть методами науки, значит, это научная фантастика. Если там говорить не о чем, то это не есть научная фантастика, а какой-то другой жанр – фэнтези, какая-то просто литература.
Что касается Трисоляриса, это научная фантастика – вы увидели, что нам пришлось разбираться в задаче трёх тел и приводить астрономические данные. Мембрана внутри Солнца – научная фантастика. А вот в конце там два протона, которые эти трисоляритяне посылают на Землю, чтобы они мешали учёным – там антураж какой-то научный. На самом деле протон – это элементарная частица, протоны принципиально неразличимо интерферируют, и вместо этого антуража можно было просто написать, что инопланетяне заколдовали два протона и отправили их к Земле наводить порчу на учёных – это было бы ровно то же самое. То есть, это никакая не научная фантастика, поэтому "Задача трёх тел" это роман гибридный, сочетающий в себе научную фантастику и какие-то элементы фэнтези, но с наукообразным антуражем.
Приведём примеры. Что-то из этого, по-моему, уже было в опросах. Станислав Лем – у него я бы не отнёс к научной фантастике "Солярис", хотя это совершенно бесподобный роман, и там очень чётко излагается научный стиль на описание вещей, которых не существует: то есть, они описаны так, как это было бы в хорошей научной публикации. А вот "Непобедимый" – научная фантастика: там есть фантастическое допущение, что роботы проэволюционировали. А может они действительно могут проэволюционировать – я вот так опровергнуть не могу, это надо думать и спрашивать у биологов, у робототехников, и так далее.
"Пикник на обочине" Стругацких – великолепная книжка, но кому придёт в голову опровергать научными методами, что такое "комариная плешь", "ведьмин студень" или "пустышка"? То есть, это вненаучные вещи – это просто всё отнесено на счёт какой-то там могущественной цивилизации, и никакие научные аргументы здесь, естественно, не работают. От этого книжка хуже не становится, конечно.
Вот Жюль Верн – это научная фантастика: капитан Немо, подводная лодка, какие-то предвидения, из пушки на Луну. Это чушь, конечно, но чтобы показать, что это чушь, надо посчитать ускорение, правильно? Научный метод.
Брэдбери это вообще не фантаст, я считаю, это просто очень хороший писатель.
"Космическая одиссея" – по-моему, о ней уже шла речь в предыдущем докладе. С моей точки зрения, это тоже гибридная вещь: там есть, например, описание полёта – оно сделано на чисто научной основе. Там можно спорить, мог ли человек десятки секунд находиться в вакууме, как это в книге сделано. Может быть нет, но это, опять же, предмет науки. А вот то, что там происходит в конце – опять же, вмешательство могущественной цивилизации, это не научная вещь.
"Марсианин", конечно, вещь научная – можно спорить относительно того, смог бы он там выращивать картошку или заклеить скотчем дыру.
И из таких вещей, которые вообще мне кажутся интересными, и которые можно было бы преподавать в школе, как иллюстрацию к законам физики – Хол Клемент, “Экспедиция "Тяготение"”. Там есть огромная планета, расплющенная, как блин, вращающаяся вокруг центральной звезды и прецессирующая вокруг неё, так что одним полюсом она всё время направлена на светило. То есть, там жарко, там, в центре на полюсе, огромное тяготение, по краям тяготение маленькое, потому что это уравновешивается центробежной силой. И вот земляне сажают на полюс станцию, чтобы при большом тяготении проверять общую теорию относительности – она не работает, и туда летит экспедиция, которая с помощью аборигенов пытается эту станцию починить. Там очень много интересных вещей: например, может ли в условиях большого тяготения плавать деревянная лодка, сделанная при малом тяготении. Интересная задачка, подумайте.
У меня осталось немножко времени рассказать о ещё одной фишке в книге Лю Цысиня, на которую я не знаю ответа. Вот домашнее задание для публики, которая немножко лучше меня разбирается, скажем, в материаловедении: по сюжету, плывёт корабль, где плывут враги, – предатели человечества – и у них в компьютерах на дисках очень важная информация относительно пришельцев, которые хотят с человечеством расправиться. Надо достать, причём достать так, чтобы не успели уничтожить. Что они делают: они берут сверхпрочные нано-нити, натягивают их через канал, по которому идёт корабль, на котором сидят эти самые предатели – нити невидимые, они сверхтонкие-сверхпрочные. И эти нити разрезают корабль, как колбасную нарезку, когда он проходит через них, вместе с людьми. То есть, всё гибнет, а жёсткие диски остаются. Потом отходят, прочитывают, а корабль как слайсы – тыкается в берег, верхняя часть уходит вперёд, нижняя часть остаётся. А как с термодинамикой этого дела? Ну то, что таких сверхпрочных нитей не существует и не будет существовать, это факт, потому что существует сила молекулярного сцепления. Ну как с термодинамикой, когда нить-сверхтонкое лезвие режет такую махину? Сколько там тепла выделяется, интересно? Есть ли материал, который выдержит это тепло? Вот интересный вопрос, я на него ответа сходу не скажу – то есть, это тоже научно-фантастическая часть романа.
В заключение: никакой автор не обязан делать правильные научно-фантастические допущения – от этого роман не выигрывает. У него другая задача – привлечь внимание, или какие-то социальные задачи, как у литературы. Литературная вещь не проигрывает от того, что там есть элементы какой-нибудь или фантастики, которая не оправдывается. Вот я приводил примеры великолепных книжек, которые не выдерживают никакой критики с точки зрения науки, и Бог с ним – пусть не выдерживают. Это не критерий.
У меня осталась ещё минута – давайте подарим публике лишнюю минуту перерыва. Я закончил, спасибо.
[аплодисменты]
Александр Соколов: Спасибо большое. Я предлагаю сейчас показать результаты голосования, как наши зрители оценили, кто там самый научно-фантастический.
Прокомментируйте. Итак, Жюль Верн и "Марсианин" – самые большие столбики.
Борис Штерн: В принципе, наверное, да. Я бы, скорее всего, так же отдал предпочтение, потому что Жюль Верн, хоть у него и глупости, конечно, но для того времени он пионер этого дела, так что я бы точно так же примерно распределил.
Александр Соколов: Хорошо, а прямо сейчас вашему выступлению устроят деконструкцию.
Спикер: Дадим слово защите. На сцене – кино-адвокат.
Александр Соколов: 10 минут.
Константин Барнуков: Добрый день, Борис. Всем здравствуйте. Побуду чуть-чуть адвокатом замечательного автора Лю Цысиня. Хотелось бы в двух словах напомнить, что роман был издан в 2006 году – он, очевидно, начал его писать раньше. В романе явно имеется в виду Альфа Центавра, но, насколько я понимаю, и я уверен, тут спорить сложно – там две звезды, которые друг к другу очень близко, и между которыми до сих пор не нашли планет, о чём Лю Цысинь не мог знать в тот момент времени. И звезда Проксима Центавра, которая имеет оборот аж 500 тысяч лет и крутится по своему диаметру по орбите. Соответственно, насколько мне было понятно и при прочтении книги, и при просмотре сериала (который очень хотелось бы всем рекомендовать, потому что он получился прямо чудесный), Лю Цысинь, в момент, когда писал свой роман, как мне кажется, держался, как мог, науки, потому что получается, что планета постоянно подвержена холодным и горячим периодам, что логично в существовании именно в Альфа Центавре А или в Альфа Центавре B, и раз в очень редкий период прилетает третья звезда, которая вносит дисбаланс в эту систему. Соответственно, вопрос, в связи с этим, следующий: с учётом всех этих факторов, что такое динамическое время, если предположить, что система ещё не сложилась в момент, когда начала развиваться цивилизация? Она ещё не стала иерархической, и, с учётом того, что, на данный момент, оборот у третьей звезды занимает те самые 500 тысяч лет – наверное, человечество развилось за 5-10 тысяч лет, как то, что я говорю в микрофон, у нас есть экран, зрители и прочее. Понимая, что Альфа Центавра не представляет из себя той троичной системы, которую имел в виду автор Лю Цысинь – ну, по прошествии 20 лет – что такое динамическое время в некой идеальной системе, в которой такой оборот может уже быть в иерархической системе, и какой был бы период отведён этой системе? Вы упоминали, когда мы смотрели карту, в том числе, на графике, что там есть возможности на сотню динамических времён, и на тысячу, теоретически – до того момента, пока звезда будет выкинута, или ещё что-то не случится. Сколько это, всё-таки, в реальных годах?
Борис Штерн: Ну, это можно только гадать. Скажем, динамическое время у трапеции, которую я показывал, это сотни тысяч лет – за это время она развалится. По поводу этой системы: единственное, на что можно там опереться, это на автора, на его фантазию – у него эти периоды сменяются, по-моему, за период чуть больше срока жизни человека. Цивилизация успевает развиваться, и очень скоро там происходит какая-то пертурбация. То есть, динамическое время там, можно сказать, типа сотни лет. Эта система, допустим, живёт около стабильной точки примерно сотни динамических времён – получается, десятки тысяч лет она живёт, сотни тысяч лет она живёт. Достаточно ли это, и с чем нам сравнивать? Нам сравнивать не с развитием цивилизации, а со временем формирования планеты, зарождения жизни, эволюции на ней, а это, извините, первое – это сотни миллионов лет, второе – миллиард. Такая система, какое динамическое время мы бы там ни приложили, ну, из описаний книжки – миллиард лет мы никак не дотянем, а сравнивать надо именно с этим, а не историческим развитием, потому что перед историческим развитием ещё должна была планета сформироваться и произойти эволюция.
Константин Барнуков: Простите, а если мы предположим, что в какой-то момент две звезды подхватили третью звезду – Проксиму. До этого момента это была иерархическая система, в которой развилась какая-то примитивная жизнь, появился, условно говоря, аналог обезьян, тут появилась третья, и этот аналог обезьян постепенно-постепенно сэволюционировал к тому, чтобы прибегать к некой заморозке – дегидрация, как они это называют. Теоретически, хотя бы, такое допустить.
Борис Штерн: Во-первых, сам по себе захват очень маловероятен, вот такой глубокий захват. Захват же на большую орбиту, типа иерархическая система, он достаточно вероятен – там четвёртое тело должно где-то пролететь неподалёку, и это произойдёт. А вот в такую яму, где они всё время живут – малая вероятность. Допустим, она есть, она не нулевая – это может быть 10, в минус, там, какой-нибудь, пятой на систему…
Константин Барнуков: Космос, он бесконечен, то есть…
Борис Штерн: …неважно. Но после того, как это случилось, она там недолго проживёт, это надо понимать. Оно ещё должно произойти в нужное время – она недолго проживёт и быстро рассыпется. Теоретически, наверное, можно допустить такую возможность, что в начале была нормальная устойчивая система, которая проэволюционировала, затем прилетела третья звезда и ещё какой-то четвёртый партнёр, который всё это повредил, и получилась такая динамически нестабильная система, которая скоро рассыпется, но ещё не рассыпалась. Это я могу фантазировать, считать вероятность – она получится очень низкой, но, наверное, всё-таки, не нулевой. Вот так, скажем.
Константин Барнуков: Отлично. Следующий вопрос у меня больше связан с тем, что, получается, когда вы обсуждали, вспоминали того самого учёного, который пытался рассчитать задачу трёх тел. И мы читаем, или видим, кто смотрел сериал, как люди играют в игру – там постепенно цивилизация развивается. При этом, мы понимаем, что эта развивающаяся цивилизация накапливает знания. Соответственно, да – у нас нет исходной точки, нет начальных данных, как это всё произошло. Хотя, теоретически, если представить себе то, к чему мы только что пришли, она даже может быть, в какой-то мере. Вы говорите, что там промежуток очень короткий, в рамках которого можно предсказывать – чуть больше, чем на поколение, а может быть, на 100 лет, с учётом необходимости…
Борис Штерн: Зависит от динамического времени.
Константин Барнуков: …это, в любом случае, сильно дольше, и им нужен прогноз на сильно дольше. Соответственно, вопрос: в течение какого-то периода, всё-таки, накопленных знаний может хватить? И какой можно представить себе такой период, чтобы предсказывать не на 50 лет или 100, а всё-таки на несколько тысяч лет, на тысячу? И есть ли такой настолько длительный период, или это действительно невозможно?
Борис Штерн: Нет, как повезёт. Может быть, если там динамическое время довольно большое, и если хорошо измерены начальные условия, может быть на тысячу лет. Вопрос в том, какое динамическое время – от него зависит. Наверное, на десятки можно. Ну да, это большой исторический период. В принципе, без всякой аналитики, если они хорошо измеряют траектории этих звёзд и имеют компьютер, то они могут достаточно далеко это дело протянуть и предсказать.
Константин Барнуков: Ну, спасибо. Наверное, у меня ещё один вопрос: у нас, насколько я знаю, перевод книги вёлся с английского языка, а не с китайского – то, что я читал. При этом, я смотрел пиратский перевод. Ну, когда только-только сериал вышел, я сразу его начал смотреть, и там были упомянуты не протоны – возможно, как бы, научный был переводчик, и он понимал, что протонами так нельзя, и они переводили как “нанообъект”, который отправили на Землю и который, собственно говоря, повлиял на измерение учёных на Земле. Соответственно, можно ли вообще себе такое представить, как бы это могло выглядеть? Это даже вопрос не с точки зрения того, что это колдовство/не колдовство, сколько с точки зрения того, чтобы объяснили то, что мне, как человеку неучёному, довольно сложно понять – может ли такое предположение, что есть в романе, что маломерный объект может вырастать в многомерный объект, достигнув точки назначения. Вообще что это такое, и возможно ли это теоретически?
Борис Штерн: Конечно возможно – такой наномерный объект называется “вирус”. Понятно, да?
Константин Барнуков: Да.
Борис Штерн: То есть, послать вирус, который может произвести катастрофические последствия для целой планеты. Другое дело, что надо знать биологию человека, биологию своей мишени для того, чтобы сделать вирус такой. А можно проще, не нанообъект, а микрообъект – бактерия, которая пожрёт, допустим, всю земную жизнь, расплодится сама, скажем, уничтожит кислород, и так далее. То есть, нанообъект – сложнее, микрообъект – проще. Послать можно, за сотню лет долетит.
Константин Барнуков: Спасибо, Борис, огромное. Спасибо всем, до свидания.
[аплодисменты]
Александр Соколов: Спасибо большое. Я призываю зрителей оценить Константина как кино-адвоката.
Пожалуйста, проголосуйте. А я, кстати, хочу сказать, что, по моим данным, перевод был на русский с китайского, и его даже делала наша подписчица из Норвегии. Вот, такая у меня информация.
А у нас вопрос от нашего самого независимого зрителя. Включите, пожалуйста.
Захария Деникин: Фантасты – это провидцы, свободные от догм, опередившие время! А вы, вместо того, чтобы использовать их гениальные идеи, топчете их, упиваясь превосходством, не в состоянии выйти за рамки заскорузлых догм официальной науки! Но вспомните – никто не верил Жюлю Верну, Уэллсу, Беляеву, Артуру Кларку! Лет 500 назад такие, как вы, сожгли бы их на костре инквизиции.
Борис Штерн: [смеётся] Никто на костре никого сжигать не собирался. И я же оговорился, что неверные предположения вовсе не свидетельствуют о низком качестве романа. По поводу предвидений: ну были предвидения – если делать много прогнозов, обязательно какие-то из них сбудутся. Но в развитии цивилизации никто не использовал реально прогнозов фантастов – да, они сбывались, но они сбывались просто потому, что прогнозов много, какие-то можно предвидеть действительно. И смысл фантастов, на самом деле, в другом – они повышают, что называется, интеллектуальный тонус. Они заставляют думать, они заставляют людей интересоваться наукой. То есть, работает не то, что они предсказывают, а то, что они будят фантазию в людях. Поэтому: никаких костров инквизиции, фантасты – наши друзья. Я к ним немножко тоже отношусь. Ну вот и всё, собственно – мир и дружба с фантастами, они очень нужные люди.
Александр Соколов: Кстати, две книжки Бориса будут в качестве подарка за лучшие вопросы.
А сейчас вопросы от наших зрителей.
Карл-Август Аванти: Какие черты современной фантастики отличают её от произведений того же жанра, написанных в прошлом? По какому признаку можно немедленно заключить, что это современная фантастика?
Борис Штерн: Ну если в ней использован современный антураж, например, суперструны, микроволновая обсерватория Планк, собственные имена как у Лю Цысиня. Только по антуражу – с использованием тех явлений, которые раньше ещё не были открыты, грубо говоря. В принципе, каких-то качественных отличий я не вижу. То есть, на этот вопрос, на самом деле, у меня хорошего ответа нет. Есть плохой ответ – по антуражу и по характерным словечкам. Всё, что я могу сказать.
Александр Соколов: Так, давайте дадим в пятый ряд микрофон. Я посчитал даже, что в пятом ряду есть рука.
Ирина (г. Москва): Борис, позвольте, для начала, выразить своё восхищение: вы – один из тех, ради кого я сюда сегодня пришла. Очень рада вас наконец-то увидеть очно. По поводу данного конкретного романа – вы так тактично высказались, что не будете оценивать его качество, но, в данном случае, речь идёт о том, что роман абсолютно политический, это первое. Второе – он абсолютно передран с основания, причём в ретроспективе отсылки к хунвейбинам, то есть, к культуре китайского народа, достаточно мрачной части их истории. Но вопрос у меня, собственно говоря, не об этом, а о том, как вы оцениваете вообще в принципе научные разрывы в романе. Во-первых, роман сам по себе противоречит любой теории развития цивилизации – любой. И данная цивилизация, Трисолярис, она абсолютно негуманна. Но, при этом, они владеют такими технологиями, которые давно бы позволили им свой быт значительно облегчить. И, вот, кроме как политическими мотивами, описание этого момента я не могу объяснить. А вы как к этому относитесь?
Борис Штерн: Ну как, так же, как и вы. Более того, я рассмотрел три вещи, вот здесь вот, касательно романа, только потому, что они наиболее “просветительско-ёмкие” – то есть, на них можно чего-то реально объяснить. Поскольку я не историк, то это не моя область – из моей области там тоже много ещё есть чего, просто более мелкого, что я бы не смог обозреть. Скорее всего, да, вы правы, я присоединяюсь к вашему мнению – своего мнения профессионального у меня здесь нет, потому что это не моя профессия. Вот так скажем, осторожно.
Александр Соколов: Очень осторожно. Так, давайте дадим микрофон вот туда – пожалуйста, задавайте ваш краткий, лаконичный вопрос.
Александр (г. Хабаровск): Здравствуйте. Вы сейчас обсуждали “Задачу трёх тел”, но это является только первой книгой трилогии Лю Цысиня. Читали ли вы вторую/третью книгу и, если читали, то как оцените научную составляющую этих книг?
Борис Штерн: Не читал, поэтому никак не оцениваю, и эту книжку [Задача трёх тел] я дочитал с подачи Александра, который сказал “Берись разбирать” – для это мне пришлось её дочитать.
Ева (г. Батуми): Как думаете, термин “твёрдой” научной фантастики имеет право на существование в рамках художественной литературы? Могли бы вы назвать несколько лучших представителей жанра?
Александр Соколов: В принципе, это как раз подходит под ваше определение “твёрдой” научной фантастики. А есть ещё “мягкая”?
Борис Штерн: “Твёрдой” научной фантастике я дал определение – это не предмет “Относится ли это к литературе или не относится?”. К литературе может относиться и “твёрдая” фантастика. Примеры хорошей литературы, как я считаю, это: многие вещи Кларка (кстати, первая часть “Космической одиссеи” – я бы её выделил, там дальше уже хуже), Беляев – я, правда, давно читал, но он мне давно, по крайней мере, нравился, и с литературной точки зрения это, безусловно, “твёрдая” фантастика. Я поклонник Стругацких, но у них не “твёрдая” фантастика. Но этот критерий – “твёрдая/нетвёрдая” – не имеет отношения к литературному уровню, так я скажу. И там, и там, может достаточно высокий и достаточно низкий уровень.
Александр Соколов: Так, давайте дадим микрофон вот сюда. Вот здесь я вижу – кто-то поднимает огонёчек. Прошу.
Иван (г. Санкт-Петербург): Добрый день, спасибо большое за доклад. Вопрос такой: Колмогоров, Арнольд, Мозер, собственно, создали теорию хаоса, ввели понятие аттракторов, позднее появилось понятие информационной энтропии и колмогоровской же сложности систем динамических. В связи с этим вопрос по поводу задачи трёх тел: правильно ли я понимаю, что, на сегодняшний день, решение этой задачи сводится к поиску простого аттрактора для такой системы в фазовом состоянии и, вытекающий из этого вопрос, можно ли связать длительность и точность прогноза с колмогоровской сложностью этой системы и однозначно сказать, что на таком-то диапазоне дат мы получаем точный прогноз в связи с особенностями роста энтропии системы.
Борис Штерн: До такой степени я не въехал в эту задачу, поскольку она для меня новая. То, что я думаю: иерархическая система в резонансе это и есть аттрактор, а вот эти все траектории с выбросом – это не аттрактор, это, скорее, “репеллер”, как его можно назвать. То есть, аттракторы там, конечно, есть – они связаны с резонансами. Устойчивый резонанс это, скажем, одна звезда и кратное периода обращения двух других, более тесных – вот это, я думаю, аттрактор и есть. Колмогоровская сложность – я точного определения не знаю, но я думаю, что да, она относится ко всем этим хаотическим траекториям. Там вообще конь не валялся в этой задаче ещё – там очень много всяких вариантов.
Дмитрий Решетников (г. Москва): Как вы считаете, возможно ли вообще снять зрелищный футуристический блокбастер, безупречный с точки зрения науки? Может быть уже есть такой?
Борис Штерн: Конечно можно. Скажем так, часть “Космической одиссеи” я бы отнёс к этому – та, которая касается Луны, полётов на Луну, экспедиции к Юпитеру. То есть, часть этого фильма…
Александр Соколов: Которая происходит в прошлом нашем.
Борис Штерн: О, уже в далёком прошлом, кстати, да. По-моему, она [часть фильма] достаточно безупречна. И, кстати, этот фильм – один из немногих, которых лично я, со своей профессиональной деформацией, смотрю без раздражения.
Александр Соколов: А можно дать микрофон на балкон? Вот, в направлении моей руки – пожалуйста.
Леонид (г. Москва): Немножко вопрос по звёздам – давно было интересно, как так получается, что есть вот это вот ядро и вся окружающая его часть. То есть, не какой-то плавный градиент, например, температура, а какие-то резкие переходы – это как-то связано, не знаю, с фазовыми превращениями? Спасибо.
Борис Штерн: Вот как раз фазовых превращений здесь и нет. Значит, смотрите: во-первых, Солнце – там все переходы достаточно плавные. Вот вы видели график температуры я показывал – там в центре 107 Кельвина и потом спадает к краям до 104.
В центре, во-первых, идут ядерные реакции, потому что температуры достаточно, и к середине ядра граница нарисована жёсткая, но понятно, что это тепловыделение из-за ядерных реакций спадает плавно – нет таких там границ.
Вообще смотрите: фазовые переходы – при высокой температуре их практически не существует, почему? Потому что работает тепловая баня, и эта тепловая баня намного выше любых фазовых диаграмм любого вещества, которое мы можем себе представить, поэтому нет внутри Солнца фазовых переходов. Где они есть? Там, где нету тепловой бани: оптически тонкие системы, космос или среда при нормальной температуре, где силы Ван-дер-Ваальса работают и всё такое – силы между атомами и молекулами. В космологии тоже пытались найти фазовые переходы при высокой температуре – и там тоже получается, что термодинамика всё губит, и там нету таких резких фазовых переходов. К большому огорчению космологов, которые много чего пытались объяснить этими фазовыми переходами, неустойчивостью при них. Значит, если у нас большая оптическая толща, если у нас работает тепловое равновесие – никаких фазовых переходов. Вот, увы и ах – это немножко, так сказать, обедняет физику, но ничего здесь не сделаешь. Правильно я ответил на ваш вопрос? Я правильно понял, вернее, или нет?
Ещё один любопытный: Насколько "Задача трёх тел" и подобные произведения могут способствовать развитию математического воображения и интересу к заковыристым абстрактным конструкциям?
Борис Штерн: Ещё как она способствует. В смысле, математическая задача трёх тел имеется в виду или книга?
Александр Соколов: Книга. Видимо, книга – стоят кавычки.
Борис Штерн: Ну, наверное, да. По крайней мере, вот видите – благодаря этой книге я тут стою перед вами и чего-то рассказываю. Значит, способствует, что можно сказать.
[аплодисменты]
Александр Соколов: Так, вот там я вижу руку – в направлении колонны. Да, пожалуйста.
Зритель из зала (г. Фрязино): Здравствуйте, хотел бы спросить по поводу такой темы, которая многих конспирологов беспокоит – возможность радиосвязи на ультра-длинных волнах, порядка сотен тысяч километров, и возможно ли использовать гравитационные колодцы как некие усилители сигнала?
Борис Штерн: Так, здесь два вопроса идёт. Первый это радиосвязь, да?
Зритель из зала: Да.
Борис Штерн: Возможна. Сейчас я просто приведу пример, почему это возможно: вот летит вояджер – у него передача, по-моему, 20 ватт – и летит он, наверное, на расстояние пара световых дней, я не помню точно. Значит, ближайшая звезда в тысячу раз где-то дальше. Но там есть, допустим, планета – там можно сделать огромную тарелку (у вояджера не очень большая тарелка). То есть, в тысячу раз дальше, это значит, нам нужно в тысячу раз мощнее направить сигнал. Первые тысячу можно взять из размеров тарелки – то есть, пропорционально квадрату её размера мощность передачи. Вторую тысячу можно взять не 20 ватт, а 20 киловатт, а можно взять и мегаватт. То есть, с запасом возможна радиосвязь – это просто нам показывают пример вояджера. Так, там был ещё второй вопрос?
Александр Соколов: Что-то было, но… Про гравитационные колодцы.
Зритель из зала: Про гравитационные колодцы как ретранслятор сигнала, или как усилитель.
Борис Штерн: Нет-нет, гравитационный колодец здесь вообще ни при чём, и вообще гравитация. Просто и ясно: берём большую тарелку, берём большой передатчик и запросто. С Альфы Центавры можно фильмы крутить, на самом деле.
[аплодисменты]
Александр Соколов: Так, сейчас вам предстоит решить, кому достанутся две книги. То есть, нужно, видимо, выбрать два лучших вопроса, чтобы вручить две ваши книги – “Феникс сапиенс” и “Ковчег 47 либра”. Кому? Два вопроса – я могу напомнить даже, какие были вопросы.
Борис Штерн: А я уже помню. Так, про аттракторы…
Александр Соколов: Значит, вопрос про аттракторы… Иван из Петербурга спрашивал.
Борис Штерн: И с балкона про фазовые переходы.
Александр Соколов: И вопрос с балкона про плавные переходы – Леонид спрашивал, если не ошибаюсь. Итак, Иван и Леонид – решим, кому из них “Феникса”, а кому из них “Ковчег”.
Борис Штерн: А там же по два экземпляра – пусть сами выбирают.
Александр Соколов: А да, точно – там есть по два экземпляра каждой книги, поэтому можете сами решить.
Борис Штерн: А можно обе дать.
Александр Соколов: Итак, книги уходят нашим зрителям. Вам наши подарки от форума “Учёные против мифов”, в том числе Пингвинооскар от Павла Краснова и студии “Артефакт”, медаль от Андрея Гребеннюка и региональный научно-спортивный центр СКФО, г. Ессентуки. Сейчас мы посмотрим, как оценили нашего кино-адвоката Константина Барнукова.
И большинство считает, что заставил задуматься Константин. Да, это очень важно – это одна из важных функций нашего форума. Сейчас на экране появится скетч художницы Юлии Родиной на тему выступления.
===================================================================