Наука фантастических открытий

Ещё полвека назад фантастическая литература (точнее, та её разновидность, которую называют научной фантастикой, НФ) питала своими идеями науку и в свою очередь пользовалась новейшими научными идеями. Современная научная фантастика так же отличается от НФ 60-х годов прошлого века, как вёсельная лодка от катера на подводных крыльях. Тогда вспыхивали новые идеи, опережавшие науку и технику, сейчас — лишь оболочки идей, названия, антураж.

В объяснение нынешнего состояния научной фантастики обычно приводят вполне, казалось бы, логичные и правильные аргументы. Во времена Жюля Верна, Александра Беляева и даже Ивана Ефремова можно было относительно легко придумать новую фантастическую идею и бежать впереди «паровоза» науки и техники. С тех пор скорость технического прогресса и быстрота изменений в науке (при том, что той же науке постоянно пророчат близкую смерть) настолько возросли, что поспевать следом способны уже немногие литераторы-фантасты. Да и читателя перестали интересовать научно-фантастические прогнозы: ведь большая их часть сбывается быстрее, чем книга успевает дойти до прилавка.

Потому за прошедшие годы изменилось направление прогнозов. Со времён Жюля Верна и до конца 60-х годов прошлого века в научной фантастике пользовались популярностью прогнозы развития техники; фантасты занимались изобретательством, а если высказывали социальные пророчества, то сводились они либо к тому, что в будущем всё окажется хорошо (утопии типа «Туманности Андромеды» Ивана Ефремова или «За горизонтом» Владимира Савченко), либо к тому, что настанет постъядерный апокалипсис (антиутопии типа «Гимн Лейбовицу» Уолтера Миллера или «Город» Клиффорда Саймака).

Можно сказать, что прогностическая функция НФ на нынешнем уровне себя исчерпала. И стала развиваться новая парадигма, новое отношение к тому, какова цель (вернее, одна из главных целей) научной фантастики.

В «реальной» науке дискуссия между сторонниками двух разных определений цели научной теории ведётся не первое десятилетие. В науке фантастической эта дискуссия ещё даже не возникла — время её наступает сейчас.

В науке «обычной» спор идёт между инструменталистами и онтологами. Английский физик Дэвид Дойч описал эту ситуацию в замечательной книге «Структура реальности»: «Общая теория относительности так важна не потому, что она может чуть более точно предсказать движение планет, чем теория Ньютона, а потому, что она открывает и объясняет такие аспекты действительности, реальности, о которых читатели ранее не задумывались.

Иными словами, современная научная фантастика интересна, когда автор пытается объяснить в нашей реальности нечто, чему наука ещё не нашла объяснений. Попытку такого объяснения в НФ и можно назвать открытием, сделанным фантастической наукой.

В реальной (и фантастической) науке существуют различные виды открытий. Есть, например, открытия, которые делают интуитивно, хотя логические предпосылки для прорыва уже существуют. Все результаты наблюдений (экспериментов) обработаны, все гипотезы высказаны и проанализированы, а решения всё нет и нет. И вот оно происходит! В науке описано множество случаев, начиная со всем известного апокрифа о том, как Д. И. Менделееву приснилась его периодическая система элементов.

Из фантастики в пример приведу роман Станислава Лема «Насморк». Фабула произведения реалистична, хотя формально действие происходит в недалёком будущем. Герой романа, бывший астронавт, расследует серию странных смертей и скрупулёзно обнаруживает улики, в результате чего в финале возникает объяснение — вполне научное и в то же время фантастическое. Всё, что описывает Лем, могло произойти в реальности без всякой фантастики — открытие влияния на организм совокупности безобидных, если брать их каждый в отдельности, химических факторов.

Существуют открытия, которые происходят не в результате последовательной работы ума, завершающейся обычно актом озарения, а случайно — чаще всего, когда технические возможности позволяют заглянуть в более глубокую или далёкую реальность. Например, явление радиоактивности непременно было бы открыто в ходе систематического исследования солей радия, но его обнаружили случайно, когда никто этого явления не предсказывал и не исследовал. Неожиданностью стало открытие Джеймса Уотсона и Фрэнсиса Крика, что молекула ДНК имеет форму двойной спирали.

В фантастике тоже существуют озарения такого типа. Разумеется, фантастическое открытие отличается от научного — ведь фантаст ставит мысленный эксперимент, в результате которого обнаруживается ранее неизвестное явление. В начале XX века уже говорили о том, что атом должен иметь сложное строение, но никому из физиков в голову не приходила идея о том, что внутри атома заключена огромная энергия, которую можно использовать. А русский учёный Александр Богданов (Малиновский) опубликовал в 1908 году роман «Красная звезда», где описал «этеронеф»: космический корабль марсиан с атомными двигателями. Ещё до того, как Эрнст Резерфорд создал планетарную модель атома!

С использованием атомной энергии в фантастике связано немало удивительных совпадений. Например, Владимир Никольский, опубликовавший в 1926 году повесть «Через тысячу лет», писал, что первая атомная бомба будет взорвана в 1945 году, а Герберт Уэллс в романе «Освобождённый мир» (1913), что первая атомная электростанция вступит в строй в 1953 году.

К неожиданным открытиям фантастов можно отнести и физическое явление, «обнаруженное» Ричардом Кеннеди в романе «Тривселенная» (1912). Он предположил, что каждый атом представляет собой замкнутую вселенную со всеми свойствами той огромной Вселенной, которая открывается нам в мире звёзд и галактик. Как литературное произведение роман не выдержал испытания временем, но его фантастическая идея живёт: воздействие на микромир изменяет мегаструктуру Вселенной.

Правомерность идеи далеко не очевидна (особенно в свете современных космологических представлений), но очевидно стремление фантастов создать своего рода «единую теорию мироздания», связывающую все структурные уровни материального мира. Такая модель описана, например, в повести Михаила Емцева и Еремея Парнова «Уравнение с Бледного Нептуна» (1964).

Есть аналогичные идеи и в «обычной» науке. Академик Моисей Александрович Марков утверждал, что может существовать мир, находящийся на грани исчезновения для внешнего наблюдателя. Воспринимается он как элементарная частица с массой в миллионную долю грамма. Такой объект (фридмон) может заключать в себе целую Вселенную.

Ещё одно «неожиданное» открытие: высокотемпературная сверхпроводимость, описанная Жюлем Верном в последнем романе «Необыкновенные приключения экспедиции Барсака». Писатель впервые заговорил о том, что в веществе, проводящем электрический ток, может полностью (при комнатной температуре!) исчезнуть сопротивление и движение тока будет происходить без потерь. Явление сверхпроводимости открыл голландский физик Хейке Каммерлинг-Оннес в 1911 году. Исчезновение электрического сопротивления наблюдалось, когда проводник охлаждали до температуры, близкой к абсолютному нулю. Долгое время считалось невозможным существование явления сверхпроводимости при комнатной температуре, во всяком случае в земных условиях (в недрах нейтронных звёзд, например, сверхпроводимость существует при температуре около миллиона градусов, но там и плотность вещества колоссальна — до миллиарда тонн в кубическом сантиметре!). Лишь в 1986 году физикам удалось создать керамические материалы, в которых сопротивление исчезает при температуре около 80 градусов выше абсолютного нуля.

Жюль Верн умер в 1905 году. Роман «Необыкновенные приключения экспедиции Барсака» хранился в архиве писателя и был подготовлен к печати его сыном (опубликован в 1919 году). Мог ли сын, зная, вероятно, об открытии сверхпроводимости, вставить добавление в текст романа? Это остаётся под вопросом. Так или иначе, речь идёт об открытии. Если текст принадлежит Жюлю Верну— о сверхпроводимости вообще. Если текст исправлен — то о высокотемпературной сверхпроводимости.

Фантасты совершают прорывы с помощью мысленных экспериментов. Известный советский писатель-фантаст Генрих Альтов в течение четверти века собирал и классифицировал научно-фантастические идеи и ситуации. В составленном им «Регистре» около десяти тысяч идей, что позволило выявить около двадцати приёмов (мысленных фантастических экспериментов), с помощью которых идеи были получены. Наиболее популярные из них: «сделать искусственным то, что считается естественным»; «изменить то, что считается неизменным».

Так, Генрих Альтов в рассказе «Полигон "Звёздная река"» (1960) пользуется мысленным экспериментом «изменить неизменное». Согласно специальной теории относительности, скорость света— величина, не зависящая от системы отсчёта, абсолютный предел скоростей. Изменим неизменное: допустим, что при некоторых условиях скорость света может стать гораздо больше 300 тыс. км/с (Альтов пишет об импульсном характере излучения). В этом случае звездолёты, которые, конечно, не могут летать со сверхсветовыми скоростями, будут всё же долетать до цели за вполне приемлемое время (если сама скорость света увеличится до миллионов километров в секунду).

Обратившись к приёму «сделать искусственным то, что считается естественным», Станислав Лем в «Новой космогонии» (1971) предлагает теорию, которая объясняет известные всем законы природы результатом совместной деятельности цивилизаций. В этот же раздел попадают и шаровые звёздные скопления, которые оказываются искусственными «сооружениями». Высокоразвитые цивилизации, возникшие в разных областях Галактики, объединяют звёздные системы в один «звёздный город», чтобы было проще и быстрее общаться между собой (Генрих Альтов. «Порт каменных бурь», 1965).

Случаются и «смешанные» открытия, когда все предпосылки для них существуют, но инсайта, озарения не происходит. А в это время почти предсказанное явление обнаруживают случайно и независимо. Тогда и правильное объяснение находят быстро, ведь «почва» уже подготовлена! Так произошло, к примеру, когда Энтони Хьюиш и Джоселин Белл в 1967 году открыли пульсары — быстро вращающиеся нейтронные звёзды с сильным магнитным полем.

Таких открытий и в научной фантастике немало. Пример: открытие давления света на твёрдые тела. Придумали этот эффект французские писатели Жорж Ле Фор и Анри де Графиньи (повесть «Вокруг Солнца», 1896). Теоретически давление электромагнитного излучения предсказал Джордж Максвелл в 1873 году, но первые реальные успешные опыты, доказавшие, что такое давление существует, Пётр Николаевич Лебедев завершил лишь в 1900 году. Фантасты же не только «совершили» реальное открытие, но и использовали его — луч света толкает космический корабль.

Французские фантасты открыли для науки новое явление, а для фантастики — новые миры. Когда пришла пора лететь к звёздам, герои фантастических произведений уже имели в своём распоряжении нужную технику— фотонные звездолёты, которые «бороздили просторы Вселенной» вплоть до середины XX века (вспомним, например, «Хиус» из повести братьев Стругацких «Страна багровых туч», 1959). Затем на смену им пришли более совершенные корабли — анамезонные, импульсные, гиперпространственные и прочие.

Фотонных звездолётов ещё нет в реальности, но давление света приходится и сейчас учитывать в конструкциях некоторых космических аппаратов. Спутники Земли, на которых ставят эксперименты по проверке эффектов общей теории относительности, должны быть ограждены от всех космических влияний, кроме одного— поля тяготения. Давление солнечного света в этом случае тоже относится к вредным влияниям, и на спутники приходится ставить специальные двигатели, компенсирующие так называемую парусность.

Гиперпространство впервые описал Джон Кэмпбелл в романе «Ловушка» (1934). Пространства с более чем четырьмя измерениями описывали и до него, но то были сугубо математические работы, не имевшие, как казалось, никакого выхода в реальную физику. Кэмпбелл открыл высокие пространственные измерения в «реальном фантастическом» мире и использовал их для перемещения со сверхсветовыми скоростями.

В современной квантовой теории струн без многомерных (11 измерений!) пространств обойтись невозможно. Физическое четырёхмерное пространство — время — «проекция», доступная нашим органам чувств и приборам. Вопрос о том, является ли эта многомерность лишь математической абстракцией, пока открыт. Не исключено, однако, что идея гиперпространства станет реальностью не только фантастической науки, но и науки «обычной».

Конечно, открытия, сделанные на страницах научно-фантастических произведений, не ограничиваются перечисленными выше. В патентном фонде фантастики есть и новые типы небесных тел, и новые классы разумных и неразумных существ, и новые законы физики, химии, биологии, социологии и истории.

Верны ли придуманные писателем объяснения природных и социальных явлений? На этот вопрос ответит наука — не фантастическая, а реальная.