Звёздотрясение

Следующие параграфы представляют собой избранные выдержки из книги «Мой контакт с нашими нуклонными друзьями», написанной Пьером Карно Нивеном и изданной в 2053 г. Бэллантайн Интерплэнетари (Нью-Йорк, Земля / Вашингтон, Марс). Это единственная книга, которая была удостоена Нобелевской, Пулитцеровской и Мёбиусовской премий, а также наград Хьюго и Небьюла за один и тот же год (2053).

Яйцо Дракона

Родной звезде чила люди дали живописное название Яйцо Дракона, и причиной тому стало ее расположение у самого края созвездия, известного как Дракон – как если бы этот самый дракон и правда отложил в своем гнезде космическое яйцо. По случайному стечению обстоятельств чила тоже называли свою звезду Яйцом, поскольку та служила для них источником жизненного пламени и света, и испускала теплое сияние, подобно яйцам самих чила.

Как и большинство нейтронных звезд, Яйцо представляет собой быстровращающееся небесное тело, что объясняется его компактными размерами: в настоящее время звезда имеет диаметр около 20 километров, но изначально сформировалась из красного гиганта с низкой скоростью осевого вращения и поперечником в миллионы километров. Большая часть массы, магнитного поля и момента импульса исходной звезды досталась Яйцу Дракона. Гравитация на его поверхности в 67 миллиардов раз превосходит земную, магнитное поле в окрестностях полюсов достигает триллиона гауссов, а скорость вращения составляет 5.0183495 оборотов в секунду. Таким образом, один оборот Яйцо совершает примерно за одну миллионную земных суток. Это приблизительное соотношение между двум шкалами времени, по-видимому, применимо и к биологическим процессам чила. Наши нуклонные друзья думают, говорят, живут и умирают в миллион раз быстрее, чем мы, люди.

Относительность шкал времени

Чила пользуются двенадцатеричной системой счисления по количеству собственных глаз. В следующей таблице приводятся чиловские меры времени, а также их примерные эквиваленты в наших единицах с учетом того, что субъективная продолжительность жизни чила более или менее сопоставима с человеческой.

Наши нуклонные друзья

Сложно представить себе более чуждую для нас форму жизни, нежели чила. Типичный представитель этой расы весит столько же, сколько среднестатистический человек – около 70 килограмм; однако ядра в теле чила лишены электронных облаков и, как результат, плотно упакованы в крошечном тельце, сплюснутом под действием силы тяготения и вытянутом мощным магнитным полем до состояния овального «блинчика» около пяти миллиметров в диаметре и полумиллиметра высотой – чуть крупнее кунжутного семени.

Чила обладают выносливым и гибким телом, на нижней поверхности которого располагается подошва, придающая им сходство с земными слизнями. Однако, в отличие от слизней, чила могут с равным успехом перемещаться в любом из возможных направлений. По периферии тела располагаются двенадцать глаз, дающих им обзор на 360 градусов. Глаза, как и у слизней, находятся на стебельках, но в случае чила эти стебельки толще из-за мощной гравитации. Зрение чила использует ультрафиолетовые и мягкие рентгеновские лучи, которые испускаются разогретой до 8200К поверхностью Яйца.

Несмотря на свой внеземной облик, чила не воспринимаются, как жуткие, отвратительные монстры. Напротив, обитатели звезды стали настоящими друзьями человечества. Есть мнение, что это объясняется их миниатюрными размерами, а также тем фактом, что ресурсы самой Земли, как и планета в целом для них, по сути, бесполезны. Все, что состоит из обычной материи, моментально бы сколлапсировало от одного только касания их сверхплотных нуклонных тел.

Жизнь на нейтронной звезде

Жизнь на нейтронной звезде разительно отличается от земной, но наши друзья, чила, находят ее весьма приятной. Из-за экстремальной гравитации в 67 миллиардов g любые сооружения приходится строить крайне прочными и низкими относительно звездной коры. Мощнейшее магнитное поле в триллион гауссов заставляет предметы вытягиваться вдоль магнитных линий и затрудняет движение поперек них. Два магнитных полюса Яйца Дракона расположены на противоположных сторонах нейтронной звезды вблизи ее экватора. Их называют «восточным» и «западным». Посередине между полюсами магнитные линии параллельны поверхности, а чила куда лечге перемещаться по оси восток–запад, чем на север или юг.

На нейтронной звезде нет многого из того, что мы принимаем, как должное. К примеру, солнца. Свет и энергию, необходимые для поддержания жизни, Земля получает от Солнца в течение дня, в то время как ночью на планету опускается темнота и холод. По этой причине многие формы земной жизни на ночь впадают в сон. На Яйце же свет и энергия, поддерживающие жизнь чила, поднимаются из глубин звезды и излучаются самой корой. Там никогда не бывает темно, поэтому обитатели нейтронной звезды не развили в себе способность ко сну. У них нет луны и, как следствие, нет месяцев. Они не обращаются вокруг звезды, а потому у них нет и понятия года. Их единственной природной мерой времени служит вращение звездного неба. Другими словами, аналогом суточного цикла у чила является оборот самой звезды.

Чила не пользуются лампами, свечами, каминами или фонариками, поскольку звезда постоянно светится, и там не бывает ни тьмы, ни холода. Даже внутри пещер, где свет идет прямо от стен. У чила нет висячих картин, дверей и окон на петлях, переплетенных книг, крыш и крышек вообще – и виной тому исключительно мощная гравитация. За неимением воздуха у них нет ни самолетов, ни аэростатов, ни воздушных змеев, ни свистков, ни вееров, ни соломинок, ни парфюмерии, ни легких, ни дыхания. Единственное подобие атмосферы состоит из немногочисленных электронов вперемешку с ионами железа и ядрами других элементов, которыми богата кора звезды. Чила не пользуются зонтиками, ванными, душем и смывными туалетами, поскольку на звезде не бывает дождей и нет ни ручьев, ни озер, ни океанов.

Современные чила живут яркой жизнью. Хотя они и не носят одежду, чтобы прикрывать ею свои мягкие, эластичные тела, способные с легкостью менять форму, жители Яйца Дракона любят принарядиться. Даже чильские варвары прикрывают свою наготу нательной раскраской, что уж говорить о современных флуоресцирующих, жидкокристаллических пигментах с переменной светимостью, которые в предшествующей оборотному пиру суматохе заставляют городские улицы переливаться всевозможными цветами и узорами. Помимо прочего цивилизованные чила никогда не покидают своего жилища, не заполнив кожные сфинктеры шестеркой значков, обозначающих род их деятельность и профессиональный ранг. По более торжественным поводам в дополнение к значкам или вместо них могут использоваться ювелирные украшения, а глазные стебельки – украшаться драгоценными кольцами.

На рис. 1 показано типичное жилище чила. Как видно, стены украшены картинами, которые, однако же, не висят, а нарисованы прямо поверх стены. Внутри есть книги, но они имеют форму свитков и хранятся в специальном свиточном стеллаже. Также на рисунке видны мягкие коврики и подушки, но предназначены они не для сна, а для отдыха и чтения, поскольку чила не спят. Жилище оборудовано окнами, но стекол в них нет, потому что чила не нужно оберегать свой дом от излишне холодного или горячего воздуха. Если чила хочет уединения, он или она просто закрывают окна раздвижными горизонтальными ставнями. У жилища есть дверь, которая также использует раздвижной механизм. Современные чила используют для отслеживания времени ядерные хронометры, однако маятниковые часы старого образца на Яйце работают точно так же, как и на Земле – при условии, что маятник снабжен прочным каркасом, способным выдержать мощную гравитацию нейтронной звезды. Если на Земле маятник длиной в один метр тикает медленно, примерно раз в секунду, то один тик миллиметрового маятника на Яйце занимает крошечное время в одну треть мига. Справа на рисунке можно увидеть одного из излюбленных чильских питомцев – длинношерстного крадуна.

Поскольку чила – яйцекладующие животные, которые оставляют свои яйца в клановых питомниках, они не образуют семейные группы; вместо этого каждый чила живет по отдельности в компании своих питомцев. Многие чила в качестве домашних любимцев заводят крадунов. Породы крадунов на Яйце столь же многочисленны, как и породы собак на Земле – и, вероятно, по тем же самым причинам.

Типичный беспородный крадун – это небольшое волосатое животное овальной формы, которое передвигается при помощи подошвы и имеет двенадцать стебельковых глаз. Если забыть о наличии волос и гораздо более низком интеллекте, то в плане внешнего вида и поведения крадуны мало чем отличаются от молодых мальков чила, хотя большинство самих чила этот факт предпочитают игнорировать. Если бы нечто подобное имело место на Земле, то самыми популярными домашними животными у нас были бы не кошки или собаки, а обезьяны.

В ширину тело чила гораздо больше, чем в высоту, и, как следствие, занимает довольно большую площадь. Чтобы вместить их широкие тела, не прибегая к помощи подвалов и многоэтажных зданий, приходится отводить приличную площадь и под жилые и офисные строения; как результат, их стены выходят прямо на улицы, как это имело место в старых городах на Земле.

На рис. 2 показан вид типовой чильской улицы в Восхождении Скорохода, согласно представлениям архитектора. В отдалении видны Восточнополярные горы, справа – возвышается утесы Южной Оконечности, отмечающие местоположение одноименной линии разлома. Главная улица тянется с востока на запад, жилища по обеим ее сторонам вплотную примыкают к тротуарам. Вблизи восточного полюса линии магнитного поля выходят из земли и поднимаются вертикально вверх, поэтому любое направление является тяжелой осью, а поперечные улицы расположены под прямым углом друг к другу. В городах, удаленных от магнитных полюсов – например, в столице, которая носит имя Рая Светила – «поперечные» улицы образуют с восточно-западными, параллельными легкой оси, угол от тридцати до шестидесяти градусов. Перемещаясь по этим улицам, чила опираются о скользкие покатые стены и толкают себя вперед под углом к доминирующему магнитному полю, добираясь таким образом до ближайшей восточно-западной улицы, где им проще двигаться при помощи подошвенных пульсаций.

О проблемах дорожного движения чила узнали от людей задолго до того, как у них появились достаточно крупные города, чтобы испытать эти проблемы на собственном опыте. Улица на рисунке с расположенной посередине двойной желтой разметкой, готова к наплыву глайдмобилей по случаю оборотного пира.

Жилище чила, как правило, занимает отдельный квартал. (В Рае Светила «кварталы» имеют форму ромбов или треугольников.). Указатели с названиями улиц составляются из углов самого жилища, а вход обозначается впечатанными в стену номерами улиц и тротуарной табличкой с именем владельца. Жилище слева относится к современным строениям с полукруглыми оконными вырезами и огороженной патио-зоной с деревом-треножником во внутреннем дворе. Жилище справа – к более старому типу с простыми квадратными окнами и двором без патио.

Растительный мир Яйца Дракона

Растения Яйца добывают пропитание, извлекая энергию из горячей звездной коры при помощи корневой системы, а затем отводя отработанное тепло в прохладное небо. Один из основных представителей звездной флоры – это лепестковое растение, также известное, как зонтичник (см. рис. 3). Их корневая система состоит из одного стержневого корня, уходящего вглубь коры. От корня отделяются двенадцать «стволов» – крепких, искривленных элементов, работающих на сжатие, и соединенных с центральной опорой при помощи нитей напряжения. Между каждым из стволов и верхней частью растения натянута мембранная «кожица». Верхняя мембрана, обращенная к холодному небу, имеет темный цвет и отличается высокой излучательной способностью. Каждый из двенадцати стволов оканчивается органами, отвечающими за рассеивание и сбор пыльцы.

Зонтичники являются предками чила, которые до сих пор носят в своих генах код растительной формы. При определенных манипуляциях с «гормональным» балансом они теряют подвижность, растворяют внутренние мышцы и трансформируются в укрупненную версию зонтичника, которую называют драконьим цветком.

В ходе обратного процесса для размещения мозга и нервной системы, незатронутых исходным превращением, формируются новое, молодое тело. Эта метаморфоза из животного в растение, а затем снова в животное позволяет чила омолаживать их организм.

Вторая форма растительной жизни представлена треножником и показана на рис. 4. Подобно земным баньянам, эти растения отращивают вспомогательные стволы, а затем соединяют тройную систему взаимосвязанных опор, дополняя структуру мембранами и волокнами натяжения.

Еще одна разновидность растений – это так называемый расщельник, широко известный в роли логотипа компании «Паутинные Конструкции». Его основное место обитания – трещины в камнях, которые можно встретить в горных районах восточного и западного магнитных полюсов, однако природная выносливость позволяет этим горным растениям прекрасно выживать в щелях и укромных уголках городских зданий – как жилых, так и офисных. Как показано на рис. 5, расщельник использует камни и уступы в качестве механической опоры. Главный корень в основании растения взбирается вдоль уголка трещины и, достигнув верха, цепляется за ее противоположные стороны при помощи двух дополнительных, поверхностных корешков. Те, в свою очередь, удерживаются за счет волокон натяжения, расположение которых напоминает форму паутины, закрепленной в углу комнаты. Между нитями такой «паутины» находится специальная мембрана. Ее верхняя сторона обладает высокой излучательной способностью, благодаря которой растение отдает избыточное тепло прохладному небу; нижняя же, напротив, имеет серебристую поверхность, отражающую тепло горячей коры.

Звёздотрясения

Единственная разновидность «погоды», с которой чила сталкиваются на Яйце, практически лишенном какой-либо атмосферы, – это землетрясения, или, если говорить точнее коро- и звездотрясения, в зависимости от магнитуды толчков. Если крупные землетрясения на нашей планете выражаются восемью и более баллами по шкале Рихтера, то для мощных звездотрясений на нейтронных звездах эквивалентная величина может достигать шестнадцати!

Испытав подобное явление в непосредственной близости от нейтронной звезды и располагая в момент толчков целым спектром активных измерительных инструментов, мы стали лучше понимать природу крупных звездотрясений. Текущее представление об этих процессах, в общем и целом, изложено в недавно вышедшей книге, авторами которой выступили несколько человек из экипажа Драконоборца [1]. Полученные нами результаты не так уж сильно отличаются от более ранних публикаций в той же области, посвященных вопросу о том, как колебательная энергия коры передается магнитному полю, а далее – электронам и ионам в разреженной атмосфере звезды [2, 3], как предсказать крупные толчки по более слабым [4], и каким образом крупные толчки могут привести к коллапсу ядра или звездотрясения. К несчастью, способность предсказать мощные толчки по более слабой сейсмической активности не сильно помогла нам, людям, оказавшимся на месте событий, поскольку длительность самого звездотрясения составляет меньше секунды.

Ультраплотные машины

Будучи ультраплотными созданиями, живущими в ультраплотном мире, чила разработали технологию ультраплотных машин, которые на данный момент далеко выходят за пределы нашего понимания, хотя, благодаря Эйнштейну и другим специалистам, у нас все же есть кое-какие зацепки. Впрочем, даже для того, чтобы просто приблизиться к Яйцу Дракона на нашем собственном космическом корабле под названием Драконоборец, нам и самим пришлось соорудить несколько простых ультраплотных механизмов.

Рис. 6 демонстрирует основную проблему, с которой сталкиваются желающие поближе познакомиться с нейтронной звездой. Если наш космический корабль движется по орбите, находящейся на высоте h над поверхностью звезды массой M и радиусом R, то единственной точкой, находящейся в состоянии свободного падения, будет центр судна. Все остальные предметы внутри космического аппарата (включая членов экипажа) будут подвержены влиянию приливных сил.

Величина приливного ускорения a, которое испытывает человек на борту, прямо пропорциональна его расстоянию l от центра масс корабля.

Мы хотели разместить Драконоборец на высоте 406 километров от поверхности Яйца, так что корабль обращался вокруг звезды по синхронной орбите (с периодом, равным периоду ее собственного осевого вращения). Несмотря на то, что гравитационное притяжение в центре корабля компенсируется его орбитальным движением, при таком расстоянии от звезды приливное ускорение в расчете на один метр в 200 раз превышает земную силу тяжести в радиальном направлении к Яйцу Дракона и в 100 раз – по направлению внутрь в касательной плоскости звезды.

Для противодействия приливным силам экипаж Сент-Джорджа соорудил приливный компенсатор, состоящий из шести ультраплотных масс, образующих кольцевую формацию вокруг корабля. Как видно из рис. 7, в середине кольца приливная картина в точности противоположна той, что наблюдается над одной, изолированной массой. Подобрав массу m каждого из шести тел, а также радиус кольца r, нам удалось нейтрализовать приливные силы нейтронной звезды и подобраться к ней достаточно близко, чтобы собрать научные данные.

Впоследствии, когда чила решили сжать компенсаторное кольцо, приливы от каждой из шести масс стали мощнее приливов самого Яйца, так что последние пришлось «усилить», чтобы суммарная приливная сила оставалась примерно равной нулю. Для этого, как показано на рис. 8, чила воспользовались системой из двух добавочных масс. Такая конфигурация обеспечивает нулевую гравитацию в средней точке, поэтому орбитальные параметры тел, заключенных между добавочными массами, остаются неизменными, а ускорения в точках, удаленных от центра, возрастают точно так же, как и приливные ускорения над одиночной массой. Подробное описание приливных сил, а также способов их нейтрализации и увеличения при помощи конфигураций плотных сфер можно найти в одной старой статье, посвященной созданию локальной пикогравитации в окрестностях Земли [5].

Приливные силы нейтронной звезды, а также необходимые для их сдерживания компенсаторы и добавочные массы не выходят за рамки представлений Ньютона, хотя он бы наверняка удивился тому, что в нашем мире могут существовать настолько плотные звезды и механизмы. У чила, впрочем, есть и более удивительные образчики ультраплотных машин. Мы знаем лишь, что технология, лежащая в основе таких машин, выходит за рамки эйнштейновой теории гравитации – особенно в области релятивистских скоростей, сверхвысоких плотностей и сверхмощных полей, доступных продвинутой цивилизации чила.

Секреты изготовления ультраплотных машин чила до сих зашифрованы их криптографическим кодом и хранятся на кристаллах голопамяти в Смитсоновском музее. Тем не менее, подобно тому, как ньютоновские законы гравитации остаются справедливыми для масс низкой плотности, законы гравитации Эйнштейна верны и для ультраплотных тел, а это, в свою очередь, дает нам некоторые подсказки насчет того, что может происходить в сверхплотных областях пространства, где эйнштейновы законы теряют свою применимость.

Чила также располагали машиной времени, которая позволяла им передавать сообщения в прошлое и будущее. Устройство такой машины – несмотря на парадоксы, которая она могла бы создать, если бы ее построили на самом деле – можно объяснить при помощи общей теории относительность Эйнштейна. Если длинный, ультраплотный цилиндр (см. рис. 9) неким образом раскрутить вокруг продольной оси, пока линейная скорость периферийных точек не превысит половину скорости света, то, как показывает несложный анализ [6], в районе его центра – но при этом за пределами самого цилиндра, – возникает область смешения пространства и времени. При подходящем выборе траектории объект или фотон можно заставить двигаться вокруг цилиндра – как в сторону его осевого вращения, так и против нее – в результате чего тот оказывается либо в прошлом, либо в будущем. Каким образом чила удалось изготовить вращающийся ультраплотный цилиндр и поддерживать его вытянутую форму достаточно долго для передачи сообщений, остается неясным.

«Рабочей лошадкой» первых космических полетов чила была гравитационная катапульта. Мы не знаем точного принципа ее работы, однако и здесь нам на помощь приходит общая теория относительности Эйнштейна. В ранних работах [7, 8] уже было показано, что эйнштейнова теория гравитации имеет ряд сходств с электромагнитной теорией Максвелла. В теории электромагнетизма основным источником всех сил является заряд электрона. Вокруг заряда существует электрическое поле. Если же привести заряд в движение, то образующийся ток породит поле магнитное. Мы также знаем, что электрическое поле возникает при росте или ослаблении магнитного – как результат его изменения.

Аналогичными свойствами обладает и поле тяготения. Основным источником всех сил в данном случае выступает масса интересующих нас частиц. Эта масса создает вокруг себя гравитационное поле. При перемещении частиц возникает массовый ток, который, в свою очередь, порождает новое поле, представляющее собой гравитационный аналог магнитного. На рис. 10 показан тор, обмотанный трубкой с массовым током T и порождаемым гравитационным полем P, которое также называется протационным полем или полем Лензе-Тирринга. При увеличении или уменьшении протационного поля в центре катапульты возникает гравитационное поле G, которое будет толкать вверх любой объект, оказавшийся в центре кольца. Скорее всего, по аналогичному принципу работают и гравитационные катапульты чила, хотя в этом процессе, очевидно, используется и физика иного рода. Согласно предсказаниям теории Эйнштейна, машина, созданная на основе вещества нейтронной звезды, не сможет создать достаточно сильное гравитационное поле, чтобы запустить космический корабль с поверхности Яйца.

Самой удивительной из построенных чила ультраплотных машины стало миниатюрное искривление пространства. Некоторые подсказки, касающиеся его создания, мы опять-таки можем почерпнуть в ОТО, но не более того, ведь размер пространственной деформации оказался куда больше, чем следует из теории Эйнштейна. У полных уравнений Эйнштейна есть сравнительно простое точное решение, описывающее поле вокруг плотной вращающейся массы. Оно называется метрикой Керра.

Если предположить, что вращающаяся масса имеет форму ультраплотного кольца массой M и электрическим, либо магнитным зарядом Q (см. рис. 11), то с помощью метрики Керра можно показать [9, 10], что при достаточной плотности и скорости вращения кольца оно будет совмещать в себе свойства пространственной деформации и машины времени. Когда небольшое тело проходит сквозь горловину кольца, оно не выходит из машины с противоположной стороны!

Вместо этого, как следует из математических выкладок, тело попадает в гиперпространство, где время и пространство меняются местами. При движении согласно вращению кольца или против него тело будет перемещаться вперед или назад во времени. Чтобы вернуться в нашу Вселенную, объект нужно просто еще раз провести через горловину устройства. Такое быстровращающееся кольцо сверхвысокой плотности, очевидно, является неустойчивым, поэтому для спасения людей чила пришлось применить все достижения своих суперпродвинутых технологий, чтобы достаточно долго удерживать кольцо в стабильном состоянии.

Литература

1. С. К. Такахаси, Дж. К. Томас, П. К. Нивен. Динамика нейтронных звезд (2053).

2. R. Ramaty et al. Origin of the 5 March 1979 Gamma-Ray Transient: A Vibrating Neutron Star. Nature 287, 122 (11 сентября 1980 г.)

3. E. P. T Liang. Inverse Comptonization and the Nature of the March 1979 Gamma-Ray Burst Event, Nature 292, 319 (23 июля 1981 г.)

4. V. Trimble. A Successful Glitch-Hunt. Nature 353, 666 (31 октября 1991 г.)

5. R. L. Forward. Flattening Spacetime near the Earth. Phys Rev. D26, 735 (1982)

6. F. J. Tipler. Rotating Cylinders and the Possibility of Global Causality Violation. Phys. Rev. D9, 2203 (1974)

7. R. L. Forward. General Relativity and the Experimentalist. Proc. IRE (в настоящее время – Proc. IEEE) 49, 1442 (1961)

8. R. L. Forward. Guidelines to Antigravity. Am J. Physics 31, 166 (1963)

9. B. Carter. Complete Analytic Extension of the Symmetry Axis of Kerr’s Solution to Einstein Equations. Phys. Rev. 141, 1242 (1966).

10. B. Carter. Global Structure of the Kerr Family of Gravitational Fields. Phys. Rev. 174, 1559 (1968)