SF 6/2012 Gwiazda prawdopodobieństwa

Specjalnie dla Was publikujemy wstęp do :Gwiazdy Prawdopodobieństwa"" Nancy Kress. Napisał go astrofizyk dr Leszek Błaszkiewicz. NIE MA DOBREGO SF BEZ NAUKI Nancy Kress polskiemu czytelnikowi przedstawiać nie trzeba, chociaż do tej pory ukazało się u nas niewiele pozycji spośród szesnastu napisanych przez nią powieści SF. Znakomitym, a kto wie, czy nie reprezentatywnym przykładem twórczości tej wielokrotnie nagradzanej autorki jest prezentowana przez ALMAZ trylogia Prawdopodobieństwo, której drugą odsłonę, Szanowny Czytelniku, trzymasz właśnie w ręku. Jednakże nie chciałbym pisać tu o twórczości Nancy Kress, kształcącej się na nauczycielkę szkoły podstawowej i pracującej w wyuczonym zawodzie przez jakiś czas, by porzucić ów fach na rzecz pisarstwa (z pożytkiem dla nas oczywiście). Nie będę też wnikał w aspekty fabuły Gwiazdy prawdopodobieństwa, gdyż odsłonią je karty powieści. Oś tego szkicu zamierzam oprzeć na absolutnej podstawie cyklu, bez której opisany świat nie mógłby zaistnieć. Mianowicie skupię się na systemie tuneli czasoprzestrzennych, które ludzkość odziedziczyła po dawno już zapomnianej potężnej cywilizacji. Zabieg polegający na wykorzystaniu technologii Obcych, a w szczególności systemów komunikacyjnych nie tylko skracających drogę, lecz przede wszystkim umożliwiających dotarcie do gwiazd, nie jest nowy w literaturze fantastycznonaukowej. Z gotowych tuneli korzystają bohaterowie książkowego oraz filmowego Kontaktu Carla Sagana (swoją drogą wybitnego astrofizyka oraz popularyzatora nauki). Natomiast z odnalezionych artefaktów służących do tworzenia tuneli skorzystały ekspedycje w serialu będącym rozwinięciem filmu Gwiezdne wrota.Równie często tunele czasoprzestrzenne pojawiają się jako naturalne twory naszego wszechświata - na przykład w słynnej i klasycznej już powieści Joego Haldemana Wieczna wojna pod postacią kolapsarów, czyli wygasłych gwiazd, które są ujściami tuneli właśnie. Naturalnie autorzy SF nierzadko każą ludzkości wytwarzać te dziwne trasy komunikacyjne, podkreślając w ten sposób wysoki rozwój naszej cywilizacji. Dobrym przykładem może być próba (opłakana w skutkach zresztą) zastosowania takiego napędu ukazana w znakomitym filmie Ukryty wymiar oraz światowy system wykorzystujący transmitery materii w Hyperionie Dana Simmonsa.Znane space opery, takie jak cykl Honor Harrington Davida Webera (portale i żagle Warszawskiej) czy Zaginiona flota Jacka Campbella (skoki nadprzestrzenne albo hipernet), także korzystają z pokrewnych rozwiązań. Przykłady można by mnożyć, jednakże ja chciałbym się skupić na czysto naukowych aspektach związanych z istnieniem obiektów zwanych mostami czy też tunelami czasoprzestrzennymi, a w potocznym języku również ""wormholami"" (od angielskiego słowa wormhole, oznaczającego: ""dziurka robaka"" i zaproponowanego przez Johna Archibalda Wheelera). Pomysł tych tworów narodził się jako wzory w kajetach fizyków, ale chyba nie jest niczym niezwykłym korzystanie przez autorów fantastyki naukowej z rozwiązań i pomysłów podsuwanych przez naukowców. Koncepcję tunelu czasoprzestrzennego opracował niemiecki matematyk, fizyk i filozof Hermann Weyl, który był profesorem uniwersytetów w Getyndze i Princeton. Urzeczony opisem czasoprzestrzeni zaproponowanym na początku XX wieku przez Hermanna Minkowskiego snuł swoją wizję, lecz nie sprecyzował jej w postaci matematycznej.Pierwsze poważne, matematyczne badania przeprowadził nie kto inny jak sam Albert Einstein. W 1935 roku wspólnie z Nathanem Rosenem rozważał pewne kwestie zachowania się metryki w pobliżu powierzchni Schwarzschilda wokół dużych mas w ramach równań ogólnej teorii względności. Wcześniej Karl Schwarzschild wykazał, że w teorii Einsteina w miejscu znajdowania się masy punktowej powstaje osobliwość i rozciąga się ona na obszar o niewielkim promieniu, którego wielkość zależy od rozpatrywanej masy. Schwarzschild nie próbował wyjaśniać i interpretować tych wyników. Za to w kolejnym artykule, podając rozwiązanie, na przykładzie Słońca obliczył promień (dziś ów promień grawitacyjny zwany jest też promieniem Schwarzschilda), w którym osobliwość się zaczyna. Otrzymał wartość około trzech kilometrów. Einstein i Rosen doszli do przekonania, że nieciągłość czasoprzestrzeni wokół osobliwości, która jest centralnym obszarem czarnej dziury , będzie tworzyć coś w rodzaju nieskończonej studni grawitacyjnej. Jeśli dołożyć do tego drugą stronę - tu narodziła się koncepcja cały czas badanych teoretycznie, lecz nie odkrytych jeszcze białych dziur - dostaniemy możliwość połączenia dwóch asymptotycznych obszarów czasoprzestrzeni. Połączenie to będzie miało zerową długość, nawet jeśli wspomniane obszary czasoprzestrzeni są od siebie niezwykle odległe. Takie teoretyczne tunele nazywano tunelami Schwarzschilda albo mostami Einsteina-Rosena.Na początku lat 60. badaniem właściwości tuneli zajęli się: John Archibald Wheeler i Robert Fuller. Uczeni doszli do wniosku, że nawet gdyby takie tunele istniały, to po pierwsze do ich podtrzymania trzeba by niezwykłych stanów materii i nieskończonej energii oraz po drugie jakikolwiek transfer masy poprzez tunel prowadziłby do jego natychmiastowego unicestwienia.Problem zamknięcia tunelu pod koniec lat 80. badali Kip Thorne i Mike Morris, którzy wykazali, że dla ujemnej masy tunel może pozostać stabilny. Ich rozwiązania noszą w literaturze nazwę tuneli Morrisa-Thorne'a. Wracając do wspomnianego już Wheelera oraz skrótów czasoprzestrzennych (ten termin dla tuneli mogących transferować informację zaproponował Siergiej Krasnikow), jest jeszcze jedna koncepcja pokazująca możliwość istnienia wormholi. Istnienia w zupełnie innym aspekcie niż ten dotychczas prezentowany. Wheeler jest bowiem autorem koncepcji budowy czasoprzestrzeni na poziomie rozmiarów i czasów trwania zjawisk opisywanych tzw. parametrami Plancka. Piana Wheelera to nic innego jak infinitezymalne, bo liczące ledwie 10-35 m (sto trylionów razy mniej niż rozmiary protonu) czarne dziury zmieniające się w niewyobrażalnie krótkim czasie (10-33 s) w wormhole i na odwrót. Te wzajemne przemiany są, według Wheelera, najbardziej podstawową strukturą kwantowej próżni. Daje to niezwykłe możliwości snucia fantazji, gdyż owe tunele czasoprzestrzenne łączą przez krótki czas dwa, niekiedy odległe, miejsca w czasoprzestrzeni, a więc we wszechświecie. Zakładając zatem, iż może przez nie przepływać informacja, dojdziemy do wniosku, że praktycznie każdy punkt wszechświata jest połączony z innym... Fantastyczna perspektywa! ***Czy oprócz przedstawionej przez Nancy Kress w cyklu Prawdopodobieństwo możliwości wykorzystywania skrótów czasoprzestrzennych, jakimi są wormhole, istnieją inne możliwości podróży FTL (z ang. Faster Than Light, to jest szybciej od światła) rozważane nie tylko w literaturze SF, ale także przez naukę? Okazuje się, że tak. Wspomnę tu o jednym tylko, lecz całkiem świeżym pomyśle, który już został zaadaptowany przez autorów i trafił do fantastycznonaukowych opowieści. W 1994 roku meksykański fizyk Miguel Alcubierre przedstawił wyniki swoich rozważań nad pewną bardzo szczególną metryką czasoprzestrzeni, w której tworzyć można coś w rodzaju fali podłużnej. Opublikował je w bardzo poważnym piśmie: ""Classical and Quantum Gravity"", a artykuł zatytułował: The Warp Drive: Hyper-fast travel within general relativity (Hiperszybka podróż zgodna z ogólną teorią grawitacji), gdzie nazwa zjawiska stanowi ukłon w stronę fanów i twórców Star Treka. Alcubierre pokazał w swym artykule, że nie łamiąc zasad współczesnej teorii grawitacji, można tak pokierować parametrami metryki, by udało się doprowadzić do lokalnych zaburzeń czasoprzestrzeni pozwalających na przemieszczanie się szybciej niż światło. Mówiąc w dużym uproszczeniu: przestrzeń zwijamy przed sobą, z tyłu zaś rozpychamy, poruszając się na grzbiecie zaburzenia czasoprzestrzeni jak surfer na fali oceanicznej.W literaturze naukowej i popularnej funkcjonuje pojęcie ""napęd Alcubierre'a"", wszakże jest jeden malutki zgrzyt. Rozwiązania równań wymagają bardzo egzotycznych stanów i... ujemnej masy. Ale kto wie, może niedawne odkrycie bozonu Higgsa - Boskiej Cząstki - która odpowiada za masę, rozjaśni ten problem. Tymczasem w fantastyce odkrycie Alcubierre'a już się zadomowiło.Niegrawitacyjny modelunek czasoprzestrzeni, zwany ""kraftem"" w Perfekcyjnej niedoskonałości Jacka Dukaja, daje możliwość utworzenia kraftfali. Kraftfala przemieszcza się szybciej od światła, bo zaburzana jest czasoprzestrzeń, a ograniczenie prędkości do prędkości światła dotyczy tylko ciał materialnych poruszających się w danej czasoprzestrzeni. W powieści M. Johna Harrisona Światło k-statki zintegrowane z kapitanem poruszają się dzięki skręconym falom grawitacyjnym, zwanym przełomami Alcubierre'a. Wreszcie fani Star Treka wiedzą, że pojazdy poruszają się z prędkościami warpowymi dzięki temu, że jakoś zniekształcają czasoprzestrzeń...Nauka rodzi pomysły, które dzięki szerokiej popularyzacji są coraz szybciej podchwytywane przez autorów książek fantastycznych. Niestety ten typ fantastyki jest obecnie w odwrocie, ustępując miejsca znacznie łatwiejszym dla czytelnika, bo nie wymagającym przygotowania, opowieściom o zombie, wampirach i miłości. Również znacznie prostsza w odbiorze fantasy cieszy się większym wzięciem niż hard SF.Trzymając tę książkę w ręku i szykując się na dalszy ciąg rozpoczętej Księżycem prawdopodobieństwa przygody, wiedz, Drogi Czytelniku, że to literatura naprawdę wysokich lotów, oprócz doskonałej rozrywki oferująca też wiedzę, której rozległości życzę wszystkim. dr Leszek P. Błaszkiewicz,astrofizyk