Научный фантаст и ученый глумится над фантастами

Наука, фантастика и реальность . Борис Штерн.

1-35

Научная фантастика не соотносится с наукой

1-41

Ни один фантаст не предложил ничего, что было потом использовано наукой.

• 00:00:01 

  Введение

  • • Автор родом из Жигулёвска и вырос там до поступления в Физтех.  
  • • Его отец был главным инженером на Волжской ГЭС имени Ленина.  
  • • Основная тема выступления — наука, но также будет затронута фантастика.  
• 00:01:10 

  Наука и фантастика

  • • Научная фантастика не предлагает новых научных идей.  
  • • Примеры редких совпадений: «Наутилус» Жюля Верна как образ будущих атомных подводных лодок.  
  • • Фантастика мотивирует молодёжь к изучению науки.  
• 00:02:58 

  Познаваемость мира

  • • Современная философия и СМИ создают впечатление непознаваемости мира.  
  • • Наука — результат договорённостей между учёными, а не фантазия.  
• 00:03:38 

  Место человека во Вселенной

  • • Обсуждение одиночества человека во Вселенной и возможности межзвёздных перелётов.  
  • • Фантастика изображает человека могущественным, но это не соответствует реальности.  
• 00:04:26 

  Роль фантастики

  • • Фантастика не предсказатель будущего, а предупреждающая литература.  
  • • Пример Жюля Верна как просветителя своего времени.  
  • • Современные авторы, такие как Грег Иган, создают интересные вселенные с деформированными законами физики.  
• 00:05:52 

  Наука и фантасты

  • • Фантастам не обязательно разбираться в науке, но важно чувствовать её атмосферу.  
  • • Знание научно-популярной литературы полезно, но не обязательно.  
• 00:06:39 

  Критика фантастики

  • • Пример Лю Цисиня: его книги содержат научные ляпы, которые делают их чтение невозможным.  
  • • Стругацкие используют научную терминологию, создавая атмосферу, но их произведения не имеют научного обоснования.  
• 00:09:09 

  Классические примеры

  • • «Солярис» Лема: описание явлений через научный антураж, хотя науки как таковой нет.  
  • • Рекомендация прочитать «Солярис» для понимания научного антуража в литературе.  
• 00:09:28 

  Фред Хойл и Карл Саган

  • • Фред Хойл — знаменитый астрофизик, не получивший Нобелевскую премию за прорыв в нуклеосинтезе звёзд.  
  • • Он предположил эффект гигантского резонанса трёхчастичного, который объясняет образование углерода в звёздах.  
  • • Карл Саган написал научно-фантастические романы, такие как «Контакт».  
• 00:10:27 

  Научная фантастика и реальность

  • • Научная фантастика помогает создать атмосферу научного познания.  
  • • Реальные знания о мире превосходят фантазии фантастов.  
• 00:12:21 

  Моделирование структуры Вселенной

  • • Моделирование структуры Вселенной основано на теории гравитации, общей теории относительности и газодинамике.  
  • • Компьютерные модели соответствуют реальным данным о структуре Вселенной.  
• 00:13:51 

  Андрей Сахаров и квантовые флуктуации

  • • Сахаров предположил, что начальные возмущения во Вселенной связаны с квантовыми флуктуациями.  
  • • Его модель не учитывала, что квантовые флуктуации не могут объяснить формирование галактик.  
• 00:15:41 

  Модели Вселенной

  • • Обсуждались две модели Вселенной: горячая и холодная.  
  • • Позже выяснилось, что Вселенная была горячей, что подтвердилось измерением реликтового излучения.  
• 00:16:28 

  Акустические осцилляции

  • • В ранней Вселенной существовали звуковые волны, скорость которых была порядка скорости света.  
  • • Сахаров понял, что звуковые волны с разными периодами имели одинаковую фазу в начале расширения Вселенной.  
• 00:18:52 

  Реликтовое излучение

  • • Через 380 тысяч лет скорость звука упала почти до нуля, и волны застыли.  
  • • Излучение отклеилось от вещества, и фотоны полетели по прямой, создавая карту неба Вселенной.  
  • • Эта карта позволяет увидеть, как звуковые волны приходили в ноль и максимумы.  
• 00:20:25 

  Современные измерения

  • • Через 50 лет после работы Сахарова были проведены точные измерения реликтового излучения.  
  • • Эти измерения подтвердили идеи Сахарова о звуковых волнах в ранней Вселенной.  
• 00:21:04 

  Карта реликтового излучения

  • • Карта реликтового излучения Вселенной показывает неоднородности на уровне 10⁻⁵.  
  • • Вычислена постоянная часть излучения, составляющая 99,9%.  
  • • Пятна на карте — это более плотные или менее плотные участки Вселенной.  
• 00:21:48 

  Предсказания Сахарова

  • • Сахаров предсказал, что некоторые длины волн будут выделены, а другие подавлены.  
  • • Разложение карты подтверждает его предсказания.  
• 00:22:16 

  Глобальные параметры Вселенной

  • • Кривая реликтового излучения содержит все глобальные параметры Вселенной.  
  • • Предсказания Сахарова о запредельных масштабах плотности и времени подтвердились.  
• 00:24:24 

  Свойства ранней Вселенной

  • • Положение пика на кривой указывает на евклидовость пространства Вселенной.  
  • • Вселенная огромна и, вероятно, замкнута.  
  • • Из кривой известно количество тёмной материи и тёмной энергии.  
• 00:25:50 

  Инфляция и квантовые флуктуации

  • • Вячеслав Муханов объяснил, почему у Сахарова не получались галактики из квантовых флуктуаций.  
  • • Инфляция — это экспоненциальное раздувание пространства, которое растянуло квантовые флуктуации до размеров галактик.  
• 00:28:15 

  Спектр флуктуаций

  • • Муханов предсказал наклон спектра флуктуаций около 0,96–0,97.  
  • • Данные WMAP подтвердили предсказания Муханова.  
• 00:30:00 

  Ограничения теорий

  • • Общая теория относительности и квантовая механика несовместимы в некоторых областях.  
  • • Квантовая гравитация и сингулярности остаются нерешёнными проблемами.  
• 00:31:52 

  Тёмная энергия и материя

  • • Тёмная энергия медленно раздувает Вселенную с ускорением.  
  • • Свойства тёмной материи известны, но её природа остаётся загадкой.  
• 00:32:55 

  Поиск внеземной жизни

  • • Радиотелескопы не обнаружили сигналов внеземных цивилизаций.  
  • • Вопрос о вероятности жизни во Вселенной остаётся открытым.  
• 00:34:15 

  Минимальная сложность жизни

  • • Евгений Кунин оценил минимальную сложность самовоспроизводящейся системы на основе РНК.  
  • • Такая система должна содержать около 2000 нуклеотидов для начала дарвиновской эволюции.  
• 00:35:21 

  Вероятность возникновения жизни

  • • Вероятность случайной сборки двух тысяч букв составляет 10⁻⁵.  
  • • Если Кунин прав, то мы уникальны в пределах горизонта Вселенной.  
  • • Вселенная огромна, и где-то жизнь могла возникнуть.  
• 00:36:14 

  Теории происхождения жизни

  • • Число вселенных с благоприятными условиями для жизни бесконечно.  
  • • Нобелевский лауреат пытается объяснить дублирование молекул РНК без механизма копирования.  
  • • Кунин считает, что низкая точность копирования делает теорию маловероятной.  
• 00:37:40 

  Барьеры на пути к сложной жизни

  • • Армен Мокиджанян обсуждает барьеры на пути к сложным организмам.  
  • • Кислородный фотосинтез — сложный процесс, который трудно представить.  
  • • Переход от бактерий к эукариотам и многоклеточным организмам — маловероятные события.  
• 00:39:32 

  Эволюция и время

  • • Сложная жизнь на Земле появилась через четыре миллиарда лет после образования планеты.  
  • • Через миллиард лет Земля может стать непригодной для жизни.  
  • • Первые пять миллиардов лет Вселенной были малопригодны для жизни из-за высокой звёздной активности и космического излучения.  
• 00:41:46 

  Пределы человеческого могущества

  • • Люди не смогут передвигаться быстрее трёх процентов скорости света.  
  • • Путешествия во времени невозможны из-за принципа причинности.  
  • • Новые фантастические материалы и источники энергии не появятся из-за физических ограничений.  
• 00:45:27 

  Изоляция и цель человечества

  • • Земля изолирована от других звёздных систем.  
  • • Распространение жизни — благородная цель, если мы действительно уникальны.  
  • • Цель — доказать, что жизнь — редкий феномен во Вселенной.  
• 00:47:18 

  Источники энергии для космических полётов

  • • Антивещество сложно производить из-за высоких потерь энергии.  
  • • Термоядерный синтез неэффективен для космических полётов.  
  • • Позитроны дешевле, но их сложно удержать без антипротонов.  
• 00:50:11 

  Идеи Фримена Дайсона

  • • Фримен Дайсон предлагал использовать водородные бомбы для создания тяги в космосе.  
  • • Он был одним из зачинателей квантовой электродинамики и участвовал в безумных проектах.  
• 00:50:40 

  Проблемы управляемого термояда

  • • Продукты взрыва бомбы разлетаются во все стороны, теряя импульс.  
  • • Управляемый термояд пока не коммерчески выгоден.  
  • • Реакция с положительным выходом, но самоподдерживающейся она не является.  
• 00:51:26 

  Сложности получения реакции

  • • Для получения реакции необходимо увеличить температуру, плотность и время удержания на четыре порядка.  
  • • Критерии Лоусона усложняют процесс.  
  • • Успешное получение реакции значительно облегчило бы дальнейшие исследования.  
• 00:52:25 

  Варп-драйв и кротовые норы

  • • Варп-драйв искажает пространство, приближая далёкие области.  
  • • Работа Мигеля Алькубьера описывает метрику, но её природа не полностью исследована.  
  • • Есть подозрения, что это может быть кротовая нора, требующая миллионов солнечных масс и фантомной энергии.  
• 00:54:07 

  Проект «Топливный энергетический модуль»

  • • Проект направлен на сокращение времени достижения периферии Солнечной системы.  
  • • Финансирование и менеджмент проекта вялые.  
  • • Аналогичная ситуация в российской космонавтике в целом.  
• 00:54:48 

  Лазерная пушка на старте

  • • Идея использования лазера для ускорения микрозонта.  
  • • Юрий Мильнер профинансировал проект, но автор считает его рискованным.  
  • • Обсуждение с энтузиастом проекта Филиппом Любинном показало нереалистичность идеи.  
• 00:56:44 

  Ограничения лазерной пушки

  • • Нелинейные эффекты и турбулентность делают проект сложным.  
  • • Необходимость 20 миллионов фазируемых лазеров.  
  • • Проект, вероятно, подвис, но выделенные деньги пойдут на более реалистичные проекты.  
• 00:58:00 

  Скорость полёта на уране-235

  • • Максимальная скорость полёта на уране-235 — 13 тысяч километров в секунду.  
  • • Коэффициент полезного действия низкий, около 0,2.  
  • • Реальная скорость истечения — 6 тысяч километров в секунду, что позволяет разогнаться до 3% скорости света.  
• 00:58:52 

  Проблемы ускорения и теплоотвода

  • • Для быстрого ускорения требуется мощность около 10 гигаватт, которую нужно эффективно отводить.  
  • • Радиаторы размером 20 гектаров слишком велики для корабля весом 10 тонн.  
  • • Медленное ускорение и длительный полёт решают проблему теплоотвода.  
• 01:00:24 

  Долговечность реакторов

  • • Реакторы в космосе могут работать дольше благодаря невесомости и возможности использования длинных твэлов.  
  • • В космосе легче обеспечить однородность активной зоны реактора.  
• 01:01:23 

  Реакторы на быстрых нейтронах

  • • Реакторы на быстрых нейтронах позволяют выделять большую мощность в маленьком объёме.  
  • • Пример: реактор на 500 мегаватт в объёме 2 кубометра, который проработал всего 5 минут.  
• 01:03:12 

  Перелёт к ближайшей звезде

  • • Перелёт к ближайшей звезде, имеющей пригодную для жизни планету, займёт около 4000 лет.  
  • • Ближайшая пригодная для жизни планета находится в 20–25 световых годах от Земли.  
• 01:05:24 

  Конфигурация корабля и радиация

  • • Корабль должен быть разделён на двигатель, энергоблок и полезную нагрузку.  
  • • Для защиты от радиации используется сверхпроводящий соленоид с полем около 10 Тесла.  
• 01:07:04 

  Влияние радиации на эмбрионы

  • • Эмбрионы грызунов выдерживают дозу радиации в 200 бэр, но часть из них гибнет.  
  • • Замороженные эмбрионы менее уязвимы к радиации.  
• 01:09:09 

  Ограничения радиационной защиты

  • • Увеличение размера соленоида делает защиту слишком тяжёлой.  
  • • Более 4000 лет лететь нельзя из-за радиационных рисков.  
• 01:10:35 

  Проблемы адаптации на новой планете

  • • На новой планете может не быть кислорода, но можно использовать ГМО-цианобактерии для создания кислородной атмосферы.  
• 01:12:37 

  Долгосрочное планирование и деградация человечества

  • • Современный человек не готов планировать на долгосрочную перспективу.  
  • • Человечество может деградировать после достижения комфортной жизни.  
  • • Пример деградации: аномально сильная солнечная вспышка может привести к гибели человечества.  
• 01:14:35 

  Роль фантастики

  • • Фантастика помогает предсказывать пост-апокалипсисы и антиутопии, показывая, к чему могут привести определённые действия.  
  • • Книги с такими сюжетами помогают людям лучше понять возможные последствия своих действий.  
• 01:15:22 

  Замкнутая вселенная

  • • Замкнутая вселенная легче объясняется с точки зрения квантовой гравитации и квантовой механики.  
  • • В замкнутой вселенной положительная и отрицательная энергия гравитационной связи в сумме дают ноль.  
  • • Примеры рождения замкнутых вселенных включают сценарии с чёрными дырами и квантомеханические переходы.  
• 01:18:03 

  Научные идеи в фантастике

  • • Научная идея должна быть основой для создания реалистичного сюжета.  
  • • Разные авторы по-разному подходят к сочетанию науки и фантастики.  
• 01:18:47 

  Эпоха стагнации в физике

  • • Физика достигла пика развития в XX веке, сейчас наблюдается стагнация.  
  • • Основные направления развития: регистрация реликтовых волн и квантовая гравитация.  
• 01:19:40 

  Будущее биологии и технологий

  • • Эпоха революций в биологии и генной инженерии.  
  • • Перспективы развития искусственного интеллекта на уровне развитых насекомых.  
• 01:20:28 

  Будущее человечества

  • • Возможность преодоления барьеров, мешающих полётам в космос.  
  • • Размышления о переходе от белковых структур к кремниевым.  
  • • Неопределённость в вопросах сознания и эволюции.  
• 01:22:27 

  Взаимодействие с другими цивилизациями

  • • Законы физики одинаковы для всех цивилизаций во Вселенной.  
  • • Проблемы взаимодействия с цивилизациями из других галактик.  
• 01:25:12 

  Жизнь на Марсе

  • • Возможность заселения Марса и жизни без скафандров при создании атмосферы.  
  • • Источники кислорода на Марсе: полярные шапки и карбонаты.  
  • • Защита атмосферы от солнечного ветра с помощью искусственного магнитного поля.  
• 01:28:29 

  Космические лифты и этические вопросы

  • • Проблемы с созданием космических лифтов.  
  • • Использование Луны для добычи полезных материалов.  
  • • Этические вопросы, связанные с перемещением людей в космос.  
• 01:29:37 

  Этические вопросы и космическое излучение

  • • Этический вопрос решается добровольцами, которые хорошо предупреждены о невзгодах и опасностях.  
  • • Космическое излучение не является смертельной угрозой, но требует адаптации.  
  • • На Марсе доза излучения меньше из-за тонкой атмосферы, а под пятиметровым слоем грунта излучение практически отсутствует.  
• 01:30:36 

  Сценарии полёта на Марс

  • • Существуют различные сценарии полёта на Марс, включая доставку топлива на место.  
  • • Первые варианты предполагают оставление топливного бака на орбите Марса.  
  • • Более продвинутые сценарии включают генерацию топлива на Марсе, например, из метана.  
• 01:31:32 

  Рекомендации по сценариям

  • • Рекомендуется обратиться к Саше Хохлову для получения информации о сценариях полёта на Марс.