Наука чи фантазія: що є реальною фізикою та чистою вигадкою в серіалі "Проблема трьох тіл"

За самою назвою цього шоу стоїть реальна наука: три зорі, які взаємодіють одна з одною гравітацією, можуть бути настільки хаотичними, що неможливо точно розрахувати їхні майбутні траєкторії. Значна частина як серіалу, так і його першоджерела, книг Лю Цисіня, ґрунтується на різноманітних фізичних концепціях. Але на догоду сюжету, деякі з цих наук заглиблюються до неймовірних або навіть фізично неможливих масштабів, пише 24 Канал.

Проблема трьох тіл

Варто зазначити, що реальна фізична теорія називається "Задача трьох тіл", а не "проблема", однак її суті це не міняє.

Для двох об'єктів, що обертаються по орбіті, вчені можуть точно передбачити місцезнаходження і швидкість цих об'єктів далеко в майбутньому. Але для трьох або більше об'єктів, що обертаються, рух стає хаотичним. Це означає, що результати є непередбачуваним.

У серіалі "Проблема трьох тіл" інопланетна раса під назвою Сан-Ті населяє планету в потрійній зоряній системі за чотири світлові роки від Землі. Непередбачувані орбіти зірок призводять до "стабільних" і "хаотичних" ер. Хаотичні ери сіють хаос у кліматі планети, знищуючи цілі цивілізації.

Насправді близька до Сонця зоряна система Альфа Центавра містить три зірки і навіть планети на відстані близько чотирьох світлових років від Землі. Але ця система не хаотична. Дві більші зірки обертаються близько одна до одної, а менш масивна зірка обертається навколо них на відстані. Тож ця конкретна система має рішення, яке є досить стабільним.

Однак у гіпотетичній системі, в якій три зірки рухаються по орбіті хаотично, планета, ймовірно, не прожила б довго. Швидше за все, планета дуже швидко впаде в одну із зірок або буде просто викинута в космос гравітацією.

Квантова заплутаність

У серіалі Сан-Ті здатні маніпулювати подіями на Землі, спілкуючись із людьми, керувати відеоекранами та динаміками, втручатися в експерименти з фізики елементарних частинок на відстані і навіть змушувати зірки блимати (хоча насправді вони не блимали). Ці здібності пояснюються за допомогою так званих софонів, які в серіалі описуються як суперкомп'ютери розміром з протон.

Один протон, згідно сюжету, може стати суперкомп'ютером, тому що Сан-Ті використовують додаткові виміри для їх створення. Додаткові виміри — це реальна фізична ідея: наприклад, у теорії струн вчені припускають, що існує 10 або більше вимірів, замість трьох відомих нам просторових і одного часового виміру. Але, як зазначає сучасна наука, ці додаткові виміри повинні бути крихітними. У серіалі ж додаткові виміри розгортаються до величезних розмірів, щоб дозволити комп'ютеру бути втіленим у протоні. Модифікований протон стає дуже великим за допомогою інопланетної технології, а потім може швидко змінювати розмір від гігантського до крихітного за бажанням Сан-Ті. Поки протон великий, розміром із планету, прибульці, як показано в 5 серії, фактично друкують на ньому мікросхеми, створюючи суперкомп'ютер. Після цього він згортається до початкового розміру, але зберігає всі нові властивості. Це цілковита наукова фантастика.

Ще одна загадка: Сан-Ті прискорюють софони, щоб відправити їх на Землю зі своєї планети й таким чином маніпулювати подіями тут, але не пояснюється, як софони сповільнюються і долітають неушкодженими в земній атмосфері. Високошвидкісні протони з космосу регулярно потрапляють в атмосферу Землі – їх називають космічними променями. Коли ці космічні промені прилітають, вони розпадаються на зливи частинок. Так само й софон потрапив би в атмосферу й розпався.

Але це ще не все. Згідно з сюжетом, софони можуть передавати інформацію до Сан-Ті і назад зі швидкістю, що перевищує швидкість світла – миттєво. У серіалі це пояснюється квантовою заплутаністю — реальною особливістю фізики, якою часто зловживають автори наукової фантастики. Згідно з реальною теорією, заплутані частинки мають властивості, які пов'язані між собою і дублюють одна одну в реальному часі. Якщо розвести дві частинки на будь-яку відстань, навіть на інші кінці галактики чи Всесвіту, маніпуляції з однією частинкою миттєво призведуть до однакового результату на іншій. Таким чином вимірювання однієї частинки дозволяє дізнатися, що відбувається з іншою, хоча ту відділяють світлові роки.

Але фізики абсолютно чіткі в одному: квантова заплутаність не може передавати інформацію. Кожне вимірювання заплутаної частинки дає випадковий результат. Тож найкраще, що ми могли б зробити, це провести вимірювання, отримати випадкові числа, а потім на іншій стороні теж отримали б випадкові числа.

Чи можуть ядерні вибухи живити космічний зонд

За сюжетом, Сан-Ті прямують до Землі, але їхнє прибуття буде не настільки швидким, як прибуття крихітних софонів, які вдалося розіграти до гігантської швидкості. Інопланетній расі знадобиться аж 400 років, щоб прибути особисто.

У пошуках можливих рішень цієї проблеми люди відправляють зонд назустріч. Щоб розігнати його до швидкості близько 1 відсотка від швидкості світла, команда вирішує провести серію ядерних вибухів, ретельно розрахованих за часом, щоб велике вітрило вловило ці вибухи й потягло апарат уперед, збільшуючи швидкість з кожним наступним вибухом.

За словами космолога Жака Делабруа з Національної лабораторії Лоуренса Берклі в Каліфорнії, США, та Національного центру наукових досліджень у Франції розрахунки можуть спрацювати, але ефективність кожного вибуху буде невеликою. Більша частина енергії кожного вибуху буде втрачатись у космосі і не піде на приведення зонда в рух. "Я думаю, що це трохи оптимістично", – каже він.

Що ще

За словами Делабруа, в шоу було багато інших моментів, які, хоч і базувалися на реальній науці, але в підсумку виявилися неправдоподібними:

• Наприклад, нановолокна дійсно можуть створювати вражаюче міцні матеріали, але окремі нановолокна не змогли б розрізати на частини цілий корабель.
• Учені намагалися відправити повідомлення інопланетянам, але Сонце не посилювало б радіосигнал, який транслювали люди.
• Люди на поверхні планети не могли б бути підняті в повітря зірками, які вишикувалися одна біля одної. Для цього знадобилися б величезні приливні сили, які б розірвали всю планету на шматки ще раніше.