Автор Тема: Подледная цивилизация. Введение в историю европеанской астрономии  (Прочитано 108 раз)

риддик

  • Гость
Есть такое занятие — мысленный эксперимент, полезное и в науке, и в жизни. Давайте поэкспериментируем насчет способности разумных существ познавать мир, находясь в жутко неудобном для этого месте. Попробуем мысленно переместиться на Европу — четвертый по размеру из спутников Юпитера. Опустимся под ее многокилометровую кору, в подледный океан. Для познания мира хуже места не придумаешь, ведь «небо» здесь — действительно твердь, причем практически непроницаемая. Тем не менее воду на Европе подогревает приливное трение, которое возникает под действием притяжения огромной близкой планеты. Но если есть жидкая вода, то почему бы не быть и тем, кто в ней плавает?

Пусть под ледяным панцирем спутника родилась и развивалась цивилизация европеан. Они обитают во мраке, где заметным источником света может быть разве что биолюминесценция, а для ориентации пользуются эхолокацией, которая эффективна лишь на ограниченной дистанции. Но смогли бы европеане догадаться, что живут на круглом теле? Что надо льдом простирается бескрайний космос, что есть Юпитер и Солнце? Подумаем, как могла бы развиваться их космология — а заодно лучше разберем некоторые концепции и принципы научного познания.

РАЗВЕРНУТЬ СКРЫТЫЙ ТЕКСТ
Как европеане поняли, что мир круглый



 Подледная цивилизация («Популярная механика» №2, 2017)

Живя во мраке, жители подледного океана всегда испытывали проблемы с дальней навигацией. Отсутствие базовых ориентиров — звезд и Солнца — сильно задержало эпоху Великих географических открытий, пока европеане не догадались устанавливать цепочки акустических маяков. Ориентируясь по их опорным сигналам, путешественники далеко раздвинули пределы «цивилизованного мира», открыв подводные вулканы и дикие племена, нанесли на карту новые горные хребты и плодородные вулканические кальдеры... Наконец, были подготовлены и снаряжены знаменитые экспедиции кораблей «Кальмар» и «Медуза», которые направились в перпендикулярных направлениях — к гипотетическим краям Мира. Шло время, но экспедиции канули как в воду Океана.

Наконец от «Медузы» пришло экстренное сообщение, закодированное серией мощных гидравлических ударов: она пересекла цепочку маяков, оставленных «Кальмаром». Их перпендикулярные маршруты пересечься никак не могли, поэтому европеане сочли, что эта партия окончательно заблудилась, и уже приготовились оплакивать судьбу первопроходцев, как после долгой тишины в «центре» услышали обычные акустические сигналы экспедиций, а вскоре появились и сами корабли, целые и почти невредимые, но вернувшиеся в исходную точку с противоположных сторон. Посовещавшись, ученые решили, что те просто сбились с пути из-за неточностей в установке маяков и, описав круги, вернулись к началу.

Для выяснения причин навигационной ошибки была организована комиссия, которая подготовила настолько объемный и запутанный отчет, что разобраться в нем никто и не пытался. Пока один инженер не придумал навигационный гироскоп — инструмент, способный сыграть роль компаса и проверить всё в эксперименте. Создание громоздкого прибора профинансировала ассоциация судовладельцев, давно мечтавшая избавиться от пошлин за пользование акустическими маячками, — и работа закипела. Но при первом же запуске гироскопа инженеры обнаружили странный эффект: ось аппарата не держала направление, она медленно поворачивалась, описывая конус — словно вопреки закону сохранения вращательного момента.

Попытки исправить досадную ошибку не помогли, и инженеры обратились к известному специалисту в области теоретической механики. И тут наступил момент истины: оба факта — и странности путешествия «Медузы» с «Кальмаром», и прецессия оси гироскопа — сложились в голове ученого вместе. Они легко объяснялись одним, хотя и невероятным фактом: Мир — это вращающийся шар, а прецессия указывает на период и ось его вращения.

Как европеане узнали про Юпитер и Солнце


По некоторым данным, сквозь трещины в коре Европы бьют мощные гейзеры. Когда-нибудь эти разломы послужат «воротами», через которые европеане выглянут в космос

Вспомним, что для жителей великого Океана эхолокация — основной источник данных об окружающем мире. В ней европеане достигли большого мастерства, научившись точно измерять высоту ледяного панциря над собой. В ходе большого исследовательского проекта «Небесное дыхание» было показано, что лед периодически поднимается и опускается. Причем амплитуда этих колебаний разная, максимальна она в определенных — противоположных друг другу — точках Океана, а период в точности совпадает с периодом прецессии гироскопов.

Вот как объяснил эти эффекты европеанский физик, руководитель «Небесного дыхания»: «Представьте, что моя голова направлена по оси вращения Мира, а руки я вытягиваю в плоскости экватора. Я — наш круглый Океан и вращаюсь вокруг Большого Аттрактора, оставаясь повернутым к нему всегда одной стороной, лицом. Аттрактор тяжелый, он-то и вытягивает меня по направлению к себе своей гравитацией. Моя орбита не круговая: вот здесь я приближаюсь к Аттрактору, и он вытягивает меня сильнее, а здесь удаляюсь и становлюсь более круглым...». Европеане открыли Юпитер, даже не видя его.

Толщина ледяного панциря Европы измеряется километрами, а возможно, и десятками километров. Через такую оболочку может проникнуть лишь ничтожное количество света, и дальнейшее развитие европеанской космологии потребовало разработки совершенных фотоумножителей. Знакомая местным ученым биолюминесценция, желание «усилить» и использовать это явление природы вполне могло привести к развитию оптических технологий и появлению достаточно чувствительных приборов. Установленные на внутренней стороне ледяного щита, они позволили провести долгие наблюдения и собрать достаточно данных для того, чтобы вычленить из массы шума периодический сигнал и обнаружить источник света, вращающийся далеко за пределами их Мира.

Европеанские ученые с удивлением обнаружили, что период этого сигнала отстает от установленного времени «гироскопических суток» на небольшую, но постоянную величину — 1/1220. Иначе говоря, движение источника излучения отстает на один оборот за 1220 суток Европы. Объяснить это можно лишь тем, что где-то далеко вокруг Большого Аттрактора вращается отдельный неведомый источник света либо сам Большой Аттрактор вращается вокруг чудовищно далекого и массивного светила. «Судя по тому, что Внешний Источник своим тяготением никак не сказывается на вращении нашего Мира вокруг Аттрактора, он очень-очень далеко, — сказал руководитель проекта. — Но он же и очень ярок, ярче всего, что мы можем вообразить. Надо думать, что и масса у него огромная — и, видимо, именно мы с Аттрактором вращаемся вокруг него, а не наоборот».

Как европеане догадались о соседних мирах

Следующий прорыв европеанской астрономии связан с другим большим научным экспериментом, проектом «Второе дыхание», в котором использовались датчики новых поколений. Прикрепив к ледяному «небу» своего Океана акустические маяки, местные ученые измерили горизонтальные и вертикальные движения льда с недоступной прежде точностью и разложили их на периодические гармоники. Суточные колебания были понятны: они связаны с отклонениями оси вращения Мира при движении вокруг Аттрактора. Их значение позволило рассчитать эксцентриситет, вытянутость орбиты, а разница между силой деформаций льда в ближней и дальней от Аттрактора точках указала на его массу и расстояние до него.

Однако, помимо суточных приливов, в движениях льда обнаружились и другие гармоники, например продолжительностью примерно вдвое меньше «гироскопических суток». Объяснить их возможно было лишь тем, что на ледяную кору действует притяжение чего-то третьего. «И это нечто, — историческая речь, на которой была озвучена находка, сохранилась в многочисленных записях и воспоминаниях, — это нечто — другой Мир, двойник нашего, движущийся вокруг Большого Аттрактора по орбите меньшего радиуса, с периодом ровно в половину суток». Аналогичные гармоники указали и на другие «малые аттракторы» — так европеане открыли Ио, Ганимед и Каллисто.

Вместо послесловия

Даже европеане — существа, практически неспособные увидеть что-либо за пределами своей ледяной оболочки, — сумели узнать немало об окружающем их космосе. Мы, земляне, можем заглянуть гораздо дальше, и существование четырех крупных спутников далекого от нас Юпитера обнаружил еще Галилей. Но есть области, закрытые и от нас чем-то вроде ледяного панциря. Самая прямая аналогия — сфера последнего рассеяния реликтового излучения.

Это плазма ранней Вселенной, которая сделалась прозрачной лишь через 380 000 лет после Большого взрыва. Из более древних времен до нас не доходит ни один сигнал, который мы могли бы принять. Но астрономы наблюдают за легкой рябью на этом «плазменном панцире» и, упрощенно говоря, раскладывают ее на гармоники, так, как это делали с колебаниями ледяной оболочки подледные ученые Европы. Благодаря этому мы уже узнали немало о молодой Вселенной, о механизме ее возникновения, о ее самых первых мгновениях, о составе и даже — косвенно — о существовании бесконечного множества других вселенных, пробиться к которым нам никогда не суждено.