Саммари книги Мичио Каку Будущее человечества. Колонизация Марса, путешествия к звездам и обретение бессмертия: краткое содержание

Введение

За свою историю человечество пережило множество глобальных катастроф, способных стереть цивилизацию с лица Земли. Падение астероидов, извержения супервулканов, ледниковые периоды и эпидемии уже ставили планету на грань вымирания. Сегодня к этим природным угрозам добавляются техногенные риски: глобальное потепление, ядерные войны и создание неконтролируемого искусственного интеллекта. Рано или поздно Земля станет слишком уязвимым домом для человечества.

Выживание вида требует неизбежного выхода в открытый космос и колонизации других миров. Эта трансформация разворачивается в рамках четырех последовательных волн научно-технического прогресса. Сначала человечество осваивает околоземную орбиту, Луну и соседние астероиды. На втором этапе происходит терраформирование Марса и создание автономных колоний. Третья волна открывает путь к спутникам внешних планет и дальним космическим станциям. Наконец, четвертая волна выводит цивилизацию к другим звездным системам с помощью принципиально новых двигателей.

Книга Мичио Каку детально описывает этот грандиозный переход, опираясь на фундаментальные законы физики, достижения современной робототехники и генетики. Вы узнаете, как наука превращает научную фантастику в неизбежную реальность ближайших столетий.

Каждому, кто интересуется будущим науки и выживанием человечества, книга дает ответы на фундаментальные вопросы:

• Какие технологии позволят превратить безжизненный Марс в цветущий сад?
• Как именно инженеры планируют преодолевать световой барьер и путешествовать к другим звездам?
• Способна ли генная инженерия и цифровизация сознания подарить человеку биологическое бессмертие?
• Что такое шкала Кардашёва и к какому типу цивилизации мы приближаемся?
• Как человечество сможет пережить тепловую смерть Вселенной?

1. История и истоки ракетостроения

Пионеры космонавтики Циолковский, Годдард и фон Браун заложили теоретические и практические основы ракетной техники, открыв человечеству дорогу к звездам.

Человечество обязано расселиться по другим мирам, так как вымирание является нормой для живых организмов, а Землю в будущем ждут неминуемые катастрофы. Более 99,9% всех когда-либо существовавших на Земле видов вымерли.

Вам угрожают самые разные опасности:

• природные катаклизмы вроде новых ледниковых периодов и извержений супервулканов;
• падения астероидов;
• превращение Солнца в красный гигант через 5 млрд лет;
• антропогенные кризисы, включая глобальное потепление и ядерные войны.

Извержение супервулкана Тоба 75 000 лет назад в Индонезии выбросило 2800 куб. км грунта, оставив в Малайзии и Индии слой вулканического пепла до 10 м. Тогда популяция людей сократилась примерно до 2000 человек, став репетицией будущих катастроф. По состоянию на август 2018 г. было зарегистрировано 18 549 околоземных астероидов. Единственная страховка для выживания вида — превратиться в двухпланетный вид и создать надежный запасной аэродром.

Теория Циолковского

Русский ученый-самоучка Константин Циолковский заложил теоретические основы космонавтики, рассчитав космические скорости и выведя уравнение зависимости массы ракеты от топлива. Циолковский разработал свою теорию в условиях бедности и изоляции, проводя время в библиотеках и применяя законы Ньютона к космическим полетам. В 1903 году он опубликовал знаменитое ракетное уравнение.

Ученый рассчитал вторую космическую скорость для Земли, которая составляет 11,2 км/с. Из ракетного уравнения следует экспоненциальная зависимость расхода топлива от требуемой скорости полета. Это доказывает необходимость огромных запасов горючего для космических путешествий.

Ракеты на жидком топливе

Роберт Годдард изобрел ключевые элементы современных ракет, включая двигатели на жидком топливе, многоступенчатую конструкцию и системы гироскопической стабилизации. Поняв неэффективность порохового топлива, Годдард создал систему из двух баков с жидким топливом и окислителем для управляемого горения. Он также предложил сбрасывать пустые ступени для уменьшения массы и применил гироскопы для удержания ракеты на заданном курсе.

19 октября 1899 года Годдард решил заняться ракетами, вдохновленный научно-фантастическими романами. В 1926 году он запустил первую в истории ракету на жидком топливе. Аппарат взлетел на высоту 12,5 м, пробыл в воздухе 2,5 секунды и приземлился на капустную грядку на расстоянии 56 м от точки старта.

Эпоха Фау-2 и космическая гонка

Вернер фон Браун использовал наработки предшественников для создания мощнейшей ракеты «Фау-2», которая открыла дорогу военным ракетным программам и полетам в космос. Получив щедрое финансирование от нацистского правительства Германии в 1934 году, фон Браун получил ученую степень по физике и создал баллистическую ракету. Длина «Фау-2» составляла 14 м, вес — 12,5 т, а скорость достигала 1700 м/с при дальности полета 300 км и максимальной высоте 90 км.

Ракета применялась для бомбардировок Лондона и Антверпена, унеся жизни 9000 человек в странах-союзниках, а при строительстве ракет погибло не менее 12 000 заключенных. Всего было запущено более 3000 таких ракет. В 1945 году фон Браун сдался союзникам и вместе с командой инженеров был перевезен в США, где спроектировал гигантскую ракету «Сатурн-5».

Соперничество США и СССР в период холодной войны стимулировало стремительное развитие космических технологий и привело к высадке человека на Луну. Запуск советского «Спутника-1» в октябре 1957 года вызвал шок в США, после чего президент Кеннеди объявил о национальной цели. В пиковый период на космическую программу расходовалось 5,5% федерального бюджета США. Кульминацией стала ракета «Сатурн-5», которая была на 18 м выше статуи Свободы и могла поднять 14,5 т полезного груза. 20 июля 1969 года поколение Спутника отпраздновало историческую победу — высадку человека на Луну.

2. Покидая Землю: Луна и астероиды

После завершения программы «Аполлон» космическая программа США столкнулась с кризисом стоимости и спадом интереса, что привело к переходу инициативы к частным предпринимателям. Создание космических челноков не оправдало надежд на удешевление полетов из-за высокой стоимости запусков.

Отказ от государственных монополий в космосе открыл дорогу частному бизнесу и принципиально новым подходам к освоению внеземных пространств.

В 2011 году президент Обама ликвидировал лунную и марсианскую программы НАСА, из-за чего американские астронавты временно стали летатать на российских ракетах. Начало эксплуатации космических челноков состоялось в 1981 году. Каждый пуск «шаттла» стоил около $1 млрд, а доставка одного килограмма груза на орбиту обходилась примерно в $60 000. В катастрофах «Челленджера» и «Колумбии» погибли 14 астронавтов, а после закрытия программ в 2011 году 20 000 ветеранов НАСА во Флориде оказались без работы.

Окололунная база и лунные ресурсы

НАСА использует Луну не как конечный пункт, а как испытательный полигон и трамплин для будущей пилотируемой экспедиции на Марс. В октябре 2015 года было официально объявлено о долгосрочном проекте отправки астронавтов на Марс через предварительное возвращение на Луну.

Для этих целей агентство разрабатывает тяжелую ракету SLS, корабль «Орион» и окололунную станцию Lunar Orbital Platform-Gateway. Строительство станции начнется в 2023 году, а ее ввод в строй запланирован на 2026 год, тогда как доставка астронавтов на орбиту вокруг Марса намечена на 2033 год. В этом проекте задействован транспорт Deep Space Transport.

Постоянная лунная база может стать самообеспечивающимся центром благодаря запасам воды-льда на полюсах и местным строительным материалам. В затененных кратерах Южного полюса Луны обнаружены огромные залежи льда, который можно превращать в питьевую воду и ракетное топливо.

• Оценочные запасы льда в северной полярной области Луны составляют 600 млн т.
• В каждой тонне лунного грунта реголита содержится 100 кг кислорода.

Лунный грунт реголит можно спекать микроволнами в прочные кирпичи для строительства баз без доставки материалов с Земли. Компания Moon Express получила разрешение на коммерческую деятельность и планирует доставить на Луну беспилотный вездеход для поиска залежей льда.

Частная космонавтика миллиардеров

Частные предприниматели-миллиардеры бросают вызов неповоротливой бюрократии НАСА, пытаясь сделать космические полеты дешевыми и коммерчески доступными. Джефф Безос и Илон Маск на собственные средства создают ракетные компании Blue Origin и SpaceX. Они разрабатывают многоразовые ракеты-носители для снижения стоимости полетов в десять раз и открывают эру космического туризма.

Джефф Безос основал компанию Blue Origin для создания ракет «Нью Шепард» и «Нью Гленн», а Илон Маск создал SpaceX и разработал многоразовую ракету «Фалкон». Стоимость суборбитального полета оценивается в 200 000 долларов, а приз Ansari X Prize в 10 миллионов долларов был выигран кораблем SpaceShipOne в 2004 году.

Луна сформировалась в результате гигантского столкновения молодой Земли с крупным планетоидом размером с Марс. Около 4,5 млрд лет назад планетоид Тейя по касательной столкнулся с Землей, выбив огромный кусок породы, который под действием гравитации со временем превратился в лунный шар. Астронавты привезли на Землю 382 кг лунного грунта, состав которого оказался близок к земным породам. Из-за приливного захвата радиус лунной орбиты увеличивается на 4 см ежегодно.

Богатства пояса астероидов

Пояс астероидов рассматривается как будущий неиссякаемый источник редких металлов и полезных ископаемых для земной и космической экономики. Астероиды содержат огромные объемы платины, палладия и редкоземельных элементов. Частные компании вроде Planetary Resources планируют добывать эти ресурсы и доставлять их к Земле или на Луну, используя крупнейший объект Цереру как оперативную базу.

В июле 2015 года мимо Земли пролетел астероид диаметром около 300 метров, в ядре которого предположительно содержалось 90 миллионов тонн платины. Суммарная масса всех известных астероидов составляет 4% от массы Луны, а размер карликовой планеты Церера достигает 930 км в поперечнике. Оценочная стоимость платины в астероиде, пролетевшем в 2015 году, составляет 5,4 трлн долларов.

3. Колонизация и терраформирование Марса

Марс является главным кандидатом для создания второй планеты человечества, а его терраформирование и использование местных ресурсов сделают планету обитаемой.

Планы экспедиции и марсианские угрозы

Создавая компанию SpaceX и многоразовые ракеты серии «Фалкон», Илон Маск стремится сделать человечество многопланетным видом, планируя отправить первый флот с сотнями колонистов на Красную планету. Расчетная стоимость запуска ракет на Марс по оценке Маска составляет 10 млрд долларов. В 2018 году планировалось отправить автоматический аппарат Маска к Марсу, а на 2024 год намечена пилотируемая экспедиция.

Илон Маск в возрасте 12 лет продал за 500 долларов свою первую компьютерную игру «Бластер», а позже заработал миллионы на продаже интернет-стартапов и вложил их в развитие SpaceX и Tesla.

Пилотируемая экспедиция на Марс сопряжена с критическими угрозами для жизни, включая жесткую радиацию, микрометеориты и последствия невесомости. Путешествие к Марсу займет около девяти месяцев в одну сторону. Длительное пребывание в невесомости приводит к атрофии мышц, потере костной массы и проблемам со зрением, а космические лучи и солнечные вспышки несут смертельную дозу радиации и повреждения мозга. За двухлетнее путешествие астронавту грозит доза радиации, превышающая земную в 200 раз.

Космонавт Валерий Поляков установил рекорд пребывания на орбите, проведя там 437 суток, после чего с трудом смог выбраться из аппарата.

План НАСА по отправке людей на Марс включает использование лунной станции Gateway, межпланетного корабля Deep Space Transport и ионных двигателей. Астронавты сначала доберутся до лунной орбиты, пересядут на большой корабль с гелиотермическими электрореактивными двигателями, работающими на ионах газа, которые разгоняют аппарат на протяжении месяцев. Капсула «Орион» весит 25 т, а Transport — 41 т, при этом объем нового корабля превосходит капсулу «Аполлон» на 50%.

Полет космического корабля «Орион» к окололунной станции Lunar Orbital Platform-Gateway с последующим переходом на Deep Space Transport займет трое суток до Луны, а старт самой миссии намечен примерно на 2033 год.

Стратегия Mars Direct

Концепция Mars Direct предлагает радикально удешевить марсианскую экспедицию за счет отказа от возвращения корабля из дома и производства ракетного топлива прямо на месте из атмосферного углекислого газа. Роберт Зубрин предложил отправлять на Марс беспилотный аппарат с небольшим количеством водорода, который с помощью химических реакций производит на месте более ста тонн метана и кислорода для обратного старта. Экипаж прибывает на другом модуле, а возвращается на подготовленном заранее корабле.

Стоимость проекта марсианской экспедиции НАСА 1990 года составляла 450 млрд долларов, что вызвало шок у публики. Беспилотный корабль несет 8 т водорода, производя на месте до 112 т метана и кислорода.

Для имитации марсианских условий создана база Mars Desert Research Station в штате Юта, через которую с ее основания в 2001 году прошло более тысячи человек. На Красной планете расположены крупнейший вулкан Солнечной системы гора Олимп и гигантская система каньонов Долины Маринера. В отличие от Земли, древние кратеры и ландшафты Марса замерзли во времени из-за отсутствия водной эрозии и тектоники.

Гора Олимп примерно в 2,5 раза выше Эвереста, а каньон Долины Маринера растянулся примерно на 5000 км.

Методы терраформирования

Терраформирование Марса потребует искусственного запуска парникового эффекта для разогрева ледовых шапок, высвобождения воды и углекислого газа, что в перспективе сделает планету пригодной для сельского хозяйства. Для разогрева планеты предлагается использовать орбитальные спутники-отражатели, доставку аммиака из астероидов или парниковые газы. Как только температура поднимется на несколько градусов, процесс станет самоподдерживающимся, давление атмосферы вырастет, и на поверхность вернется жидкая вода.

Для запуска процесса таяния льдов достаточно поднять температуру на 6 °C, а при полном растапливании марсианских ледовых шапок глубина океана составила бы от 5 до 10 м.

Низкое марсианское тяготение и разреженная атмосфера радикально изменят физику движения и спорта, наделив людей сверхчеловеческими возможностями в прыжках, но лишив привычного контроля над мячом. На Марсе притяжение составляет около 40% от земного, а атмосферное давление — всего 1%. Из-за этого атлеты смогут прыгать втрое выше и исполнять невероятные акробатические трюки, однако аэродинамика мячей полностью изменится, сделав невозможным привычное управление кручеными ударами.

Фигуристы смогут исполнять пятерные прыжки и головокружительные вращения благодаря слабому тяготению и разреженному воздуху.

4. Спутники газовых гигантов и кометное шоссе

Подземные океаны Европы и углеводородные озера Титана открывают новые перспективы для колоний, а облако Оорта послужит стартовой площадкой к другим звездным системам.

Океаны Европы и приливный разогрев

Спутники газовых гигантов, в частности Европа у Юпитера, обладают огромными подземными океанами жидкой воды благодаря внутреннему теплу от мощных приливных сил планеты-гиганта.

Несмотря на нахождение далеко за пределами зоны обитаемости Солнца, Европа разогревается за счет трения в ядре, вызванного гравитационным сжатием и вытягиванием со стороны Юпитера. Под ее ледяной коркой скрывается океан, превосходящий по объему земной в 2–3 раза.

Для исследования ледового покрова и водяных фонтанов Европы NASA планирует запуск космического аппарата Europa Clipper. Стоимость проекта составляет около $2 млрд, а запуск был запланирован примерно на 2022 г.

Колонизация Титана

Титан, спутник Сатурна, обладает плотной атмосферой и озерами из жидких углеводородов, что делает его пригодным для создания колонии и базы снабжения, несмотря на экстремальный холод.

Атмосфера Титана состоит в основном из азота, а давление на 45 % превышает давление атмосферы Земли, что избавляет вас от риска декомпрессии. Поверхностный лед можно использовать для получения воды и ракетного топлива, а углеводороды служат источником энергии. Из-за слабого солнечного света сельское хозяйство там крайне затруднено.

На поверхности Титана царит температура –180 °C, тяготение составляет около 15 % от земного, а астронавт получает всего 0,1 % от земного солнечного света. Эти данные получены благодаря космической станции «Кассини» и зонду «Гюйгенс», совершившему посадку в 2005 г.

Кометное облако Оорта

Триллионы комет в поясе Койпера и облаке Оорта могут послужить естественными промежуточными станциями и топливными базами для «прыжков» человечества к другим звездным системам.

По аналогии с древними полинезийцами, пересекавшими океаны от острова к острову, вы сможете использовать кометы как космическое шоссе. Регулярные заправочные станции на ядрах комет позволят преодолевать межзвездные расстояния поэтапно.

Облако Оорта может тянуться от Солнечной системы на расстояние до трех световых лет. Для сравнения, ядро кометы Галлея составляет около 16 км в поперечнике, а траектории этих небесных тел некогда рассчитывали Исаак Ньютон и Эдмунд Галлей.

5. Искусственный интеллект и робототехника в космосе

Развитие глубокого обучения и самовоспроизводящихся роботов критически важно для автономного строительства внеземных баз в условиях задержки связи.

Узкий ИИ и нейронные сети

Современные системы искусственного интеллекта узкоспециализированы и не обладают самосознанием, здравым смыслом или творческим началом. Программа DeepMind AlphaGo победила чемпиона мира по го Ли Седоля в 2016 году, но у нее нет общего понимания мира. В отличие от людей, машины не учатся на повседневном опыте.

Роботы успешно справляются с дистанционным управлением, но для колонизации планет требуются подлинные автоматы, способные работать автономно в условиях задержки радиосвязи.

Искусственный интеллект должен развиваться по принципу нейронных сетей и глубокого обучения, подражая биологическим организмам. В отличие от цифровых компьютеров, мозг человека не имеет жесткой программы и перепрошивает себя после освоения навыков согласно правилу Хебба. Родни Брукс создал «жукоботов» и «инсектоидов», которые учатся передвигаться на шести ногах методом проб и ошибок. Глубокое обучение позволяет машинам справляться с непредвиденными ситуациями в космосе.

Самовоспроизводящиеся автоматы

Создание самовоспроизводящихся роботов, использующих местные ресурсы и 3D-печать, необходимо для создания самодостаточной инфраструктуры в космосе.

Основываясь на идеях Джона фон Неймана и отчете НАСА 1980 года, роботы могут добывать внеземной реголит и плавить его для получения металлов. Благодаря экспоненциальному росту числа копий такие машины смогут массово возводить базы и добывать ископаемые без постоянной доставки грузов с Земли.

Нанотехнологии вроде графена и углеродных нанотрубок радикально снизят стоимость строительства внеземных поселений благодаря сверхмалому весу и максимальной прочности. Графен представляет собой ультратонкий слой атомов углерода, который в 299 раз прочнее стали и прочнее алмазов, а углеродные нанотрубки — это свернутые листы графена. Их массовое производство позволит строить частично прозрачные города на Марсе и легкие скафандры. Слон, поставленный на карандаш, а карандаш на графеновое полотно, не порвет его.

Риски сингулярности

Пространственно-временная теория сознания измеряет уровень осознанности количеством цепей обратной связи, необходимых для моделирования себя в пространстве, обществе и будущем. Термостаты и цветы находятся на нулевом уровне, рептилии и насекомые — на первом, а общественные животные — на втором. Человек обладает темпоральным сознанием благодаря префронтальной коре, которая непрерывно моделирует будущее.

Главной долгосрочной угрозой развития ИИ является достижение сингулярности по Рэю Курцвейлу к 2045 году и обретение машинами самосознания, когда их цели могут разойтись с человеческими.

• В краткосрочной перспективе ИИ принесет процветание, по версии Марка Цукерберга.
• В долгосрочной перспективе возникают серьезные риски, по версии Илона Маска.

В 2017 году между Марком Цукербергом и Илоном Маском состоялся публичный спор относительно угроз и пользы искусственного интеллекта. Переход станет опасным, когда роботы начнут осознавать себя и формулировать собственные цели, что требует разработки надежных механизмов отключения.

6. Межзвездные путешествия и двигатели будущего

Преодоление межзвездных расстояний потребует создания лазерных парусов, термоядерных двигателей и теоретических варп-систем на основе минус-энергии. Традиционные химические ракеты бессильны перед масштабами Галактики из-за экспоненциального роста массы топлива. Чтобы отправить аппарат к соседним звездам, вам понадобятся принципиально новые источники тяги.

Лазерные нанокорабли Breakthrough Starshot

Проект Breakthrough Starshot предлагает использовать лазерные лучи с Земли для разгона сверхлегких нанокораблей с парусами до пятой части скорости света.

Нанокорабли весят всего 20 граммов и содержат миллиарды транзисторов. Батарея лазеров мощностью 100 ГВт способна разогнать такой аппарат до 1/5 скорости света, что сократит время полета до системы альфа Центавра до 20 лет.

Стивен Хокинг публично поддержал проект Breakthrough Starshot в 2016 году, а инвестор Юрий Мильнер выделил на его развитие 100 млн долларов.

Альтернативные методы космической тяги обладают высоким удельным импульсом и подходят для дальних полетов:

• Солнечные паруса используют давление света и фотонов для ускорения.
• Ионные двигатели ускоряют ионы газа с помощью электрического поля для долгой работы.
• Проект «Орион» предполагал разгон крупных кораблей серией взрывов мини-бомб.

Японский аппарат IKAROS в 2010 году успешно развернул парус размером 14 на 14 метров и достиг Венеры за счет давления солнечного света.

Термоядерные ракеты и антивещество

Термоядерные ракеты теоретически способны разгонять огромные корабли до значительной доли скорости света, но требуют сложнейших систем удержания плазмы. Проект «Дедал» рассчитывал использовать мини-бомбы для ядерного синтеза, а современные установки вроде ITER и National Ignition Facility отрабатывают магнитное и инерциальное удержание.

Мичио Каку лично посещал Ливерморскую национальную лабораторию и видел установку National Ignition Facility с батареей из 192 лазерных лучей. Эти лазеры способны сжимать таблетку дейтерида лития до температур в 100 млн градусов, высвобождая 500 трлн ватт энергии за триллионные доли секунды.

Двигатели на антивеществе обеспечивают максимальную эффективность преобразования материи в энергию, но сталкиваются с непреодолимыми пока проблемами стоимости и хранения. Аннигиляция вещества и антивещества выделяет энергию со стопроцентной эффективностью, в то время как ядерное оружие дает лишь 1 %.

Стоимость 1 грамма антивещества в сегодняшних ценах составляет около 70 трлн долларов. Для его удержания требуются ловушки Пеннинга с мощными магнитными полями, которые не дают антиматерии касаться стенок контейнера.

Кротовые норы и варп-двигатель

Общая теория относительности допускает существование кротовых нор и варп-двигателей, но для их стабилизации необходима экзотическая минус-энергия. Мигель Алькубьерре рассчитал пузырь, который сжимает пространство перед кораблем и расширяет его позади.

Мигель Алькубьерре придумал свой варп-двигатель перед телевизором, вдохновленный сериалом «Звездный путь» и тем, как корабль «Энтерпрайз» искривляет пространство.

Согласно теореме Стивена Хокинга, любые сверхсветовые путешествия требуют наличия минус-материи или минус-энергии с антигравитационными свойствами. Расчетное количество такой минус-энергии для создания варп-пузыря достигает массы Юпитера, что делает подобные технологии делом отдаленного будущего.

7. Поиск экзопланет и биологическое бессмертие

Открытие тысяч экзопланет доказывает распространенность землеподобных миров, а генетические технологии и цифровой коннектом позволят человеку преодолеть старение.

Перепись экзопланет телескопом Кеплер

Космический телескоп «Кеплер» и другие миссии революционизировали астрономию, открыв тысячи экзопланет и доказав распространенность землеподобных миров и суперземель в Галактике.

Поиск ведется транзитным методом по падению яркости звезды и методом радиальной скорости на основе доплеровского эффекта. Данные показали огромное разнообразие систем, включая горячие юпитеры и планеты-странники. В базе НАСА на 2017 год числилось 4496 кандидатов и 2330 подтвержденных статусов, а всего в Млечном Пути обнаружено 4000 экзопланет.

Сара Сигер купила свой первый телескоп на деньги, заработанные в летние каникулы, а в 15 лет увлеченно рассказывала друзьям о сверхновой 1987а.

Телескоп «Кеплер» весит 1050 кг, имеет диаметр зеркала 140 см и расположен на удалении 100 млн км от Земли. Он проанализировал 200 000 звезд, зафиксировав падение светимости на 1 % от Юпитера и всего на 0,008 % от землеподобной планеты. Общее число землеподобных планет в Галактике оценивается в 20 млрд.

Теломераза и генное редактирование CRISPR

Предел деления клеток человека задается укорочением концов хромосом — теломерами, а фермент теломераза потенциально способен остановить эти биологические часы, хотя это сопряжено с риском рака.

При каждом делении клетки теломеры укорачиваются, пока не достигают предела Хейфлика в 50–60 делений, после чего клетка дряхлеет. Нобелевский лауреат Элизабет Блэкберн связала короткие теломеры с риском сердечно-сосудистых заболеваний, который возрастает на 40 %. Фермент теломераза защищает концы хромосом и позволяет клеткам делиться бесконечно, однако раковые клетки используют тот же механизм для своего бессмертия.

Доктор Майкл Уэст из Geron Corporation экспериментировал с теломеразой и смог добиться бесконечного деления клеток кожи в лабораторных условиях.

Серьезное ограничение калорийности питания на треть способно увеличить продолжительность жизни животных на 30 % за счет включения защитных биологических механизмов выживания. В дикой природе в тощие времена животные входят в состояние, близкое к анабиозу, для сохранения ресурсов. Этот метод ограничения калорий был успешно протестирован на дрожжах, червях, насекомых, мышах, крысах, собаках, кошках и приматах. Фармацевтика ищет химические соединения вроде ресвератрола из красного вина для имитации этого эффекта без жестких диет.

Цифровое бессмертие и коннектом

Цифровое бессмертие предлагает сохранить личность в виде оцифрованного коннектома мозга или запустить его в суперкомпьютере для управления роботом-аватаром в космосе.

Поскольку хрупкие биологические тела плохо переносят тяготы межзвездных полетов, можно оцифровать сознание, проанализировав цифровой след или создав карту всех нейронных связей. Проект «Человеческий мозг» моделирует функции на транзисторах, а американская программа BRAIN Initiative составляет карту связей нейронов. Человеческий мозг содержит 100 миллиардов нейронов, и каждый из них имеет по 10 000 связей.

Загруженный коннектом сможет управлять роботом-аватаром, ощущая себя как в живом теле.

Письменные архивы, транзакции и данные блокчейнов позволяют построить виртуальную проекцию человека, а ученые вроде Ханса Моравека предлагают постепенную замену нейронов на транзисторы прямо во время операции без потери сознания. Межзвездные перелеты потребуют решения биологических и социальных проблем с помощью кораблей на несколько поколений с минимальной устойчивой популяцией в 200 человек, перспективного анабиоза на основе витрификации или доставки генетического материала.

8. Улучшение человека и внеземной разум

Нейроинтерфейсы и принцип пещерного человека

Интерфейсы «мозг — компьютер» и экзоскелеты позволяют парализованным людям двигаться и управлять техникой силой мысли, открывая путь к постчеловеческим возможностям.

Современные нейротехнологии считывают паттерны мозговой активности и передают их на внешние устройства. Профессор Мигель Николелис подключил парализованного пациента к экзоскелету на чемпионате мира по футболу, а работы Джона Донохью помогают пациентам управлять бытовыми предметами. В будущем это позволит астронавтам управлять техникой силой мысли в тяжелых внеземных условиях.

Армия США выделила более 150 млн долларов на программу «Революционные протезы» для ветеранов с травмами спинного мозга.

Принцип пещерного человека задает естественный предел модификации людей, поскольку наши базовые желания и психология не менялись на протяжении сотен тысяч лет. Современный человек появился около 200 000 лет назад. Вы не станете добровольно превращаться в гротескное существо с огромной головой, так как глубинная природа требует социального одобрения и сохранения понятного облика.

Создатели комиксов о Железном человеке провели ребрендинг неуклюжего желтого костюма в облегающую бронеюбку, потому что читатели не хотели ассоциировать себя с уродливым персонажем.

Этика CRISPR и постчеловек

Технология генного редактирования CRISPR позволяет дешево, точно и быстро исправлять ошибки в ДНК, открывая перспективы лечения болезней и изменения человеческого вида.

Метод основан на защитном механизме бактерий, которые с помощью фрагментов вирусного ДНК и специального фермента распознают и разрезают чужеродный генетический материал в нужной точке. В отличие от старой вирусной генной терапии, CRISPR действует точнее, но вызывает этические споры из-за возможности изменения клеток зародышевой линии и создания новых генетических ветвей людей.

Исследователи из Института Хюбрехта в Нидерландах уже использовали метод для исправления генетической ошибки, вызывающей муковисцидоз.

Поиск инопланетного разума

Проект SETI занимается поиском сигналов внеземных цивилизаций с помощью радиотелескопов, а уравнение Дрейка позволяет оценить вероятность их существования через перемножение вероятностей различных факторов. Фрэнк Дрейк предложил формулу в 1961 году. Сегодня в Галактике насчитывается около 100 млрд звезд, а количество землеподобных планет превышает 20 млрд.

Для появления разумного вида в ходе эволюции необходимы определенные факторы:

• объемное зрение хищника для выслеживания добычи
• хватательные конечности с противолежащим пальцем для работы с орудиями
• развитый язык для передачи накопленного опыта поколений

Динозавры доминировали на Земле на протяжении 200 млн лет, а человеку потребовалось 200 000 лет для развития цивилизации. Велоцерапторы обладали зрением хищника, охотились стаями и имели зачатки хватательных лап, в отличие от тираннозавра.

Столкновение с внеземной цивилизацией, опережающей нас на миллионы лет, несет смертельную угрозу, аналогичную разгрому цивилизации ацтеков конкистадорами. Физики Стивен Хокинг и другие эксперты предупреждали об опасности открытых сигналов в космос. Если технологический разрыв составляет миллионы лет, инопланетяне могут обладать неизвестными нам законами физики, и попытка защититься с помощью примитивных методов обречена на провал, как это было при встрече Монтесумы с Эрнаном Кортесом в 1519 году.

9. Шкала Кардашёва и эволюция цивилизаций

Энергетическая шкала Кардашёва классифицирует развитые цивилизации по уровню их энергопотребления на три основных типа: использующие энергию планеты, звезды или целой галактики.

Николай Кардашёв предложил в 1964 г. объективный метод ранжирования цивилизаций независимо от их культуры и политики. Человечество в настоящее время находится на уровне 0,7 типа, увеличивая энергопотребление на несколько процентов ежегодно.

Угрозы перехода к цивилизации I типа

Переход от цивилизации 0 типа к типу I является самым опасным этапом, поскольку общество сохраняет технологии уничтожения и сталкивается с глобальными угрозами вроде ядерной войны и изменения климата. Цивилизация 0 типа несет шрамы жестокого прошлого и способна уничтожить себя с помощью биологического или ядерного оружия. На этом этапе критически важно преодолеть глобальное потепление и ресурсные кризисы.

США и Россия контролируют арсеналы в 7000 ядерных зарядов. При этом 98 % человечества находится в потенциальной зоне поражения биологического оружия. За последние 50 лет толщина северных полярных льдов сократилась на 50 %.

Доклад аналитического центра Global Business Network для Пентагона предупреждал о рисках использования ядерного оружия государствами для защиты от климатических беженцев.

Для обеспечения энергией цивилизации I типа ископаемое топливо должно быть заменено чистыми источниками. Термоядерный синтез безопаснее благодаря критерию Лоусона. Космические системы сбора солнечной энергии улавливают излучение в обход атмосферы, ведь 60 % света теряется при прохождении через нее.

Примерами проблем урановых реакторов служат аварии в Чернобыле и на Фукусиме.

Мегасооружения цивилизации II типа

Цивилизация II типа сталкивается с фундаментальным ограничением второго закона термодинамики. Любая работа машин производит избыточное тепло, ведущее к перегреву планеты. Энтропивные процессы требуют выносить энергоемкое оборудование в открытый космос, превращая родную планету в заповедник.

Обнаружение колебаний блеска звезды KIC 8462852 породило гипотезу о строительстве сферы Дайсона. Звезда удалена на 1400 световых лет. Периодическое затухание фиксировалось с 1890 года, а падение блеска составило 15 % в 2011 году и 22 % в 2013 году. Концепцию сферы Дайсона описал в 1937 году Олаф Стэплдон.

Зонды фон Неймана и цивилизация III типа

Цивилизация III типа может исследовать Галактику с помощью самокопирующихся роботов, оставляя на лунах заводы по производству собственных копий. Зонд садится на луну без эрозии и строит тысячу копий, которые летят дальше, порождая экспоненциальный рост числа устройств. В фильме «2001 год: Космическая одиссея» инопланетяне разместили машину фон Неймана в виде черного монолита на Луне.

Быстрое перемещение сознания к звездам возможно путем оцифровки мозга и отправки данных по лазерному лучу. Полная карта мозга передается со скоростью света на планету-назначение и загружается в компьютер робота-аватара. Переправка коннектома на Луну занимает 1 секунду, к Проксиме Центавра — 4 года, а пределы Галактики достигаются за 100 000 лет.

Для достижения планковской энергии цивилизация III типа может построить кольцевой ускоритель частиц вдоль пояса астероидов. Используя естественный космический вакуум, такой ускоритель разгоняет протоны до энергий, достаточных для искривления пространства. Кип Торн консультировал создателей фильма «Интерстеллар» и визуализировал проход через кротовую нору.

10. Теория струн, мультивселенная и конец космоса

Теория струн объединяет физические силы в многомерном пространстве, а эволюция Вселенной может привести к ее выживанию в мультивселенной.

Суперструны и темная материя

Теория струн объясняет субатомные частицы как колебания ультрамикроскопических струн в многомерном пространстве. Пространство-время в этой теории насчитывает 10 измерений. Благодаря суперсимметрии квантовые поправки взаимно нейтрализуются, устраняя бесконечности и объединяя гравитацию с квантовой физикой. Роберт Фейнман поддразнивал Джона Шварца вопросом о числе измерений.

Темная материя может состоять из высших колебаний суперструн, таких как фотино. Галактики вращаются слишком быстро и должны были разлететься, но невидимое гало создает дополнительное притяжение. Распределение энергии выглядит следующим образом:

• 69 % — темная энергия;
• 26 % — темная материя;
• 5 % — водород и гелий.

Сценарии гибели Вселенной

Будущее Вселенной определяется тремя сценариями: Большое сжатие, Большое замерзание или Большой разрыв. Возраст Вселенной составляет 13,8 млрд лет. Около 5 млрд лет назад началось ускорение расширения под действием темной энергии. Открытие этого процесса делает вероятным сценарий Большого разрыва, при котором разорвутся галактики, звезды и атомы.

Сол Перлмуттер, Адам Рисс и Брайан Шмидт получили Нобелевскую премию за открытие ускорения расширения Вселенной с помощью сверхновых типа Ia. Физические параметры нашей Вселенной поразительно точно настроены для возникновения жизни. Небольшое отклонение взаимодействий привело бы к катастрофическим последствиям.

Принцип Коперника утверждает, что Земля не представляет собой ничего особенного, а порядок вещей случаен. Антропный принцип говорит, что Вселенная изначально допускает существование жизни. Мультивселенная содержит множество миров, но наша Вселенная уцелела, потому что относится к числу наиболее стабильных.

Мультивселенная и Создатель звезд

Концепция Создателя звезд у Олафа Стэплдона предвосхищает современные представления о мультивселенной. Космическое существо наблюдает за множеством вселенных с разными законами физики. Физики-теоретики струн описывают мультивселенную схожим образом: каждая вселенная является отдельным решением уравнений с собственной шкалой времени.

В будущем человечество сможет мигрировать в новую вселенную, избежав гибели собственной. Развившись до уровня цивилизации в виде чистой энергии, вы сможете проанализировать ландшафт мультивселенной и переселиться в стабильный мир. Айзек Азимов в рассказе «Последний вопрос» исследует проблему энтропии, где человечество превращается в энергетические разумы, а суперкомпьютер находит способ обратить энтропию вспять.

Цивилизация IV типа может использовать внегалактическую и темную энергию для предотвращения космического апокалипсиса. В пределах видимой Вселенной имеется 100 млрд галактик. Используя дополнительные измерения, такая цивилизация может изменить полярность темной энергии или создать кротовую нору для побега в дочернюю вселенную.

Заключение

Будущее человечества зависит от вашей готовности мыслить космическими масштабами и принимать ответственность за эволюцию разума во Вселенной.

Все идеи книги складываются в картину неизбежного перехода к космической эре. Выживание вида требует выхода за пределы одной планеты и освоения ресурсов Галактики. Чтобы этот переход состоялся, вам необходимо следовать ключевым принципам:

• Поддерживайте космические программы, расширяющие присутствие человека в Солнечной системе.
• Мыслите долгосрочными категориями на горизонте столетий и тысячелетий.
• Развивайте технологическую грамотность, включая понимание искусственного интеллекта и биотехнологий.
• Создавайте запасные базы человечества на Луне, Марсе и других телах.
• Инвестируйте в образование и критическое мышление для решения экзистенциальных задач.
• Принимайте неизбежность трансформации человека под воздействием новых технологий.
• Способствуйте объединению усилий землян ради выхода на уровень цивилизации первого типа.

Человечество подошло к развилке своей истории. Вы можете остаться видом, привязанным к колыбели своей планеты, или стать космической цивилизацией. Будущее разума зависит от выборов, которые вы делаете сегодня.

10 лучших мыслей

1. Единственная надежная страховка для выживания человечества от глобальных катастроф заключается в превращении в двухпланетный вид и создании запасного аэродрома.
2. Отказ от государственных монополий в космосе и активный выход частных предпринимателей-миллиардеров открыли принципиально новые подходы к освоению внеземных пространств.
3. Терраформирование Марса потребует искусственного запуска парникового эффекта для разогрева ледовых шапок, высвобождения воды и углекислого газа.
4. Подземные океаны Европы и углеводородные озера Титана открывают новые перспективы для создания колоний и баз снабжения за пределами пояса астероидов.
5. Создание самовоспроизводящихся роботов, использующих местные ресурсы и 3D-печать, критически важно для автономного строительства внеземных баз в условиях задержки радиосвязи.
6. Проект Breakthrough Starshot предлагает использовать лазерные лучи с Земли для разгона сверхлегких нанокораблей с парусами до пятой части скорости света.
7. Открытие тысяч экзопланет космическим телескопом «Кеплер» доказало огромную распространенность землеподобных миров и суперземель в Галактике.
8. Фермент теломераза потенциально способен остановить биологические часы человека и обеспечить бесконечное деление клеток, хотя это сопряжено с высоким риском рака.
9. Энергетическая шкала Кардашёва объективно классифицирует развитые цивилизации по уровню их энергопотребления на три основных типа.
10. Теория струн объясняет субатомные частицы как колебания ультрамикроскопических струн в десятимерном пространстве, объединяя гравитацию с квантовой физикой.