На что годятся ваши ресурсы
В то время как сейчас супермаркеты и товарные биржи предлагают тысячи тонн разного всякого, что мы можем называть “ресурсами”, будущая жизнь, достигшая технологического предела, зависит лишь от одного фундаментального ресурса: так называемого барионного вещества, – под этим подразумевается все что угодно, состоящее из атомов и его компонентов (кварков и электронов). Какую форму этого вещества ни взять изначально, развитая технология может превратить его в любую желаемую субстанцию и любой желаемый объект: силовую электростанцию, вычислительную машину или высокоорганизованное биологическое существо. Поэтому давайте начнем с ограничений на источники энергии, необходимой для развитых форм жизни, и информационных процессов, позволяющих им мыслить.
Построение сфер Дайсона
Когда дело доходит до будущего жизни, я предпочитаю Фримена Дайсона – одного из самых обнадеживающих визионеров. Для меня и счастье, и честь быть знакомым с ним лично уже более двух десятилетий, но когда мне предстояло встретиться с ним в первый раз, я очень волновался. Я был тогда молодым специалистом, недавно защитившим диссертацию, и мы с друзьями сидели в столовой Института перспективных исследований в Принстоне. Вдруг, откуда ни возьмись, этот всемирно известный ученый, которому случалось быть близко знакомым с Эйнштейном и Гёделем, подошел к нашему столу и попросил разрешения к нам присоединиться. Мы быстро почувствовали себя в его компании очень непринужденно, как только он пояснил, что обедать с молодежью ему гораздо интереснее, чем со старичьем – профессорами. Хотя в тот момент, когда я пишу эти слова, ему девяносто три, в душе он намного моложе большинства моих знакомых, и озорной мальчишеский блеск в его глазах по-прежнему показывает, как мало он переживает по поводу формальностей, академических иерархий и сложившихся традиций. Чем дерзновеннее идея, тем больше она его привлекает.
Когда мы впервые заговорили об использовании энергии, он принялся высмеивать недалекое и ленивое человечество, утверждая, что все его нынешние энергетические потребности можно покрыть, просто собрав солнечное излучение с площади меньшей 0,5 % площади пустыни Сахары. Но зачем останавливаться на этом? Зачем ограничиваться энергией, приходящей от Солнца к Земле, для чего позволять всей остальной энергии без толку распыляться в космическом пространстве? Почему бы не собрать всю солнечную энергию и не использовать ее для жизни?
Вдохновленный романом Олафа Стэплдона Star Maker 1937 года, где описывались кольца искусственных миров, обращающихся вокруг родительской звезды, Дайсон опубликовал в 1960 году то, что стало потом называться “сферой Дайсона”. Его идея заключалась в том, чтобы превратить Юпитер в биосферу, окружающую Солнце вроде ореховой скорлупы, где наши потомки смогут наслаждаться в 100 миллиардов раз бóльшим количеством биомассы и в триллион раз бóльшим количеством энергии, чем есть в нашем распоряжении сейчас. Он утверждал, что это естественный следующий шаг: “Следует ожидать, что по прошествии нескольких тысяч лет с момента своего вхождения в фазу индустриального развития любой биологический вид окажется помещенным в искусственную биосферу, которая полностью окружает его родительскую звезду”. Если вы живете на внутренней стороне сферы Дайсона, у вас не бывает ночи: вы всегда видите Солнце прямо над головой, а солнечный свет – льющимся со всех сторон, так как его отражает вся поверхность сферы: точно так же сейчас вы можете видеть солнечный свет, отраженный поверхностью Луны. Если вам захочется посмотреть на звезды, надо будет просто “подняться” и выйти на внешнюю сторону сферы Дайсона.
Низкотехнологичный способ создания частичной сферы Дайсона заключается просто в том, чтобы разместить кольцо обитаемых секций на круговой околосолнечной орбите. Чтобы окружить Солнце полностью, надо будет построить много колец, расположенных и в разных плоскостях, и на немного различающихся расстояниях от Солнца, – избегая столкновений между ними. Чтобы уклониться от неприятностей, связанных с невозможностью сцепить эти быстро движущиеся по отношению друг к другу кольца, что сильно затрудняет перемещения и коммуникацию между ними, можно вместо этого построить монолитную стационарную сферу Дайсона, где направленная внутрь сила притяжения со стороны Солнца будет уравновешиваться исходящим от него световым давлением – эту идею впервые высказали Роберт Л. Форвард и Колин Мак-Иннес. Такую сферу можно строить постепенно, добавляя все новые и новые стационарные спутники, статиты, уравновешивающие солнечное гравитационное поле за счет давления света, а не центробежной силы, как обычно. Обе эти силы убывают обратно пропорционально квадрату расстояния от Солнца, и это означает, что если равновесие достижимо на одном расстоянии, то оно будет достигнуто и на любом другом, а это позволит расположить сферу практически где угодно. Статиты должны быть исключительно легкими – с удельным весом, не превышающим 0,77 граммов на квадратный метр, что примерно в 100 раз легче бумаги, но в этом нет ничего диковинного. Например, лист графена (моноатомарный слой углерода в гексагональной упаковке – вроде проволочного забора для кур) весит в тысячу раз меньше. Если сфера Дайсона строится в основном для того, чтобы отражать солнечный свет, а не поглощать его, то суммарная интенсивность его внутри феноменально повысится, раздувая сферу изнутри и увеличивая массу, которую она сможет выдерживать. Есть много звезд, светимость которых в тысячи и даже миллионы раз превышает солнечную, и они будут выдерживать соответственно бóльшие массы на стационарной сфере Дайсона.
Если намного более тяжелая твердая сфера Дайсона нужна здесь, в Солнечной системе, то, чтобы выдерживать силу притяжения Солнца, понадобятся ультрапрочные материалы, способные не плавиться и не изгибаться при нагрузках в тысячи раз бóльших, чем в фундаменте небоскребов. Чтобы выдержать долгосрочное использование, сфера Дайсона должна быть динамической и интеллектуальной, всегда готовой точно подстроить свое положение и форму в ответ на разные возмущения или открыть нужный пролет, пропуская коварный астероид или комету, угрожающие что-нибудь разрушить. Для борьбы с такими нежелательными гостями можно также использовать системы типа “обнаружить и отклонить” – отклонив, их можно будет разрушить, а затем применить составляющее их вещество с бóльшей пользой.
Для нынешнего человечества жизнь на сфере Дайсона или внутри нее была бы в лучшем случае непривычной, а в худшем – невозможной, но это не должно удерживать будущие биологические или небиологические формы жизни от стремления к этому. При вращении на орбите гравитации практически не будет, и если вы захотите прогуляться по стационарному ее варианту, не сваливаясь, вы сможете сделать это только на внешней поверхности противоположной Солнцу, и сила притяжения там будет в десять тысяч раз слабее той, к которой вы привыкли. У вас не будет никакого магнитного поля (если только вы не создадите его сами), которое защищало бы вас от опасных частиц, летящих от Солнца. Но есть и хорошие новости: на сфере Дайсона, расположенной на нынешней земной орбите, у нас будет в 500 миллионов раз больше места, чем сейчас.
Рис. 6.1
Пара вращающихся в противоположных направлениях цилиндров О’Нила обеспечивает людям комфортное обитание с силой гравитации как на Земле. Надо только держать плоскости вращения ориентированными строго на Солнце. Искусственная гравитация создается во вращающихся цилиндрах центробежной силой, а поворачивающиеся зеркала направляют солнечные лучи так, чтобы день и ночь чередовались по обычному 24-часовому циклу. Малые цилиндры в кольцах предназначены для сельского хозяйства. Изображение предоставлено Риком Гвидиче (NASA).
Если мы хотим иметь более привычные и похожие на земные места обитания, то нам есть на что надеяться: построить их значительно легче, чем сферу Дайсона. Например, на рис. 6.1, 6.2 показан проект цилиндрических станций, спроектированных американским физиком Герардом О’Нилом, на которых будет искусственное гравитационное поле, защита от космических лучей, 24-часовой световой цикл, искусственная земная атмосфера и земная экосистема. Такие станции могут свободно вращаться на орбите внутри сферы Дайсона, или их модифицированные варианты могут быть прикреплены к ней снаружи.
Рис. 6.2
Табл. 6.1.
Эффективность превращения вещества в энергию в сопоставлении с теоретическим пределом в E = mc2. Как объясняется в основном тексте, получение 90 % всей энергии возможно при испарении черной дыры, но это слишком медленный процесс, чтобы был шанс воспользоваться им на практике, а любое ускорение его ведет к существенному снижению эффективности.
Строительство более совершенных электростанций
Хотя сферы Дайсона по современным стандартам высокопроизводительны в энергетическом отношении, они ни в чем не выходят за пределы, определенные законами физики. Эйнштейн учил нас, что если мы можем превратить массу в энергию со 100-процентной эффективностью, то имеющаяся масса m на входе даст нам на выходе энергию Е, количество которой будет определяться формулой:
E = mc2,
где с – скорость света. Это означает, что, так как скорость света огромна, то небольшой массы достаточно, чтобы произвести очень большое количество энергии. Если бы мы в изобилии располагали антиматерией (которой у нас совсем нет), то построить электростанцию со 100-процентной эффективностью было бы совсем просто: просто подливая по чайной ложке антиматерию в бак с водой, мы высвобождали бы каждый раз столько же энергии, сколько высвобождает взрыв 200 тысяч тонн тротила или более или менее типичной водородной бомбы, чего вполне достаточно на 7 минут для всей планеты.
Рис. 6.3
Более совершенные технологии позволят извлекать из вещества существенно больше энергии, чем мы можем получить перевариванием пищи или сжиганием топлива, и даже водородный синтез позволяет извлечь лишь небольшую часть энергии – в 140 раз меньше, чем допустимо с точки зрения законов физики. Силовые станции, использующие сфалероны, квазары или испаряющиеся черные дыры, позволяют существенно улучшить энергоотдачу.
В отличие от этого любой из способов получения энергии, применяемых нами сейчас, прискорбно неэффективен, о чем можно судить по данным табл. 6.1 и рис. 6.3. Переваривание шоколадного батончика эффективно всего на 0,00000001 % – в том смысле, что при этом высвобождается лишь одна триллионная часть от mc2 – содержащейся в нем энергии. Будь ваш желудок эффективен хотя бы на 0,001 %, одного обеда вам бы хватило до конца жизни. По сравнению с тем, как мы едим, сжигание угля или бензина всего лишь в 3 и 5 раз эффективнее соответственно. Современный атомный реактор, расщепляя ядра урана, производит энергию гораздо продуктивнее, но и он пока не может добыть больше 0,08 % от той, что там есть. Термоядерный реактор в ядре Солнца на порядок более эффективен, чем все, что мы построили, – он добывает 0,7 % содержащейся в ядрах водорода энергии за счет слияния их друг с другом и превращения в ядра гелия. И даже если мы когда-нибудь заключим Солнце в идеальную сферу Дайсона, мы никогда не сможем превратить в полезную для нас энергию больше 0,08 % его массы, потому что как только Солнце израсходует примерно одну десятую содержащегося в нем водорода, оно завершит свою жизнь нормальной звезды и разрастется в красного гиганта, а потом начнет медленно умирать. И для других звезд дела обстоят не лучше: доля водорода, который им удастся израсходовать за время своей нормальной жизни, колеблется от 4 % для самых маленьких звезд до 12 % – для самых больших. Если мы сделаем совершенный ядерный реактор, который будет на 100 % синтезировать весь попадающий в него водород в гелий, мы и в этом случае застрянем на обидно низком показателе в 0,7 % эффективности ядерного синтеза. Что бы такое придумать получше?
Испарение черных дыр
В своей книге A Brief History of Time Стивен Хокинг описал электростанцию, работающую на черных дырах. Это, возможно, звучит парадоксом, если вспомнить, что в черной дыре, как считалось долгое время, все, однажды туда попавшее, застревает навеки, и даже свет не может ее покинуть. Однако, как известно, Хокинг сумел рассчитать квантово-гравитационный эффект, благодаря которому черная дыра ведет себя как горячее тело, – причем чем меньше, тем горячее. Это излучение так и стали называть излучением Хокинга. Излучая, черная дыра теряет свою энергию, пока не испарится совсем. Другими словами, какое бы вещество вы ни засунули внутрь черной дыры, оно со временем вылезет обратно в виде теплового излучения, и к тому моменту, когда черная дыра испарится окончательно, все ваше вещество превратится в излучение практически со 100-процентной эффективностью.
Проблема с использованием черных дыр в качестве источников энергии, однако же, такова: пока размер дыры не сравняется с размером атома или даже не станет значительно меньше его, на что уйдет больше времени, чем нынешний возраст Вселенной, а пока этого не случится, излучение очень слабое: энергии выделяется не больше, чем от обычной свечки. При уменьшении размера черной дыры излучение растет пропорционально его квадрату, поэтому физики Луис Крейн и Шон Вестмореланд предложили использовать дыры примерно в тысячу раз меньшего размера, чем протон, и по весу примерно равные самому большому океанскому лайнеру. Главное для них заключалось в том, чтобы использовать энергию такой дыры для космического корабля (сюжет, к которому мы еще вернемся), поэтому их интересовала не столько эффективность, сколько портативность, и они предлагали кормить дыру лазерным лучом, исключая всякую возможность превращения энергии в вещество. Но даже если вы будете кормить ее веществом, а не излучением, гарантировать высокую эффективность трудно: чтобы заставлять протоны проваливаться в черную дыру размером в одну тысячную от их собственного, нужна машина вроде Большого адронного коллайдера, увеличивающая их энергию mc2 хотя бы в тысячу раз за счет кинетической энергии (энергии движения). А так как по меньшей мере 10 % этой кинетической энергии потеряется с гравитонами, когда черная дыра испарится, то окажется, что нам приходилось вкладывать в нее гораздо больше энергии, чем мы получим в конце, то есть ее эффективность и вовсе будет отрицательной. Более подробное изучение возможностей использования черной дыры в качестве источника энергии упирается в то, что для этого нам нужна квантовая теория гравитации, которая так до сих пор и не создана, – но эта неопределенность означает также то, что в ней может скрываться полезный квантово-гравитационный эффект, который нам пока неизвестен.
Вращающаяся черная дыра
К счастью, есть другие способы получения энергии из черных дыр, которыми можно воспользоваться, не прибегая к квантовой гравитации или какой-нибудь другой, пока еще не очень понятной, физике. Например, многие известные черные дыры очень быстро вращаются, горизонт событий у них закручивается почти до скорости света, вот эту-то энергию и можно извлечь. Горизонт событий черной дыры – это та самая область пространства, где силы гравитации так велики, что даже свет не может ее покинуть. Рис. 6.4 показывает, что над горизонтом событий у вращающейся черной дыры есть так называемая эргосфера – область, где вращающаяся дыра захватывает окружающее ее пространство, а вместе с ним и любую попавшую туда частицу, у которой теперь нет возможности оказаться в состоянии покоя. Если вы забросите какой-нибудь объект в эргосферу, он немедленно будет подхвачен и закружится вокруг дыры. К сожалению, он вскоре будет поглощен черной дырой, навсегда сгинув под ее горизонтом событий, и пользы от него в смысле получения энергии никакой не будет. Однако Роджер Пенроуз показал, что если вы кинете его под правильным углом и при этом расколете на два, как показано на рис. 6.4, то поглощен будет только один осколок, в то время как другой вырвется на свободу с энергией больше той, которую вы ему изначально сообщили. Иными словами, вы успешно превратите часть энергии вращения черной дыры во что-то полезное, что можно будет потом потратить на совершение работы. Проделывая этот фокус много раз, вы можете выдоить из черной дыры всю ее энергию вращения, в результате чего она остановится, а эргосфера у нее пропадет. Если черная дыра вращается так быстро, как только ей позволяют законы природы, и ее горизонт событий фактически движется со скоростью света, то такая стратегия позволит вам превратить в энергию до 27 % ее массы. Тут все еще есть некоторая неопределенность, связанная с нашим незнанием того, насколько быстро вращаются черные дыры в нашем ночном небе, но некоторые наиболее изученные из них, кажется, должны вращаться довольно быстро – от 30 % до 100 % от допустимого максимума скорости. Монструозная черная дыра в центре нашей галактики (она весит в четыре миллиона раз больше нашего Солнца), по всей видимости, вращается так, что если даже превратить в энергию всего 10 % ее массы, получится то же самое, что при превращении в энергию массы 400 тысяч солнц со 100-процентной эффективностью, или примерно столько же энергии, сколько можно получить с помощью сфер Дайсона вокруг 500 миллионов солнц за миллиард лет.
Рис. 6.4
Часть энергии вращения черной дыры можно получить с помощью довольно простого процесса: если запустить частицу А между двух горизонтов, то она расщепится там на две, В и С, одна из которых (С) провалится в черную дыру, а другая (В) – вылетит наружу с энергией, превосходящей начальную энергию частицы А.
Квазары
Еще одна интересная стратегия заключается в том, чтобы извлекать энергию не из самих черных дыр, а из вещества, в них падающего. Природа уже и сама нашла способ это делать – это квазары. По мере того как газ, закручиваясь, все больше приближается к черной дыре – при этом возникает что-то похожее на гигантскую пиццу, внутренняя часть которой дырой постепенно заглатывается, – он разогревается и исторгает колоссальное излучение. Проваливаясь в дыру, частицы газа разгоняются, поскольку энергия сил притяжения превращается в энергию движения, как у парашютистов. Само движение становится все более беспорядочным, возникающая турбулентность нарушает координированное движение газовых слоев, разбивая его на быстрые и не зависящие друг от друга колебания все меньших частей, пока, наконец, дробление не доходит до отдельных атомов, которые принимаются биться друг о друга со страшной скоростью – собственно, эти беспорядочные столкновения быстро движущихся частиц и означают, что газ сильно разогрелся, и теперь уже энергия столкновений превращается в энергию излучения. Построив сферу Дайсона на безопасном расстоянии от черной дыры, все это излучение можно будет собрать и пустить в дело. Чем быстрее крутится черная дыра, тем на бóльшую эффективность процесса можно рассчитывать, а для черных дыр, вращающихся с максимальной скоростью, эффективность достигает аж целых 42 %. У черных дыр с массой как у звезд бóльшая часть энергии излучается в виде рентгеновских лучей, а у супермассивных звезд, находящихся в центрах галактик, максимум приходится на инфракрасный, видимый или ультрафиолетовый диапазон.
Если горючего, чтобы топить вашу черную звезду, у вас больше нет, вы можете начинать откачивать ее вращательную энергию, как мы описывали выше. В самом деле, природа уже нашла способ, как делать это все наиболее эффективно, пропуская радиацию от аккреционного диска через процедуру с магнитным полем, получившую название “процесс Блэнфорда – Знаека”. И тогда, вполне может быть, удастся получить небольшую добавку к нашим 42 %, если использовать магнитные поля и некоторые другие ингредиенты.
Сфалероны
Есть еще один известный процесс превращения вещества в энергию без использования черных дыр. Его называют сфалеронным. Этот процесс может разламывать кварки, превращая их в лептоны – в электроны, нейтрино, в их более тяжелых кузенов, мюоны, в тау-частицы или в античастицы всех перечисленных. Как показано на рис. 6.5, стандартная модель в физике элементарных частиц предсказывает, что кварки при подходящих спинах и ароматах могут сходиться вместе и превращаться в лептоны, в промежуточном состоянии побыв недолго сфалероном. Так как в начале процесса масса больше, чем в конце, вся разница должна превратиться в энергию, которая, согласно Эйнштейну, составит ровно E = mc2.
Будущая разумная жизнь, может быть, окажется в состоянии построить то, что я называл сфалерайзером, – генератор энергии, чем-то похожий на дизельный двигатель на стероидах. Традиционный дизель сжимает смесь воздуха с дизельным топливом до такого состояния, когда происходит самовоспламенение смеси, и тогда она быстро расширяется, совершая полезную работу – например, толкая поршень. Углекислый газ вместе с другими продуктами сгорания весит примерно на 0,00000005 % меньше, чем смесь, оказавшаяся под поршнем перед взрывом, эта разница в массе и превращается в тепловую энергию, которая движет машину. Сфалерайзер сжимает обыкновенное вещество до температур в пару квадриллионов градусов, а потом позволяет ему расширяться и остывать, ибо сфалероны уже сделали свое дело. Мы уже знаем, к чему приводят такие опыты, потому что наша молодая Вселенная проделала его за нас 13,8 миллиардов лет назад, когда была такой же горячей: почти все 100 % вещества превращаются в энергию, лишь меньше одной миллиардной его доли остается чем-то похожим на то, из чего делается обычное вещество, – то есть кварками и электронами. Так что это примерно то же самое, что и дизель, с той только разницей, что сфалерайзер в миллиард раз эффективнее. Еще одно достоинство моего мотора в том, что не надо переживать по поводу топлива: для его работы сгодится все, лишь бы там были кварки, то есть просто любое вещество.
Рис. 6.5
Согласно стандартной модели в теории элементарных частиц, девять кварков с правильно подобранными ароматами, сталкиваясь, превращаются в три лептона. Промежуточное состояние получило название сфалерона. Суммарная масса кварков (в нее входит также энергия связи скрепляющих их глюонов) значительно превосходит массу трех вылетающих лептонов. Избыток выделяется в виде энергии, показанной на рисунке вспышками.
Из-за этого высокотемпературного процесса наша малютка Вселенная произвела в триллион раз больше излучения (фотонов и нейтрино), чем вещества (кварков и электронов, которые потом образовали атомы). На протяжении последовавших 13,8 миллиардов лет шла великая сегрегация – она привела к тому, что атомы собрались в галактиках, звездах и планетах, в то время как бóльшая часть фотонов осталась в межгалактическом пространстве в виде микроволнового фонового излучения, которым мы теперь пользуемся, чтобы делать фотографии малютки – ранней Вселенной. Любая развитая форма жизни, поселившаяся в галактиках или где-то в других местах скопления вещества, может поэтому превратить почти все оказавшееся поблизости вещество обратно в энергию, перезагрузив изначальную пропорцию и приведя ее к тому крошечному значению, какое было в ранней Вселенной, на короткое время вернувшись в то горячее и плотное состояние внутри сфалерайзера.
Чтобы понять, насколько эффективен сфалерайзер, надо выяснить несколько практических деталей. Например, насколько он должен быть велик, чтобы предотвратить утечку значительной части нейтрино и фотонов на стадии сжатия? Мы этого пока сказать не можем, но в любом случае ясно: перспективы по части выработки энергии у будущей жизни значительно лучше, чем те, что позволяют нынешние технологии. Нам пока даже не удается построить термоядерный реактор – нашей технологии для этого предстоит еще улучшиться на порядок или даже на два.
Создание улучшенных компьютеров
Если, как мы убедились, обед в смысле его физической эффективности в 10 миллиардов раз хуже, чем тот предел, который устанавливают для него законы природы, то что мы можем сказать о наших современных компьютерах: насколько они эффективны? Их эффективность, как мы скоро увидим, еще хуже, чем у нашего обеда.
Мне часто приходится представлять моего друга и коллегу Сета Ллойда, единственного человека в MIT, который, как подозревают, такой же одержимый, как и я. Завершив пионерскую работу по квантовым вычислениям, он принялся писать книгу, в которой доказывал, что вся Вселенная – это квантовый компьютер. Мы нередко заходим вместе выпить пива после работы, и мне пока не удалось набрести на такую тему, на которую он не смог бы сказать чего-нибудь интересного и неожиданного. Например, как я уже упоминал в главе 2, у него нашлось много чего сказать по поводу окончательных пределов вычислимости. В одной, ставшей знаменитой, статье 2000 года он показал, что скорость вычислений ограничивается энергией: выполнение элементарной логической операции за время Т требует средних затрат энергии, равных E = 4h/T, где h – это фундаментальная физическая постоянная, носящая имя Макса Планка. Это означает, что килограммовый компьютер в лучшем случае может выполнять 5×1050 операций в секунду – на целых 36 порядков больше, чем способен выполнить тот компьютер, на котором я сейчас пишу эти строки. Мы доберемся до таких значений за пару веков, если производительность компьютеров будет продолжать удваиваться каждые два года, как мы показали в главе 2. Кроме того, у него получалось, что компьютер в 1 кг весом может хранить максимум 1031 бит, что также в миллиард миллиардов раз лучше моего компьютера.
Сет первым согласится, что достичь этого предела будет нелегкой задачей даже для сверхразумной формы жизни: память этого “окончательного” килограммового компьютера будет напоминать взрыв водородной бомбы или небольшой кусочек Большого взрыва. Однако Сет оптимистично полагает, что практические пределы не очень далеки от этих “окончательных”. В самом деле, существующие прототипы квантовых компьютеров достигли в своей миниатюризации уровня хранения в один бит на атом, что, при пропорциональном скейлинге, соответствует 1025 бит на килограмм, – а это в триллион раз больше, чем у моего компьютера. Более того, если для коммуникации между атомами использовать электромагнитное излучение, то быстродействие возрастет до 5×1040 операций в секунду, что превышает быстродействие CPU моего компьютера на 31 порядок.
Подводя итог, скажем: вычислительные горизонты будущей жизни просто головокружительны: при сравнении порядков окончательный однокилограммовый компьютер настолько же лучше современного суперкомпьютера, насколько последний лучше мигающего “поворотника” на автомобиле, способного хранить только один бит информации и переключаться между двумя своими состояниями примерно за секунду.
Другие ресурсы
С позиций физики все, что только может стремиться создать будущая жизнь – от обитаемых зон и машин до новых форм жизни, – всего лишь по-особому расположенные элементарные частицы. Как голубой кит представляет собой переупорядоченные клетки криля, а криль – переупорядоченные клетки планктона, так и вся наша Солнечная система – это водород, переупорядоченный за 13,8 миллиардов лет космической эволюции: гравитация помещает водород в звезды, где из него компонуются более тяжелые атомы, после чего гравитация переупорядочивает эти атомы в нашу планету, а там химические и биологические процессы переупорядочивают их в живое вещество.
Будущая жизнь, достигшая своего технологического предела, сможет производить такие переупорядочения частиц гораздо быстрее и эффективнее; сначала с помощью своих вычислительных мощностей она будет находить наиболее эффективные методы, а потом будет следовать найденным методам, полагаясь на доступные источники энергии, для достижения нужного упорядочения частиц. Мы видели, как вещество можно превратить в компьютер и как его можно превратить в энергию, – так что это единственный требующийся фундаментальный ресурс. Как только будущая жизнь доберется до физических пределов и упрется в них, у нее останется единственный ресурс для роста: больше материи. И единственный путь для этого – расширяться во Вселенной. В глубь пространства!