Проблески новой космологии
После открытия конечной толщины льда и шарообразности Мира космология европиан стала более самосогласованной.
Всё очевидным образом решилось с силой тяготения: она универсальна, направлена к центру Мира, действует и на воду, и на лёд, держит Мир единым — скрепляет его от разлета в окружающую пустоту. А также создает огромное давление среды и выталкивающую силу, действующую в воде. Благодаря экспериментам в вакуумных камерах, теория тяготения европиан была доведена до состояния, тождественного нашей ньютоновской теории гравитации.
Вместе с тем стало ясно, что картина мира катастрофически неполна. Что там, в пустоте за ледяным панцирем? Если нет ничего и Мир является единственной сущностью, то почему он вращается?
Ведь вращение говорит о какой-то вторичности, о том, что Мир не есть центр всего сущего?
Внешнее пространство стало тяжелейшей мировоззренческой проблемой, наплодившей множество фантазий. От бесконечной пустоты, окружающей единственный Мир, до множества вложенных друг в друга вращающихся сфер. От множества однотипных миров, свободно летающих в пространстве, до исполинского иерархического хоровода хороводов разнообразных тел.
В то же время встал и другой вопрос: что поддерживает тепло недр? Если Мир вечен или существует очень долго, то его энергия должна была исчерпаться. Что пополняет запасы тепла?
Между тем былые достижения Цивилизации принесли урожай: изобилие пищи и бытовых благ. Поэтому общество не особенно терзалось загадкой внешней пустоты и источника энергии, предпочитая брать от жизни как можно больше, пока дают. Массовое образование в подобные эпохи во всех мирах одинаково выхолащивается и вырождается. В результате появляются поколения, в которых почти нет толковых работников. Но европиан пока что выручала спасительная инерция Цивилизации. Банкет всё еще продолжался.
Хруам Мзень в банкете не участвовал. У него были свои цели. В данный момент — закрутить в лёд неба якорь для уголкового отражателя. Якорь — труба с одним торцом, зазубренным, как пила, и с острой резьбой по внешней стороне. Его надо было ввинтить в лёд не меньше, чем на полтора размаха, чтобы он заведомо не вытаял, пока идут наблюдения. Якорь шел тяжело. Хруам Мзень с Помощником впряглись в обвязки из строп, концы строп были привязаны к концам перекладины, приваренной к якорю. Оба синхронно разгонялись, насколько позволяли стропы, инерция их тел проворачивала якорь на четверть оборота. Несмотря на отличную физическую форму обоих, через два-три десятка рывков они уставали до изнеможения. Одна десятая нормального давления — это очень серьезно, несмотря на сильные медикаменты.
— Хватит, срочно в барокамеру! — скомандовал Хруам Мзень. Задраив люк, они включили компрессор, и наступило блаженство.
— Уф-ф-ф, счастье начинается с половины нормального давления!
— Еще минимум два раза вылезать, пока закрутим якорь.
— И еще один, чтобы подвесить уголок, не забывай!
— Зато потом — вниз!
— Зато потом через четыре смены опять наверх с этими жморовыми фотоприемниками, — грустно сказал Помощник.
— Почему жморовыми?
— А ты инструкцию по технике безопасности при работе с вакуумными приборами читал? Вместо того, чтобы просто вставить их в гнезда, там на полторы смены манипуляций.
— А ты представляешь, что будет, если кокнем один из фотоумножителей?
— Ну да, сарсынь будет…
— Да не сарсынь, а полный охряст! Следующая экспедиция будет за нашими трупами. Уж лучше полторы смены проканителиться.
— А как ты думаешь, будет толк от всей это нашей акробатики? Не очень-то я верю, что небо колеблется. И в свет не верю.
— Ну что тебе сказать? Я доказать ничего не могу, поскольку не знаю, что там снаружи и есть ли там хоть что-то. Мое дело — попытаться найти, если есть, или, если не увидим, поставить ограничение: вблизи нас нет других миров, для которых соотношение массы к кубу расстояния больше такого-то. Я надеюсь, что увидим.
— У тебя есть какие-то основания надеяться?
— Пожалуй, нет. Разве что очень смутные. Несправедливо было бы со стороны Природы создать наш мир совсем одиноким. Но это скорее из области религии, чем науки. Есть и более твердая опора для надежды: тепло недр. Одно из объяснений, почему оно не исчерпалось: наш Мир слегка корежится тяготением какого-то другого мира и тем самым греется. Слушай, а если ничего не найдем, ты решишь, что вся эта наша акробатика была напрасной?
— Нет, не решу. Если бы мы тут не возились с этим уголком и фотоприемниками, то всё время грызли бы сомнения: вдруг там что-то есть и мы могли это выяснить, но не сделали этого. Да и не так уж страшна эта акробатика, пока мы с тобой молоды и прытки.
— Ну что ж, раз не страшна, пора приступать — отдохнули. Осталось примерно тридцать оборотов — и якорь готов.
Во время сонного изобилия всегда остаются бодрствующие.
Когда начались измерения, Хруам Мзень спал по четверть смены через одну. Он записывал результаты локации — расстояние до уголкового отражателя, снимаемого через каждые 64 стука, от руки рисовал графики. Как он мог передоверить кому-то эти нехитрые операции?! Ведь то были первые данные! Он вглядывался в кривые, пытаясь выловить в них какую-то закономерность. Никакой закономерности не было. Кривая дрожала от точки к точке из-за ошибок измерения и плавно колебалась вверх-вниз из-за конвективных течений. Постепенно он стал доверять дежурство своим сотрудникам и пытаться автоматизировать запись. Сначала удалось сделать самописец. Хруам Мзень растягивал несколько лент, выданных самописцем, в одну линию, и разглядывал их вдоль под малым углом, закрыв один глаз — не выявится ли глазом какая-нибудь периодичность. Но он понятия не имел, какой длины может быть этот период. Глаз оказался бесполезным. Помочь могла только вычислительная машина, которых было две — не в лаборатории, а в мире.
Чтобы воспользоваться вычислительной машиной, надо было сделать два дела: перенести данные на перфорированную ленту и написать программу гармонического разложения. Первую задачу решил лабораторный слесарь-виртуоз, сделав полуавтоматический перфоратор. Чтобы набить на ленте число, надо было набрать клавишами его двоичный код и нажать кнопку. Раздавался дробный удар и жужжание моторчика — машина была готова воспринять следующее число. Один сотрудник считывал число с графика или из журнала, диктовал второму, который набирал код. Какое счастье, что система счисления европиан была восьмеричной!
Операция по набивке одного числа занимала в среднем девять стуков. Интервал между двумя измерениями был шестьдесят четыре стука, то есть набивка занимала одну седьмую времени набора данных, продолжающегося уже два срока. Многие десятки смен непрерывного тупого долбежа. Это была общая повинность для всех сотрудников лаборатории — работа долбодатом, как они называли это занятие. Скоро всей этой архаике придет конец. Скоро появятся автоматические перфораторы, и еще чуть позже исчезнет перфолента. Но данные не ждали!
Вторую задачу взял на себя Хруам Мзень и справился с ней за три смены. Он написал на нескольких листах программу из строк, выглядящих примерно следующим образом:
0110 1021 3047 4560,
означающую «сложить число из ячейки 1021 с числом из ячейки 3047, результат положить в ячейку 4560». Первые программы первых программистов любых миров выглядят примерно одинаково.
Пришел долгожданный момент, и Хруам Мзень с двумя коллегами направились в Вычислительный центр с рулонами перфоленты. Перфоленту с данными машина читала мучительно долго, то и дело запинаясь. Потом совместными усилиями отлаживали программу по светящимся индикаторам с помощью тумблеров и кнопок. Наконец программа гармонического разложения заработала без сбоев. Ждать пришлось довольно долго, но в конце концов печатающее устройство заверещало и начало выводить ленту с тысячами чисел, каждое из которых означало амплитуду гармоники данной частоты. Хруам Мзень жадно всматривался в цифры на бегущей ленте.
— Чего уставился? Сейчас вернемся, нарисуем. Так только глаза сломаешь, — сказал коллега.
— Да подожди ты, и так всё видно…
И вдруг Хруам Мзень вскричал: «Есть!» Он взвился к потолку, все удивленно уставились на него.
— Есть! Есть другой мир!
Он сделал круг по залу и снова взвился.
— Есть, такой славный и четкий! Мы с ним в приливном замыкании. Как я раньше не догадался проверить период вращения Мира!
Небесное дыхание — четкий пик ровно на гироскопных сутках.
Самое простое и самое ясное…
Прошли еще три срока. В небо в разных местах были закручены еще двенадцать якорей. Еще четырнадцать фотоприемников были вставлены в ледяные гнезда. Перфолента сменилась на магнитную ленту, у лаборатории появилась своя вычислительная машина, и однажды Хруам Мзень снова воскликнул:
— Есть! Есть свет извне!
Через некоторое время в средствах массовой информации пошли сообщения, что ученые что-то обнаружили — там, снаружи. Но из тех сообщений никто ничего не мог понять.
Однокашник Хруам Мзеня, Бреан Друм, работал ведущим научно-популярной передачи кабельного вещания, отличаясь от своих коллег настоящим научным прошлым, слывя по этой причине занудой-умником. Тем не менее, он имел свою прочную аудиторию, и на кабеле его терпели.
Бреан Друм отправился к своему старому другу, с просьбой выступить в передаче. И услышал в ответ:
— Я!? По вашему кабелю?! Эх, если бы ты не был другом, сейчас бы летел отсюда впереди собственной трели! Я уже выступал у вас. Я рассказывал про Большой аттрактор, как он деформирует своим тяготением ледяную оболочку. При монтаже выкинули часть моих слов, вставили слова диктора, и получилось, что я говорю про Ужасного Каттракена, изготовившегося взломать ледяную оболочку, чтобы высосать всю воду Мира. Я потом потратил десять смен, чтобы связаться со всеми коллегами и друзьями, дабы уверить их, что я в своем уме и не говорил всего этого бреда. А ты хочешь, чтобы я еще у вас выступал!
— Ну это была четвертая студия, известное дело. Меня бы спросил, прежде чем туда идти. Мне-то ты доверяешь?
— Тебе-то я доверяю, а ты доверяешь тем, кто будет монтировать твою передачу? Ты уверен, что они не вставят туда очередного каттракена ради обрамления рекламы каких-нибудь надглазных мерцалок?
— Меня обычно не трогают — аудитория специфическая, всякой дребедени не покупает, реклама неэффективна. Просто задвинули передачу в угол.
— Всё равно не пойду. Как вспомню, так скручивает…
— Хорошо, давай я сам постараюсь грамотно всё объяснить аудитории, но для этого я должен расспросить тебя. Могу не ссылаться.
— Давай. Только, действительно, лучше не ссылайся…
— Я краем уха слышал, что нашли какой-то Внешний источник света. Это правда?
— Правда. Именно Внешний источник с большой буквы. Он очень-очень слабый. Точнее, он весьма сильный, но сигнал от него слабый, поскольку толща льда неба поглощает почти всё. К небу прикрепили полтора десятка фотометрических станций, которые сбрасывают данные нам через тарелочные пищалки. Внизу эти данные записываются на ленту. Чувствительность у них порядка на два выше, чем у наших глаз, плюс способность накапливать сигнал за большое время. Долго никакого сигнала со станций не видели и уже подумывали прекратить затею. Да и сейчас, если взять данные с любой из станций — там ничего не видно.
Так вот, новость заключается в том, что в результате совместной обработки данных со всех станций сигнал найден. Еще точнее, на гармоническом разложении темпов счета виден пик на периоде, близком к гироскопным суткам. Вероятность случайного возникновения такого пика — одна миллиардная. Кстати, сигнал удалось найти только благодаря недавно появившимся компьютерам: гармонический анализ такого объема данных — задача, которую в уме решить невозможно даже целой бригаде тренированных вычислителей.
— Это уже можно рассказывать по кабелю?
— Можно, это всё прозвучало на конференции и будет опубликовано со дня на день.
— Погоди, я регулярно сталкиваюсь с тем, что народ до сих пор не верит, что Мир вращается. Говорят: ну что нам ваши гироскопы, пусть себе вращаются, никто же не видел, как вращается Мир.
— Это, кстати, один из результатов вашего кабеля, я не имею в виду твою передачу. Наше поколение таким тупым еще не было.
Дело в том, что почти любого можно сделать дураком благодаря привычке верить широковещательному слову. Некоторые сопротивляются, перестают верить, рвут кабель, но это меньшинство. На самом деле у тебя сейчас важная роль — поддерживать и образовывать это меньшинство. Вот ты для кого-то из них авторитет. Так и говори больше и доходчивей! Глядишь, сменится пара поколений — дураков меньше не станет, но невежество станет постыдным, и большинство начнет смеяться над теми, кто не верит, что Мир вращается. Однако продолжу. Я сказал, что Внешний источник дает гармонику, близкую по периоду, почти равную гироскопным суткам. Всё дело в этом «почти»! На самом деле за 1220 гироскопных суток Внешний источник отстает на один оборот.
— Ого-го! Это что же, он вращается вокруг нас, делая оборот за 1220 суток? Это должно быть очень далеко.
— Хуже того, он действительно, похоже, очень далеко, но это не он вокруг нас вращается, а мы вокруг него, причем вместе с Большим аттрактором.
— Да-а-а… Кстати, что нового известно про Большой аттрактор?
Вроде понятно, что это другой мир, притягивающий наш, видимо, больше нашего, понятно, что наш Мир всегда повернут к нему одной стороной — он делает оборот вокруг своей оси как раз за время оборота вокруг аттрактора. Но все-таки, насколько он больше и как далеко находится?
— Это не так просто. Он может быть не очень большим и при этом близким — или очень большим и далеким — расстояние неизвестно. Сегодня это можно определить лишь одним способом.
Кстати, ты знаешь, как обнаружили сам факт существования Большого аттрактора?
— По «дыханию неба» вроде. Недаром ваш проект так назвали…
— Ну да. Мы с помощью локационных отражателей выяснили, что небо вблизи экватора в первом квадранте в начале каждых суток чуть приподнимается, и то же самое происходит в третьем квадранте. Давай покажу.
Предположим, моя голова направлена по оси мира. А свои руки я вытягиваю в плоскости экватора. — Хруам Мзень вытянул конечности, став похожим на восьмилучевую звезду. — Пусть я — Мир, а вон та стойка с приборами будет Аттрактором. Я двигаюсь вокруг него, оставаясь повернутым к нему одной стороной, — ученый непостижимым образом, чуть заметно шевеля руками, стал двигаться вокруг стойки, разворачиваясь так, чтобы всё время быть к ней лицом. — Аттрактор вытягивает меня по направлению к себе своей гравитацией, — Хруам Мзень сильней вытянул конечности направленные к стойке и от нее и чуть поджал боковые. — Но моя орбита не круговая. Вот здесь, со стороны красного щита я приближаюсь к Аттрактору и вытягиваюсь сильней… А с противоположной стороны удаляюсь и становлюсь более круглым, — ученый в движении осуществлял соответствующие трансформации, делая всё это непрерывно и плавно. — А если у меня на лице сидит наблюдатель и измеряет расстояние от себя до крайнего когтя на передней руке, он увидит периодическое изменение этого расстояния…
— Зачем ты мне этот цирковое преставление устраиваешь? Мне бы и пары слов хватило, чтобы понять. Но как тебе удается это шоу?
Прямо настоящий балет! Я бы точно не смог.
— Показываю, чтобы похвастаться. Я ведь преподаю студентам, в том числе младших курсов. Им не то, что пары слов, а и целой лекции не хватит, чтобы понять. Такой студент нынче пошел. Вроде слушают, а глаза сонные и мутные — не понимают ни-че-го!
А устроишь такое представление — что-то щелкает у них в голове — просыпаются, глаза оживают, начинают понимать. А как только студент начинает хоть что-то соображать, хватаешь его за это «что-то» и вытягиваешь из состояния сонного отупения. У нас на сотню студентов получается всего два-три по-настоящему толковых выпускника, зато почти половина становится способна что-то самостоятельно выяснять и делать собственные суждения. По нынешним временам и это благо.
— И что будут делать эти двое-трое, когда они никому не нужны?
— Будут хранителями света. Будут копаться потихоньку в чем-то интересном, как это делаем мы. Зато когда наконец припрет по-настоящему, не надо будет восстанавливать науку совсем с нуля.
— Ваши «копания», видимо, аукнутся совсем не потихоньку. Уже пошли слухи, которые вызывают не только интерес, но и настороженность, вплоть до явной нервозности в высшем духовенстве…
Кстати, насколько вытянута наша орбита?
— Как ни странно, пока не знаем. Проблема в чем? Надо измерить, насколько Мир вытянут в сторону Аттрактора. А мы не можем взглянуть на мир со стороны. И не можем промерить его изнутри с достаточной точностью. Скорее всего, вытянутость орбиты не больше пяти сотых.
— Я слышал, что, вроде, дыхание как раз и дает тот загадочный источник энергии недр, благодаря которому мы существуем.
— Конечно, это, похоже, и есть ответ. Недра, как и небо, тоже растягиваются и сжимаются, хоть и поменьше — вот тебе и трение, значит, есть и выделение тепла.
— Я тебя спросил было о массе Большого аттрактора — давай вернемся к этому.
— Чтобы знать массу Аттрактора, надо знать расстояние до него.
Единственный способ понять, далеко он или близко, — измерить разницу в дыхании на противоположных полюсах. Если Аттрактор близко — на том полюсе, который обращен к нему, амплитуда дыхания будет заметно больше. Этого пока не видно — точности еще не хватает. Мы даже не знаем, с какой стороны Большой аттрактор — со стороны первого или третьего квадранта. Но из верхнего предела на разницу амплитуд вытекает нижний предел на массу Большого аттрактора — это пять тысяч масс нашего Мира.
— Слышал, что он большой, но пять тысяч! Наш Мир, получается, всего лишь мокрый булыжник, покрытый ледяной скорлупой!
— Да, но зато на нем можно жить. А на Большом аттракторе — вряд ли. Правда, вокруг него могут летать и другие «мокрые булыжники»…
— Подожди, а их, других, можно как-нибудь почувствовать?
— С тем оборудованием, что мы имеем сейчас, нет. Но в принципе можно. Даже есть кое-какие задумки по этому поводу, но оглашать их рано.
— Давай вернемся к Внешнему источнику, с которого начали. Это что-то еще более грандиозное?
— Судя по тому, что Внешний источник своим тяготением никак не сказывается на вращении нашего Мира вокруг Аттрактора, он очень, очень далеко. И при этом он очень ярок. Недавно измерили прозрачность льда. Оказывается, что если наши фотометры, хоть и на пределе, чувствуют внешний свет, то за толщей льда освещенность должна намного превосходить всё, что мы можем вообразить. Значит, у этого Источника просто какая-то непостижимая мощность. А значит, надо думать, и масса огромная. Потому я и сказал, что это мы с Аттрактором вращаемся вокруг Источника, а не наоборот. Там могут быть и другие подобные аттракторы со своими мирами.
— Ты нарисовал совершенно грандиозную картину. Она сворачивает мозги набекрень даже мне, а что говорить о широких массах трудящихся? Кто в нее поверит, когда она основана на каких-то незначительных тонких эффектах? Фотометры что-то там на пределе чувствительности измерили… Еле заметное дыхание неба…
При этом никто ничего не видит, ничего не может потрогать? Как поверить в то, что это не плод фантазии длинноголовых?
— Прежде всего мы сами, исследователи, должны себе верить. Мы сами чаще недостаточно полагаемся на свои выводы, чем слишком полагаемся на них.
Так, один известный чудак потратил кучу времени на решение задачи о движении тел в центральном поле тяготения в гипотетической пустоте. Всякие эллипсы, параболы, гиперболы. Ему говорили: и где же движутся твои тела? В сопротивляющейся воде?
В ледяном небе? Где твоя пустота? Да и сам он воспринимал свои занятия скорее как искусство. А оказалось, что сам Мир со своей ледяной скорлупой движется по его закону.
Когда появляется ощущение, что все концы с концами начинают сходиться, что задача начинает сама тащить тебя вперед, — значит, ты прав и должен твердо стоять на своем.
— Я-то тебя прекрасно понимаю. А какой-нибудь фермер, услышав всё это, придет в ярость, назовет тебя жуликом, скажет, что этого не может быть никогда…
— А это не так плохо. Если фермер придет в ярость, значит, его интересует картина мира. Значит, у него в голове что-то происходит, вокруг этой темы что-то сложилось — своя система взглядов, смена которых, как известно, вызывает ломку. Гораздо хуже, если фермеру, если любому другому жителю будет абсолютно всё равно.
Если он просто пропустит сообщение мимо ушей. Если картина мира нужна ему как девятая рука…
— Слушай, а нельзя ли пробурить этот проклятый панцирь и посмотреть, что за ним?
— Это было бы потрясающе. Но знаешь, где здесь основная западня, полная сарсынь, с позволения сказать? Температура льда.
Лёд можно растопить или пробурить — в любом случае скважину заполнит вода. Но температура стенок скважины чем дальше, тем холодней; при приближении к поверхности лёд должен быть чудовищно холодным. Это значит, вода в скважине будет очень быстро замерзать, и, чтобы поддерживать ее жидкой, потребуется почти вся энергия электростанций Мира.
— Может быть, это стоит того, чтобы напрячься, новые электростанции построить наконец?
— Это древние деспотии могли напрячься и нагромоздить исполинский конус в честь деспота. А сейчас поди объясни тем же фермерам, что нужно чем-то поступиться ради дырки в никуда — именно так они воспримут эту идею. Эпоха не та — время великих экспедиций кончилось, настало время наслаждаться.
— Так что же — полная безнадежность? Обидно будет помереть, так и не узнав, что там снаружи! Наши предки жили, не зная, что это «снаружи» вообще существует — им было легче.
— Безнадежность не полная. Во-первых, мы уже почувствовали, что снаружи есть две вещи и скоро определим расстояние до одной из них. Во-вторых, время идет быстрее, чем раньше, эпоха не вечна — кое-кого из молодежи уже подташнивает от нее. Кому-то начинает хотеться чего-то настоящего… Разумная тварь должна принимать настоящие вызовы! Иначе какая же она разумная?! Иначе она быстро превратится в тупого кальмара! Глядишь, и прорвемся когда-нибудь.
Через две смены, после трансляции передачи Бреан Друма, в которой он добросовестно пересказал состоявшийся диалог, по каналу четвертой студии в новостях было сказано: «По мнению ученых, с каждым оборотом гироскопов к нам приближается Большой крактор, который уже поглотил более пяти тысяч миров, и теперь, как полагают некоторые комментаторы, наш на очереди. Кроме того, обнаружено, что существует огромный внешний источник, который через каждые 1220 оборотов гироскопов излучает на нас палящую вспышку. В связи с этим вице-трибун Верховного наказа заявил, что внесен законопроект о срочной остановке и запрете эксплуатации всех гироскопов».
Так европиане расплачивались за легкодоступные блага, добытые талантом и трудом предков. Что ж, это было время, которое надо перетерпеть. Терпеть оставалось 726 гироскопных суток.
Комментарий к разговору Бреан Друма с Хруам Мзенем
«Дыхание», о котором говорят европиане, — конечно, приливы. Они отличаются от земных приливов тем, что Европа, как и Луна, как и остальные Галилеевы спутники, всегда повернута к Юпитеру одной стороной. Приливная сила первого порядка вытягивает спутник в эллипсоид, направленный к Юпитеру, но этот эллипсоид в первом приближении статичен, и его довольно трудно выявить изнутри подледного океана.
Однако орбита Европы слегка вытянута (эксцентриситет 0,009), и это вызывает динамические приливы: когда Европа приближается, она вытягивается чуть сильней, когда удаляется — чуть меньше. Амплитуда приливов на поверхности Европы по оценке автора около 22 м. Однако эта амплитуда, если измерять ее со дна подледного океана, будет меньше, так как твердое тело планеты тоже деформируется. Если оно деформируется как жидкость, то при глубине океана 100 км наблюдаемая амплитуда «дыхания» будет около полутора метров. Скорее всего, больше, так как Европа имеет некоторую жесткость.
Приливное трение греет спутник изнутри. Кроме того, из-за вытянутости орбиты Европа чуть проворачивается туда-сюда относительно Юпитера — на 0,1°. Это существенно увеличивает приливное тепловыделение.
Как европиане могут оценить массу Юпитера, не зная радиуса орбиты?
Амплитуды приливов для этого недостаточно, даже если известен период обращения. Требуется следующий порядок малости — разница в амплитуде приливов с противоположных сторон. Она составляет примерно d/R ~ 1/200 от самой амплитуды (d — диаметр Европы, R — радиус орбиты). Из диалога следует, что ими измерен только верхний предел на разницу амплитуд.
