Capitolul 8
ERA POPULĂRII UNIVERSULUI
8.1 Stații cosmice în jurul Pământului
Carl Sagan, cunoscut astrobiolog și autor al unui foarte gustat serial de televiziune, scria în cartea sa „The Cosmic Connection” (1973): „Exista o generație de bărbați și femei, pentru care în tinerețe planetele erau puncte luminoase, neînchipuit de îndepărtate, iar Luna simbolul a ceva de neatins. Aceiași bărbați și aceleași femei, la maturitate și-au putut privi semenii pășind pe suprafața Lunii, iar la bătrânețe le va fi dat probabil să vadă oameni cutreierând suprafața acoperita de praf a planetei Marte. Exista o singura generație de oameni în istoria de zece milioane de ani a omenirii care va trăi o astfel de tranziție. Această generație se afla în viață azi”. Într-adevăr, la 4 octombrie 1957 era lansat primul „Sputnik”, la 12 aprilie 1961 Iuri Gagarin înconjura pentru prima dată Pământul într-o navă cosmică, la 21 iulie1969 Neil Armstrong punea piciorul pe Lună, pe primul sol ferm din Univers care nu aparținea Pământului.
Viitorologii Herman Kahn și Pat Gunkel de la Institutul Hudson prevăd că în anul 2040 va exista pe Lună o colonie cu 100.000 locuitori, iar în 2110 numărul oamenilor care vor trăi în Cosmos va depăși numărul celor rămași pe Pământ. Poate că sunt nițel prea optimiști[1]; oricum ar fi, asistăm în prezent la întemeierea unei noi ere, cea a populării spațiului cosmic. A ajunge pe Lună sau pe alte corpuri cerești nu e doar o ispravă științifică, sportivă, politică ori militară. Viitorul omenirii se află în Cosmos. În actualul ritm populația globului se dublează la fiecare 55 ani. Daca aceasta rata s-ar menține, în anul 2500 ar trebui să existe 130 mii de miliarde de pământeni, adică la densitatea actuala ar fi nevoie de peste treizeci de mii de planete ca Pământul. Dar chiar și cu o creștere infimă, de numai 0,5% pe an, ceea ce ar duce la dublarea omenirii abia în circa 135 ani, în anul 2500 tot ar exista 50 miliarde de pământeni. În plus, nevoile lor materiale, culturale, de confort, vor fi crescute, ceea ce înseamnă mai multe materii prime, mai multă energie. Iar acestea, pe Pământ, se găsesc din ce în ce mai greu.
Sunt aliaje (de pilda, de aluminiu și wolfram, rezistente la temperaturi extrem de înalte) care nu pot fi realizate decât în condițiile de imponderabilitate existente în vehiculele cosmice. Doar aici se pot crea monocristale de siliciu, de puritate extremă, cerute de tehnica modernă. Colagenul, utilizat ca înlocuitor temporar al pielii și al unor părți de organe, nu poate căpăta structura dorită de chirurgi decât în condițiile existente la bordul laboratoarelor cosmice. Tot acolo se pot pune la punct vaccinuri îndeplinind anumite condiții de calitate. Se apreciază că activitățile industriale din Cosmos, aflate la ora actuală doar în stadiu de laborator, ar putea ajunge în 1995 la o valoare de 80 miliarde dolari. Se proiectează de pe acum module industriale orbitale capabile să prelucreze mai multe tone de materiale pe an.
O altă direcție promițătoare este energetica spațială, construirea unor centrale electrice în spațiul extraterestru. Ideea este veche. Hermann Oberth (născut în 1894, la Sibiu)[2], unul dintre pionierii zborului cu rachete, vorbea de ele încă în anii treizeci. Pământul primește mai puțin de a miliarda parte din energia Soarelui, restul se pierde în hăul nesfârșit. Oglinzi așezate potrivit ne-ar putea recupera din aceasta energie o părticică, sub forma de lumină sau electricitate. Christian Marchal (Franța) propune ca oglinzile pentru iluminat să fie așezate pe Lună. Cu 20 km2 de oglinzi am dispune practic de încă o Lună plină, cu 2000 km2 s-ar putea economisi jumătate din iluminatul public, iar cu 200.000 km2 s-ar putea lucra și citi în timpul nopții. Ce ar spune însă ecologii de o atare perturbare a ciclului zi-noapte?
O centrală orbitală ar putea fi un satelit de circa 50.000 t, cu panouri solare însumând o suprafața de 5 x 10 km. Puterea ei ar rivaliza cu cea a celor mai mari uzine electrice de pe Terra. Energia ar fi transmisă, prin fascicule de microunde, la sol, unde captată de antene ovale având dimensiuni de 10 x 15 km ar fi transformată în curent electric. Problemele tehnice care ar rămâne de rezolvat sunt minime. Prețul unei astfel de centrale va deveni competitiv pe la începutul secolului viitor.
Construirea unor uzine și centrale în spațiu s-ar face în principal cu ajutorul roboților, dar și cu un număr de oameni de ordinul sutelor sau miilor. Acești constructori ar locui în stații cosmice speciale. Materialul de construcție, dacă s-ar aduce de pe Pământ, ar reveni extrem de scump, dat fiind că desprinderea de gravitația terestră necesită un mare consum de energie. Soluții mai ieftine ar oferi Luna ori asteroizi captați și aduși în apropierea șantierului. De altfel, se pare că deceniul 1986-1995 va fi cel al geologiei cosmice. După câte s-a anunțat, în 1986 un satelit va efectua o cartografiere geochimică detaliată a planetei Marte, în 1990 prevăzându-se aducerea pe Pământ, de către automate, a unor probe de sol de pe planeta roșie. În 1987-89 vor fi cercetați mai mulți asteroizi dintre Marte și Jupiter, în 1989 o sondă va aduce mostre de sol de pe Venus, în 1987 de pe Titan, iar în 1989 un modul va cobori pe satelitul Ganymede. În perioada 1991-1995 vor fi aduse probe de pe asteroizi.
Agricultura cosmică se află deocamdată într-un relativ impas. Plantele sunt, se pare, foarte sensibile la stabilitatea punctelor cardinale, la constanța radiațiilor și la câmpul gravitațional terestru. În cabinele laboratoarelor cosmice, unde nu există „sus” și „jos”, rădăcinile, ca și coroana, sunt derutate, nu știu încotro să se dezvolte. În experiențele efectuate în 1979 pe stația „Saliut 6” s-a reușit să se cultive anumite plante; acestea au refuzat însă ca să înflorească și să facă fructe. Desigur, problemele se vor mai rezolva după ce, pe stații mai mari, se va realiza o gravitație artificială și o iluminare asemănătoare celei de pe Pământ.
Pentru a „industrializa” zona din Cosmos care ne înconjoară, unii au propus construirea de stații locuite pe Lună, realizabile în prima jumătate a secolului viitor. Se caută înainte de toate apa. Unii presupun ca s-ar putea găsi în stare liberă, în subterane, deși deocamdată nu exista indicii în acest sens. În 1975 s-a brevetat un procedeu pentru a obține apa dintr-o rocă lunară (ilmenit) prin trecerea peste ea a unui jet de hidrogen. Utilizând rezervele cunoscute, s-ar putea produce apa necesară unui milion de oameni timp de câteva sute de ani.
Suprafața Lunii este egală cu cea a Africii, dar Luna e mult mai puțin ospitalieră decât Sahara. Dacă singurul satelit natural al Pământului va fi complet colonizat, aceasta nu va rezolva totuși problema expansiunii cosmice a omenirii. Sunt vizate și alte corpuri cerești, în special sateliții lui Saturn, care dispun de cantități apreciabile de gheață. Problema nu se va putea însă rezolva nici pe aceasta cale.
O propunere interesanta, care preocupă organismele dedicate explorării spațiului cosmic, este cea a marilor stații cosmice satelizate eventual într-un punct „geostaționar” (care, aflat la 36.000 kilometri altitudine, se rotește în jurul Pământului exact într-o zi, deci practic rămâne mereu deasupra aceluiași punct terestru) sau într-un punct „lagrangean” (după numele matematicianului J.L. Lagrange care a demonstrat că aceste puncte asigura condiții avantajoase de echilibru fată de Pământ și Lună). La început vor fi construite, desigur, stații mai mici, la distante de câteva sute de kilometri, cum este cea pe care o are în vedere NASA pentru următorii ani; aceasta se va realiza prin circa șase zboruri ale navetei spațiale și va fi destinată să găzduiască 8-16 persoane, care vor rămâne la bord câte trei luni[3].
Gerard K. O’Neil, unul dintre cei mai fervenți promotori ai ideii stațiilor orbitale de mari dimensiuni, a imaginat o posibilă succesiune de stații tot mai mari, menite să preia excesul de populație de pe Pământ, oferind condiții de viață asemănătoare celor de acasă. Pentru 1990 el propunea construirea unui oraș cosmic în formă de cilindru, cu lungimea de un kilometru și diametrul de circa 100 m, care, rotindu-se în jurul axei ar putea crea, prin forța centrifugă rezultată, o gravitație artificială asemănătoare celei terestre. O astfel de stație ar putea găzdui 10.000 oameni. Ar urma, în 1998, o a doua stație, lungă de 3200 m, cu diametrul de 320 m, găzduind 100-200.000 persoane, apoi în 2004 una cu 10 km lungime și un kilometru diametru, cu un milion de locuitori și, în sfârșit, în 2010 una cu 7,2 km diametru (sau doi cilindri, fiecare cu 3,2 km diametru) având lungimea de 70 km si putând oferi locuință pentru 20 milioane de pământeni. În continuare, s-ar construi în serie acest al patrulea tip, astfel încât în anul 2500 în ele să trăiască o populație de douăzeci de mii de ori mai mare decât cea actuală a Pământului. Fiecare stație orbitală va trebui să fie un sistem ecologic închis, independent de Pământ, cu reciclarea integrală a apei, bioxidului de carbon, azotului, oxigenului etc. Stațiile ar avea în interior o ambianță asemănătoare celei de pe Pământ, imitând peisajul, cu formele obișnuite de relief, variația luminozității între zi și noapte prin orientarea unor oglinzi și ferestre, cerul albastru și chiar norii, prin… proiecții holografice.
Avantajele unei stații spațiale, față de una situată pe teren ferm, constau în manevrabilitate, posibilitatea creării gravitației artificiale[4], expunerea permanentă la lumina solară, ușurința evacuării deșeurilor etc. Locuitorii stației ar fi, mai ales la început, ocupați cu montarea și repararea altor stații cosmice, a centralelor solare, a sateliților de telecomunicații etc. Desigur stațiile ar dispune de propriile fabrici și instalații pentru producerea hranei, de o flotilă proprie de nave cosmice, poate de concesiuni miniere proprii. Construirea stațiilor ar progresa, evident, doar în măsura în care ele și-ar dovedi eficiența economică.
Probabil că previziunile lui Gerard O’Neil sunt cam optimiste. Oficial, pentru perioada 1990-95 se vorbește doar de laboratoare cu 20-50 specialiști. Totuși A. Berry, specialist la NASA, aprecia în 1976 că efortul construirii unei stații orbitale pentru 10.000 persoane va fi, la sfârșitul secolului, echivalent cu cel cerut în anii șaizeci pentru punerea la punct a rachetei „Saturn”, utilizată în cadrul misiunii „Apollo”, dacă s-ar raporta la creșterea, în aceeași perioadă, a fondurilor destinate pentru investiții.
În afara proiectului stației de forma cilindrică, se bucură de o mare popularitate și o variantă în forma de inel, eventual cu spițe, mai practică din numeroase puncte de vedere.
8.2 Știința de a face planetele locuibile
În 1975 NASA recunoștea, ca o direcție majoră de cercetare, ingineria planetară numită și „terraforming”, care vizează remodelarea condițiilor existente pe o planetă (acolo unde e posibil), pentru a o face locuibilă pentru om. Desigur, nu este vorba de planete pe care există viață avansată; acestea vor fi ocrotite de orice contaminare pământeană, tot așa cum și Pământul va fi ocrotit de o eventuală contaminare cu germeni aduși de aiurea.
Prima planetă vizată de „terraforming” este Venus. Carl Sagan, încă în anii șaizeci, propunea însămânțarea norilor venusieni cu alge care au o viteză mare de înmulțire. Acestea vor descompune bioxidul de carbon în carbon și oxigen. Algele care ar cădea în straturile inferioare ar fi arse, dar ar elibera astfel apă și carbon. Dacă reproducerea algelor ar fi mai rapidă decât distrugerea lor, după un timp ele ar reuși să „metabolizeze” norii venusieni eliminând efectul de seră. Drept urmare temperatura s-ar reduce mult, iar apa creată între timp, deși aptă să formeze mai degrabă mici băltoace decât oceane, ar putea fi totuși folosită pentru irigații și alte nevoi umane. Un alt proiect aparține inginerului francez Christian Marchal. El propune aducerea unor meteoriți dintre cei existenți între Marte și Jupiter, satelizarea lor în jurul planetei Venus și transformarea în pulbere, pentru a se constitui într-un inel asemănător celui care înconjoară Saturnul și alte planete mari. Umbra lăsată de inel ar determina scăderea temperaturii, la început cu 1-3°C pe săptămână, apoi într-un ritm ceva mai lent, astfel încât într-un interval de 50-200 ani să se ajungă la o ambianță agreabilă. Probabil în urmă cu miliarde de ani pe Venus a existat aceeași cantitate de apă ca și pe Pământ. Datorită temperaturii extreme și altor factori, apa s-a descompus încă de timpuriu în oxigen și hidrogen. Dacă oxigenul a fost blocat în roci, hidrogenul a scăpat în spațiu. O metoda pentru a fabrica apă pe Venus ar fi aducerea unor mari cantități de hidrogen, eventual de pe planeta Saturn.
Planeta Marte pune probleme diferite. Urmele descoperite permit să se presupună că s-ar mai găsi în adâncurile scoarței pungi de apă ori gheață. Soluțiile propuse sunt: schimbarea orbitei planetei, pentru a o apropia de Soare, montarea unor oglinzi pentru a topi calotele polare care conțin și ele o cantitate oarecare de apă înghețată.
Există și proiecte mai fantastice. Amintim doar pe cel al fizicianului Freeman J. Dyson de la Universitatea Princeton (New Jersey), care în 1960 propunea ca Soarele să fie închis într-o sferă materiala, așezată la o distanță convenabilă, noi plasându-ne în interior, la căldură[5]. Desigur, ar mai fi multe de rezolvat până să se poată realiza așa ceva. Sfera ar trebui să fie extrem de rezistenta pentru a răspunde solicitărilor inegale, dar și extrem de subțire, deoarece în tot Sistemul Solar nu am găsi atât de mult material de construcție. Rămâne total nelămurită problema gravitației, a stabilității atmosferei si altele asemănătoare. N-ar fi însă exclus ca în timp să se poată realiza un inel (poate chiar un „nor”) de stații cosmice care să înconjoare de așa manieră Soarele încât orbitele lor să nu se intersecteze și în același timp să profite la maximum de energia solară. Evident, o parte din energie ar fi utilizată pentru permanentele corectări de traiectorie.
8.3 Corăbii interstelare
Câteva secole omenirea se va mulțumi să populeze Sistemul Solar. Tehnologiile de zbor vor evolua; poate noul sport va fi navigația cu „pânze solare”, fólii de zeci sau sute de kilometri pătrați, care vor fi împinse în spațiu de „vântul solar”, particule expulzate de Soare, același vânt care face să „fluture” cozile cometelor. Vor exista atunci generații de oameni născuți și crescuți în spațiul cosmic. Casa lor va fi Universul, iar obiectivul de perspectivă numărul unu popularea Galaxiei.
Rachetele actuale ar avea nevoie de 30.000 ani pentru a ajunge la cea mai apropiata dintre stele. Pentru viitoarele călătorii stelare vor fi necesare, evident, alte principii de propulsie a navelor cosmice. Au apărut deja numeroase proiecte în acest sens. Probabil cel mai celebru dintre ele este cel al navei „Daedalus”, având drept autori pe Alan Bond și Tony Martin de la Societatea interplanetară britanică, proiect aflat actualmente în atenția NASA. Ținta navei va fi Steaua Barnard, cea mai apropiata de Pământ, dacă lăsăm la o parte sistemul triplu Alfa Centauri – Proxima Centauri (vezi fig. 4) în preajma căruia șansele de a găsi viață sunt foarte mici.
fig. 4
În jurul Stelei Barnard se știe ca orbitează cel puțin 3-5 planete, pe care cu o probabilitate de 1 la 10.000 ar putea exista viață (ceea ce nu înseamnă neapărat și o civilizație). Nava „Daedalus”, plănuită pentru anii 2025-2040, ar fi o misiune efectuată în întregime cu roboți subordonați unui calculator principal. Pentru propulsie s-ar folosi explozia unor bombe termonucleare, conținând deuteriu și heliu-3. Bombele, fiecare mai mică decât o minge de tenis, ar fi aruncate, câte 250 pe secunda în bătaia unor tunuri electronice într-o camera de combustie cu diametrul de 100 metri, căptușită cu un câmp magnetic protector. Montajul navei s-ar face pe orbită în jurul Lunii, iar aprovizionarea cu combustibil în preajma planetei Jupiter. Accelerația, la început de 0,01g, ar ajunge treptat la 1g (prin g se notează accelerația gravitațională pe Pământ, egală cu 9,81 m/s2). Nava ar avea circa 60.000 t la start, purtând 500 t sarcină utilă; după cinci ani de zbor accelerat ar atinge 50.000 km/s, deci circa 17% din viteza luminii. Continuând să zboare astfel încă 35 ani, ar ajunge în preajma obiectivului său. Aici, fără să încetinească, nava ar urma să lanseze douăzeci de sonde automate, care să țintească diferite planete ori sateliți mari, susceptibili de a găzdui viață. Nava s-ar pierde în spațiu, în timp ce sondele, așezate pe solul corpurilor cerești țintă, ar începe să transmită date către Pământ. Și vor mai trece încă șase ani până ce semnalele, călătorind îndărăt, cu viteza luminii, vor ajunge la noi.
O altă idee interesantă este cea a statoreactorului cosmic, emisă de Robert W. Bussard în 1960. Funcționând tot pe baza reacției termonucleare, acesta nu și-ar lua combustibilul de pe Pământ, ci ar folosi puținul hidrogen interstelar, colectat cu ajutorul unei pâlnii cu diametrul de o sută de kilometri. Motoarele termonucleare descrise mai sus sunt teoretic realizabile cu ceea ce se cunoaște la ora actuală. Specialiștii nu sunt însă pe deplin mulțumiți. Se știe că energiile chimică, atomică, termonucleară rezultă din anihilarea unei cantități de substanță. Celebra formula a lui Einstein, E = mc2, ne spune că energia astfel eliberată este egală cu masa substanței anihilate înmulțită cu viteza luminii la pătrat. În cazul exploziei termonucleare doar 0,4% din masa substanței pusă în joc se transformă în energie; restul se preschimbă, dar rămâne substanță; există însă o reacție în care toată substanță poate deveni energie și anume anihilarea materie-antimaterie, născând fotoni, particule de lumină. (Un singur kilogram de materie astfel transformat ar produce tot atâta energie ca hidrocentrala de la Porțile de Fier I timp de doi ani și jumătate). Motorul care ar folosi o astfel de reacție ar purta numele de motor fotonic. Deocamdată însă antimateria nu o cunoaștem decât sub forma de particule elementare, or, pentru o călătorie până la cele mai apropiate stele, ar fi necesare câteva zeci de mii de tone. Iar pentru a descoperi viață ar fi necesare foarte multe călătorii. Tot cu „lumină” ar funcționa și navele cu laser.
Cele de mai sus sunt concepte mai mult teoretice la ora actuală. Nimeni nu știe încă, de pildă, cum va fi evitat praful și micile particule cosmice. Ciocnirea cu un fir de praf, la 10% din viteza luminii echivalează cu explozia unei bombe atomice…
E greu să spunem deci cum vor arăta primele nave pe care se vor îmbarca oameni, cuceritori ai stelelor. Un proiect este „arca spațială”, un sistem ecologic închis, menit să ajungă în circa 50 ani la sistemul Alfa Centauri, unde ar urma să-si refacă rezerva de combustibil și să meargă mai departe. „Arca” ar porni cu 200 pasageri și ar ajunge cu 2000, prin sporul natural înregistrat pe parcurs. O altă metodă des discutată este călătoria în stare de anabioză, un fel de hibernare avansată, în care trupul ar îmbătrâni foarte puțin. Nu trebuie să accentuăm prea mult ca atât problema sistemului ecologic închis, funcționând impecabil zeci de ani, cât și cea a anabiozei rămân deocamdată nerezolvate.
NASA a declarat oficial că zborurile stelare sunt imposibile nu doar azi, ci și într-un viitor foarte îndepărtat, în special din motive economice. Carl Sagan se arăta însă optimist, spunând că în aceasta afirmație s-a ținut cont doar de tehnologiile actuale, dar în secolele care urmează vom putea asista la progrese științifice și tehnice spectaculoase, care să schimbe radical acest punct de vedere.
Francis Crick, unul dintre laureații premiului Nobel pentru descoperirea structurii elicoidale a ADN-ului, și Leslie Orgel, susțin că oricum, chiar dacă nu vom coloniza niciodată Galaxia cu oameni, suntem datori să propagam în ea viața. Ei preconizează trimiterea în spațiu a unui mare număr de nave, acționate de forța „vântului solar”, încărcate cu microorganisme care să însămânțeze cu viață planetele pe care vor ajunge peste milioane de ani. Și înșirarea diverselor proiecte ar putea continua…
8.4 Mai iute decât lumina?
Viteza luminii este atât de mare încât multă vreme părea de nemăsurat. Totuși prin ingeniozitatea astronomului Ole Rømer (1675), apoi a altora care i-au urmat, valoarea aceasta a putut fi precizata tot mai exact, iar azi o cunoaștem ca fiind c = 299792 km/s în condiții de vid. Merită să comparăm aceasta valoare cu viteza unui glonte (sub 1 km/s) sau a unei nave cosmice actuale (cca. 11 km/s).
În 1887, Albert A. Michelson și Edward W. Morley, dispunând de o aparatură deosebit de precisă, si-au propus să măsoare viteza Pământului în spațiu. Ei și-au zis ca dacă Pământul se apropie de o stea, viteza luminii care vine de la aceasta trebuie să ni se pară mai mare decât c, iar dacă ne îndepărtăm, mai mică decât c, tot așa precum dacă mergem cu un tren, atunci un alt tren, care ne vine din față, ni se pare ca merge relativ mai repede, pe când unul care merge în același sens cu noi pare ca merge mai încet sau eventual chiar ca stă pe loc. Rezultatul uluitor al experienței a fost că, indiferent de direcția din care provenea, lumina avea totdeauna aceeași viteză. Fenomenul nu semăna cu nimic cunoscut și nu putea fi explicat în niciun fel pe baza a ceea ce se știa în fizică. Abia în 1905, Albert Einstein taie nodul gordian printr-o soluție genială, numită de el teoria specială a relativității (sau teoria relativității restrânse). Această teorie postulează că viteza luminii în vid este constantă, indiferent cum o măsurăm, indiferent dacă ne apropiem sau ne îndepărtăm de sursa ei. Numai cu atât, contradicțiile nu ar fi fost nici pe departe înlăturate. Când merg spre sursă, viteza aparentă trebuie să fie mai mare. Dacă totuși viteza luminii este constantă, atunci (știind că viteza este spațiu supra timp) rezultă că trebuie să se modifice cumva spațiul, ori timpul, ori amândouă. Și într-adevăr, formulele lui Einstein stipulează că, de pildă, o navă care se deplasează în Cosmos cu o viteză din ce în ce mai mare va deveni din ce în ce mai scurtă, iar timpul, pentru cei de pe navă, va trece din ce în ce mai încet. La viteza de 260.000 km/s, în timp ce pe navă astronauții îmbătrânesc un an, cei de pe Pământ vor îmbătrâni cu doi. La viteza de 298.500 km/s un an de pe navă trece abia în zece ani pământești. Din doi gemeni, unul, care s-ar îmbarca pentru o expediție cosmică, zburând cu o viteză apropiată de cea a luminii, revenit pe Pământ ar constata că a rămas mai tânăr decât fratele sau. Este ceea ce se cheamă „paradoxul gemenilor”. Teoretic există o viteză la care o navă să poată străbate toată Galaxia în așa fel încât celor de pe nava să li se pară ca n-au trecut decât decenii. Pe Pământ, în același răstimp, vor fi trecut însă zeci de mii de ani…
Construcția matematică este, desigur, destul de complicată. Einstein a dedus-o plecând de la legile lui James Clerck Maxwell (1831-1879), privitoare la electromagnetism, lumina fiind, după cum bine se știe, o forma de radiație electromagnetică.
Teoria specială a relativității prevede deci că niciun corp posedând proprietăți electrice sau magnetice (deci niciun corp cunoscut din Univers) nu se poate mișca mai repede decât lumina, ci cel mult să se apropie din ce în ce mai mult de viteza luminii, fără însă a o atinge.
Toate aceste ipoteze și consecințe stranii au fost rând pe rând dovedite experimental, iar azi sunt unanim recunoscute. Forța electromagnetică este însă doar una dintre forțele fundamentale din natură. Alte forțe sunt atracția gravitațională, apoi așa-numitele interacțiuni tare și slabă din nucleele atomilor; în sfârșit, experiențe recent, de pildă cele de bombardare a nucleelor de cositor cu neutroni lenți, la Institutul Lane-Langevin din Grenoble (1981), par să facă necesară introducerea unei a cincea forțe fundamentale[6]. Și cine ne poate garanta că lista s-a terminat? Reducerea tuturor fenomenelor la electromagnetism nu e nici posibilă, nici recomandabilă.
Einstein, ulterior, în teoria generală a relativității a încercat să explice gravitația ca pe o deformare geometrică a „continuului” spațiu-timp, privind gravitația nu ca pe o forță, ci ca pe o proprietate geometrică primordială a materiei, la fel cu inerția, de pildă. Până la sfârșitul vieții el a muncit la o „teorie unitară a câmpului” prin care spera să unifice gravitația cu electromagnetismul, respectiv să caute o expresie geometrică și pentru electromagnetism.
Nu a reușit aceasta, nici el nici alții, între altele și deoarece la scară atomică forța electromagnetică este de 1040 ori mai puternică decât cea gravitațională, deci cu greu li se poate găsi un „numitor comun”. În 1975, Seldom Glashow nota că „deocamdată suntem cu toții de acord să abandonăm orice speranță de a include gravitația în teorie”.
Există unde gravitaționale? Există oare gravitoni, ipotetice particule elementare responsabile de aceste unde? Se pare că da! Gravitonul ar trebui să aibă o masă neglijabilă și nicio sarcină electrică[7]. Există atunci și antigravitoni? Deci și antigravitație? Dacă da, aceasta ar însemna că o navă dispunând de antigravitoni s-ar putea înălța fără a consuma nicio energie, respinsă de Pământ așa cum se resping două bobițe de soc încărcate cu electricitate de același fel. Din păcate nimic nu îndreptățește un astfel de optimism. Dacă, de pildă, s-ar descoperi că antimateria conține antigravitoni, aceasta nu ne-ar fi de niciun folos; în condițiile terestre orice antimaterie s-ar dezintegra instantaneu dând naștere unei imense explozii. Există atunci măcar ecrane pentru undele gravitaționale? Îndărătul lor desprinderea de Pământ s-ar putea face cu un efort minim. Teoria prevede o astfel de posibilitate, dar numai la distanțe subatomice și temperaturi de miliarde de grade. Oare „levitația”, dacă există, are vreo legătură cu o atare ecranare gravitațională? Sunt autori care cred (fără a aduce dovezi serioase) că performanțele unor viețuitoare nu s-ar putea explica altfel. Până una alta s-a descoperit că gravitonii singuri n-ar putea explica toate fenomenele cunoscute de fizicieni, drept pentru care s-a simțit nevoia să se presupună și existența unei alte particule, mai grele, numită gravitino. Pe măsură ce cunoștințele noastre avansează se mărește deci și numărul semnelor de întrebare, dovedind, dacă mai era cazul, încă o data, că natura, realitatea obiectivă, este inepuizabilă și deci cunoașterea nu va atinge niciodată un punct final. A rămâne sclavul chiar al celui mai formidabil instrument al momentului, înseamnă sfârșitul progresului. Accentuăm aceasta deoarece mirajul „adevărurilor ultime” de care chipurile dispunem pândește la tot pasul.
Merită să reamintim că Frontinus, inginer al împăratului Vespasian (69-79 e.n.), zicea: „nu mai există idei pentru lucrări noi și alte mașini de război; inventarea lor a atins limita și nu văd ce s-ar mai putea îmbunătăți la ele”. Însuși Leonardo da Vinci (1452-1519) era convins că în matematică n-a mai rămas nimic de descoperit, iar un savant de talia Lordului Kelvin (1824-1907), având contribuții fundamentale în fizică, președinte al Academiei regale de științe al Marii Britanii, spunea în pragul secolului douăzeci: „fiind mai grele ca aerul, mașinile zburătoare sunt imposibile” „radioul n-are niciun viitor” „razele X se vor dovedi un eșec”.
Oare viteza luminii chiar nu va putea fi depășită niciodată? Ecuațiile teoriei speciale a relativității pun azi o piedică majoră în calea expansiunii și comunicațiilor cosmice. Dar în viitor?
În 1960, fizicianul sovietic I. Terlețki observa, speculând pe marginea formulelor lui Einstein, că teoretic ar putea exista și particule care să se miște mai repede decât lumina. Fizicianul american Gerald Feinberg a propus pentru ele, în 1967, numele de tahioni. Aceste particule au, cel puțin pentru noi, o comportare mai mult decât stranie. Timpul tahionilor se scurge invers (ajung la destinație înainte de a fi fost emiși), iar masa lor este… imaginară. Oricum, se vorbește azi de proiecte de căutare, deși încă nu e clar cum poate un aparat din materie „normală” să detecteze aceste ciudate creaturi.
O cale mult mai promițătoare pare deschiderea către lumea subcuantică. Ecuațiile teoriei speciale a relativității sunt construite numai pentru lumea electromagnetică, a particulelor elementare cunoscute (proton, electron etc). Totuși, chiar și aici se pare că ar exista situații care nu se încadrează exact în schemele stabilite. S-a anunțat că în condiții de laborator s-ar fi obținut emisii de laser cu o viteza de 8-10 ori mai mare decât viteza luminii în vid. Știrea nu a fost reconfirmată[8]. O altă problemă este cea a găurilor negre. Undele electromagnetice, deci fotonii, nu pot scăpa din capcana gravitațională, în ciuda faptului că posedă viteza maximă posibilă teoretic. Undele gravitaționale, deci gravitonii, reușesc însă. E oare un semn ca viteza lor e mai mare decât cea a luminii? Deocamdată întrebarea n-a primit răspuns.
Există oare o structură mai fină a materiei decât particulele elementare cunoscute la ora actuala? De la Louis de Broglie (1892-1970), se acceptă că orice radiație este însoțită și de o particulă materială și invers, orice particulă materială este însoțită de o undă. Lumina de pildă este și undă și corpuscul; vorbim de o lungime de undă a ei, dar și de particula numită „foton”. Pe de altă parte, înțelegem cum vibrează suprafața unei ape când aruncăm o piatră în ea, ori cum vibrează aerul atunci când se produce un sunet. Ce vibrează însă atunci când o rază de lumina se propagă prin vidul absolut? Unii au numit acest substrat eter. Proprietățile pe care acest eter ar trebui să le aibă au părut multora atât de misterioase încât s-a preferat să se lase problema deschisă. Dacă ne-am imagina însă particulele elementare ca pe niște „vârtejuri” ale eterului, supte dinspre trecut în spre viitor, multe lucruri ar deveni mai apropiate intuiției noastre. Am putea, de pildă, înțelege în ce mod orice particulă elementară este un „depozit de energie”, conform faimoasei formule E = mc2. Paul A.M. Dirac observa încă în anii treizeci că pentru a explica anumite fenomene ar trebui să presupunem că spațiul subatomic este umplut până la refuz cu particule inobservabile, dar care se pot „materializa” dacă primesc energie. Prof. Ioan Iovitz Popescu de la Universitatea din București propune ca aceste particule să fie numite „etheroni”. Prof. Nicolae Bărbulescu, studiind bazele fizice ale relativității einsteiniene, apreciază că la nivelul subcuantic al materiei ar exista o formulaă similară cu cea a lui Einstein și anume E=μC2, unde C este viteza „particulelor subcuantice”, de un milion de ori mai mare decât viteza luminii. Din păcate toate corpurile și ființele cunoscute sunt formate din particule elementare, la nivel „cuantic”, și nu avem nici cea mai vagă idee cum ar arăta o materie exclusiv „subcuantică”, pentru a nu mai vorbi de o călătorie cosmică efectuată de astronauți transformați într-o astfel de materie.
O lungă serie de speculații se leagă de numărul de dimensiuni ale Universului. Teoria relativității operează cu un spațiu cu patru dimensiuni: lungimea, lățimea, înălțimea și timpul (deși acesta din urma cu un statut special). Matematica lucrează, la fel de simplu, cu trei, patru sau mai multe dimensiuni[9]. Un spațiu cu cinci sau mai multe dimensiuni apare matematic tot atât de coerent ca și cel obișnuit nouă; n-ar putea atunci un astfel de spațiu să existe și în realitate?
Pentru a înțelege mai bine conceptul vom recurge la o analogie. O lume a unor ființe ipotetice, trăitoare pe o suprafață, pe o foaie dreaptă, curbă, ori eventual pe fața unui balon de săpun, are doar două dimensiuni. Aceste ființe nu pot ieși din respectiva suprafață, deci vor ignora cu desăvârșire alte dimensiuni decât cele ale lumii lor, deci și o eventuală altă lume, tot cu doua dimensiuni, aflată alături (fig. 5a și b). Dacă din anumite motive două astfel de lumi s-ar atinge (fig. 5c) aceasta ar permite ființelor să treacă dintr-una în cealaltă prin locul respectiv. În sfârșit, dacă o lume bidimensionala s-ar plia asupra ei înseși (fig. 5d), trecerea prin punctul de atingere ar echivala cu străbaterea instantanee a unor mari distante. Mulți s-au întrebat în consecință dacă nu cumva lumea noastră cu trei dimensiuni (spațiale) este scufundată într-o lume cu patru sau mai multe dimensiuni (spațiale), numită hiperspațiu, întocmai precum lumea-jucărie cu două dimensiuni din figura 5 este scufundată în a noastră, cea cu trei dimensiuni. În acest sens s-a vorbit adesea de posibilitatea ca alături de noi să existe întregi universuri paralele cu care Universul nostru s-ar putea atinge în condiții speciale.
fig. 5
Unii cred ca astfel s-ar putea rezolva și călătoriile în timp. Din păcate o astfel de călătorie nu se poate imagina, în limitele logicilor noastre, decât cel mult spre viitor. Orice întoarcere fizică în trecut ar însemna modificarea acelui trecut deci implicit a prezentului, cu consecințe imprevizibile. O celebră povestire științifico-fantastică arată cum călătorul prin timp, întors din era precambriană, unde din greșeală a strivit un fluture, constată că în urma „crimei”, sale lumea prezentă este complet schimbată. Într-o altă povestire călătorul își omoară, tot din greșeală, un strămoș, ștergându-se astfel automat și pe sine dintre cei vii. Supralicitând aceasta idee, într-un roman de anticipație un consiliu de înțelepți proiectează, prin modificări abile ale trecutului, o nouă variantă pentru istoria omenirii, variantă în care însă nici unul dintre autori nu mai era „posibil”. Dar cine știe? N-ar fi exclus de pildă ca o navă cosmică să poată, o dată și o dată, să avanseze în spațiu și, concomitent, să facă în permanență salturi microscopice îndărăt în timp[10], fără ca să „strice” nimic în mersul normal al lumii. În acest mod s-ar putea străbate aproape instantaneu distanțe oricât de lungi.
Carl Sagan crede că găurile negre ar putea fi puncte prin care spațiul se pliază asupra lui însuși, atunci când spune că „găurile negre pot fi deschideri către un alt moment în timp. Dacă ne-am scufunda într-o gaură neagră s-ar putea să reapărem, e o presupunere, într-o altă parte a Universului și într-o altă epocă.” El adaugă că civilizațiile avansate ar putea utiliza găurile negre în chip de canale de comunicație. Ideea e frumoasă; din păcate, din tot ce știm la ora actuală, într-o gaură neagră domnesc condiții care zdrobesc până și atomii în părți componente, darămite o navă cosmică sau o ființă vie. Nu putem însă ști ce ne va mai rezerva viitorul în acest sens.
În încheiere, menționăm ca anumiți autori, pentru a explica unele fenomene de parapsihologie, avansează ipoteza existentei a două sau mai multe dimensiuni-timp, care s-ar scurge paralel, cu viteze diferite sau poate chiar în sensuri contrare. Nicio observație științifică obiectivă nu justifică însă la ora actuală să se complice imaginea lumii cu o ipoteză atât de nefirească.
[1] Într-adevăr, optimismul exagerat, propriu epocii, a fost mult redus în ultimii 40 de ani. La fel și pentru alte proiecte care urmează în text.
[2] Fluent în limba română, și-a luat doctoratul la Universitatea din Cluj, iar printre discipolii lui s-a numărat Wernher von Braun.
[3] Din acest proiect s-a născut, începând din 1998, Stația Spațială Internațională, singura structură spațială mai complexă la ora actuală.
[4] Prin forța centrifugă asigurată de rotația stației.
[5] De fapt, sfera să culeagă căldura Soarelui și s-o transforme într-o formă de energie, pe care s-o trimită pe Pământ.
[6] A cincea forță fundamentală e căutată încă; azi fizicienii o leagă de un misterios „foton întunecat”.
[7] În 2016 au fost observate unde gravitaționale, dar încă nu și gravitoni.
[8] Până la ora actuală, în ciuda multor încercări, nu există dovezi experimentale ale posibilității depășirii vitezei luminii.
[9] Teoria, larg acceptată azi, după care particulele elementare și energiile sunt vibrații ale unor corzi și membrane, presupune că Universul are, de fapt, 11 dimensiuni.
[10] Mai mici decât o cuantă de timp. Se fac la ora actuală și alte speculații de acest tip.
De ce tac civilizațiile extraterestre? de Dan D. Farcaș
Titlu: De ce tac civilizațiile extraterestre?
Autor: Dan D. Farcaș
Coperta: George Ionescu
Ilustrație copertă: Edward Paterson (Unsplash)
Editura: Pavcon
Nr. pag.: 398
ISBN: 978-606-9625-17-0
Colecţia: Colecția Science-Fiction, #184
Seria: Enigme
În anul 1983 apărea pe piața de carte din România prima ediție a ceea ce avea să devină un best-seller cum nu se mai cunoscuse în domeniul cărților de enigme, mistere și popularizare a științelor de frontieră – ”De ce tac civilizațiile extraterestre?” – care căuta să răspundă unei întrebări rămase valabilă și astăzi în conștiința oamenilor de pe întreg Pământul.
Matematicianul și popularizatorul de știință Prof. Dr. Acad. Dan D. Farcaș, cunoscut și iubit de cititorii revistelor ”Știință și Tehnică” și ”Colecția de Povestiri Științifico-Fantastice” pentru articolele și povestirile sale SF, aducea, prin intermediul cărții sale, argumente valide din punct de vedere științific în sprijinul ipotezelor lansate de oamenii de știință și de pasionații de ufologie, care căutaseră să deslușească misterul tăcerii civilizațiilor ce viețuiesc pe alte planete din galaxia noastră sau din alte galaxii.
Cu zeci de mii de exemplare vândute, dar cu sute de mii de cititori – căci pe atunci cărțile bune de împrumutau și circulau de la o familie la alta –, prima ediție a cărții ”De ce tac civilizațiile extratereste” a devenit o sursă de informații citată de către toți cei care deschideau subiectul OZN-urilor și al ”omuleților verzi, maronii sau cenușii”, în contexte academice sau la simple șuete.
Acum, după aproape 40 de ani de la prima apariție, celebrul scriitor şi popularizator Dan D. Farcaş, la insistențele fanilor săi, s-a încumetat să reia lucrul la cea mai vândută carte a sa, spre bucuria tuturor. Vreme de mai bine de un an i-a adus completări, actualizări și corecții, astfel că volumul de față vine cu noutăți incitante oferite de progresul științei și al tehnicilor spațiale, alături de cel al telescoapelor superperformante care, de pe orbita Pământului, scrutează spațiul în căutarea vieții extraterestre! Citind ediția a II-a a cărții ”De ce tac civilizațiile extraterestre?”, veți descoperi, cu surprindere și încântare, că răspunsul la această întrebare se întrevede de-acum mult mai clar și că, foarte curând, el ni se va dezvălui cu totul, pe măsură ce rasa umană va deveni, la rândul ei, o civilizație liberă să călătorească printre stele…
