Foto:Ljubaznošću: Eric M. Jones.
Umetnička predstava Prstenastog sveta unutar kojeg kruži prsten „senkovitih kvadrata“ koji obezbeđuju smenu dana i noći na nastanjivoj strani artefakta.
Nastavljamo sa serijom tekstova u kojima se bavimo astrobiološkim aspektima popularnih naučnofantastičnih planeta (kao što su Dina, Solaris ili Geten/Zime) – ili lokacija ili, još bolje, svetova. Zašto je ova kvalifikacija neophodna? Očigledno, zato što nisu svi nastanjivi naučnofantastični svetovi planete – neki su, i u bukvalnom i u figurativnom smislu mnogo više od toga. Upravo takvom paradigmatičnom primeru posvećen je ovaj tekst; svi čitaoci su pozvani da sugerišu dalje primere.
Američki pisac Lorens „Leri“ Niven (rođen 1938), poznat je kao autor „tvrde“ naučne fantastike, ali i njen kritičar i teoretičar, kao i uopšteno govoreći izuzetno originalan i inovativan mislilac. Njegov najpoznatiji roman je Prstenasti svet (engl. Ringworld) ili kako je kod nas preveden Prsten; original je objavljen 1970. godine, a kod nas se pojavio u legendarnoj biblioteci „Kentaur“ u prevodu Mirjane Živković. Docnije je napisao još tri nastavka, po jedan svake decenije, a to su: Inženjeri Prstena (1980), Tron Prstena (1996) i Deca Prstena (2004). Sve ove knjige prevedene su i na srpski i mogu se naći po antikvarijatima i na Sajmu knjiga.
Iako deo Nivenove šire sage o „poznatom svemiru“ (eng. Known Universe cycle), Prsten i nastavci se mogu čitati i sasvim zasebno. Ne otkrivajući previše od zapleta, ovde ću tek pomenuti sledeće: Prsten opisuje ekspediciju u kojoj učestvuje glavni protagonista Luis Vu, a koja pored ljudi okuplja i više pripadnika naprednih vanzemaljskih inteligentnih vrsta, koja ima za cilja da ispita eponimni Prstenasti svet, džinovski artefakt u obliku prstena širine oko milion i po kilometara i poluprečnika sličnog onom Zemljine orbite oko Sunca (1 AU ili astronomske jedinice). Prstenasti svet se ogromnom brzinom okreće oko matične zvezde nalik Suncu – iako nije u orbiti oko nje! o tome više dole – da bi obezbedio veštačku gravitaciju na svojoj unutrašnjoj strani, dok ivični zidovi obezbeđuju stabilnost atmosfere nad tom istom stranom.
Unutrašnja strana Prstenastog sveta tako ima nastanjivu površinu oko 3 miliona puta veću od površine planete Zemlje. To je, dakle, velika nekretnina.
Iako nije Dajsonova sfera, Prstenasti svet jedan je od najambicioznijih i najsmelije osmišljenih mega-artefakata u literaturi. Nivenov roman – koji je doživeo ogroman uspeh i mnoštvo izdanja širom sveta – postao je tako i nehotice relevantan za astrobiologiju i potrage za vanzemaljskom inteligencijom. Posebno nakon nastavaka u kojima se autor bavio pitanjima poput stabilnosti Prstenastog sveta, možemo tvrditi da je u pitanju jedna od najzanimljivijih tehnosignatura, kako se danas u SETI projektima nazivaju vanzemaljski tehnološki artefakti koje bismo potencijalno mogli uočiti našim teleskopima na međuzvezdanim udaljenostima.
Od tada, Prstenasti svet i njegove razne varijante su se pojavljivale u više različitih naučnofantastičnih konteksta, uključujući popularne video igre Halo, Galactic Civilizations ili Stellaris. Različite oblike prstenastih habitata nalazimo u delima brojnih savremenih SF autora, kao što su Ian M. Benks, Karl Šreder ili Alister Rejnolds; zanimljive članke na ovu temu možete naći širom interneta, npr. ovde[LINK: https://scientificgamer.com/with-this-ringworld-i-do-what-exactly/] i ovde[LINK: https://www.trevorwrites.com/blog/2019/8/5/impossible-technologies-1-ringworlds]. U opštem astrobiološkom kontekstu, vrlo se isplati razvijati misaoni eksperiment koji čini okosnicu Nivenove sage: ne samo da možemo doći do vrednih uvida u to kako da otkrijemo ovakve i slične mega-artefakte u realnom svemiru, ukoliko postoje, već je to prilika da bolje razumemo šta nam je od planetoloških, ekoloških, klimatskih, itd. elemenata značajno za „obične“ habitate, poput zemljolikih planeta.
Obzirom na svoju veličinu i brzinu rotacije da bi simulirao gravitaciju, osnovni građevinski materijal Prstenastog sveta mora biti mehanički daleko snažniji od uobičajenih građevinskih materijala – čak i od onih koji karakterišu O’Nilove habitate. U Nivenovoj verziji to je hipotetična supstanca nazvana skrit: ultračvrsti materijal koji je u stanju da izdrži strahovita naprezanja izazvana brzom rotacijom Prstenastog sveta. Na prvi pogled, to je tipični SF unobtainium: materijal koji bi bio savršen za naše potrebe, samo da možemo da ga nabavimo – što ne možemo.
Danas, međutim, imamo nove materijale zasnovane na nanotehnologiji, kao što su ugljenične nanocevi ili polimerski nanokompoziti, koji imaju znatno bolje mehaničke osobine od, recimo, legiranih čelika, a pri tom se odlikuju i manjom gustinom. Uzimajući u obzir da nauka o materijalima napreduje krupnim koracima – i sva je prilika da će se to nastaviti u narednim vekovima, ako se čovečanstvo ne uništi – nema razloga za sumnju da ćemo u budućnosti imati još bolje materijale uporedive, pa i superiorne, onima iz domena naučne fantastike, kao što je Nivenov skrit.
(Uzgred, u romanima se ignorišu efekti koji potiču od gravitacije samog Prstenastog sveta – pošto je Nivenov skrit dovoljno lagan, a struktura dovoljno tanka da je ukupna masa prstena relativno mala: uporediva sa masom Jupitera. Problem sopstvene gravitacije veoma tankog prstena ili torusa sa velikom ukupnom masom ni izdaleka nije trivijalan, čak i u potpuno njutnovskoj aproksimaciji, pošto uobičajene matematičke „prečice“ često daju beskonačan rezultat – singularitet – u pojedinim oblastima!)
S obzirom da je osnovna poenta Prstenastog sveta = nastanjivi prostor u ogromnim količinama, činilo bi se da je pitanje nastanjivosti u startu suvišno. Stvari, međutim, nisu tako jednostavne i postoje divne ekološke i astrobiološke nijanse po ovom pitanju. Kada Luis Vu i njegovi saputnici po prvi put stignu na Prstenasti svet, on je u već poodmaklom stadijumu neodržavanja; namerno ili ne, veliki deo zapleta odnosi se na upravo na istraživanje i utvrđivanje takvog stanja.
Ovo je istovremeno i dublja ekološka poenta: namerna intervencija u neki sistem može rezultovati dramatičnim pomacima nabolje – i značajnim povećanjem nastanjivosti – ali za to, kao i za sve drugo u univerzumu, postoji cena koja se mora platiti. Nema besplatnog ručka! Cena se sastoji u tome da je neophodno sistematsko ulaganje energije i resursa u održavanje ravnoteže takvog sistema. Nije dovoljno samo postaviti generalna načela kao vodilje; nužno je neprekidno raditi na sistemu.
Period rotacije Prstenastog sveta u Nivenovoj verziji je oko 220 sati, što čini njegovu ugaonu brzinu oko 8 milionitih delova radijana u sekundi. Na prvi pogled, ovo se čini prilično skromnom ugaonom brzinom i ona to zaista jeste sve dok se radi o čvrstim objektima iz našeg svakodnevnog života ili laboratorije. Nema nikakve šanse, na primer, da primetite ovako malu ugaonu brzinu ako bi se njom okretao automobilski točak; činilo bi vam se da on jednostavno miruje.
Međutim, Prstenasti svet je veoma, veoma, veoma veliki tako da čak i tako majušna ugaona brzina odgovara ogromnoj linearnoj brzini – tle („pod“) Prstenastog sveta se kreće, iz perspektive matične zvezde ili bilo kog drugog mirujućeg posmatrača, brzinom od preko 1200 kilometara u sekundi! To je više nego 40 puta veće od brzine kretanja Zemlje oko Sunca. Toliko velika brzina okretanja je neophodna da bi se na udaljenosti sličnoj onoj Zemlji od Sunca proizvelo centrifugalno ubrzanje koje simulira ubrzanje sile teže na našoj planeti. (Uzgred vredi pomenuti da je ubrzati Prsten do tako velike brzine nužno jedan od najvećih tehnoloških izazova koji su Graditelji morali savladati; njegova kinetička energija je na nivou one koju zvezda poput Sunca izrači za… više od 100 hiljada godina!)
Prstenasti svet – uprkos svojoj ogromnoj brzini rotacije – uopšte nije u orbiti oko matične zvezde, zbog čega zahteva aktivno održavanje položaja. Njegova ravan rotacije biće stabilna – kao čigra ili žiroskop – ali unutar te ravni, njegovo središte će se lako pomerati. Zbog ove nestabilnosti, on će težiti da „driftuje“, odnosno da svoju osu rotacije udaljava od matične zvezde, sa ultimativno katastrofalnim posledicama: ne samo što će se na jednom delu strukture temperatura i ultraljubičasto zračenje sa matične zvezde pojačati do mere nepodnošljive za biljke i životinje, već će se ultimativno, ako se ništa ne preduzme na stabilizaciji, čitav Prstenasti svet sudariti sa zvezdom i biti uništen. Niven po sopstvenom priznanju to nije odmah uočio, ali se brzo snašao i značajan deo zapleta već u prvom nastavku, Inženjerima prstena (1980) posvetio upravo tom problemu.
Postoje, međutim, i drugi problemi koji bi se mogli nazvati ekološkim u širem smislu, a koji su posledica specifične fizike Prstenastog sveta. Centrifugalna sila doista može simulirati gravitaciju pod dovoljno opštim uslovima – na kraju krajeva, još su najraniji pioniri astronautike poput Ciolkovskog i Oberta zamišljali kako buduće svemirske letelice i orbitalne stanice rotiraju oko povoljno izabrane ose da bi barem u delu nastanjivog prostora imali simuliranu gravitaciju i tako izbegli zdravstvene probleme koji se povezuju sa dugačkim boravkom u bestežinskom stanju (npr. gubitak kalcijuma iz kostiju). Na filmskom platnu, takvu orbitalnu stanicu nezaboravno je predstavio Stenli Kjubrik u Odiseji u svemiru 2001, u scenama iz drugog dela („Misija na Mesec“) sa dr Flojdom.
Međutim, ljudi često zaboravljaju da iako u odgovarajućem prostoru sila teže može biti simulirana centrifugalnom silom, dve stvari nipošto nisu identične. Kod malih prostora, kao što su svemirski brodovi ili orbitalne stanice, što se više približavamo osi rotacije, efektivna sila teže se veoma brzo gubi. Kada pogledamo formulu za centrifugalnu silu, jasno je i zbog čega: za konstantu ugaonu brzinu (dakle brzinu rotacije strukture), centrifugalna sila je linearno srazmera udaljenosti od ose rotacije. Ako osa rotacije prolazi, na primer, 10 ili 20 metara iznad glava astronauta, kao što bi bio realističan slučaj na orbitalnoj stanici, svako približavanje istoj, poput penjanja uz merdevine, bi rezultovalo osetnim smanjenjem efektivne teže i vrlo varljivom (i rizičnom!) osećaju lakoće.
U habitatima unutrašnjeg prečnika, na primer, 50 metara koji bi rotirali tako da proizvode ubrzanje identično kao na površini Zemlje, to bi značilo da habitat mora da napravi jednu rotaciju svakih 14 sekundi. Čovek visok 2 metra osećao bi za 4% manju silu teže koja bi delovala na glavu nego na noge – moglo bi se činiti da je ovo vrlo mala razlika, ali ona je više nego dovoljna da poremeti naše čulo za ravnotežu u unutrašnjosti našeg uha. O sportovima kao što su tenis, košarka ili odbojka da ne govorimo; čak i ako bi bili mogući, oni bi zahtevali potpuno nov skup veština i taktika.
Brzo opadanje efektivne sile teže sa visinom imalo bi još jednu značajnu posledicu: profil vazdušnog pritiska i gustine vazduha sa visinom bio bi prilično drugačiji nego na planetama sa istim gravitacionim ubrzanjem. Generalno, i pritisak i gustina bi sporije opadali sa pritiskom, što bi se moglo smatrati ekološkom prednošću, jer bi živa bića mogla lakše opstati na višim nadmorskim visinama nego što je to slučaj na Zemlji ili nekoj sličnoj planeti. Takođe, leteći oblici života poput ptica ili insekata lakše bi dosezali velike visine iznad tla Prstenastog sveta. Ovaj efekat ne bi bio veliki, ali bi potencijalno kroz milione i milijarde godina evolucije mogao imati zanimljive posledice po morfologiju ovih živih vrsta.
Još jedan značajan faktor jeste pojava Koriolisove sile. Za razliku od centrifugalne sile, koja deluje na sve objekte u takvim sistemima – što joj i omogućuje da „imitira“ gravitaciju – Koriolisova sila deluje samo na objekte koji se kreću u takvom sistemu i imaju bar jednu komponentu brzine u radijalnom pravcu (= ili se približavaju ili udaljavaju od ose rotacije). To je ona sila „zanošenja“ kada pokušavate da se krećete, na primer, od jednog do drugog konjića na ringišpilu koji se okreće.
Koriolisova sila deluje i na Zemlji, zbog rotacije naše planete – njen najočigledniji izraz su pasatni vetrovi koji duvaju oko ekvatora i u to u suprotnim smerovima na severnoj i južnoj hemisferi, kao i analogne okeanske struje. (Druga, spornija posledica delovanja Koriolisove sile jeste navodno curenje vode iz kade u različitim smerovima na dve hemisfere, mada je tu situacija složenija nego što se čini, pošto su efekti koji potiču od početnih uslova u tečnosti poput difuzije, viskoznosti, hemijske nehomogenosti, itd. redovima veličine veći od efekta Koriolisove sile.) Takođe, razlika u eroziji rečnih korita – ali i železničkih šina – koja se prostiru u pravcu sever-jug, među kojima se nalaze neke od najvećih svetskih reka, poput Nila, Misisipija ili Konga, se može pripisati delovanju Koriolisove sile. Na Zemlji ona nije velika, pre svega zbog toga što je ugaona brzina rotacije naše planete relativno mala: ipak joj treba čitava 24 časa da okrene jedan krug, tj. 2π radijana.
Obzirom da Prstenasti svet rotira tako da je osa rotacija bliska središtu matične zvezde (mada ne nužno podudarna sa središtem, sem ako se aktivno ne održava kao što smo pomenuli gore!), opadanje gravitacije sa visinom ne bi bio značajan problem, ali Koriolisova sila itekako jeste – i dobrim delom predstavlja dominantan meteorološki faktor za stanovnike! Sistemi vetrova i oluja su dobrim delom određeni upravo delovanjem Koriolisove sile. Pošto svi delovi Prstenastog sveta u optimalnom stanju primaju istu prosečnu količinu solarne energije, lokalne razlike u temperaturi bi teorijski bile posledica isključivo različite nadmorske visine i količine zračenja koje lokalna površina odbija (ova veličina se tehnički zove albedo). U takvoj situaciji, ekvivalent pasatnih vetrova na Zemlji postao bi daleko najznačajniji faktor u cirkulaciji vazduha i ruži vetrova – Koriolisove oluje bi upravljale lokalnim vremenskim uslovima širom ogromnog prostranstva.
Postoje i drugi aspekti stabilnosti sistema koji se na ilustrativan način ispoljavaju na Prstenastom svetu, tako prikazujući osnovni uvid ekologije, naime da su kompleksni sistemi nelinearno zavisni jedan od drugog i često „ugnjezdeni“ jedan u drugi. Mora, okeani, reke – sve to je nužno relativno plitko na Prstenastom svetu, za razliku od planeta. Sa druge strane, njihove obale doživljavaju neprekidnu eroziju koja nije samo jednaka, nego je upravo zbog Koriolisove sile jača od onoga što vidimo na Zemlji. Ova erozija bi, u konačnom ishodu, rezultovala u tome što bi se svo tle u vidu peska i mulja našlo na dnu mora i drugih vodenih rezervoara, što bi dalje imalo katastrofalne posledice po hidrologiju i svakako učinilo, na duge staze, Prstenasti svet nenastanjivim (sem možda za par najrobusnijih vrsta i mikroorganizme).
Da bi se to sprečilo, inženjeri Prstenastog sveta – ma ko oni tačno bili, što je jedna od privlačnih zagonetki Nivenove sage – su stvorili sistem „prelivnih planina“. Prelivne planine su, pojednostavljeno govoreći, pumpe koje uklanjaju pesak, mulj i ostale sedimente sa dna vodenih rezervoara i izbacuju ih na kopnene lokacije, stvarajući na taj način novi reljef – nova brda, planine, visoravni, itd. Ovaj proces, naravno, mora biti fino podešen tako da se erozija neprekidno drži pod kontrolom, ali ni da se iz vodenih rezervoara ne izvuče sav nanos, pošto je on potreban za mnoge oblike života i lance ishrane.
Kad smo kod lanaca ishrane, kao i svaki drugi veštački habitat, tako i Prstenasti svet biva nastanjen različitim vrstama od kojih se neke bolje, a neke lošije prilagođavaju njegovim brojnim ekosistemima. U mnogim oblastima Prstenastog sveta prisutne su monokulture, posebno one agresivnih vrsta kao što su Slejverski suncokreti – biljke mesožderke sposobne da svojim cvetovima poput ogledala fokusiraju sunčeve zrake i tako sprže potencijalni plen. Na jednom mestu se eksplicitno napominje da bi, ako se prepuste sami sebi, suncokreti pokrili čitavu kopnenu površinu Prstenastog sveta. Naravno, za to bi im bilo potrebno veoma, veoma dugačko vreme, jer je Prstenasti svet jednostavno – preveliki.
Naravno, inženjeri Prstenastog sveta su na njega preneli jako veliki broj vrsta, uključujući neke kojima je potrebna duboka voda – dva Velika okeana, na suprotnim stranama Prstena (zbog ravnoteže), konstruisana su da obezbede duboku i hladnu vodu. Protagonisti Nivenovog romana tako spekulišu kako su brojne životinjske vrste, uključujući i inteligentne ili one na evolucionoj trajektoriji ka inteligenciji, prenesene na ostrva u Velikom okeanu koja čak imitiraju i reljef pojedinih planeta i tako predstavljaju svojevrsne „rezervate prirode“ unutar veštačkog habitata. Ovo sa jedne strane čuva njihove posebne karaktere, ipak ne sprečavajući u potpunosti njihovo mešanje i otvaranje novih ekoloških niša.
I, naravno, tu dolazimo do životinjske vrste koja je najrasprostranjenija na Prstenastom svetu u Nivenovoj verziji, a može biti i u nekoj budućoj realističnoj verziji, naime hominida. Različiti ljudski srodnici – u ogromnoj raznovrsnosti oblika, boja i drugih morfoloških karaktera – su većinski prisutni na Prstenastom svetu, što u docnijim delovima sage ukazuje na ultimativno poreklo samog mega-artefakta. Međutim, s obzirom da je originalna civilizacija Inženjera iz nepoznatog razloga nestala, sve potonje civilizacije su ograničene na efektivnu kontrolu samo nad delićima ogromne površine Prstenastog sveta i čak ukoliko su, poput kulture koju protagonisti nazivaju Graditeljima gradova, ponovo ovladali tehnikom međuzvezdanog leta pomoću sporih brodova na fuzioni pogon, njihov uticaj bio je suviše kratak da bi se ogromna ljudska populacija na Prstenu značajnije homogenizovala. Naprotiv, kao što se otkriva naročito u potonjim nastavcima Nivenove sage, ljudski biodiverzitet se u uslovima fragmentiranih malih zajednica na velikom prostoru povećao do neslućenih razmera. Pojedini hominidi žive u vodi, čak i ispod vode, drugi na vrhovima prelivnih planina, treći na drveću, itd. isl.
Naravno, opstanak napredne civilizacije na Prstenastom svetu striktno zavisi od tehnologije transmutacije elemenata („femtotehnologije“), s obzirom da nema mesta rudarenju – kao što Niven lepo kaže na jednom mestu, vredni rudar bi nakon par desetina ili stotina metara kopanja naišao na „pod“ od skrita koji ne bi mogao da probije, a čak i kada bi mogao, našao bi se u kosmičkom vakuumu kao surovoj kazni za svoje napore. Dakle, sav materijal, građevinski i ostali, je ono što je doneseno na Prstenasti svet. Ovo povlači za sobom činjenicu da bi civilizacija koja bi izgubila femtotehnologiju nužno izgubila i sve ostale napredne tehnologije i propala barem do nivoa srednjevekovnog/ranog modernog perioda na Zemlji.
U docnijim romanima iz ove sage, Niven opisuje kulture koje su se ponovo uzdigle do mašinskog doba tako što su razvile motore sa unutrašnjim sagorevanjem koji, međutim, rade isključivo na alkohol dobijen iz biljaka (sa svim pratećim bihejvioralnim problemima koje to donosi – malo je reći da pojava „vožnje pod dejstvom alkohola“ u tom kontekstu dobija jednu sasvim novu dimenziju!).
Sve u svemu, Prstenasti svet predstavlja odličan primer nastanjivog mega-artefakta koji može predstavljati privlačnu opciju ili za buduću naprednu (post-)ljudsku civilizaciju ili za napredne vanzemaljske civilizacije znatno starije od naše. Iako su tehnološki problemi koji se postavljaju pred potencijalne inženjere Prstenastog sveta ozbiljni, oni ne deluju nepremostivu za zrelu galaktičku civilizaciju tipa 2.x po Kardaševu. Tj. baš onakvu vrstu civilizacije kakva bi mogla biti buduća ljudska civilizacija nakon što ovlada materijalnim resursima Sunčevog sistema.
Naravno, ako nas sitne duše i ideološki inspirisani pseudoproblemi ne zaustave ili zauvek skrenu sa tog puta.
Prva dva romana iz Nivenove serije, u izdanjima Kentaura i Polarisa.
*Stavovi izraženi u kolumnama predstavljaju isključivo lične stavove autora, a ne stavove uredništva Talasa.
Naučni savetnik Astronomske opservatorije u Beogradu