Введение
Междузвездная космическая опера «Звездные войны» использует науку и технологии в своих декорациях и сюжетах. Серия демонстрирует множество технологических концепций как в фильмах, так и в расширенной вселенной романов, комиксов и других медиаформатов. Основная цель фильмов «Звездные войны» – развитие драматического повествования, философии, политологии, а не научных знаний. Многие технологии, созданные или позаимствованные для вселенной «Звездных войн», использовались преимущественно как элементы сюжета. Благодаря культовому статусу, приобретенному «Звездными войнами» в популярной культуре и научной фантастике, их можно использовать как доступное введение в реальные научные концепции. Многие из представленных в вселенной «Звездных войн» функций или технологий пока не считаются осуществимыми. Однако их концепции остаются вероятными.
The interstellar space opera epic Star Wars uses science and technology in its settings and storylines. The series has showcased many technological concepts, both in the movies and in the expanded universe of novels, comics and other forms of media. The Star Wars movies' primary objective is to build upon drama, philosophy, political science and less on scientific knowledge. Many of the on screen technologies created or borrowed for the Star Wars universe were used mainly as plot devices. The iconic status that Star Wars has gained in popular culture and science fiction allows it to be used as an accessible introduction to real scientific concepts. Many of the features or technologies used in the Star Wars universe are not yet considered possible. Despite this, their concepts are still probable.
Звезды-близнецы Татуина
В прошлом ученые считали, что формирование планет вокруг двойных звезд маловероятно. Однако недавние симуляции показывают, что планеты формируются вокруг двойных звездных систем с той же вероятностью, что и вокруг одиночных звездных систем. Из 3457 известных на данный момент экзопланет, 146 фактически вращаются вокруг двойных звездных систем (а 39 – вокруг многозвездных систем с тремя и более звездами). В частности, они вращаются вокруг так называемых "широких" двойных звездных систем, где звезды находятся на достаточно большом расстоянии друг от друга (несколько а.е.). Татуин, по-видимому, относится к другому типу – "близкой" двойной системе, где звезды расположены очень близко, а планеты вращаются вокруг их общего центра масс. Первая двойная звезда, подтвержденная наблюдениями – Kepler 16b – является близкой двойной системой. Симуляции исследователей экзопланет показывают, что планеты часто формируются вокруг близких двойных звезд, хотя гравитационные эффекты двойной звездной системы обычно затрудняют их обнаружение с использованием современных допплеровских и транзитных методов поиска планет. В 2011 году The Guardian сообщила, что космический аппарат NASA Kepler обнаружил планету под названием Kepler 16b с двумя солнцами, как показано в фильмах "Звездные войны". Сертифицированный астрофизик и поклонница "Звездных войн" Жанна Кавелос объясняет, что ученые скептически относились к вероятности существования двойных звездных систем, подобных Татуину, поскольку гравитация одной звезды может препятствовать формированию планет вокруг другой. Две звезды разной массы, вращающиеся друг вокруг друга, вызовут смещение гравитационных полей, что приведет к потенциальной нестабильности орбит любых планет в их системе. По ее словам, даже планеты на более стабильных орбитах двойной звездной системы столкнутся с другими проблемами, такими как климатические. Например, планета в двойной звездной системе, вращающаяся вокруг более крупной звезды, будет приближаться к ее гравитационному полю, что приведет к воздействию экстремальных температур в этот период. Когда планета проходит мимо более крупной звезды и достигает орбиты меньшей звезды, гравитационное поле последней отдалит планету от себя. Это расстояние (возможно, вместе с меньшей солнечной проекцией звезды) приведет к экстремальному похолоданию. Поэтому вполне логично, что выстрел бластера пролетит как искра и достигнет цели. Иногда персонажи называют эти выстрелы "лазерными болтами", которые, хотя и не движутся со скоростью света, состоят из интенсивной световой энергии. Однако многие официальные канонические источники "Звездных войн" утверждают, что технология бластеров отличается от реальных лазеров. Согласно официальному канону, бластеры представляют собой форму пучкового оружия. Это подтверждается тем, как "магнитно запечатанные" стены отклоняют их. Польской академии наук в сотрудничестве с Варшавским университетом удалось снять сверхкороткий лазерный импульс, используя камеры, производящие миллиарды кадров в секунду. Эти лазерные импульсы были настолько мощными, что почти мгновенно ионизировали атомы, с которыми они сталкивались, что привело к образованию плазменной нити. Эффект от бластера на живую цель изображался более или менее одинаково во всех частях серии "Звездные войны". Поскольку бластерные болты состоят из энергии, основанной на свете или частицах, они прожигают плоть цели, а некоторые даже взрываются при попадании, оказывая значительное воздействие. Последний эффект обычно наблюдался при использовании бластера большего размера. Было показано, что бластеры используют плазменную энергию в качестве боеприпасов, которая изображается в виде синих болтов. В фильме "Пробуждение силы" эти синие болты разрывают и повреждают плоть с минимальными ожогами, вызывая кровоточащие раны, как, например, когда По стрелял в штурмовика, который истекал кровью до смерти. Другой случай кровотечения был, когда Чубакка выстрелил в Кайло Рена из своего Bowcaster, небольшой взрыв на его теле вызвал кровотечение в сочетании с ожогами. Во многих современных сценах перестрелок с использованием бластеров, у человека, попавшего под огонь, остается пепел и сажа, очерчивающие область попадания. Кроме того, бластеры наносят удары с большим трением и кинетической энергией, достаточной для того, чтобы вызвать искры, поджечь цель или убить ее при попадании, даже если цель защищена от бластеров.
Вибрация в вакууме
"Звёздные войны" знамениты своими эпическими космическими сражениями. В этих космических сценах можно услышать звуки двигателей, взрывов и выстрелов бластеров. Однако космос – это вакуум, и поскольку для распространения звука необходима среда, зрители не должны слышать никаких звуков. В некоторых произведениях вселенной "Звёздных войн" это объясняется работой сенсорной системы, которая создаёт трёхмерный звук внутри кабины или мостика, соответствующий внешнему движению других кораблей, выступая в качестве мультимодального интерфейса. При этом зрители всё равно слышат звук даже с точки зрения, находящейся в космосе. В каноническом романе "Властелины ситхов" объясняется, что персонажи в далёкой-далёкой галактике действительно не слышат никаких звуков в космосе, если они не находятся внутри корабля:
Таким образом, способность слышать звук в вакууме доступна только зрителям, а не иконным персонажам, и является интерпретацией, позволяющей представить, какие звуки мы слышим в фильмах как вневселенские артефакты. В отличие от "Звёздных войн", корабль "Дискавери-1" из романа "2001 год: Космическая одиссея" в романе пролетал прямо через пояс астероидов, не вызывая опасений столкновения у организаторов миссии. Однако пояс астероидов Солнечной системы гораздо менее плотный, и несколько реальных космических аппаратов успешно прошли через него без повреждений. При крене центр тяжести сохранялся бы, так что "верх" оставался бы "верхом", но перегрузки, возникающие при таких скоростях, несомненно, повредили бы находящихся на борту. В фильмах это решается с помощью устройств, известных как "инерциальные компенсаторы". Для поворота в полёте вне атмосферы к кораблю должна быть приложена какая-либо сила, предположительно, с помощью двигателей или волнового силового поля, расположение которого (относительно центра тяжести корабля) определяет ориентацию корабля или угол крена, необходимый для совершения поворота. Это явление появилось предположительно в 1997 году после ряда комиксов по "Звёздным войнам", вышедших за рамки оригинальной трилогии (каноничность которых неизвестна, хотя, как и большинство других произведений, они были объявлены неканоническими и частью отдельной вселенной "Легенды Звёздных войн" в 2014 году) и стало известно как "Олокост Эндора". Оно возникло в результате рационального анализа последствий уничтожения второй Звезды Смерти и её гипотетического воздействия на лесную луну и её обитателей. На основе всей информации из этих историй было сделано заключение, что ядерные осадки вызовут радиоактивное загрязнение поверхности планеты (или луны), что приведёт к массовой гибели и разрушениям. Изучая и анализируя уничтожение второй Звезды Смерти, физики выдвигают гипотезы о её результатах и последствиях. Астрофизик и поклонник "Звёздных войн" Дэйв Мошер посвятил этому событию эссе объёмом 10 000 слов. Его первый аргумент заключается в том, что взрыв Звезды Смерти, вызванный атакой повстанцев на её ядерный реактор, приведёт к тому, что вся космическая станция распадётся на множество мелких металлических фрагментов, обрушившихся на Эндор. Обломки сгорят в атмосфере Эндора, превратившись в токсичную сажу и вызвав планетарные пожары. Другой учёный, Сара Стюарт, переанализировала ситуацию и предположила, каким было состояние луны после некоторой очистки окружающей среды от последствий взрыва Звезды Смерти. Это сделало бы Эндор немного больше Марса, но примерно на 15% меньше Земли. Она также отметила, что по диаметру Эндор всё равно был бы меньше Марса, но по его формуле измерений имел бы более высокую плотность. По его словам, меньший размер Эндора был бы необычным, но не невозможным. Минтон пришёл к выводу, что испарение оставшегося материала было бы незначительным, и взрыв происходил бы намного медленнее, чем необходимо для поддержания обломков на орбите, что, по его оценкам, составляет около 212 миль в секунду. Используя уравнение, представляющее орбитальную скорость Звезды Смерти, он предположил, что фрагменты должны были бы вращаться на орбите со скоростью около 4,5 километров в секунду, чтобы поддерживать орбиту на той же высоте, на которой находилась Звезда Смерти. Поскольку этого не происходит, он утверждает, что остатки бывшей Звезды Смерти упадут прямо в область, где находился генератор щита на поверхности луны. Также было отмечено, что гиперпространственные путешествия имеют некоторую форму сопротивления воздуха, как видно в эпизоде "Сделка или нет" из сериала "Звёздные войны: Войны клонов". Трейс Мартез – контрабандистка и подруга Асоки Тано – извинилась за турбулентность во время полёта на своём сильно модифицированном фрахтере класса "Небула", прозванном "Серебряный ангел", объяснив это тем, что она "оставила воздушные тормоза включёнными". Это было бы нормально, если бы Мартез столкнулась с сопротивлением воздуха в атмосфере Корусанта, планеты, которую она только что покинула. Однако турбулентность она почувствовала только после входа в гиперпространство, что говорит о том, что гиперпространство имеет некоторую форму газообразной атмосферы, если можно так выразиться.
Планеты, спутники и планетоиды
Во вселенной «Звёздных войн» почти каждый может дышать и передвигаться на многих планетах, а сами планеты и звездные системы воспринимаются как небольшие места. Оба этих недостатка имеют четкое объяснение. Расширенная вселенная «Звёздных войн» утверждает, что многие планеты галактики были колонизированы и адаптированы к атмосфере и гравитации наиболее многочисленных видов, при этом существуют виды, такие как Кел Доры и Скакоане, которым необходимо использовать устройства вроде дыхательных масок или герметичных костюмов. В другом случае, поскольку вселенная «Звёздных войн» развивается до межгалактического масштаба, предполагается, что почти все планеты в ней являются планетарными цивилизациями – теория, хорошо обоснованная реальностью и вполне возможная в далеком будущем. В новеллизации «Новая надежда», написанной Аланом Дином Фостером, упоминается, что люди колонизировали Татуин в разделе, представляющем таскенских рейдеров. Этот раздел подразумевает, что люди колонизировали планету и поселились в более отдаленных районах малонаселенной планеты, что не дало большого шанса на контакт между таскенскими рейдерами и человеческими колонистами, поселившимися на планете небольшими группами. Также в том же романе раздел, представляющий планету Явин, описывает её как необитаемую. Её спутниковые луны описываются как планетарного размера. Четвертая луна, названная «Явин IV», как её назвали первые колонизаторы, богата растительным и животным миром. В ней описывается древняя цивилизация, которая когда-то существовала в джунглях луны, но исчезла за столетия до того, как на луну ступили человеческие исследователи. Единственным свидетельством их существования являются древние архитектурные сооружения и памятники, которые они оставили после себя (как показано в фильме), большинство из которых были построены таинственным образом. К моменту, когда Альянс повстанцев использовал территорию Явина в качестве своей скрытой базы, на луне остались только растения, насекомые и животные. Жанна Кавелос указывает на серию комиксов «Сказки о джедаях», документирующую раннюю колонизацию большей части населенной галактики «Звёздных войн». Её аргумент заключается в том, что люди в галактике «Звёздных войн», будучи единым видом и внешне и образом жизни похожими на людей на Земле, вероятно, произошли с одной планеты, подобной Земле, хотя точное происхождение или родной мир человеческого вида во вселенной «Звёздных войн» точно неизвестно. Она предполагает, что для колонизации других планет люди из галактики «Звёздных войн» не могли быть генетически модифицированы. Она указывает на то, что Люк Скайуокер прожил свою жизнь на Татуине, но ему не потребовалось никаких генетических изменений, чтобы адаптироваться к Хоту, планете с климатом, диаметрально противоположным Татуину. Существуют также проблемы с возможностью изменения климата планеты, которую колонизируют люди. Она упоминает, что на планетах, где живут люди, есть местные виды, такие как джавы, наряду с таскенскими рейдерами на Татуине, которые выживают в том же климате, что и люди. Если они жили в другом климате до колонизации человеком и изменения окружающей среды, например, терраформирования, они вряд ли выживут. Однако использование лазеров поднимает несколько вопросов: необходимость в чём-то, отражающем конец луча; наличие достаточно компактного и мощного источника энергии; лазерные лучи не сталкиваются при пересечении; лазеры бесшумны. Существуют материалы, способные выдержать световой меч, а некоторые могут даже деактивировать его при контакте. Ранние формы оружия в галактике «Звёздных войн» были известны как «протосабры», которым требовались аккумуляторные батареи, подключенные к рукояти светового меча через шнур питания. Батарейный блок крепился к поясу, который носили джедаи, подобно тому, как носят огнемет, но это было не идеально, так как ограничивало движения джедая во время боя. Световые мечи обычно объясняются как плазма, удерживаемая силовым полем, обычно электрическим или магнитным. Силовое поле не может быть магнитным, поскольку оно содержит тепло, которое магнитное поле не способно удерживать. Следовательно, силовое поле должно быть щитом, неизвестным современной науке. Кроме того, при прямом контакте двух плазменных клинков почти наверняка произойдет магнитное воссоединение, вызывающее взрывное высвобождение плазмы, содержащейся в обоих мечах. Проблемы со световыми мечами, использующими настоящие световые клинки, упомянутые в начале этого раздела, не являются непреодолимыми. Например, утверждается, что «лазерные лучи не сталкиваются при пересечении», что является утверждением, основанным на нашем повседневном опыте со светом. Однако Эйлер и Гейзенберг показали в 1936 году, что при достаточно высокой интенсивности свет может фактически взаимодействовать сам с собой (эффект, обусловленный квантовыми флуктуациями вакуума). Учитывая это, можно представить сценарий столкновения двух световых мечей, в котором фотоны, исходящие из рукояти одного светового меча, рассеиваются в сторону рукояти другого светового меча (рассеяние происходит в области, где перекрываются два световых меча). Поскольку фотоны обладают импульсом, эти рассеянные фотоны будут оказывать давление излучения на рукоять другого светового меча. Используя методы сверхмощных лазеров, было показано, что для лазеров с напряженностью электрического поля порядка 1015 В/м сила, ощущаемая на рукояти каждого светового меча, составляет примерно 10 Н (или примерно эквивалентна силе, оказываемой килограммовым предметом, падающим на человеческую стопу). Эта сила, обусловленная рассеянными фотонами, создаст впечатление твердости клинка при столкновении двух световых мечей. Для питания такого светового меча требуется огромное количество энергии. Например, питание светового меча с напряженностью электрического поля 1015 В/м в течение одной минуты требует 1025 Дж, или в десять раз меньше, чем общая выходная энергия Солнца за одну секунду. Если источник энергии – ядерный синтез, такому световому мечу потребуется 1011 кг ядерного топлива для синтеза, чтобы работать в течение одной минуты. Другими словами, в рукоять необходимо поместить эквивалент десяти пирамид Хеопса ядерного топлива для синтеза, чтобы такой световой меч работал в течение одной минуты.
The necessity of something to reflect the end of the beam. Having a compact and powerful enough power source. Lasers do not clash when their beams cross. Lasers are silent. There are some materials that can withstand a lightsaber, and some can even deactivate one upon contact. Earlier forms of the weapon were known as "protosabers" in the Star Wars galaxy that required battery packs which were connected to the lightsaber hilt through a power cord. The battery pack was attached to a belt worn by the Jedi using the lightsaber, similar to how a flamethrower is worn, but was not ideal as it restricted the Jedi's movements during combat. Lightsabers have been generally explained as plasma kept in a force field, usually an electric or magnetic field. The force field could not be magnetic, because the field contains heat, something a magnetic field is incapable of doing. Thus, the force field must be a shield not known by modern technology. Additionally, when two plasma blades would come into direct contact, it would almost certainly result in magnetic reconnection, causing an explosive release of the plasma contained in both sabers. The problems with lightsabers that use actual light blades mentioned at the beginning of this section are not all insurmountable. For instance, it is mentioned that "Lasers do not clash when their beams cross", which is a statement based on our day to day experience with light. But Euler and Heisenberg have shown in 1936 that, for sufficiently high intensities, light can actually interact with itself (an effect due to quantum fluctuations of the vacuum). Given this, then it is possible to imagine a scenario of two lightsabers clashing in which photons coming from the hilt of one lightsaber are scattered toward the hilt of the other lightsaber (the scattering is done in the region where the two lightsabers overlap). Since photons have momentum, those scattered photons would exert radiation pressure on the hilt of the other lightsaber. Using techniques from ultrahigh intensity lasers, it has been shown that for lasers with an electric field strength of the order of 1015 V/m, the force felt in the hilt of each lightsabers is approximately 10 N (or roughly equivalent to the force exerted by a one kilogram object falling on a human foot). This force due to scattered photons would give an impression of blade solidity when the two lightsabers clash. An incredible amount of energy is necessary to power such a lightsaber. For instance, powering a lightsaber with an electric field strength of 1015 V/m for one minute requires 1025 J, or ten times less than the total energy output of the Sun in one second. If the energy source is nuclear fusion, such a lightsaber would require 1011 kg of nuclear fusion fuel to operate for one minute. In other words, one would need to fit the equivalent of ten Great Pyramid of Giza s of nuclear fusion fuel in the hilt to operate such a lightsaber for one minute.