Литературное наследие Циолковского
Как отметил академик Н.Н.Моисеев в статье «Возвращение к гуманистическим традициям» (см. журнал «Наука и жизнь, №4 за 1988 год) XIX век был временем, когда научные открытия принимали форму не просто формулировок тех или иных законов, а «системных конструкций», обобщающих многочисленные фактические данные, накопившиеся в разных науках. В числе таковых можно назвать, например, гегелевскую философскую систему, таблицу Менделеева, эволюционную теорию Дарвина, учение Сеченова и т.п. Очередной попыткой создания такой системы стала идеология т.н. «русского космизма» Николая Фёдорова, в основу которой была положена идея воскрешения всех когда-то живших людей. В ходе своей эволюции эта идеология разделилась на две ветви: с одной стороны, реакционное – так называемая «русская религиозная философия» конца XIX – начала ХХ века. «Воскрешение мертвых» они понимали как традиционный религиозный «страшный суд», и, соответственно, вся «философия» сводилась к пропаганде клерикализма. Те, кому довелось учиться в вузах в годы реставрации капитализма, согласятся, что самая тяжелая тема для изучения – это именно так называемая «русская религиозная философия» - всякие там теории «всеединого сущего» и прочий бред, который не поддается пониманию и логике, но который необходимо зубрить.
Однако у учение Фёдорова оказалась и прогрессивная ветвь развития, связанная с именем Циолковского (который считал себя учеником Фёдорова). Циолковский рассуждал так: если на определенном этапе развития наука (именно не религия, а наука) сумеет решить вопрос о достижении бессмертия или даже о воскрешении уже умерших (что в связи с развитием клонирования или многолетней заморозки уже не рассматривается сегодня как бред), то встает вопрос – а где разместить резко увеличивающееся количество населения? И появляется логичный вывод – переселение на другие планеты. Именно это было для Циолковского отправным пунктом в разработке его теории.
Помимо научных работ, посвященных теории реактивного движения и т.п., Циолковский оставил и ряд художественных произведений, в которых также пропагандировал свою теорию. Самая капитальная из его художественных работ – «Вне Земли». Основное содержание ее – о том, как группа ученых из разных стран создают космический корабль, на котором совершают путешествие сначала по околоземной орбите, а затем и на Луну.
Вот как Циолковский описывает там ракету:
«Представьте себе яйцевидную камеру с расположенной внутри нее и выходящей наружу трубою. В камере помещаюсь я и запасы взрывчатых веществ, которые понемногу выбрасываются через трубу вниз во время взрывания. Непрерывное взрывание веществ и выбрасывание со страшной скоростью продуктов горения вызовет обратное непрерывное стремление камеры двигаться вверх с возрастающей скоростью. Тут могут быть три случая: когда давление выбрасываемых газов не одолевает тяжести снаряда; когда оно равно весу снаряда и когда оно больше его. Первый случай нам не интересен, потому что тогда снаряд не трогается с места и без поддержки падает. Его вес только уменьшается; во втором – он теряет всю свою тяжесть, т.е. не падает без опоры, в третьем случае, самом интересном, снаряд устремляется в высоту.»
Интересно, что в описании ракет после появления какого-либо яркого образа его долго копируют. После Циолковского в течение длительного времени космические ракеты описывались как аппараты яйцевидной формы. После 2-й мировой войны и вплоть до 1960-х годов космические ракеты изображались как копии «Фау-2».
Конечно, есть в этой работе и ряд ошибочных взглядов – например, вера в наличие «светоносного эфира» или предположение, что «смерть Солнца придет не ранее как через несколько десятком миллионов лет» (на самом деле срок жизни Солнца куда больше) – что, однако, было лишь отражением уровня развития науки в то время. Есть в книге Циолковского и типичные для фантастики того периода искусственное введение в качестве топлива «взрывчатого состава в 100 раз более эффектного, чем существующие», или утверждение, что на космических станциях возможно давление газа в разы меньше, чем атмосферное». Но в целом в книге Циолковского гениально предсказано большое количество элементов современной космонавтики, которые сегодня кажутся естественными, но тогда это было высказано впервые:
- перегрузки при старте и посадке;
- невесомость при выключении двигателей;
- подробное техническое описание (инжекторы для смешивания топлива о окислителя (фразы «топливо» и «окислитель» у Циолковского не применяются, это современная терминология), использование тугоплавких материалов;
- скафандры (причем у Циолковского это слово женского рода – в именительном падеже – «скафандра»). Надо отметить, что в других фантастических произведениях того времени – у Жюля Верна, Уэллса, того же Циолковского в книге «На Луне» - про скафандры ничего не говорится;
- в невесомости тела лишаются веса, но не лишаются массы как меры инерции»
- с низкой орбиты Земля кажется вогнутой;
- системы жизнеобеспечения путем регенерации отходов жизнедеятельности;
- выход в открытый космос – с помощью троса. Ощущения человека в открытом космосе (отсутствует ощущение верха и низа, при твоем повороте или передвижениях относительно корабля кажется, что ты неподвижен, а корабль и небесная сфера движутся относительно тебя;
- полет на Луну малой тягой двигателя по спирали, подобно современному аппарату SMART-1;
- шлюзокамера;
- глубинный слой лунного грунта имеет одинаковую температуру – плюс 25 градусов Цельсия;
- точно вычислена температура поверхности планет (Циолковской ошибся лишь с Венерой, предполагая ее температуру в диапазоне +70 - +90 градусов).
Интересно, что время действия данной книги - 2017 год. Социально-политическую систему в этот период Циолковский предсказывает так: «На всей Земле было одно начало – конгресс, состоящий из выборных представителей всех государств. Он существовал уже более 70 лет и решал все вопросы, касающиеся человечества. Войны были невозможны. Недоразумения между народами улаживались мирным путем. Армии были ограничены, скорее это были армии труда». Фактически Циолковский предсказал точные сроки появления ООН, хотя его социальные взгляды еще отдают утопизмом. И со сроками первого выхода в космос Циолковский слегка не рассчитал – первый полет в космос произошел в 1961 году, на 56 лет раньше предсказанного им срока. Однако у Циолковского практически сразу же вслед за первым полетом происходит строительство больших космических поселений, на которые переселяются большие массы народа – что вызывает аналогии с «проектом МКФ», который еще только предстоит реализовать. Заселение колоний – как в «мандате МКФ» - конкурс, куда отбирают наиболее подходящих (отличие от современной космонавтики – что речь идет именно о массах). Политическая система в межзвездных колониях напоминает Советскую власть.
Еще одно произведение Циолковского – «На Луне» - описывает, как два человека случайно оказались перенесенными на Луну (при этом только для них каким-то образом сохраняется возможность дыхания в безвоздушном пространстве). Там Циолковский подробно описывает те явления, которые должны происходить в лунных условиях – малая сила тяжести + безвоздушное пространство + медленное вращение, длительность «дня» и «ночи» и резкие перепады температур.
Подробное описание физических эффектов, вызываемых малой тяжестью, автор сопровождает рекомендациями, как надо ходить по Луне: «Так, когда мы шли по обширным и высоким комнатам, нам приходилось действовать своими грубыми мускулами крайне осторожно - в противном случае подошва скользила по полу бесполезно, что, однако, не угрожало падением, как это было бы на мокром снегу или на земном льду; тело же при этом значительно подпрыгивало. Когда мы хотели сразу привести себя в быстрое горизонтальное движение, то в первый момент надо было заметно наклоняться вперед, подобно тому как лошадь наклоняется, если ее заставляют сдвинуть телегу с непосильным грузом; но это только так казалось - на самом деле все движения наши были крайне легки...».
В отличие от других фантастов того времени, Циолковский довольно точно предсказал лунный пейзаж и как он будет выглядеть: «Горы и горы, страшные, высокие горы, вершины которых, однако, не блестят от снега. Нигде ни одной снежинки! Вон долины, равнины, плоскогорья... Сколько там навалено камней... Черные и белые, большие и малые, но все острые, блестящие, не закругленные, не смягченные волной, которой никогда здесь не было, которая не играла ими с веселым шумом, не трудилась над ними… Даже горы обнажены, бесстыдно раздеты, так как мы не видим на них легкой вуали - прозрачной синеватой дымки, которую накидывает на земные горы и отдаленные предметы воздух... Строгие, поразительно отчетливые ландшафты! А тени! О, какие темные! И какие резкие переходы от мрака к свету! Нет тех мягких переливов, к которым мы так привыкли и которые может дать только атмосфера».
Циолковский также дает точные предсказания температурного режима на Луне во время лунных смены дня и ночи, в отличие от того же Уэллса, который давал оценки температуры Луны достаточно поверхностно. Также у Циолковского делаются правильные выводы относительно отсутствия на Луне следов атмосферы. Есть, конечно, и отдельные ошибки – как, например, предположение о действующей вулканической активности на Луне или утверждение, что «вследствие ли недостатка кислорода на Луне или вследствие других причин, только нам попадались неокисленные металлы и минералы, всего чаще алюминий» (на самом деле, как мы знаем из анализов доставленного на Землю лунного грунта, он состоит из оксидов и не содержит самородков).
Следующее выдающееся
произведение Циолковского - «Грёзы о земле и небе». В
нем автор в занимательной форме рассказывает о многообразии физических условий
во Вселенной, в частности, о том, как лишь один фактор – различие в
гравитационных свойствах – может приводить к самым разнообразным физическим и
биологическим последствиям. Вот некоторые из выводов:
- «сила тяготения на
разных планетах ограничивает высоту гор, зданий, организмов. На Луне горы могли
бы быть в 6 раз выше, чем на Земле, и если они равны земным, то это только
случайность или рыхлость материала лунных гор. Ведь и на Земле высота гор не
достигает максимума. На астероидах неровности так громадны, что превышают
размеры самой планеты, почему и форма их бесконечно разнообразна и может быть
совсем не шаровая. Они представляют собой то вид неправильного камня или осколка,
то форму диска, кольца и т. д. (Это одно предположение: форму их в телескоп
разглядеть нельзя и заключение такое мы сделали отчасти теоретически, отчасти
по крайней изменчивости их световой силы.) Вращаясь, они отражают то большее,
то меньшее количество солнечных лучей и кажутся в телескопе наблюдателя
переменными звездами всевозможных величин».
-
предсказание возможности существования «составных» небесных тел: «Солнце
сообщает планете известное движение, но точно такое же движение оно сообщает и
нашим телам; Солнце изменяет движение планеты, но точно так же оно изменяет и
движение наших тел. Так что если мы, например, не касались ее поверхности до
действия Солнца, то и после этого действия к планете не приблизимся и не
удалимся; а это показывает, что
отношение наше к планете не изменяется под влиянием посторонней силы тяготения,
сколько бы таких сил ни было и куда бы они ни тянули, лишь бы расстояние их
центров до наблюдаемой группы тел было велико по сравнению с величиной самой
группы. Вы поймете это, если вспомните, как одно и то же течение воды уносит
кучу щепок, причем взаимное положение их долго не изменяется. Куча щепок - это
мы с своей планеткой,
течение - притяжение Солнца»;
- понимание, что
невесомость есть ощущение падения;
- предложена
центрифуга и описаны опыты с ней: «Я производил опыты с насекомыми, причем вес
их, по расчету, увеличивался раз в 300. Таким образом, они делались в 15 раз
тяжелее золотых такого же объема; именно так я увеличивал вес таракана-прусака,
но и это ему оказывалось нипочем. Отсюда видно, что таракану, а тем более
другим мельчайшим насекомым, ничего бы не сделалось, если бы перенести их хотя
бы на Солнце, предполагая, конечно, его холодным и с подходящей атмосферой.
Интересно было бы знать, какое усиление тяжести не отражается вредно на других,
более крупных существах и в особенности на людях? Опыты эти совсем не трудны.
Тяжесть цыпленка я увеличивал в несколько раз (не помню, во сколько именно,
кажется, раз в пять), но это его не убивало»;
- фактическое открытие
принципа эквивалентности: «Здесь тяжесть получается как результат двух
факторов: тяготения Земли и движения, но можно и одним движением получить
чистейшую математически тождественную среду относительной тяжести, явление
которой ни капли и ни при каких условиях не будет отличаться от натуральной
тяжести. Для этого среде, в которой желают получить искусственную тяжесть,
необходимо сообщить равномерно ускоренное и прямое движение. Понятно, на практике
такое движение может продолжаться лишь несколько секунд или - много - минут». При этом Циолковский отметил, что маятник будет качаться и в
условиях «искусственной» тяжести, так же как и в естественной (сила тяги
действует через подвес)»;
- в отличие от сторонников
теории относительности, Циолковский понимает, что под действием гравитации
меняется не скорость течения времени, а скорость течения физических процессов.
- описание способа
компенсации ускорения:
«Может ли человеческий организм перенести отсутствие тяжести? Средство предохранять организмы от проявления ужасной силы тяжести. Нечто подобное отсутствию тяжести можно испытать и продолжительное время на Земле. Представим себе большой, хорошо освещенный резервуар с прозрачной водой. Человек, средняя плотность которого равна плотности воды, будучи погружен в нее, теряет тяжесть, действие которой уравновешивается обратным действием воды. Надевши особые очки, можно видеть в воде так же хорошо, как в воздухе, если слой воды невелик и чист. Можно также приспособить и аппарат для свободного дыхания. Но все-таки иллюзия будет далеко и далеко не полная. Правда, человек будет находиться в равновесии во всяком месте жидкости; можно также небольшой прицепкой достигнуть и произвольного устойчивого направления его корпуса, но сопротивление воды так громадно, что сообщенное телу движение почти моментально теряется,- разве оно чересчур медленно, но тогда оно и для глаз незаметно. Так как такое положение в воде совершенно безвредно, то надо думать, что отсутствие тяжести и произвольно долгое время будут переноситься человеком без дурных последствий. В самом деле, отсутствие тяжести уничтожает вес столба крови и потому должно усиливать давление крови в мозгу; но то же самое усиление происходит и при погружении тела в воду; почти то же происходит и при лежачем положении; таким образом, организм ничего особенного не испытывает при уничтожении тяжести. Самые хрупкие тела, помещенные в жидкость равной им плотности, выдерживают без своего распадения сильнейшие удары сосудом или по сосуду, лишь бы сам он был цел*. Между тем при ударах этих относительная тяжесть в сосуде, хотя и кратковременно, возрастает в несколько сотен или тысяч раз. Известно, что все слабое, нежно устроенное - зародыши, мозг - природа помещает в жидкости или окружает ими. Не могли ли бы и мы воспользоваться этим средством для разных целей?!. В справедливости сказанного вы можете убедиться лично. Возьмите стакан с водой, куриное яйцо и соль. Яйцо положите в воду, а соль подсыпайте в стакан до тех пор, пока яйцо не начнет подниматься со дна к поверхности воды. Тогда прибавьте немного воды, чтобы, яйцо находилось в равновесии во всяком месте сосуда, т. е. чтобы оно, будучи на средней высоте. не поднималось кверху и не опускалось на дно. Теперь ударяйте смело стаканом об стол настолько сильно, насколько позволяет крепость стекла, и от этого яйцо в стакане не шелохнется. Без воды яйцо, конечно, и при самых слабых ударах моментально раскалывается. Опыты эти описаны мною в IV томе трудов Московского общества любит. естеств. за 1891 год.». Возвращаясь к работе «Вне Земли» - там Циолковский тоже высказал ряд идей на эту тему: «Про компенсацию ускорения: «Плотность частей человеческого тела не одинакова: кости, мускулы, жир не имеют одной плотности, поэтому остается некоторое напряжение между этими частями, которое достигает большой величины при очень огромной относительной тяжести».
Далее описывается опыт с рыбой и
лягушкой, как они, погруженные в воду, без проблем выдерживают перегрузку в 100g»
- Циолковский ввел
представление о стационарной орбите и дал ее значения не только для Земли, но и
других планет:
«1) На Меркурии и
приблизительно на Марсе критическая точка отстоит на 6 радиусов планеты, или на
3 радиуса Земли.
2) На Венере - почти
как на Земле.
3) На Луне она отстоит
на 50 радиусов Луны, или на 13 радиусов Земли.
4) На Юпитере- на 1¼ радиуса Юпитера (считая от поверхности
планеты, как при всех этих вычислениях), или 14 радиусов Земли. Новый спутник
Юпитера - только на ¼ радиуса
планеты дальше.
5) На Сатурне - на 4/5
его радиуса, или на 6 радиусов Земли. На этом расстоянии, или - вернее -
немного ближе к планете, начинается кольцо Сатурна.
6) На Солнце
притяжение его уничтожается центробежной силой на расстоянии 26 радиусов Солнца…»
- предсказание
возможности существования автотрофных животных (содержащие хлорофилл, что
ликвидирует необходимость питания, позволяя «питаться» непосредственно
солнечными лучами)
- «Солнечная система,
т. е. собственно Солнце, теоретически может поддержать энергию жизни 3·1023
существ, подобных нашим»
- предложение, как
реализовать эту энергию: «Многомиллионное население планеты живет на ней только
частью, большинство же, в погоне за светом и местом, образует вокруг нее -
вместе со своими машинами, аппаратами и строениями - движущийся рой, имеющий
форму кольца, вроде кольца Сатурна, только сравнительно больше». Здесь
Циолковский сделал важный вывод, который, возможно, сам не полностью
сформулировал – что термоядерной энергии центрального светила действительно
достаточно для фактически неограниченного удовлетворения потребностей
неограниченно растущего населения, формы же использования этой энергии могут
быть самыми разнообразными – например, как в «проекте МКФ» - «синтез вещества
из излучения»;
- Циолковский
предсказал возможность того, что впоследствии получит название «сфера Дайсона»:
«Небольшой астероид разлагался его обитателями в кольцо так, что от планеты
ничего не оставалось и слабая тяжесть ее еще в 100 раз
умалялась. Прямой интерес жителей - превратить свою планету в диск,
который захватывал бы сравнительно громадное количество солнечных лучей, давая
обитателям жизнь и силу. Кольцо это, или диск, рассеиваясь в пространстве,
обращался в «ожерелье», в цепь селений без почвы, вертящихся вокруг Солнца, как
обод колеса вокруг его втулки»
- в то время, когда
наука еще не открыла существование других галактик, Циолковский предсказал их::
«А сколько таких [солнечных] систем? - В одном Млечном Пути их миллиарды. А сколько
млечных путей? Кто это скажет?.. Мир беспределен...»
К этой работе
примыкает небольшая статья Циолковского под названием «Биология карликов и
великанов»: там описывается, что было бы, если бы размеры человека были в
определенное количество раз больше или меньше. Циолковский делает вывод, что
при имеющейся силе тяжести именно нынешние размеры тела человека оптимальны –
если бы человек был в несколько раз меньше, то он был бы относительно сильнее
физически (т.е. в отношении физической силы к массе тела), однако масса мозга
была бы недостаточна для развития разума. Напротив, если бы человек был в
несколько раз выше, то мозг мог бы развиться лучше, но такой человек не смог бы
поднять и передвигать даже сам себя. Зато, как говорил Циолковский, «будь иная
сила тяжести на нашей планете - и размер наиболее совершенных людей, как,
впрочем, и всех других существ, изменился бы». Этот вывод подтверждается
случаями наблюдения НЛО и их экипажей (вероятно, среди большого количества
случаев их наблюдений, есть не просто обман или оптические эффекты, но и
реальные наблюдения). Так вот, описания инопланетян делятся на две группы – это
либо гуманоиды низкого роста, с гипертрофированной головой и огромными глазами,
либо наоборот, с ростом, значительно превышающим
человеческий и с небольшой головой) – при этом можно показать, что именно так
должны выглядеть обитатели планет, на которых сила тяжести значительно выше или
соответственно значительно ниже, чем на земле.
И, наконец, из литературного наследия Циолковского нельзя не отметить его план развития космонавтики. В 1926 году Циолковский издал новое издание своей книги от 1903 года «исследование мировых пространств реактивными приборами», в которой подробно обрисовал "план работ, начиная с ближайшего времени" (позже именно его назовут "Планом Циолковского"). Он состоит из 15 основных пунктов. Вот они:
«1. Устанавливается ракетный самолет с крыльями к обыкновенным органам управления…
2. Крылья последующих самолетов надо понемногу уменьшать, и силу мотора и скорость увеличивать…
3. Корпус дальнейших аэропланов следует делать непроницаемым для газов и наполненным кислородом, с приборами, поглощающих углекислый газ, аммиак и другие продукты выделения человека…
4. Применяются описанные мною рули (имеются в виду газовые рули), действующие отлично в пустоте и в очень разряженном воздухе, куда залетает снаряд. Пускается в ход бескрылый аэроплан, сдвоенный и строенный, надутый кислородом, герметически закрытый, хорошо планирующий…
5. Скорость достигает
6. После этого можно употреблять корпус простой, несдвоенный. Полеты за атмосферу повторяются. Реактивные приборы все более удаляются от воздушной оболочки Земли и пребывают в эфире все дольше и дольше. Все же они возвращаются, так как имеют ограниченный запас пищи и кислорода.
7. Делаются попытки избавиться от углекислого газа и других человеческих выделений с помощью мелкорослых растений, дающих в то же время питательные вещества…
8. Устраиваются эфирные скафандры (одежды) для безопасного выхода из ракеты в эфир.
9. Для получения кислорода, пищи и очищения ракетного воздуха придумывают особые помещения для растений. Все это в сложном виде уносится ракетами в эфир и там раскладывается и соединяется. Человек достигших большей независимости от Земли, так как добывает средства жизни самостоятельно.
10. Вокруг Земли устраиваются обширные поселения.
11. Используют солнечную энергию не только для питания и удобств жизни (комфорта), но и для перемещения по всей солнечной системе.
12. Основывают колонии в поясе астероидов и других местах солнечной системы, где только находят небольшие небесные тела.
13. Развивается промышленность и увеличивается число колоний.
14. Достигается индивидуальное (личности, отдельного человека) и общественное (социалистическое) совершенство.
15. Население солнечной системы делается в сто тысяч миллионов раз больше теперешнего земного. Достигается предел, после которого неизбежно расселение по всему Млечному Пути"...
Первые из них уже выполнены. Что осталось – тоже понятно.