Вечное Пламя
Шрифт:
Ускорение зеркала навстречу падающему лучу света означало бы, что свет столкнется с ним на чуть большей скорости, чем та, с которой он двигался, покидая источник. Однако источник, в свою очередь, будет ускоренно удаляться от отраженного луча. К тому моменту, когда свет вернется к источнику, относительная скорость между двумя объектами поменяет знак, но в остальном будет неизменной – и в сумме получится, что никакого частотного сдвига нет.
В принципе фиолетовое смещение можно было обнаружить, сравнив свет у подножия горы с эталонным лучом, созданным вторым источником, расположенным на самой Бесподобной. Но идеальное решение потребовало бы непосредственного сравнения смещенного света с первоначальным лучом. Карла искала способ обойти проблему, но геометрия всегда приводила ее к одному и тому же результату: двигаясь вниз относительно горы, луч должен был испытывать фиолетовое смещение, а двигаясь обратно вверх – красное. И до тех пор, пока свет оставался неизменным в процессе отражения, оба эффекта взаимно компенсировали друг друга. Это была лишь одна из форм сохранения энергии.
Как же в таком случае быть с фантазией Эвлалии – фотонной ракетой? Нарушит ли частотный сдвиг работу источника света? Если источник света достаточно мощен, чтобы вызвать ускорение горы, то при столкновении с зеркалом он будет передавать ему часть своего импульса. Свет уже не будет оставаться неизменным после отражения; он непременно подвергнется красному смещению.
Но какова будет его величина?
Она определялась массой тела, от которого, в конечном счете, отскакивал каждый фотон. В экспериментах со свободными светородами свет рассеивался в обратную сторону, испытывая колоссальное красное смещение; так как отдельные светороды обладали меньшей массой, чем ударяющие по ним фотоны, их импульс в результате отдачи был довольно большим. В зеркалите низкого качества, который бы нарушил работу источника когерентного света, светороды все же обладали достаточной подвижностью, чтобы испытать существенную отдачу, прежде чем передать свой импульс основной массе вещества. В зеркалах высшего качества связь светородов со своими соседями была настолько тесной, что каждый из фотонов по сути сталкивался со значительной частью всего зеркалита – частью, достаточно тяжелой, чтобы оставаться неподвижной. Однако возможности этой коллективной инерции были ограничены: одиночный фотон никогда бы не смог отразиться от целой горы, как если бы она была твердым, неделимым телом. А значит, частота отраженного света должна зависеть не от ускорения горы, а от свойств материала, из которого было изготовлено зеркало.
Карла перестала понимать, где находится. Она остановилась, ухватившись за опорную веревку, и обвела глазами коридор, взглянув на двери впереди и позади нее. Она дважды прошла мимо своей жилой каюты, – осенило ее, – и уже успела немного пройти вперед по третьему кругу. От одного только напоминания, что буфет с едой находился всего в нескольких долговязях позади нее, живот Карлы снова схватили судороги, но она твердо решила сделать еще несколько кругов в надежде, что это поможет ей уснуть.
Она вернулась к своим рассуждениям. Зеркало низкого качества будет отражать свет с небольшим красным смещением, отбрасывая фотоны, более не соответствующие породившей их разнице в энергетических уровнях. Вполне возможно, что пучок света, достаточно мощный, чтобы стать частью фотонной ракеты, только усугубит этот эффект – иначе говоря, сильное световое поле по сути «ослабит» зеркала, которые при меньшей мощности вели себя вполне адекватно. Можно ли это как-то обойти? Красное смещение означало рост истинной энергии: каждый из отраженных фотонов будет обладать слишком большой энергией, чтобы индуцировать эмиссию нового фотона при совершении первоначального перехода между уровнями. Но что, если использовать его для другой задачи? Если его энергия соответствует разнице между другой парой уровней, то из такой системы, вероятно, все-таки можно будет извлечь пользу.
Немного повозившись, она придумала подходящий вариант.
Изначально светород занимал нижний из трех уровней; чтобы столкнуть его туда, потребовался бы внешний источник света. Далее он самопроизвольно поднимается на уровень выше, испуская инфракрасный фотон. После этого он поднимается еще на один уровень и испускает ультрафиолетовый фотон.
Оба фотона отражаются обратно, испытывая красное смещение в результате столкновения с зеркалом. Но если бы свойства зеркала и промежутки между энергетическими уровнями соотносились друг с другом строго определенным образом, то отраженный ИК-фотон смог бы снова сбросить светород на нижний уровень – именно туда, где он находился изначально.
После этого цикл можно было начинать заново.
В каждом цикле создавалось по два фотона, один из которых всегда оставался на свободе. Чтобы уравновесить истинную энергию фотона, хрусталит и зеркалит должны были приобрести обычную энергию; в принципе подошло бы любое сочетание кинетической, тепловой и потенциальной энергии. Но для того, чтобы компенсировать импульс фотона, все устройство должно было двигаться с ускорением, а значит, энергия не могла увеличиваться за счет одного лишь тепла. При объединении горючего с соответствующим либератором генерация света сопровождалась выделением тепла – а температура этого устройства наверняка повысится. Кроме того, со временем оно, вероятно, будет терять свои свойства, претерпевая какие-либо химические превращения. Но в отличие от сгорающего топлива оно не распадется в мгновение ока, не превратится в дым.
Порождать свет и не расходоваться в процессе. Такими свойствами обладало Вечное пламя.
Карла остановилась, удивившись собственному нелепому выводу и задумавшись над тем, где она могла ошибиться. Судя по всему, в действительности фотоны не будут услужливо двигаться в одном и том же направлении, так что устройство определенно потребует кое-каких доработок. Вероятно, она могла бы объединить трюк с отдачей зеркала и свою первоначальную конструкцию когерентного источника. Однако этот источник не будет попусту тратить энергию пылающей соляритовой лампы; смещенное в красную часть спектра отражение испущенных им ИК-фотонов само по себе будет выступать в качестве основного механизма накачки. После того, как начальная вспышка запустит процесс, поддерживать работу устройства можно будет с помощью небольшого внешнего освещения, необходимого для компенсации его изъянов и непроизводительных потерь энергии – а созданный им пучок света будет намного ярче скромного луча, поступающего на вход.
При этом не нарушится ни закон сохранения энергии, ни закон сохранения импульса. Не нарушатся и законы термодинамики: создание фотонов и непроизводительного тепла означало увеличение энтропии. Тем не менее, фотонная ракета, работающая по этой схеме, потребует во много раз меньше солярита, чем обычный двигатель. Если бы это сработало, топливная проблема была бы решена.
Нет – даже больше того. Если бы это сработало, предки и сами смогли бы покинуть родную планету, подняв в воздух целый рой фотонных ракет. Если бы это сработало, то Бесподобная бы получила не просто возможность, а еще и вескую причину вернуться домой. Ее миссия была бы выполнена.
Карла медленно передвигалась по пустому коридору, прислушиваясь к бренчанию опорной веревки и дожидаясь, пока себя не проявит тот изъян, который она упустила из виду. Когда ее, наконец, осенило, Карла могла бы с жалостью прожужжать над собственной глупостью и вернуться в постель. А как же охлаждение? Такая ракета все равно потребует независимой системы охлаждения, которая сама по себе будет сжигать некоторое количество топлива… правда, ни один закон не требовал, чтобы эта система выделяла такое же количество тепла, как и обычный двигатель. Делу мог помочь и правильный подход к конструкции ракеты: чем выше скорость ультрафиолетовых фотонов, которые способно выдать это устройство, тем меньше кинетической энергии зеркалу потребуется изъять у других фотонов – и тем меньше, следовательно, выделение тепла.
Карле не нужно было искать часы, чтобы понять, что сейчас еще было слишком рано, но единственный во всей горе человек, которого стоило бы сейчас разбудить, был вместе с тем и единственным, кто понял бы, почему она не может отложить решение этой проблемы еще на несколько склянок.
Она без проблем нашла нужный ей район, но была вынуждена свериться с именами на дюжине дверей, прежде чем нашла то, что искала; в гостях у Патриции она не была с тех самых пор, как та стала жить отдельно от своего ко. Карла нерешительно постучала в дверь, и ее охватила запоздалая мысль – не покажется ли ее поведение верхом безумия. Но дверь открылась прежде, чем она успела передумать и отступить.