Когда главная героиня из «Алисы в Стране чудес» выпивает бутылку с таинственной надписью «Выпей меня», она мгновенно уменьшается до миниатюрных размеров. А Человек-муравей известен тем, что использовал свою технологию уменьшения в фильмах и комиксах Marvel. Но смогут ли люди когда-нибудь так уменьшаться в реальной жизни? К сожалению, нет. Физики утверждают, что технология, позволяющая уменьшить человека до размеров муравья, нарушит все законы физики.
Тем не менее, учёные с удовольствием размышляют о том, как могла бы работать вымышленная машина для уменьшения размеров. Это заставляет задуматься: что определяет размер вещей? Чтобы найти ответ, можно заглянуть в сердцевину атомов и оценить энергию Солнца. Один из гипотетических способов уменьшить что-либо — уменьшить размер его атомов, которые являются строительными блоками практически всей материи во Вселенной. Каждый атом состоит из электронов, окружающих атомное ядро. Размер атома зависит от нескольких фундаментальных констант, включая заряд электрона. Эти константы не меняются. Чтобы изменить их, пришлось бы нарушить законы физики.
Но если сжатие атомов не даёт результата, как насчёт сокращения расстояния между ними? Атомы соединяются, образуя всевозможные молекулы. В первом фильме «Человек-муравей» доктор Хэнк Пим объясняет, что создал свои знаменитые частицы, научившись сокращать расстояние между молекулами. Он утверждает, что именно это позволяет костюму Человека-муравья сжиматься до миниатюрных размеров. Однако атомы и молекулы в человеческом теле и так уже расположены очень плотно. Попытка сделать их ещё ближе была бы непростой задачей. Можно попытаться сжать атомы вместе. Но даже небольшое уменьшение размера потребует огромного давления. Это будет плохая новость для любого живого организма, который вздумает попробовать это на себе.
Атомы действительно сталкиваются в нашей Солнечной системе. Чтобы увидеть это в действии, достаточно взглянуть на наше Солнце. Как и все звёзды, оно питается энергией термоядерного синтеза. В этом процессе атомные ядра сближаются под огромным давлением, пока не образуют новый атом. Термоядерный синтез высвобождает огромное количество энергии. Учёные пытаются воссоздать этот процесс на Земле для получения энергии. Но такая технология для уменьшения размеров тела была бы не очень полезна — живой организм попросту бы взорвался.
Углубляясь в просторы Вселенной, можно увидеть экстремальные примеры того, что происходит, когда материя очень плотно упакована. Чёрные дыры образуются, когда масса сжимается во всё меньшем пространстве, пока в конечном итоге не становится настолько плотной, что ничто — даже свет — не может преодолеть гравитацию объекта. Чёрные дыры обычно рождаются при взрыве массивных звёзд и коллапсе их ядер. На Земле такого явления никогда не возникало. Но теоретически — любой объект может стать чёрной дырой, даже человек, если его сжать до достаточно малого объёма. Хотя есть один останавливающий фактор — даже если бы человек каким-то образом стал настолько плотным, он бы погиб задолго до того, как успел бы рассказать об этом. Создание уменьшающего луча, сжимающего другие объекты до экстремальной плотности, также могло бы иметь разрушительные последствия. В «Гадком Я» Грю пытался уменьшить Луну, чтобы украсть её. В реальной жизни, если попытаться уменьшить Луну, она превратится в чёрную дыру и всё уничтожит вокруг себя.
Даже если бы герои различных историй каким-то образом смогли обойти законы физики и пережить уменьшение, они столкнулись бы с другими проблемами. Уменьшение голосовых связок человека придало бы ему очень высокий и тихий голос. А если бы их масса осталась прежней, они были бы невероятно тяжёлыми для своего размера. Человек-муравей раздавил бы любого муравья, на котором попытался бы прокатиться! Маленькие люди, возможно, даже не могли бы как следует видеть. С уменьшением размеров глаз их способность воспринимать видимый свет может ухудшиться или пропасть.
Тем не менее, наука о том, как уменьшить размеры предметов, не является полностью плодом воображения. Хотя технологии, возможно, и не способны уменьшить людей, сами люди в этом плане весьма искусны. Без реальной науки о том, как уменьшить размеры материалов, вы бы не смогли прочитать это предложение на экране монитора. Транзисторы — это устройства, которые служат строительными блоками для любого компьютера, телефона и других устройств. Они позволяют компьютерам обрабатывать информацию, используя двоичный код. Электронным машинам для работы требуется большое их количество. В вашем телефоне и компьютере могут быть миллиарды транзисторов, формирующих ноль или единицу. Раньше, на заре компьютерного проектирования, каждый из них был размером с ноготь. Теперь их можно сделать даже меньше вирусов. Этот процесс миниатюризации, направленный на уменьшение размеров электронных компонентов, подарил нам современные технологии, изменившие мир. И всё это благодаря тем же законам физики, которые не позволяют людям сокращать свои возможности в плане технологий.
А вот другие возможности, уже из научной фантастики, вполне достижимы. Человек присоединяется к очереди на посадку в космический корабль. Оказавшись на борту, он подходит к капсуле-кровати, забирается внутрь, закрывает крышку и засыпает. Его тело замораживают для путешествия на планету, находящуюся в нескольких световых годах от Земли. Через несколько лет он просыпается в том же возрасте. Эта способность ставить свою жизнь на паузу во сне называется «анабиозом». Есть и множество других способов, которыми анабиоз трогает наше воображение. Например, Капитан Америка, который прожил почти 70 лет, замороженный во льду. А Хан Соло из фильма «Звёздные войны», был заморожен в карбоните. У всех этих историй есть нечто общее: люди входят в бессознательное состояние, в котором могут находиться долгое время.
Ничего подобного пока невозможно в реальном мире, по крайней мере, для нас, людей. Но у некоторых животных и птиц есть свои собственные формы анабиоза: они впадают в спячку. Это может послужить уроком для будущих космических путешественников, которые будут впадать в анабиоз во время длительных космических полётов. Для действительно длительных путешествий глубокая заморозка может быть наилучшим вариантом. Некоторые учёные уже сейчас думают, что это реалистично, если… максимально приблизиться к образу жизни некоторых организмов.
Гибернация — это период оцепенения, длящийся целый сезон. Во время оцепенения температура тела животного снижается. Кроме того, снижается его физическая активность. Это хороший способ сэкономить энергию, которую необходимо бы потратить на согревание и поиск пищи. Такое состояние может выглядеть как глубокая форма сна, но это не сон. Во время спячки тело животного охлаждается, а частота сердечных сокращений и дыхания замедляется. Обмен веществ также замедляется. Для этого во время спячки животное должно включать и выключать определённые гены. Эти гены, например, контролируют, сжигает ли животное сахар или жир в качестве топлива. Другие гены участвуют в поддержании силы мышц.
У людей много таких же генов. Мы не используем их для спячки. Но включение или выключение некоторых из них может позволить людям делать нечто похожее. Многие лаборатории в мире, используя мощности центров обработки данных, изучают эти гены и ищут препараты, способные их контролировать. Такие препараты могут позволить людям впадать в спячку, не испытывая сильного переохлаждения. Температура тела некоторых животных опускается ниже нуля во время анабиоза, но люди могут не пережить такого охлаждения. Поскольку человек, скорее всего, не выживет при падении температуры тела ниже нуля, как это делают суслики, то предполагается, что люди могут впадать в спячку, как медведи. Во время зимней спячки чёрные медведи снижают метаболизм на 75%. Однако их тела остаются относительно тёплыми. Нормальная температура тела чёрного медведя составляет от 37,7°C до 38,3°C, но во время спячки температура их тела держится чуть выше 31 градуса. Людям, находящимся в анабиозе, возможно, потребуется снизить температуру тела всего на несколько градусов. Пока учёные уверены, что могут безопасно поддерживать человека в таком состоянии около двух недель — но это без задействования тех генов, про которые говорилось выше.
Анабиоз может помочь сохранить кости и мышцы крепкими в невесомости. Это важно в космосе. Кости и мышцы, как правило, разрушаются в условиях низкой гравитации. Но самого фактора сна может быть недостаточно для того, чтобы люди могли пережить многолетние путешествия. Ведь даже чемпионам по лени иногда приходится просыпаться. Переохлаждение человеческого организма может замедлить метаболизм даже сильнее, чем обычная спячка. Но что, если человека ещё больше охладить? Или даже совсем заморозить? Древесные лягушки в Арктике намертво промерзают на зиму. Весной они снова оживают, оттаивая. Могут ли они стать примером для людей, желающих путешествовать к звёздам?
Замораживание обычно вредит органам — это связано с тем, что кристаллы льда могут разрывать клетки. Лягушки хорошо переносят заморозку, поскольку у них есть механизмы, предотвращающие образование кристаллов льда. Ещё в 2020 году учёные разработали способ переохлаждения печени человека до отрицательных температур, без образования ледяной кристаллизации. Сейчас большинство органов можно хранить на льду лишь около 12 часов. Однако переохлаждённую печень можно хранить 27 часов. В состоянии настоящего анабиоза весь обмен веществ в организме останавливается. Один из способов добиться этого — мгновенное замораживание до минус 140 градусов по шкале Цельсия. Сверхнизкая температура превращает ткани в стекло. Этот процесс называется витрификацией. Человеческие эмбрионы хранятся таким образом, путём быстрого замораживания в жидком азоте — но пока никому не удалось добиться этого с целым человеческим органом. А погрузить человека целиком в сосуд с жидким азотом невозможно. Это убьёт его.
В теории, телам придётся замораживаться изнутри так же быстро, как и снаружи. Но кроме того, их потребуется так же быстро согревать. У человечества пока нет научных знаний, чтобы сделать это безвредным способом. Возможно, когда-нибудь люди на Земле найдут свой собственный карбонит. Тогда мы сможем путешествовать в виде замороженного груза в далёкую-далёкую галактику. А пока эта возможность остаётся в разряде фантастики.
