Liu Cixin stworzył w swoich powieściach niesamowity, przerażający i wciągający do przemyśleń model wyjaśniający Paradox Fermiego za pomocą teorii gier oraz kilku założeń, którymi zajmiemy się dalej.
Uderzenie z Ciemnego Lasu w powieści
W powieści występują 2 typu uderzeń z Ciemnego Lasu. Pierwszy to fotoida - masywny obiekt rozpędzony do prędkości bliskiej prędkości światła - który powoduje eksplozję gwiazdy, w którą uderzy. Drugi, atak niskowymiarowy, jest oparty na ’egzotycznej fizyce’, jedynie bardzo luźno zainspirowanej fizyką współczestną. Fizycy wprawdzie mówią o ‘zwiniętych wymiarach’, ale ich rozmiary są mikroskopijne, a żaden nawet najbardziej fantastyczny model nie przewiduje, że mogłyby one w jakichkolwiek okolicznościach mieć charakter makroskopowy. Warto tu jednak zaznanczyć, że w naszej fizyce teoretycznej istnieje proces, którą miałby podobne właściwości - czyli rozprzestrzeniał się z prędkością dochodzącą do prędkości światła, oraz niszczył wszystko na swojej drodze poprzez zmianę stałych fizycznych - a jest nim rozpad fałszywej próżni.
Zajmijmy się więc tym pierwszym atakiem. Pocisk, który rozrywa gwiazdy brzmi całkowicie fantastycznie, ale okazuje się, że ma bardzo silne umocowanie w rzeczywistości. Każdy obiekt związany grawitacyjnie ma bowiem właściwość zwaną energią wiązania grawitacyjnego, który dla naszego słońca wynosi około 2.3×10^41 Dżuli, co w przybliżeniu odpowiada energii o masie Merkurego, rozpędzonego do 0.99 prędkości światła. Tak też szacowana jest masa i prędkość powieści w fotoidy.
Logika za uderzeniami z Ciemnego Lasu polega na założeniu, że odpowiednio rozwinięte cywilizacje dysponują możliwością zniszczenia innej cywilizacji który spełnia następujące kryteria:
- jest tani - stosunkowo do możliwości cywiliacji
- jest skuteczny - wystrzel i zapomnij
- jest bezpieczny dla atakującego - jego źródło jest niemożliwe do wykrycia, atakujący nie naraża się na odwet ani atak prewencyjny innej cywilizacji
- jest szybki - na tyle szybki, że niszczy cel, zanim zdoła on skolonizować galaktykę - to założenie nie jest w powieści sformułowane wprost ale domniemane - prawdziwe ataki następują szybko
W powieści ataki są dokonywane ze statków kosmicznych, co nawet w przypadku wykrycia zapobiega ujawnienia lokalizacji atakującej cywilizacji.
Prawdziwa cena fotoidy
Energia wiązania grawitacyjnego słońca odpowiada energii, jakie słońce wypromieniowuje przez 20 milionów lat. Aby rozpędzić fotoidę do prędkości docelowej, trzeba by było przez rok zbierać energię z 20 milionów gwiazd, i kierować ją w całości do akceleratorów rozpędzających pocisk. Rozmiary akceleratora też musiałaby być gigantyczne. To byłaby konstrukcja na galaktyczną skalę, a nie pojedynczy statek kosmiczny. Cywilizacja takiej skali nie byłaby się w stanie ukryć, poza tym musiałaby najpierw sama skolonizować znaczną część galaktyki, a jedynym zagrożeniem byłaby dla niej inna cywilizacja galaktyczna, dla której zniszczenie pojedynczego układu słonecznego byłoby jak utrata jednego transportera opancerzonego dla armii USA. Ciężko uznać taki atak za tani, a na pewno nie sprzyja pozostaniu w ukryciu.
Alternatywny atak realistyczny
Wysadzenie w powietrze gwiazdy jest zdarzeniem spektakularnym, w sam raz na operę kosmiczną. Kuszące jest też wyzwolenie energii o rzędy wielkości przekraczającej energię samego pocisku. Jednak wyjdźmi z myśleniem poza kategorie megalomanii. Co się stanie, jeśli do prędkości 0.99c rozpędzimy ziarnko o wadze jednego miligrama ? Ziarnko takie będzie mieć energię 130 ton trotylu. Aby pokryć Układ Słoneczny w promieniu 50 AU deszczem pocisków o gęstości 1 na km2, potrzebujemy wystrzelić ich 1.77×10^20. Całkowita energia potrzebna do ich rozpędzenia to 9.5x10^31 Dżula. Kilka miliardów razy mniejsza od energii wiązania grawitacyjnego Słońca. Planety pokryte takim deszczem zmienia się w morze ognia. Asteroidy zostaną rozerwane, a ich odłamki zniszczą każdy stworzony przez człowieka obiekt, na jaki trafią. Żaden statek kosmiczny nie przetrwa też bezpośredniego trafienia. Przetrwać mogłyby jedynie stacje na stronie astreroidy, która będzie zwrócona tyłem do ‘deszczu relatywistycznego’, oraz pomniejsze statki, niezdolne do samodzielnego funkcjonowania przez dłuższy czas po zniszczeniu cywilizacji. Lecz oryginalny atak fotoidą również nie dokonywał całkowitego zniszczenia, a deszcz relatywistyczny jest od niego potencjalnie znacznie gorszy, nie wiadomo bowiem, z której strony przyjdzie, a tym samym, z której strony asteroidy można się ukryć. Atakujący może również wystrzelić kilka takich deszczy z różnych kierunków. Energia nadal będzie nieporównywalnie mniejsza - możliwa do zebrania za pomocą Sfery Dysona w przeciągu kilku dni.
Konsekwencje dla oryginalnych założeń
Wprawdzie atak fotoidą jest nierealistyczny jako tania metoda niszczenia potencjalnej konkurencji do roli jedynej cywilizacji galaktycznej, relatywistyczny deszcz jest w miarę tanią metodą zniszczenia cywilizacji w innym układzie planetarnym. Przeprowadzenie tego ataku wymaga jednak przejścia do cywilizacji stopnia II na skali Kardaszewa, czyli wykorzystania całej energii własnego Słońca, co wymaga w praktyce zbudowania Sfery Dysona albo innego podobnego projektu inżynieryjnego, zapobiegającego wypromieniowaniu energii gwiazdy poza układ planetarny. Taki projekt w momencie jego realizacji byłby widoczny dla każdej cywilizacji, która jest w stanie obserwować światło gwiazdy. Można przyjąć, że odpowiednio zaawansowane cywilizacje są w stanie budować teleskopy mogące obserwować wszystkie gwiazdy w galaktyce. W praktyce przejście do cywilizacji stopnia II można uznać za zdarzenie, które jest ogłaszane całej galaktyce. Zmienia to logikę Ciemnego Lasu. Skoro aby przeprowadzić atak, należy najpierw ogłosić swoje istnienie, czyniąc z siebie cel ataku, to lepiej siedzieć cicho i obserwować znany cel, niż stać się celem dla nieznanej ilości nieznanych myśliwych. A skoro nawet atak deszczem realistycznym wymaga Sfery Dysona dla jego efektywnego przeprowadzenia, to cywilizacje nie podejmujące środków inżynieryjnych do jej stworzenia nie są zagrożeniem, którego wyelimonowanie uzasadnia narażenie się na nieprzewidywalne niebezpieczeństwo.