Уравнение Дрейка: вероятность встречи

Уравнение Дрейка - созданная в 1960 году профессором астрономии и астрофизики Фрэнком Дрейком математическая формула, которая позволяет в теории определить число внеземных цивилизаций Млечного пути. Выглядит эта формула следующим образом: N = R х Fp х Ne х Fl х Fi х Fc х L. Уравнение Дрейка учитывается множество факторов:

Количество разумных цивилизаций, готовых вступить в контакт (N),

Число звезд, образующих год в Млечном пути ® ,

Долю светил с планетами (Fp),

Среднее количество планет и спутников с подходящими для зарождения цивилизации условиями (Ne),

Вероятность зарождения жизни (Fl),

Вероятность возникновения разумных форм жизни (Fi),

Отношение количества планет, жители которых ищут себе подобных, и планет, жители которых этого не делают (Fc)

Продолжительность существования цивилизации (L).

По современным оценкам, число контактеров в нашей галактике составляет 0,002275, - то есть, их попросту нет. Тем не менее, это не означает, что их нет и в соседней галактике Андромеды, для которой использовать такую формулу мы пока не можем.

Фрэнк Дрейк не предполагал, что его детище обеспечит сторонникам поиска внеземной жизни SETI финансированием на десятилетия вперед, однако именно так и произошло. Автор знаменитого парадокса Ферми, итальянский физик и создатель первого в мире ядерного реактора Энрико Ферми тоже вплотную подошел к созданию подобной формулы, - однако прославился благодаря высказанному случайно парадоксальному наблюдению, лишь опосредованно связанному с ней.

Парадокс Ферми: вселенское одиночество

Парадокс Ферми - удивительное утверждение: он описывает сомнение в существовании инопланетян и при этом сам долго подвергался сомнению. Никому доподлинно неизвестно, в какой именно форме имело место высказывание, позже ставшее парадоксом: Мишель Ферми произнес эту фразу в университетском кафетерии, в компании нескольких коллег, и для записи она не предназначалась.

Чтобы выяснить, что сказал Ферми и сказал ли он это вообще, в 1985 году даже пришлось провести журналистское расследование. Тогда одному из участников разговора - коллеге итальянского физика, Эмилю Конопинскому, - удалось вспомнить, что в ходе жаркого обсуждения инопланетян вообще и серии необъяснимых исчезновений мусорных урн, которая в тот момент взволновала весь Нью-Йорк, в частности, Ферми спросил: «Вы не задумывались над тем, где все?». Затем ученый добавил, что доказать существование других цивилизаций можно по наличию трех «улик»: радиопередач, зондов и кораблей. С момента его высказывания прошло уже 64 года, однако у нас до сих пор нет данных ни о чем из перечисленного Ферми.

Уникальная Земля: судьбоносная математика

Сторонники гипотезы уникальной Земли, склонные считать землян одинокими, апеллируют к единичному схождению естественных факторов, сделавших возможным появление разумной жизни на нашей планете. Один из главных аргументов - то, что Солнечная система находится на особенной орбите внутри Млечного пути, представляющей из себя почти идеальную окружность. Это позволяет нам двигаться внутри галактики практически с той же скоростью, что и ее спиральные витки, полные радиоактивных новорожденных сверхновых звезд. Сегодня считается, что их излучение делает невозможным развитие высших форм жизни, однако наша система от него защищена.

Популярная сегодня гипотеза гигантского столкновения, которая объясняет появление Луны, тоже выглядит как судьбоносный момент. Согласно этому предположению, спутник Земли сформировался на ее орбите после того, как 4,45 млрд. лет назад в молодую планету врезалось другое небесное планетарное тело размером с Марс - Тейя. Угол столкновения оказался идеальным: ведь прямое попадание уничтожило бы Землю, а более пологий угол наклона заставил бы Тейю срикошетить. Однако «космическое ДТП» привело к тому, что часть земной массы выбросило на орбиту; это позволило стабилизировать планетарную ось и привело к формированию системы приливов и отливов, которые сегодня управляют массами воды и климатом на Земле.

Гипотеза уникальной Земли предполагает очень низкую вероятность развития другой разумной жизни где-либо еще. Однако ее сторонников обвиняют в углеродном шовинизме: пристрастии к теории универсальности водно-углеродной жизни. Противники этого подхода предполагают, что в нашей Вселенной возможна кремниево-кислородная, азотно-фосфорная и азотно-борная жизнь.

Антропный принцип: вероятность наблюдателя

Антропный принцип тоже настаивает на одиночестве. Он опирается на предположение, что законы природы, которые мы наблюдаем, не являются единственными в мире: то есть, возможно, существуют другие Вселенные или даже места в нашей Вселенной, где эти законы выглядят по-другому. Всемирно известный британский физик-теоретик Стивен Хокинг в своей книге «Краткая история времени» сформулировал его так: «Мы видим Вселенную так, как мы ее видим, потому что мы существуем».

«Антропный принцип существует в двух вариантах - слабом и сильном, - пишет Хокинг. - Слабый антропный принцип утверждает, что во Вселенной, которая велика или бесконечна в пространстве или во времени, условия, необходимые для развития разумных существ, будут выполняться только в некоторых областях, ограниченных в пространстве и времени. Поэтому разумные существа в этих областях не должны удивляться, обнаружив, что та область, где они живут, удовлетворяет условиям, необходимым для их существования. Так богач, живущий в богатом районе, не видит никакой бедности вокруг себя.

Мало кто возражает против справедливости и применимости слабого антропного принципа. Некоторые же идут значительно дальше, предлагая его сильный вариант. Он заключается в том, что существует либо много разных вселенных, либо много разных областей одной вселенной, каждая из которых имеет свою собственную начальную конфигурацию и, возможно, свой собственный набор научных законов. В большей части этих вселенных условия были непригодны для развития сложных организмов; лишь в нескольких, похожих на нашу, вселенных смогли развиваться разумные существа, и у этих разумных существ возник вопрос: «Почему наша Вселенная такая, какой мы ее видим?» Тогда ответ прост: «Если бы Вселенная была другой, здесь не было бы нас!»».

По сути, антропный принцип лежит на границе физики и метафизики. Американский физик-теоретик, автор терминов «черная дыра» и «кротовая нора» Джон Уиллер отмечал, что «наблюдатели необходимы для обретения Вселенной бытия», - то есть, Вселенные без наблюдателей не обретают статус реальности. Однако нельзя отрицать, что в «другой» Вселенной вместо нас вполне могла бы сформироваться «другая» разумная жизнь (и здесь мы вновь утыкаемся в понятие «шовинизма»).

Молчание Вселенной: все ищут, но никто не излучает

Как же найти обитаемую планету, если она находится по-настоящему далеко? Ведь на данном этапе развития техники мы не сможем ни рассмотреть ее в телескоп, ни отправить к ней зонд или экспедицию. Сегодня единственный вариант поиска в пространстве - это изучение радиоволн. Однако в этом плане окружающий нас космос пока выглядит пустым.

Сегодня существуют предположения, что если цивилизации-соседи ведут себя так же, как мы: вкладывают больше сил в поиски, а не в отправление радиопосланий. Так что объяснение звучит довольно просто: «Все ищут, но никто не излучает». С Земли, и правда, пока было отправлено всего несколько сообщений в разных форматах: радиопослание внеземным цивилизациям «„Мир“, „Ленин“, „СССР“» в 1962 году, пластинки «Пионера» в 1973 (две одинаковые пластинки из анодированного алюминия с информацией о человеке и Земле), радиосигнал «Аресибо» в 1974 и золотая пластинка «Вояджера» во второй половине 70-х (позолоченная пластинка с записью звуковых и видеосигналов, упакованная в алюминиевый футляр и закрепленная на корпусе космического аппарата). Ни на одно из них пока, как мы знаем, не последовало ответа. При этом радиоизлучение Земли падает из-за того, что мы в последние годы стали использовать кабельные и спутниковые сигналы, а первые радиопередачи, созданные в 1895 году, прошли расстояние всего в 119 световых лет.

Слепота землян: нейтрино вместо радиоволн

«Одиночество» человеческой расы может объясняться еще и тем, что люди ищут в космосе чужие сообщения в форме радиоволн, в то время как прочие цивилизации, возможно, используют для связи другие средства: лазеры, нейтрино или даже другие частицы, неизвестные нам. Также есть предположения, что неизвестные нам жители Вселенной уже достигли этапа технологической сингулярности, когда прогресс науки и техники становится настолько быстрым и сложным, что мы на данном этапе развития не можем его понять. Признаки присутствия такой цивилизации могут быть неотличимы от природных явлений, так что она остается незамеченной.

Кроме того, в вопросах поиска братьев по разуму человек, увы, неизбежно «спотыкается» о свойства своего собственного мозга. Дело в том, что в основе нашей системы восприятия лежит механизм интерпретации исходящих от рецепторов сигналов с помощью нейронной сети, - а в этом случае распознавание образов невозможно без обучения. Для того, чтобы разумное существо с Земли могло опознать нечто как сигнал присутствия существа с другой планеты, на что нечто нужно прямо указать. И здесь, конечно, тоже существуют свои трудности: ведь когда образ уже имеет значение в традиционной культуре (как, например, пирамиды Гизы или достижения цивилизации майя), это значение еще нужно побороть, сменив привычный «код» на новый и нарушив устоявшийся порядок восприятия истории, культуры и даже самоидентичности человечества.

Численные расчеты распределения заряда и поля в атоме методом самосогласованного поля чрезвычайно громоздки, в особенности для сложных атомов. Но как раз для сложных атомов существует другой приближенный метод, ценность которого заключается в его простоте; правда, он приводит к значительно менее точным результатам, чем метод самосогласованного поля.

В основе этого метода (Е. Fermi, L. Thomas, 1927) лежит тот факт, что в сложных атомах с большим числом электронов большинство электронов обладает сравнительно большими главными квантовыми числами. В этих условиях применимо квазиклассическое приближение. Поэтому мы можем применить к состояниям отдельных электронов в атоме понятие о «клетках в фазовом пространстве» (§ 48).

Объем фазового пространства, соответствующий электронам, обладающим импульсом, меньшим чем , и находящимся в элементе объема физического пространства, равен .

Этому объему соответствует клеток т. е. возможных состояний, в которых может одновременно находиться не более

электронов (в каждой клетке по два электрона со взаимно противоположными спинами). В нормальном состоянии атома электроны, находящиеся в каждом элементе объема должны заполнять (в фазовом пространстве) клетки, соответствующие импульсу от нуля до некоторого максимального значения Тогда кинетическая энергия электронов будет иметь в каждой точке по возможности меньшее значение. Если написать число электронов в объеме как (где - плотность числа электронов), то можно утверждать, что максимальное значение импульса электронов в каждой точке связано с посредством соотношения

Максимальное же значение кинетической энергии электрона в месте, где электронная плотность есть , равно, следовательно,

Пусть, далее, - электростатический потенциал, который мы принимаем равным нулю на бесконечности. Полная энергия электрона есть Очевидно, что полная энергия каждого электрона должна быть отрицательной; в противном случае электрон уйдет на бесконечность. Обозначим максимальное значение полной энергии электрона в каждой точке посредством - где - положительная постоянная (если бы эта величина была не постоянной, то электроны переходили бы из точек с меньшим в точки с большим ). Таким образом, можно написать

Приравнивая выражения (70,1) и (70,2), получим

Соотношение, связывающее электронную плотность и потенциал в каждой точке атома.

При плотность обращается в нуль; должно быть, очевидно, положено равным нулю и во всей области, где и соотношение (70,2) привело бы к отрицательной максимальной кинетической энергии. Таким образом, уравнением определяется граница атома. Но вне центрально-симметричного распределения зарядов с равным нулю полным зарядом поле отсутствует. Поэтому на границе нейтрального атома должно быть Отсюда следует, что для нейтрального атома постоянная должна быть положена равной нулю. Напротив, для иона постоянная отлична от нуля.

Ниже мы рассматриваем нейтральный атом и соответственно этому полагаем . Согласно электростатическому уравнению Пуассона имеем ; подставляя сюда (70,3), получим основное уравнение Томаса - Ферми

Распределение поля в нормальном состоянии атома определяется центрально-симметричным решением этого уравнения, удовлетворяющим следующим граничным условиям: при поле должно переходить в кулоново поле ядра, т. е. должно быть при должно быть . Вводя вместо переменной новую переменную согласно определениям

а вместо новую неизвестную функцию :

получим уравнение

с граничными условиями при при . Это уравнение не содержит уже никаких параметров и определяет, таким образом, универсальную функцию . В табл. 2 приведена эта функция, полученная путем численного интегрирования уравнения (70,7).

Таблица 2. Значения функции

Функция монотонно убывает, обращаясь в нуль лишь на бесконечности. Другими словами, в модели Томаса - Ферми атом не имеет границы, а формально простирается до бесконечности.

Значение производной равно Поэтому при функция имеет вид и соответственно потенциал :

Первый член есть потенциал поля ядра, а второй есть потенциал» создаваемый электронами в начале координат. Подставляя (70,6) в (70,3), найдем для электронной плотности выражение вида

Мы видим, что в модели Томаса - Ферми распределение плотности заряда в различных атомах оказывается подобным, причем роль характеристического параметра длины играет (в обычных единицах: т. е. деленный на боровский радиус). Если измерять расстояния в атомных единицах, то, в частности, расстояния, на которых электронная плотность максимальна, будут одинаковыми для всех Z. Поэтому можно утверждать, что большая часть электронов в атоме с номером Z находится на расстояниях от ядра порядка величины Численный расчет показывает, что половина полного электронного заряда атома находится внутри сферы радиуса

Аналогичные рассуждения показывают, что средняя скорость электронов в атоме (рассматриваемая по порядку величины, как корень квадратный из энергии) порядка

Уравнение Томаса - Ферми становится неприменимым как на слишком малых, так и на слишком больших расстояниях от ядра. Область его применимости при малых ограничивается неравенством (49,12); при меньших расстояниях в кулоновом поле ядра становится непригодным квазиклассическое приближение. Полагая в (49,12) а = Z, находим в качестве нижней границы расстояний величину 1/Z. Квазиклассическое приближение становится непригодным в сложном атоме также и при больших . Именно, легко видеть, что при дебройлевская длина волны электрона становится порядка величины самого этого расстояния, так что условие квазиклассичности полностью нарушается. В этом можно убедиться оценкой членов в уравнениях (70,2), (70,4); впрочем, результат очевиден и заранее, без вычислений, поскольку уравнение (70,4) не содержит Z. Таким образом применимость уравнения Томаса - Ферми ограничена областью расстояний, больших по сравнению с и малых по сравнению с 1. Однако в сложных атомах в этой области находится большая часть электронов.

Последнее обстоятельство означает, что «внешняя граница» атома в модели Томаса - Ферми находится при , т. е. раз меры атомов не зависят от Z.

Вместе с ними оказывается не зависящей от Z также и энергия внешних электронов, т. е. потенциал ионизации атома.

С помощью метода Томаса - Ферми можно вычислить полную энергию ионизации Е, т. е. энергию, необходимую для удаления всех электронов из нейтрального атома. Для этого надо вычислить электростатическую энергию распределения Томаса - Ферми для зарядов в атоме; искомая полная энергия будет равна половине этой электростатической энергии, поскольку в системе частиц, взаимодействующих по закону Кулона, средняя кинетическая энергия равна (по теореме вириала - см. I, § 10) минус половине средней потенциальной энергии.

Зависимость Е от Z можно определить заранее из простых соображений: электростатическая энергия Z электронов в поле ядра с зарядом Z, находящихся на среднем расстоянии от ядра, пропорциональна Числовой расчет приводит к результату: . Зависимость от Z оказывается в хорошем согласии с экспериментальными данными; эмпирическое же значение коэффициента ближе к 16.

Мы уже упоминали, что отличные от нуля положительные значения постоянной соответствуют ионизованным атомам. Если определить функцию посредством то для получим прежнее уравнение (70,7). Нас должны, однако, интересовать теперь решения, обращающиеся в нуль не на бесконечности, как для нейтрального атома, а при конечных значениях такие решения существуют для любого . В точке плотность заряда обращается вместе с в нуль, а потенциал остается конечным.

Значение связано со степенью ионизации следующим образом. Полный заряд внутри сферы радиуса , по теореме Гаусса, равен

В общем и целом это, конечно же, расширяет границы допустимого для возникновения жизни, однако универсальная концепция «Зоны Златовласки» оказывается жизненно необходимой для оценки параметра n e в формуле Дрейка.

Сравнение «Зоны Златовласки» для Солнца и для более холодной, но тоже имеющей планеты в зоне обитаемости звёздной системы Gliese 581.

Понятно, что нет ничего удивительного в том, что в рамках одной звёздной системы сразу две планеты могут оказаться в потенциальной зоне обитаемости. Так, для нашей Солнечной системы в зоне обитаемости и находятся сразу две планеты — наша Земля и гораздо более далёкий и холодный Марс, а в системе звезды Gliese 581 в зону обитаемости попадают тоже две планеты, с буквенными обозначениями c и d.
А вот Венера в зону обитаемости Солнечной системы, к сожалению, не входит. Поэтому-то все процессы терраформирования Венеры так или иначе привязаны к антипарниковому эффекту — в противном случае излишняя солнечная радиация всё равно погубит даже искусственно индуцированную жизнь в условиях венерианской орбиты.

В целом же, по состоянию на январь 2015 года мы уже достоверно знаем о минимум 30 экзопланетах, которые уверенно попадают в «Зону Златовласки», для того, чтобы иметь условия, сходные с нашими и позволяющими иметь жизнь на основе углеродных соединений и воды:

Безусловно, по сравнению даже с 2,5 миллионами звёзд, попавших в объектив «Кеплера», это кажется просто-таки мизерной величиной, но я надеюсь, что вы понимаете, что отнюдь не все планеты, находящиеся в «Зоне Златовласки» удалось найти за столь краткий промежуток существования эффективных орбитальных проектов по поиску экзопланет и в существующих ограничениях по фиксации наличия планет у исследуемых светил.

Оценка самого Дрека для параметра n e была достаточна оптимистична и составляла 2 (исходя из присутствия в нашей Солнечной системе двух потенциально попадающих в зону обитаемости планет и весьма интересного закона Тициуса-Боде). На сегодняшний день, исходя из проведенных исследований по поиску экзопланет уже известно, что масса спутников других звёзд имеют весьма экзотические, сильноэллиптические орбиты, часть планет («горячие юпитеры») просто-таки погружены во внешние короны своих звёзд, а число планет в обитаемой зоне пока гораздо меньше, нежели изначальная оценка Дрейка. Как я уже сказал, на сегодняшний день известно около 1200 планетарных систем, в которых уверенно обнаружено всего 30 потенциально обитаемых планет. Если базироваться на этих подтверждённых наблюдениях, то мы получим нижнюю оценку для n e , равную 0,025.
Однако, с другой стороны, в случае наблюдения нашей Солнечной системы с расстояний, сравнимых с теми, на которых телескоп«Кеплер» произвёл большую часть своих открытий, наша собственная система, скорее всего, была бы оценена, как состоящая из Солнца, Юпитера и Сатурна, поскольку все остальные планеты было бы весьма трудно технически или затратно по времени зарегистрировать.
Исходя из вышесказанного, можно предположить, что в дальнейшем, на фоне работы проекта «Кеплер» и его последователей, оценка параметра n e будет постепенно расти. В настоящий момент времени большинство исследователей по-прежнему отводят для n e весьма широкий диапазон значений: от 0,05 до 2.

Дальнейшие три параметра формулы Дрейка f l , f i и f c — которые, соответственно, характеризуют вероятности возникновения жизни, возникновения разума или потребности в осуществлении контакта возникшей цивилизацией уже являются достаточно спекулятивными величинами.

Даже первая, наиболее простая к оценке величина, вероятность возникновения жизни f l , является уже достаточно сложной в оценке. Всё дело в том, что на сегодняшний день мы располагаем лишь одним объектом, который достоверно и достаточно подробно рассказывает нам о возникновении и развитии сложной органической жизни — это наша собственная планета Земля.

Все другие концепции о возникновении или развитии ксеножизни так или иначе базируются на массе неявных предположений, которые принимают — либо же отрицают те или иные факторы, как существенные для возникновения и существования сложной жизни на протяжении достаточно длительного периода времени.

И тут, кстати, в рамках объективных, а не спекулятивных исследований, нам очень бы помог наш собственный кандидат, находящийся в «Зоне Златовласки» — с виду пустой и холодный сегодня Марс.

На сегодняшний день, исходя из исследований, уже неоднократно проведенных в рамках нескольких автоматических миссий на Марс, ясно, что никакой сложно органической жизни на Марсе сегодня нет.
Уже сам этот факт вполне ограничивает параметр f l значением 0,5, хотя сам Дрейк считал, что жизнь всегда возникает в подходящих для неё условиях и полагал, таким образом, что f l =1.
С другой стороны, наличие на Марсе даже слабых следов зародившейся, а потом внезапно погибшей жизни, позволит нам гораздо полнее понять уникальность нашей собственной вселенской судьбы, выраженной в интересной гипотезе «уникальности Геи» и, как ни странно, позволит нам значительно поднять нижнюю границу параметра f l .

Если на Марсе, например, найдут остатки строматолитов, которые господствовали на Земле целых 2 миллиарда лет и живы и до сих пор — это позволит точно сказать, в чём состоит уникальность Земли.

Положение Земли и всей Солнечной системы в чём-то уникально, исходя из тех фактов, которые уже накоплены человечеством. Спиральные витки галактики содержат много массивных звёзд, которые заканчивают свой жизненный путь в виде сверхновых. Близкий взрыв сверхновой и её гамма-радиация, как считается, делает высшие формы жизни невозможными и значительно затрудняет восстановление погибших низших жизненных форм. Наша Солнечная система находится на особенной орбите внутри Млечного Пути: она является почти идеальной окружностью среднего радиуса, на которой звёздная система движется с такой же скоростью, что и гравитационные ударные волны, формирующие спиральные витки нашей Галактики.
Солнце и Земля пребывала между спиральными витками Галактики на протяжении последних нескольких сотен миллионов лет, или же свыше тридцати полных галактических оборотов, то есть практически всё время, пока на Земле существуют высшие формы жизни.

Мы — в центре голубого шарика, между галактическими спиральными рукавами Стрельца и Персея. Да и, кстати, внутрь этого шарика попадает 90% видимых нами отдельных звёзд.

Другой возможный необходимый и уникальный элемент нашего окружения — это наша Луна. Популярная гипотеза раннего гигантского столкновения утверждает, что наш естественный спутник, столь непохожий на спутники Марса, сформировался вследствие редкого столкновения ещё молодой Земли с другой планетой, двигавшейся по схожей орбите. Гипотетическая планета размером с Марс, условно названная Тейя , примерно около 4,45 миллиардов лет назад «догнала» Землю, выйдя из удобной и безопасной точки Лагранжа позади Земли на её же орбите. При этом важно, что столкновение двух протопланет с образованием молодой Луны произошло в такой, весьма маловероятной ситуации — оно должно было случиться лишь под определённым углом: прямой угол уничтожил бы Землю, более же пологий угол столкновения привёл бы к тому, что Тейя просто бы отрикошетила от Земли, при этом не создав из осколков столкновения массу обломков, которые и образовали молодую Луну на низкой околоземной орбите.

Согласно всем астрономическим расчётам, именно последующие сильные приливы, вызванные близкой к Земле молодой Луной, стабилизировали земную ось: без влияния Луны колебания земной оси, как и у других, «безлунных» (Меркурий, Венера) или же «малолунных» планет (Марс) были бы намного больше и привели бы к громадным изменениям климата, которые могли регулярно уничтожать развивающуюся жизнь или же откатывать её назад к простым формам.
Кроме того, лунные приливы, вероятно, произвели первоначальный разогрев земного ядра, которое позволило Земле за счёт громадной динамо-машины, заработавшей внутри Земли, обзавестись сильным магнитным полем, которого нет у Меркурия, Венеры или Марса. Это позволило существенно ослабить влияние солнечного ветра, который однозначно бы негативно воздействовал на развитие жизни на Земле.

«Кеплер» перед запуском на орбиту.

Однако здесь, в вопросах уникальности Земли, нам также сможет помочь уже упомянутый космический телескоп «Кеплер»: согласно последним расчётам , он сможет с помощью дополнительных компьютерных программ и обработки данных обнаруживать даже спутники открытых экзопланет, при условии того, что их масса составит не менее 0,2 массы нашей Земли.
Конечно, это пока ещё не Луна, которая меньше Земли в 81 раз, но уже просто неверояно, особенно, если учесть то, что «Кеплер» сможет это делать на расстояниях до 500 световых лет.

В 2002 году американские учёные Чарльз Лайнвивер и Тамара Дэвис оценили параметр f l как >0,13 для планет с более чем миллиардом лет существования в случае попадания их в «Зону Златовласки», в основном, понятное дело, базируясь на основе истории жизни на самой Земле. Лайнвивер в своей более поздней работе 2004 года также определил, что лишь около 10% звёзд в нашей Галактике пригодны для жизни с точки зрения наличия тяжёлых элементов, удаления от спиральных рукавов и характерных для них сверхновых и достаточно стабильны по строению. Такие звёзды не слишком массивны для того, чтобы быстро «перегореть» в новую, но и не слишком лёгкие и холодные, так как в этом случае «Зона Златовласки» оказывается очень близко к центральной звезде, очень узка и порождает, кроме того, за счёт сильных приливных сил материнской звезды весьма специфические условия на планете, на которой принципиально может возникнуть жизнь.
В принципе, если сложить ограничения двух работ, то получится, что f l должно даже в самом худшем случае всё равно быть >0,013 — в 1,3% от всех возможных вариантов и сочетаний «звезда+планета» на искомой планете в зоне обитаемости всё равно возникает жизнь.

Ширина обитаемой зоны звезды в зависимости от её температуры в рамках главной последовательности. Чем холоднее и меньше звезда (а это условие соблюдается на главной последовательности строго) — тем ýже зона обитаемости .

Однако, все эти расчёты и исследования, как я уже упомянул, страдают изрядной долей спекулятивности — например, спутник Юпитера Европа, как полагают, имеет под внешней коркой льда достаточно глубокий водный и сильно разогретый за счёт приливных сил Юпитера подлёдный океан, глубины которого весьма напоминают глубины земных океанов. Существование же на Земле экстремофилов, таких, как тихоходки, делает существование жизни на Европе вполне возможным, несмотря на то, что Европа находится по всем параметрам вне расчётной обитаемой зоны Солнечной системы.

Интересно, что из тех звёзд в нашей Галактике, которые удовлетворяют условиям Лайнвивера, около 75 % оказываются старше нашего Солнца, что очень интересно в рамках нашего дальнейшего рассказа.

В целом же, на сегодняшний день параметр f l обычно принимают в диапазоне от 0,013 до 1, что свидетельствует о том, что жизнь, в общем-то, оказывается достаточно распространённым явлением: единожды возникнув, она в большинстве случаев не хочет умирать — даже история самой Земли, наполненная засухами и наводнениями, извержениями вулканов и столкновениями с астероидами, оледенениями и прочими экологическими катастрофами, тем не менее уверенно, раз за разом, восстанавливает себя после самых жутких, казалось бы — смертельных для всей биосферы катастроф.

Все предыдущие массовые вымирания на Земле, судя по всему, имели чисто биогенную природу: одна жизнь за счёт своей лучшей организованности просто убивала другую, более старую жизнь. Не исключение из этого правила нынешнее вымирание, вызванное уже человеком.

Следующий параметр из формулы Дрейка — это вероятность возникновения разумной жизни на планете, f i .
С одной стороны, начав рассужать о параметре f i мы вступаем на совсем уж тонкий лёд, поскольку на сегодняшний день, даже приняв во внимание «условно-разумных» дельфинов и шимпанзе, а также помяную безвременно усопшего неандертальца, мы можем говорить только об одном известном нам разумном виде — Homo Sapiens Sapiens , известном ещё под именем «человек».
Что, в общем-то, тут же помещает нас в смысловые кандалы «антропного принципа» : волей-неволей мы приписываем разум и разумные поступки существам, по факту эволюционировавшим в совершенно иных условиях, возможно — в разительно несхожих с условиями нынешней или исторической Земли.
Например, как вариант, разум вполне может возникнуть и как некий распределённый механизм, схожий с предразумом муравейника или улья, характерным для общественных насекомых.
Что уже, в общем-то, породило и соответствующий пласт чисто научных карикатур на вопрос, заданный в парадоксе Ферми:

«Чёрт, мы обшарили все эти грёбанные плитки в поисках феромонов! Если бы тут была разумная жизнь, мы бы её уже точно нашли!»
Первая разумная муравьиная колония, пытающаяся найти нас.

В любом случае, исходя из принципиальных особенностей жизни и из нашего собственного эволюционного опыта, скорее всего, стоит ожидать, что любая разумная жизнь на протяжении достаточно большого промежутка времени нарастит своё использование энергии до того уровня, чтобы стать заметным уже в галактических масштабах и, попутно, будет идти по пути постоянного развития своих цивилизационных возможностей и пространственной экспансии.

Ученые, занимающиеся проблемой поиска внеземного разума (SETI) так и классифицируют цивилизации — по их способности генерировать и использовать энергию.
Цивилизации типа I (пусть даже это будут и разумные муравьи с Тау Кита) генерируют энергию в объемах, примерно равных объемам энергии, получаемой их планетой от своей звезды, а цивилизации типа II уже оперируют порядками энергии, сравнимыми с энергией излучаемой их собственной центральной звездой.
В рамках этой классификации человечество относится к «типу 0,7» — на Земле сегодня вырабатывается по логарифмической шкале лишь 0,7 от количества энергии, необходимого, чтобы называться цивилизацией типа I.
Сегодня, исходя из астрономических и астрофизических наблюдений уже можно с уверенностью сказать, что цивилизаций типа I нет в радиусе 10 000 световых лет от Земли, а цивилизаций типа II — нет не только в пределах нашей Галактики, но и в сопредельных с нашей галактиках, составляющих с нею единое галактическое скопление.
Предположительно, при совершенствовании техники наблюдений, эти пределы будут расширяться и далее.

Вторым интересным атрибутом разумной жизни, как я уже упомянул, является неистребимая тяга к освоению новых простанств. При этом, в общем-то, не суть важно, занимается ли разумная жизнь тем, что посылает к звёздам колонистов, замороженные яйчеклетки — или же колонии дронов-репликаторов. Речь идёт об экспоненте данного процесса:

За сколько времени разумная цивилизация может колонизировать всю Галактику? Ответ: хватит всего лишь 5 миллионов лет.

Даже сегодня человечество уже имеет все технологии и необходимые мощности, чтобы построить громадные «корабли поколений», которые могут спокойно, на скорости всего в 0,01c (3000 км/секунду) за 500 лет долететь до ближайших с нами звёзд.
Даже не учитывая будущий прогресс, эту колонизацию можно повторять шаг за шагом, и уже на 7500-й итерации данного процесса выйти на границы нашего громадного Млечного Пути.
Промежуток времени в 5 миллионов лет, громадный для нас сегодня — краткий миг в жизни Галактики. Цивилизацию, которая бы смогла гипотетически сделать такой рывок в пространственной экспансии, называют ещё иногда «цивилизацией типа III », подразумевая то, что она способна в одиночку воспользоваться ресурсами всей нашей Галактики.
Кроме того, напомню, 75% подходящих для возникновения жизни звёзд гораздо старше нашего Солнца, что делет наблюдаемую нами картинку ещё более загадочной: многие разумные виды могли возникнуть на планетах, способных к зарождению жизни, за миллиарды лет до того, как вымерли динозавры на Земле:

Сравнение Земли и гипотетической ранней планеты Х: фора в 3,46 миллиарда лет на фоне 5 миллионов лет экспансии на всю Галактику.

И вот тут-то у нас и возникает тот самый возглас Ферми: «Где же они, чёрт возьми?!»

Ведь, если в формуле Дрейка подставить весьма скромные параметры f i (разумности) и f с (желания цивилизации осуществить контакт), сегодня гипотетически принимаемые на весьма скромном уровне в 0,01, то итоговое значение количества цивилизаций N в формуле Дрейка всё равно будет очень большим: сказывается громадный возраст нашей Галактики даже в условиях, весьма отличных от нынешних (для большинства звёзд, пригодных для поддержания жизни по критериям Лайнвивера, этот возраст составляет около 8 миллиардов лет).

Итак, имеем:
N = R * f p * n e * f l * f i * f с * L
L , как я сказал, исходя из чисто физических ограничений по усовиям Галактики, химическому составу звёзд и т.п. у нас составляет около 8 миллиардов лет или 8*10 9 лет. Подставим все остальные параметры в формулу, приняв для последних двух, наиболее неясных сейчас параметров (вероятность возникновения разума и вероятность его способности к контакту) изначальную оценку самого Дрейка, принятую им как 1% в каждом случае (f i =0,01, f c =0,01)

N = 7 * 0,5 * 0,013 * 0,01 * 0,01 * 8*10 9 = 36 400

Таким образом, опираясь на максимально доступный нам сегодня массив исходных данных о нашей Галактике, мы можем, исходя из формулы Дрейка сказать, что сегодня мы бы уже были соседями как минимум для 36 000 уникальных цивилизаций Млечного Пути, многие из которых бы уже опережали нас в развитии на целых три с половиной миллиарда лет.

И вот тут-то мы и подходим к интересной проблеме, которую в космологии и в проблеме SETI называют Великим Фильтром .

Судя по всему — где-то на пути в будущее нас ждёт тот самый Армагеддон о котором так долго и нудно нам рассказывали все пророки.
Хотя, как вариант, Великий Фильтр уже произошёл где-то в нашем биологическом прошлом — и мы просто последние (и первые) из выживших.

продолжение следует.

Меня ужасает вечное безмолвие этих бесконечных пространств.
Блез Паскаль

Человечество не хочет быть одиноким. Люди мечтают найти «братьев по разуму» и установить с ними контакт. Кто-то верит, что инопланетяне уже здесь. Кто-то полагает, что они прилетали к нам в далёком прошлом. Кто-то ищет их следы на Луне, Марсе и в ближнем космосе. Однако явных доказательств их присутствия нет. Остаётся надеяться, что они сами проявят к нам интерес и в один прекрасный день мы получим приглашение к контакту. Но пока Вселенная молчит…

Учёные не всегда опираются на точное знание. Время от времени они обсуждают гипотезы, в основе которых лежит вера в закономерности, одинаковые для всей Вселенной. Одна из таких гипотез - существование инопланетян. В Галактике сотни миллиардов звёзд, среди которых многие похожи на Солнце. У звёзд есть планеты, и там могли зародиться жизнь и разум. Если этот разум, подобно нам, изучает и преобразует пространство, признаки его деятельности можно обнаружить. Но пока нам этого не удавалось. Почему?

«Отзовитесь, марсиане!»

Джованни Скиапарелли открыл марсианские «каналы»

Несмотря на красный цвет, Марс долгое время считался подобием Земли. И, конечно же, астрономы неоднократно пытались разглядеть там хоть какие-то намёки на присутствие разумных марсиан.

В октябре 1877 года итальянский астроном Джованни Скиапарелли увидел на Марсе тонкие прямые линии, которые назвал «каналами». Он не считал их искусственными сооружениями (canali по-итальянски означает «русла рек»), однако журналисты, популяризаторы и многие астрономы-любители с энтузиазмом провозгласили: наконец-то обнаружены явные доказательства того, что на Марсе существует развитая цивилизация! В 1890-х годах американец Персиваль Лоуэлл, обосновывая открытие Скиапарелли, предположил, что Марс постепенно превращается в пустыню, поэтому местным жителям ничего не остаётся, кроме как построить колоссальную ирригационную сеть для снабжения экваториальных районов талой водой с ледников, сохранившихся на полюсах. Критики идеи резонно указывали, что невозможно создать каналы шириной двести-триста километров и длиной в несколько тысяч километров. Но их никто не слушал. Астрономы увлечённо наблюдали за сетью.

Марсианские «каналы» в зарисовке Персиваля Лоуэлла

Наличие высокоразвитой цивилизации (даже более развитой, чем земная!) на соседней планете порождало надежду, что «братья по разуму» попытаются установить контакт. Поскольку в то время радиосвязь была в зачаточном состоянии, учёные искали визуальные сигналы. И нашли! В июле 1888 года американский астроном Джеймс Килер случайно заметил два световых выступа на терминаторе Марса (линии, которая разделяет освещённую и неосвещённую части планеты). Хотя это явление можно было объяснить особенностями рельефа, пресса немедленно затрубила о первом контакте с инопланетянами. В дальнейшем любые изменения, зафиксированные на марсианской поверхности (например, появление и исчезновение отдельных тёмных областей) приписывались деятельности гипотетической цивилизации, а газетчики наперебой обсуждали, кто посылает нам «сигналы» и как их следует понимать.

Много шума наделало заявление инженера Гульельмо Маркони, получившего всемирную известность благодаря изобретению беспроволочного телеграфа. В 1919 году Маркони сообщил, что принимает загадочные «внеземные» радиосигналы. Через два года он ещё раз подтвердил существование сигналов, которые, как ему казалось, идут с Марса. Авторитет изобретателя, удостоенного Нобелевской премии, была столь велик, что в августе 1924 года, во время великого противостояния планет, всем радистам вооруженных сил США было приказано ловить послания марсиан. Лишь когда в начале 1970-х первые межпланетные зонды достигли Марса, стало ясно, что пресловутые каналы - не более чем оптическая иллюзия и проявления рельефа.

Следующую волну ожиданий близкого контакта с «братьями по разуму» породило странное явление, обнаруженное в 1927 году: при определённых условиях сигналы передающих станций принимались повторно, с некоторой задержкой - словно возникало эхо. Иногда задержки достигали нескольких секунд или даже десятков секунд. Феномен получил название «радиоэхо с длительными задержками» (LDE - Long Delayed Echoes). Для изучения его природы была проведена серия экспериментов, однако установить причину явления так и не удалось.Так, задержке в три секунды (минимальной из наблюдавшихся в 1920-е годы) соответствует расстояние отражающего объекта в 450 тысяч километров от Земли, то есть он должен располагаться далеко за пределами атмосферы — где-то в районе лунной орбиты. Ещё сложнее объяснить изменение задержки: если оно связано с перемещением отражающего объекта, то скорость его перемещения должна быть невероятно высокой.

Астроном Фрэнк Дрейк одним из первых начал искать радиосигналы инопланетных цивилизаций

В 1973 году английский астроном Дункан Лунан смело предположил, что LDE генерируется инопланетным зондом, находящимся в Солнечной системе. По его мнению, трёхсекундные задержки эха, которые наблюдались в 1920-е годы, означали сообщение: «Я нахожусь на орбите Луны». В дальнейшем, когда задержки начали меняться, зонд перешёл к передаче информации. Точная причина явления неизвестна до сих пор. Существует пять равноправных гипотез, объясняющих явление; обычно его связывают с различными электромагнитными явлениями в верхних слоях атмосферы.

Так или иначе, «каналы» на Марсе и «радиоэхо» - иллюзии, порождённые нашей собственной техникой. Изучение внеземного пространства с помощью межпланетных аппаратов и орбитальных телескопов не выявило присутствия в окрестностях Земли каких-либо разумных сил. Солнечная система пуста. Но это не означает, что пусты другие миры.

Формулу, с помощью которой можно посчитать число цивилизаций в Галактике, потенциально открытых для контакта, астроном Фрэнк Дрейк вывел в 1960 году. Учёный надеялся, что его формула позволит активизировать обсуждение вопросов, связанных с поиском «братьев по разуму». К сожалению, вычислить по ней даже приблизительное число цивилизаций невозможно. Сам Дрейк брал цифры чуть ли не с потолка и пришёл к выводу, что в Галактике должно существовать как минимум десять развитых цивилизаций, готовых вступить в контакт. Однако в то время не было известно ни одной планеты за пределами Солнечной системы, а их значение очень важно для расчёта - современные исследователи дают уверенную оценку в 100 миллиардов планет! Соответственно, цивилизаций должно быть намного больше.

Идею Дрейка неоднократно критиковали. К примеру, в 2003 году фантаст Майкл Крайтон заявил: «Формула абсолютна бессмысленна и не имеет ничего общего с наукой. Я придерживаюсь точки зрения, что наука должна создавать только проверяемые гипотезы. А формула не может быть проверена…»

Голос неба

Всеволод Троицкий развернул советскую программу по поиску инопланетных сигналов

Вселенная постоянно шумит в радиодиапазоне, причём некоторые шумы можно счесть искусственными. К примеру, именно так были поначалу восприняты квазары, пульсары и цефеиды, но потом удалось установить истинную природу этих объектов.

Как только появились радиотелескопы, учёные принялись активно искать сигналы инопланетян в космическом радиоизлучении. Первым серьёзным экспериментом стал проект «Озма» (Ozma), названный так в честь королевы страны Оз из произведений Фрэнка Баума. В 1960 году группа под руководством американского астронома Фрэнка Дрейка пыталась поймать осмысленные передачи от двух звёзд солнечного типа: Тау Кита и Эпсилон Эридана. Эксперимент проводился на радиотелескопе обсерватории Грин Бэнк (штат Западная Вирджиния). За четыре месяца работы удалось засечь только один сигнал искусственного происхождения - он оказался трансляцией данных с военного спутника.

В 1968-69 годах поиски инопланетных сигналов вела группа Всеволода Троицкого, работавшая на радиоастрономической станции НИРФИ в Зименках, близ Горького (Нижний Новгород). Были обследованы двенадцать ближайших звёзд и галактика М-31 (Туманность Андромеды). И опять без видимого результата. Позднее Троицкий сумел повысить чувствительность принимающей аппаратуры, однако это не принесло успеха.

Астрофизик Карл Саган всегда верил в существование инопланетян

В сентябре 1971 года по инициативе астронома Николая Кардашева и астрофизика Карла Сагана состоялась советско-американская конференция по поиску инопланетного разума SETI (Searching for Extraterrestrial Intelligence). Поскольку некоторые из советских учёных, занимавшиеся в том числе и проблематикой внеземных цивилизаций, были «невыездными», конференцию решили провести в Армении, на базе Бюроканской обсерватории, которую возглавлял академик Виктор Амбарцумян. Нельзя сказать, что на конференции были сделаны какие-то выдающиеся открытия, главное - собравшиеся подвели итоги многолетних усилий и выработали планы на будущее.

После этого активность по поиску инопланетян резко возросла. Работами заинтересовалось американское космическое агентство NASA. Оно выдвинуло свой проект «Циклоп» (Cyclops), для реализации которого необходимо было развернуть полторы тысячи радиотелескопов. С их помощью предполагалось изучить все звёзды на дистанции до 1000 световых лет от Солнца. Однако бюджет проекта в 10 миллиардов долларов отпугнул потенциальных инвесторов.

Советская межпланетная станция «Марс-7» участвовала в программе SETI

Учёные продолжали поиски. Группа Всеволода Троицкого расширила возможности, подключив радиоастрономические станции в Горьковской области (Зименки, Васильсурск, Пустынь), в Мурманской области (Тулома), в Крыму (Карадаг), на Дальнем Востоке (Уссурийск) и с борта научно-исследовательского судна «Академик Курчатов» в экваториальных водах Атлантики. Группа Николая Кардашева вела наблюдения на Кавказе (долина реки Маруха, недалеко от Специальной астрофизической обсерватории Академии наук), на Памире и на Камчатке. Один из приёмников был установлен на борту межпланетной станции «Марс-7».

Наиболее значительным проектом того времени стал полный обзор неба в диапазоне нейтрального водорода (длина волны - 21 сантиметров, частота - 1420,4 МГц), проводившийся на обсерватории Университета штата Огайо начиная с 1973 года. Параметры радиолинии рассчитал советский астрофизик Иосиф Шкловский, а использовать её в качестве универсальной для передачи и приёма позывных сигналов между отдалёнными мирами предложили физики Джузеппе Коккони и Филип Моррисон. Главным инструментом стал радиотелескоп системы Крауса, известный как «Большое ухо» (Big Ear). Группа под руководством Роберта Диксона несколько лет слушала небо, изучив одну пятую его площади.

Использовался для целей SETI и радиотелескоп Национальной радиоастрономической обсерватории США. В 1972 году Геррит Верскер провёл на нём поиск сигналов от близких к нам звёзд: Тау Кита, Эпсилон Эридана и 61-й Лебедя. В период с 1972 по 1976 годы астрономы Патрик Палмер и Бенджамин Цукерман на том же радиотелескопе исследовали уже не 3, а 674 звезды солнечного типа (проект получил название Ozma II).

В результате всех перечисленных наблюдений учёные зафиксировали множество сигналов с искусственных спутников Земли и сделали интересные открытия о природе Вселенной, однако «братья по разуму» продолжали молчать.

SETI в каждый дом

Некоммерческий проект SETI@home стартовал в 1999 году. Идея его состоит в том, чтобы использовать интернет для распределённых вычислений, объединяя персональные компьютеры в один огромный суперкомпьютер. Такие вычисления нужны для того, чтобы обработать огромный массив данных, собираемый радиотелескопом обсерватории Аресибо. Специальная программа позволяет выделить среди космических шумов повторяющиеся сигналы, которые могут иметь искусственное происхождение. Таким образом, любой пользователь, подключившийся к проекту SETI@home через свой компьютер, может в теории стать первооткрывателем инопланетного разума. Но пока результаты выглядят более чем скромно. В марте 2003 года был зарегистрирован единственный «подозрительный» сигнал SHGb02+14a - он наблюдался три раза общей длительностью около минуты на частоте радиолинии нейтрального водорода. Изучив сигнал, учёные пришли к удивительному выводу, что если он поступил с другой планеты, то та должна вращаться в 40 раз быстрее Земли. Скорее всего, мы имеем дело с каким-то природным явлением.

«Куда все подевались?!»

Отсутствие видимого результата тревожило участников программы SETI. И в декабре 1974 года астрофизик Майкл Харт выступил на научной конференции с докладом «Объяснение отсутствия инопланетян на Земле».

Американское космическое агентство предлагало построить полторы тысячи радиотелескопов для поиска инопланетных сигналов

Харт доказывал, что любая цивилизация рано или поздно открывает межзвёздную навигацию и начинает колонизировать соседние миры, расползаясь по Галактике. Поскольку Солнце - молодая звезда, то и земная жизнь возникла по меркам Вселенной совсем недавно. Рядом есть куда более древние миры. Даже если какие-то «братья по разуму» отказались от экспансии, нет оснований утверждать, что то же самое сделали все без исключения, ведь на примере собственной цивилизации мы видим явное стремление разумных существ выйти за пределы родной планеты. Элементарный расчёт показывает, что даже с использованием космических кораблей, разгоняющихся до десятой доли скорости света, все подходящие для жизни планеты в нашей Галактике, включая Землю, были бы колонизированы за два миллиона лет. Поскольку мы так и не нашли никаких убедительных доказательств, подтверждающих наличие пришельцев в Солнечной системе или поблизости от неё, делаем вывод: земляне - первая цивилизация в Галактике, а почему первая, ещё предстоит установить.

Концепция Майкла Харта затронула вопрос, который давно волновал умы учёных. Первым об этом задумался американский физик итальянского происхождения Энрико Ферми. История даже сохранила обстоятельства, при которых он сформулировал свой знаменитый парадокс, впоследствии названный его именем.

Радиотелескоп «Большое ухо» Университета штата Огайо

Дело было летом 1950 года. Четверо физиков, работавших в Лос-Аламосской национальной лаборатории (там «ковалось» атомное оружие США), встретились за ланчем, и учёный-ядерщик Эмиль Конопинский сообщил коллегам, что видел в еженедельнике The New Yorker карикатуру, на которой «зелёные человечки» похищают мусорные бачки - так художник откликнулся на то, что муниципалитет сократил расходы на вывоз бытового мусора. Энрико Ферми со смехом заявил, что теория карикатуриста выглядит вполне стройной, поскольку объясняет сразу две загадки: участившиеся наблюдения «летающих тарелок» и исчезновение мусорных бачков. Завязался разговор, и вскоре учёные перешли к обсуждению межзвёздных перелётов со сверхсветовой скоростью. Ферми полагал, что такие полёты вполне возможны. И именно тогда он задал свой знаменитый вопрос: «Но куда все подевались?» («But where is everybody?»).

Пояснений не требовалось - коллеги сразу поняли, что речь идёт об инопланетянах, и к завершению ланча предложили самый простой вариант разрешения парадокса: наша планета находится на периферии Галактики, а более древние цивилизации должны стремиться к её центру. Впоследствии эту идею неоднократно обыгрывали фантасты.

Карикатура из еженедельника The New Yorker, которая подтолкнула Ферми к формулировке его знаменитого парадокса

Если в начале 1950-х годов, когда Энрико Ферми мимоходом сформулировал проблему, она казалась абстрактной - до первого полёта в космос оставалось больше десяти лет, - то к моменту, когда к ней обратился Майкл Харт, американцы побывали на Луне, а советские конструкторы занялись строительством больших орбитальных станций. Казалось, что темпы космической экспансии будут неуклонно нарастать и в дальнейшем. И кто взялся бы утверждать, что у гипотетических «братьев по разуму» всё обстоит иначе?

Американский физик Энрико Ферми сформулировал парадокс, впоследствии названный его именем

Ферми и теория игр

Одно из возможных объяснений парадокса Ферми - нежелание инопланетян вступать в контакт. Гипотеза находит подтверждение в нашей собственной деятельности: мы предпочитаем «слушать» небо, а собственные сигналы отправляем в редких случаях. Более того, многие футурологи говорят, что, отправляя сигналы, мы сильно рискуем: вдруг вместо доброжелательных учителей к нам прилетят кровожадные монстры? Чтобы определить, насколько обоснован такой подход, математик Гарольд де Владар из австрийского Института науки и технологии использовал теорию игр. На расчётах он показал, что максимальный выигрыш в виде контакта получат те из игроков, кто будет посылать сигналы, а минимальный - те, кто откажется от этого. Оптимальная же стратегия заключается в том, чтобы чередовать поиск и отправку сигналов, причём наращивать их общее количество нет необходимости. Получается, что мы всё делаем правильно и если инопланетяне всё же существуют, мы обязательно их найдём.

Великий фильтр

Психолог Стивен Пинкер считает разум «отклонением от нормы»

В ходе дискуссий, последовавших за докладом Майкла Харта, учёные выдвинули несколько вариантов объяснения «Великого молчания» (Great Silence).

Самое простое - мы ошибочно считаем, что жизнь распространена повсеместно. Возможно, только на Земле сложились благоприятные условия для её зарождения. И если где-то и есть похожая планета, она находится настолько далеко, что установить контакт с её обитателями очень трудно. Сторонники этой гипотезы, среди которых были сам Майкл Харт, астрофизик Иосиф Шкловский и фантаст Станислав Лем, утверждали, что появлению земной жизни способствовало редчайшее сочетание случайностей. Во-первых, наша планета находится вдалеке от зон звездообразования, где ростки жизни были бы убиты вспышками сверхновых. Во-вторых, у нас есть большой спутник, приливное воздействие которого стабилизирует вращение Земли и разогревает её недра. В-третьих, на внешних орбитах Солнечной системы находятся планеты-гиганты, которые «оттягивают» на себя астероиды и кометы, не давая им бомбардировать Землю. Противники гипотезы «уникальности» возражают: жизнь демонстрирует удивительную способность к приспособляемости, и глобальные катастрофы скорее способствуют эволюции, чем вредят ей.

Станислав Лем считал жизнь редчайшим явлением во Вселенной

Ещё одна вариация этой идеи - разум являет собой отклонение от нормы. Он появляется случайно в особых условиях естественного отбора и быстро угасает. Эту гипотезу попытался обосновать известный экспериментальный психолог Стивен Пинкер. В своей книге «Как работает разум» (1997) он утверждает, что идея, будто бы усложнение форм жизни неизбежно приводит к возникновению мыслящих существ, не находит подтверждения - иначе цивилизация могла бы зародиться ещё во времена динозавров. Следовательно, разум - очень редкое явление, а разум, способный освоить межзвёздные полёты, встречается ещё реже. «Необязательность» человеческого мышления для будущей эволюции проиллюстрировали Брюс Стерлинг в повести «Рой» (1982) и Питер Уоттс в романе « » (2006).

Полёты американских астронавтов на Луну подтвердили возможность экспансии разумных видов во Вселенную

Согласно другой гипотезе, в «психозойскую» эру, то есть в период возникновения и развития разума, жизнь поджидают главные проблемы. Во времена Энрико Ферми основной угрозой считалась глобальная ядерная война, поэтому учёные всерьёз обсуждали, что гибель цивилизации в такой войне - обычное и весьма распространённое во Вселенной явление. Эту идею изложил Фредерик Пол в рассказе «Ферми и стужа» (1985). Сегодня угроза ядерного Армагеддона отступила, но зато вызывает опасения быстрое развитие информационных технологий, которое может привести к появлению враждебного искусственного интеллекта. Закат цивилизаций в схватке с умными машинами описали Фред Саберхаген в цикле «Берсеркер» (1963–2007) и Аластер Рейнольдс в трилогии «Космический апокалипсис» (2000–2002).

Все негативные версии объединены в концепцию «Великого фильтра» (Great Filter), выдвинутую физиком Робином Хэнсоном, который заявил, что «молчание» Вселенной объясняется природными препятствиями к возникновению и развитию разумной жизни. С каждым качественным скачком эволюции вероятность благоприятного продолжения истории не увеличивается, а уменьшается. Совершив первый прорыв в космос, мы вплотную подошли к следующему «скачку», который сделает землян галактическим человечеством, но именно здесь нас поджидает целый комплекс угроз - от вышеупомянутой ядерной войны до исчерпания ресурсов и экологической катастрофы. При этом моделирование показывает, что, скорее всего, у Земли больше не будет второго шанса на зарождение разума в известном нам виде - через 300 миллионов лет она станет непригодна для белковых форм жизни.

Получается, что вероятность отыскать поблизости «братьев по разуму» ничтожна, ведь мы пока не знаем, куда придёт наша собственная цивилизация. Впрочем, учёные оперируют не только негативными гипотезами…

Ядерные войны - одна из возможных причин гибели высокоразвитых цивилизаций

Вау-импульс

Фрагмент оригинальной распечатки полученного сигнала с пометкой «Wow!»

15 августа 1977 года, в самый разгар споров по поводу парадокса Ферми, радиотелескоп «Большое ухо» зарегистрировал узкополосный сигнал из космоса, вошедший в историю под названием «Wow!» («Ого!»). Его обнаружил астроном Джерри Эйман, который обвёл буквенно-цифровое сочетание 6EQUJ5 на компьютерной распечатке и сделал приписку-восклицание, вошедшую в историю. Код обозначает изменение интенсивности сигнала во времени, причём каждая из букв соответствует определённому уровню сигнала - к примеру, буква U встретилась в первый и последний раз за всё время работы телескопа. Разные исследования показали, что чистота сигнала была близка к частоте радиолинии нейтрального водорода. То есть сигнал содержал в себе все признаки послания от инопланетной цивилизации!

Но радиотелескоп «Большое ухо» не располагал подвижной приёмной антенной, и учёным пришлось дожидаться, пока Земля сделает оборот, чтобы ещё раз попробовать зарегистрировать сигнал. Увы, чуда не случилось - сигнал не повторился. Впоследствии предпринимались неоднократные попытки «прощупать» участок неба в созвездии Стрельца, откуда пришёл «Wow!», но и они не принесли успеха.

Солнечная система словно специально создана для зарождения и развития жизни

Сам Джерри Эйман первоначально полагал, что сигнал имеет земное происхождение и просто отразился от космического мусора. Впоследствии астроном изменил своё мнение, поскольку тщательные расчёты показали: гипотетический «отражатель» должен был бы обладать нереальными свойствами. Кроме того, частота радиолинии нейтрального водорода зарезервирована для целей астрономии и не используется в земной радиоаппаратуре.

Единственная версия, которая объясняет все странности «Wow!», звучит как самая настоящая фантастика: сигнал был послан с пролетающего мимо звездолёта, причём мощность передатчика намного превышала мощность любого радиопередающего устройства, созданного на Земле.

Интересно, что в 2012 году, на 35-летие регистрации сигнала, специалисты крупнейшей обсерватории Аресибо собрали через Twitter 10 тысяч сообщений с приветствиями инопланетянам и отправили их в тот же район космоса, откуда пришёл «Wow!». Толку в таком «ответном послании» немного, но, по крайней мере, человечество продемонстрировало, что готово к контакту.

Интенсивность сигнала «Wow!» во времени (Википедия)

Факт регистрации «Wow!», пришедшего из космоса, заставляет пересмотреть концепцию «Великого молчания». В начале 1960-х годов, на заре программы SETI, учёные говорили, что современное радиоастрономическое оборудование далеко от идеала и изготавливалось для задач, не связанных с поисками инопланетных сигналов. Техника с тех пор шагнула вперёд - но эксперименты по поиску можно пересчитать по пальцам. Кроме того, никто из учёных не уверен на сто процентов, что именно нужно искать. Может быть, более «продвинутые» цивилизации отказались от радио и используют какие-то другие формы связи? Или при передаче они прибегают к неизвестным нам алгоритмам сжатия данных, поэтому мы не способны отличить разумное сообщение от «белого шума»?..

Существует и проблема, связанная с низкой чувствительностью радиоаппаратуры. К примеру, подсчитано, что телевизионная трансляция с Земли может быть зарегистрирована такой обсерваторией, как Аресибо, не далее, чем с расстояния 0,3 светового года (ближайшая звезда Проксима Центавра находится на расстоянии 4,22 светового года). А история развития связи на Земле показывает, что переход на оптоволоконные сети и маломощные сотовые телефоны понизил интенсивность радиоизлучения Земли - неужели инопланетяне глупее нас и продолжают пользоваться технологиями, которые мы сами считаем устаревшими?

Стоит вспомнить и о том, что на поиски искусственных сигналов потрачено в общей сложности несколько лет работы радиотелескопов, а на отправку - всего-то 37 часов. Учёные поговаривают о «парадоксе SETI»: если ближайшие цивилизации похожи на нас, то они точно так же ищут сигналы, но сами ничего не отправляют. Чем не объяснение «Великому молчанию»?

Межзвёздный интернет

В июне 1984 года в Бостоне состоялся симпозиум Международного астрономического союза, на котором прошла специальная дискуссия, посвящённая парадоксу Ферми. Учёные обсудили старые гипотезы, разрешающие парадокс, и предложили новые.

Иван Ефремов первым выдвинул идею Великого Кольца - прообраза межзвёздного интернета

Наиболее часто упоминалась концепция «зоопарка», которую придумал ещё Константин Циолковский и которая подразумевает существование сверхцивилизаций, наблюдающих за землянами, но оберегающих нас от преждевременного контакта. В частности, было высказано соображение, что космические цивилизации предпочитают более плотные области Галактики, оставляя внешние рукава для «молодёжи». Не исключено, что действуют строгие этические нормы, запрещающие контакты более развитых цивилизаций с менее развитыми.

Идея галактического «зоопарка» неоднократно обыгрывалась в фантастике. Достаточно вспомнить роман Карла Сагана «Контакт» (1985) - там автор попытался представить, что движет сверхсуществами, которые занимаются воспитанием молодых цивилизаций на религиозной основе.

В фильме «Контакт», снятом по мотивам романа Карла Сагана, астрофизики наконец-то получают искусственный сигнал из космоса

Но если такие сущности действительно присутствуют в нашей галактике, то они наверняка обмениваются информацией между собой. Значит, нужно лишь найти способ подключиться к системе связи, как в романах «Туманность Андромеды» Ивана Ефремова (1957) или «Пламя над бездной» Вернора Винджа (1992). Встаёт вопрос: где искать точку доступа в такую межзвёздную Сеть?

Оказывается, и на этот вопрос у науки есть ответ. Тридцать лет назад были открыты гравитационные линзы, существование которых предсказано общей теорией относительности Альберта Эйнштейна. Любое излучение, проходя вблизи от источника мощного гравитационного поля, искажается и фокусируется. Благодаря гравитационным линзам удалось разглядеть дальние галактики и квазары. То же самое происходит и с электромагнитными волнами, поэтому в гравитационном фокусе Солнца можно уловить даже самые слабые сигналы, идущие от соседних звёзд. Логично предположить, что если инопланетяне создали межзвёздный интернет, то они разместили приёмо-передающие станции именно в зонах гравитационных фокусов.

Космолог Клаудио Макконе предлагает использовать гравитационные фокусы Солнца для установления связи с инопланетянами

В 1993 году итальянский космолог Клаудио Макконе предложил Европейскому космическому агентству реализовать проект FOCAL, предусматривающий отправку небольшого научно-исследовательского аппарата с радиотелескопом в гравитационный фокус электромагнитных волн, который находится на расстоянии 550 астрономических единиц от Солнца, то есть в 14 раз дальше Плутона. Аппарат должен был построить радиокарту галактического центра. В дальнейшем Макконе расширил проект. Он стал называться SETISAIL и получил дополнительные задачи - поиск искусственных сигналов или станций инопланетян.

Принцип действия гравитационной линзы: любое массивное тело искажает и фокусирует приходящее извне излучение

В своих работах Клаудио Макконе показал, что между фокусами Солнца и Альфы Центавра радио-сигнал усиливается в 1016 раз! Соответственно, для устойчивой связи понадобится передатчик мощностью меньше ватта и антенна диаметром 12 метров. Создать такую систему вполне по силам современному человечеству. Даже если гипотеза не подтвердится и в гравитационном фокусе не найдётся инопланетного ретранслятора, аппарат SETISAIL будет полезен. Ведь не исключено, что в будущем нам самим придётся налаживать связь между мирами.

* * *

Молчание Вселенной кажется зловещим. Если оно означает, что цивилизации погибают одна за другой, так и не успев наладить контакт с соседями по Галактике, то такая же незавидная судьба поджидает и нас. Однако не надо отчаиваться: может статься, что мы просто не научились слушать. И есть надежда, что когда-нибудь научимся…

В чудную звёздную ночь каждый ощущает нечто особенное, когда обращает свой взор в небо и видит подобную картину:

Как правило, многие люди поражены эпической красотой или даже обескуражены грандиозными масштабами Вселенной. Лично мною овладевает «экзистенциальная опустошённость» - удручающее состояние, не покидающее меня, по крайней мере, последующие полчаса. Каждый чувствует нечто .

Вот это самое нечто ощутил и физик Энрико Ферми, задавшийся резонным вопросом: "А где все? ".
________________

Что и говорить, картина ночного звездного неба - зрелище впечатляющее. Но мы ведь наблюдаем только ближайшие окрестности. В самую ясную ночь мы видим до 2500 звезд (то бишь, одну стомиллионную часть от общего количества звёзд Нашей Галактики). Практически все из них находятся ближе, чем в 1000 световых лет от нас (что составляет всего лишь 1% от диаметра Млечного Пути). И видим мы, на самом деле, всего лишь вот это:

Когда люди размышляют о звёздах и галактиках, они часто задаются вопросом: «Есть ли где-то там разумная жизнь?». Ну что ж, чтобы прикинуть возможный ответ на этот вопрос, приведём несколько цифр.

Подобно количеству звёзд в Нашей Галактике (100-400 миллиардов), примерно в такое же число оценивается количество галактик в видимой Вселенной. Другими словами, каждой звезде в Млечном Пути сопоставлено колоссальное количество звёзд в остальном космосе. Если исходить из общего количества звёзд (обычно речь о числе между 10 22 и 10 24), то получается, что на каждую песчинку на всех пляжах Земли приходится порядка 10 тысяч звезд.

В научном сообществе придерживаются разных мнений о том, каков процент звезд, похожих на наше Солнце (т.е. сопоставимых по размеру, температуре и светимости) - по разным оценкам обычно составляет от 5% до 20% от общего числа звёзд. Если даже ограничиться самым скромным предположением (5%), а также взять нижнюю оценку по общему количеству звезд (10 22), то это даёт нам 500 квинтиллионов или 500 миллиардов миллиардов солнцеподобных звезд.

Также продолжаются дискуссии, каков процент из солнцеподобных звезд, вокруг которых вращаются землеподобные планеты (имеющие похожие температурные условия, позволяющие воде находиться в жидком состоянии, и, возможно, поддерживающие жизнь, подобную той, что есть на Земле). Некоторые оптимисты считают, что процент таких систем достаточно высок, 50%. Однако давайте примем более осторожную оценку в 22%, полученную в ходе недавнего исследования Национальной Академии наук США. Из этого следует, что потенциально обитаемые землеподобные планеты, вращаются по крайней мере вокруг 1% от общего количества звезд во Вселенной. В общей сложности это 100 миллиардов миллиардов планет земного типа.

Таким образом, на каждую песчинку на Земле приходится 100 землеподобных планет. Поразмышляйте об этом в следующем походе на пляж.

Продвигаясь вперёд, нам не остаётся ничего другого, как немного поспекулировать. Тем не менее, давайте рассуждать дальше. Представим, что через миллиарды лет своего существования, на 1% планет земного типа развилась жизнь (если это правда, каждая земная песчинка будет соотноситься с одной такой обитаемой планетой). И вот, допустим, на 1% из таких планет, жизнь выходит на разумный уровень, как это произошло здесь, на Земле. Это означает существование 10 квадриллионов или 10 миллионов миллиардов разумных цивилизаций в наблюдаемой Вселенной.

Вернёмся в родную галактику и произведём те же арифметические выкладки, исходя из нижней оценки для количества звезд в Млечном Пути (100 миллиардов). Мы насчитаем 1 миллиард землеподобных планет и 100 тысяч разумных цивилизаций в Нашей Галактике. Кстати, уравнение Дрейка как раз предоставляет формальный метод для получения схожих результатов.

Есть такой международный проект - SETI (от Search for Extraterrestrial Intelligence т.е. Поиск внеземного разума ). В его рамках осуществляется поиск возможных радиосообщений от внеземной разумной жизни. Если мы посчитали всё верно, и действительно существует 100 тысяч разумных цивилизаций только в Нашей Галактике, и если даже лишь небольшая часть из них пытается связаться с другими посредством радиоволн, лазерных лучей или чего-то ещё - не должны ли SETI в свои астрономические сети поймать все разновидности этих сигналов?

Увы и ах. Сигналов нет. От слова «вообще».

И где же все?

Странно получается. Наше Солнце достаточно молодо по сравнению с возрастом Вселенной. Есть гораздо более старые звезды, вокруг которых обращаются древние землеподобные планеты. Теоретически, уже давным-давно существуют цивилизации, гораздо более продвинутые чем мы. В качестве примера, давайте сравним наш 4540000000-летнюю Землю и гипотетическую 8-миллиарднолетнюю планету «Икс».

Если планета «Икс» развивалась аналогично Земле, поглядим, на каком уровне развития их цивилизация окажется сегодня. Оранжевый отрезок проиллюстрирует, насколько велик зеленый временной параметр:

Технологии и знания цивилизации, которая всего-то на тысячу лет старше чем мы, повергнут нас в шок, как наш мир оказался бы шокирующим для жителя Средневековья. Цивилизация, старшая на миллион лет, может оказаться вообще недостижимой нашему пониманию, как понимание человеческой культуры недостижимо для шимпанзе. А что говорить о планете «Икс», старшей нас на 3,4 миллиарда лет…

Цивилизация III типа имеет доступ к энергии, которую можно получить со всей галактики.

Если Вам в такой уровень сложно поверить, вспомните про планету «Икс», опередившую нас на 3,4 миллиарда лет. Если цивилизация на планете «Икс» была схожа с нашей (на раннем этапе развития), ей удалось выжить и она преодолела тернистый путь до уровня III, то вполне логично предположить, что они, наверное, освоили межзвездные путешествия и в настоящее время, очень даже может быть, колонизировали всю галактику.

Одна из гипотез о том, как могла бы происходить галактическая колонизация подразумевает создание специального космического корабля , самостоятельно посещающего другие планеты, на которых в течении 500 лет или около того из местного сырья строятся самовоспроизводящиеся реплики этого корабля, которые отправляются к следующим планетам делать то же самое. Даже не путешествуя с околосветовой скоростью, таким образом можно колонизировать всю галактику за 3,75 миллиона лет. Это мгновение, когда речь о масштабах в миллиарды лет.

Продолжаем рассуждать. Если всего 1% разумной жизни удастся прожить достаточно долго, чтобы стать колонизатором галактики, т.е. цивилизацией III типа, то наши расчеты показывают, что в Нашей Галактике уже должно быть не менее тысячи таких сверхцивилизаций. Учитывая их возможности, их присутствие, вероятно, было бы довольно заметно. И все же мы не видим ничего такого, не слышим, и вообще никто к нам пока не прилетел.

________________

Добро пожаловать в парадокс Ферми.

У нас нет ответа на этот парадокс. Лучшее, что мы можем предпринять - это придумывать возможные объяснения. И если спросите десять ученых, о том, что же на самом деле происходит, получите десять разных ответов. Вы ведь наслышаны о научных дискуссиях прошлого, когда учёные спорили, является ли Земля круглой, вращается ли Солнце вокруг Земли или вообще, о том, что молнии возникают, потому что их извергает Зевс. Что? То были тёмные времена, примитивные представления об окружающем мире? С парадоксом Ферми мы примерно на таком же уровне.

Разберём подробнее наиболее известные объяснения парадокса Ферми. Разделим их на две большие группы. В первой группе рассмотрим те гипотезы, которые предполагают, что мы не видим цивилизаций II и III типа, прежде всего потому, что таких цивилизаций нет. Во второй группе - те объяснения, которые предполагают, что сверхцивилизации есть, однако мы не видим следов их присутствия в силу тех или иных причин.

Группа объяснений 1: Мы не наблюдаем никаких признаков более развитых цивилизаций (II и III типа), поскольку таких цивилизаций не существует

Те, кто придерживаются объяснений из первой группы налегают на так называемую проблему неэксклюзивности (non-exclusivity problem ). Они отвергают любую теорию, которая утверждает примерно следующее: «Да, высшие цивилизации есть, но они не входят с нами в контакт, потому что все эти высшие расы ________». Адепты группы 1 ссылаются на беспристрастную математику, которая нам говорит, что должны быть тысячи (а то и миллионы) высших цивилизаций и по крайней мере одна из них будет исключением из правила. Даже если некое правило (почему они не вступают в контакт с человечеством) выполняется для 99,99% сверхразвитых инопланетных рас, оставшиеся 0.01% это правило нарушат и мы достоверно узнали бы, что не одиноки во Вселенной.

Поэтому, утверждают представители группы 1, суперпродвинутых цивилизаций попросту нет и по-другому молчание космоса объяснить нельзя. Математика показывает, что разумные расы должны существовать тысячами только в нашей собственной галактике. Значит есть ещё что-то, некий фактор, мешающий их переходу на высший уровень.

И это что-то называется Великим Фильтром.

Теория Великого Фильтра утверждает, что любая цивилизации в процессе своего развития натыкается на некий барьер, препятствующий её переходу на III уровень. Во время длительного эволюционного процесса разумная жизнь приходит к некоему этапу, преодолеть который крайне маловероятно или вообще невозможно. Этот этап и есть пресловутый Великий Фильтр.

Если эта теория верна, то важно узнать, когда же и при каких обстоятельствах цивилизации сталкиваются с Великим Фильтром?

Этот вопрос отнюдь не праздный, особенно если речь о судьбе человечества. В зависимости от того, каким образом случается Великий Фильтр, мы сталкиваемся с тремя возможными сценариями: мы особенные , мы первые или мы обречённые .

Мы особенные. Великий Фильтр уже позади нас

Некоторая надежда есть на то, что Великий Фильтр уже позади, нам удалось его преодолеть. Сие означает, что жизнь крайне редко достигает того уровня развития, которого уже достигли мы. На диаграмме ниже показано только два разумных вида, оставивших в прошлом Великий Фильтр и мы - один из них.

Этот сценарий объясняет, почему нет цивилизаций III типа и показывает, что мы могли бы быть одним из немногих исключений, сумевших преодолеть критический рубеж. Стало быть, есть надежда. На первый взгляд, мы недалеко уходим от людей, живших 500 лет назад, считавших Землю центром мироздания, а человека - венцом творения Божьего. Тем не менее, мы сталкиваемся с феноменом, который ученые называют «эффект выборочного наблюдателя» (observation selection effect ). Если представители вида размышляют о собственной исключительности в контексте разумной жизни, то это прежде всего потому что на их планете с возникновением разумной жизни произошла «история успеха». А так ли это на самом деле, эволюционирует ли жизнь до разумного состояния на самом деле очень редко или достаточно часто, на мысли и выводы рассуждающих это не влияет. Но возможность того, что мы всё-таки особенные, по крайней мере есть. (Прим. переводчика - "Антропный принцип ", "Систематическая ошибка выжившего " - из той же темы)

И если мы особенные, то когда именно это проявилось? Какой решительный шаг нам удалось совершить, на котором спотыкаются остальные?

Как вариант: Великий Фильтр мог быть в самом начале. Не исключено, что само зарождение жизни является экстраординарным событием. Жизнь появилась только через миллиард лет после рождения Земли. Люди пытались воспроизвести это событие в лабораториях и у них ничего не вышло. Если это действительно был Великий Фильтр, это означает, что в глубинах космоса практически нет не только разумной жизни - там и просто жизнь днём с огнём не сыщешь.

Ещё вариант: Великим Фильтром мог быть переход от прокариотов к эукариотам. Когда прокариоты появилась на свет, они не развивались в течение почти двух миллиардов лет. И лишь по прошествии такого времени совершили эволюционный скачок, в результате которого они усложнились и приобрели клеточное ядро. Если это Великий Фильтр, то тогда Вселенная кишит примитивными клетками-прокариотами - и только.

Есть ряд других вариантов. К примеру, кто-то считает, что последний скачок мы сделали, обретя интеллект. По мнению большинства учёных переход от полуразумной жизни (шимпанзе), к разумной (человек) не является чем-то невозможным. Но, к примеру, Стивен Пинкер отвергает идею о неизбежности движения вверх по эволюционной лестнице. «Эволюция не стремится к некой цели. Если необходимо, она адаптирует вид, приспосабливая его с достаточной пользой в рамках экологической ниши. И тот факт, что на Земле, это привело к технологическому уровню вида лишь однажды, позволяет предположить, что подобный результат естественного отбора - редкость и, следовательно, ни в коем случае однозначно не определяет эволюционное развитие дерева жизни».

Большинство эволюционных скачков не квалифицируются как вероятные кандидаты в Фильтр. Потенциальный Великий Фильтр, это редкое событие а-ля «один-на-миллиард». И если событие произошло несколько раз, этого достаточно, чтобы исключить его из списка кандидатов. Переход от одноклеточных организмов к многоклеточным не подходит потому, что это происходило достаточно часто, не менее 46 раз в разных частях Земли . Из тех же соображений, если будут найдены окаменелые эукариоты на Марсе, переход от прокариотов к эукаритоам можно будет не рассматривать в качестве возможного Великого Фильтра (а также всё то, то случается до этого момента в эволюционной цепочке). Потому что, если это произошло и на Земле и на Марсе, это определенно не является исключением из разряда «один-на-миллиард».

Если мы действительно особенные, это необязательно может быть следствием неопределенного биологического события. Есть так называемая «Гипотеза уникальной Земли», предполагающая, что хотя в Галактике немало землеподобных планет, для зарождения жизни необходимы специфические условия, связанных с этой солнечной системой. Такой спутник как Луна достаточно необычен (если брать в расчёт такой крупный спутник для такой небольшой планеты, что обеспечивает нам определённые погодные условия и влияет на состояние океана). Или что-то ещё, что делает условия на планете благоприятными для жизни.

Мы первые

Некоторые из тех, кто предпочитает парадигму группы 1, считают что хотя мы не преодолевали Великий Фильтр, есть некоторая вероятность того, что во Вселенной только сейчас, впервые с момента Большого Взрыва, появились условия, способствующие появлению разумной жизни и её последующему развитию. В этом случае, мы и многие другие виды, пока ещё на пути к суперинтеллекту, и качественный скачок просто ещё нигде не произошёл. Мы появились в нужное время и у нас все шансы на то, чтобы стать одной из первых сверхразумных цивилизаций.

Одним из явлений, способствующих такому положению дел, могла бы быть достаточная распространённость гамма-всплесков. Это взрывы чудовищной силы, наблюдаемые в далеких галактиках. Точно также, на ранней Земле только спустя сотни миллионов лет прекратилась астероидная бомбардировка и поутихли древние супервулканы, благодаря чему жизнь наконец-то стала возможной. Быть может, это произошло впервые с начала существования Вселенной, которая насыщена катастрофическими событиями (те же гамма-всплески сжигают время от времени галактические окрестности и не допускали в прошлом развитие жизни до определенной стадии). Теперь, возможно, мы находимся в разгаре фазового перехода Вселенной к астробиологическому состоянию и только относительно недавно настали времена, когда жизнь имеет возможность развиваться в течении необходимого времени.

Мы обречены. Великий Фильтр ещё впереди

Если мы ни особенные, ни первые, то последователи из группы 1 предполагают, что Великий Фильтр ожидает нас в будущем. Жизнь возникает и развивается регулярно, но неизбежно происходит некое событие, мешающее жизни зайти достаточно далеко в своём развитии и достичь сверхинтеллекта. Это происходит практически во всех случаях, и мы вряд ли станем исключением.

На роль Великого Фильтра претендуют вышеупомянутые гамма-всплески - регулярно встречающееся катастрофическое событие. И это вопрос времени, когда всё живое на Земле будет внезапно уничтожено. Другим кандидатом, является гипотетическое неизбежное самоуничтожение, которое происходит с любой цивилизацией, как только она достигает определенного уровня развития своих технологий.

Именно поэтому профессор Оксфордского университета Ник Бостром утверждает , что «отсутствие новостей - наилучшая новость». Открытие даже примитивной жизни на Марсе фактически будет означать, что потенциальные Великие Фильтры не пройдены в прошлом. И если мы обнаружим окаменелости сложной формы жизни на Марсе, по мнению Бострома «это будет наихудшей новостью, которую когда-либо печатали на первых полосах газет». Ибо это означает, что для нас Великий Фильтр впереди и мы, в конечном счете, в будущем обречены на погибель. По поводу парадокса Ферми Бостром придерживается мнения, что «молчание неба - воистину золото».

Группа объяснений 2: Цивилизации II и III типа существуют, однако есть объективные причины, почему мы не наблюдаем их

В группе объяснений №2 предлагается избавиться от каких-либо предположений, что мы редкие и уникальные, самые первые и т.п. Напротив, за основу берётся принцип посредственности . Отправной точкой является то, что Наша Галактика, Солнечная система, планета Земля, уровень интеллекта человеческой расы и пр. - не являются чем-то уникальным и даже наоборот. Также утверждается, что отсутствие признаков деятельности высших существ вовсе не говорит об их несуществовании. В конце концов, диапазон нашего поиска охватывает всего-то около 100 световых лет (0,1% от всей галактики). Возможных объяснений предлагается множество. Приведём с десяток из них.

Объяснение 1. Представители сверхразумной цивилизации уже посещали Землю в далёком прошлом

Наша цивилизация как таковая развивается только последние 50 тысяч лет, небольшой всплеск в океане времени. Если контакт произошёл раньше, то в результате его, разве что напуганые утки по воде крыльями похлопали. Письменность изобретена вообще 5,5 тысяч лет назад. Может, древние охотники-собиратели и столкнулись с НЁХ (crazy alien shit ), но вряд ли у них была возможность оставить для потомков адекватное описание произошедшего.

Объяснение 2. Галактика давным-давно колонизирована, просто мы обитаем в захолустье

О том что Америка колонизирована европейцами, племена инуитов на севере Канады узнали спустя много десятилетий. Возможно, имеет место своеобразная «урбанизация», и родные пенаты множества иных цивилизаций соседствуют в определённых местах галактики, где наблюдается повышенная плотность звёздно-планетных систем. И никому нет дела до отдалённой части спирального рукава, где проживаем мы.

Объяснение 3. Концепция колонизации Галактики неинтересна сверхразвитым расам

Помните сферу Дайсона, которую соорудила вокруг своей звезды цивилизация II типа? При таком доступе к энергии, они, возможно, создали идеальную среду для себя, удовлетворяющую абсолютно все их потребности. Ультрапередовыми способами они могли бы снизить потребности в ресурсах и счастливо жить в своей утопии. Вряд ли такая раса захочет выходить из своей зоны комфорта, отправляясь на исследование холодных и враждебных просторов неосвоенной Вселенной.

Более продвинутая цивилизация может вообще рассматривать физический мир, как ужасно примитивное место, имея соответствующие разработки в биологии, позволяющие загружать сознание в виртуальную реальность, где цветёт вечный рай. Жизнь в материальном мире, с его неизбежностью биологической смерти, желаниями и потребностями, может показаться им сродни жизни простейших организмов, прозябающих в тёмных глубинах холодного океана. Скажу по секрету, когда я размышляю о других формах жизни, сумевших победить смерть, душа моя наполняется завистью, оставляя меня в крайне расстроенных чувствах.

Объяснение 4. Во избежание встреч с ужасными цивилизациями-хищниками, разумные расы предпочитают вести себя тихо, не выдавая своё расположение

Это вполне поясняет неприятное для исследователей SETI отсутствие каких-либо сигналов. А также означает, что мы наивные новички, поступающие весьма глупо и рискованно, посылая вовне сообщения. До настоящего времени ведутся споры, следует ли участвовать в проекте METI (от Messaging to Extra-Terrestrial Intelligence т.е. Послания внеземным цивилизациям - SETI «наоборот») или нет. Большинство учёных склонны считать, что всё-таки не стоит этого делать. Стивен Хокинг предупреждает: «Если инопланетяне посетят нас, результат будет подобен тому, когда Колумб высадился в Америке, что, как мы знаем, оказалось не совсем хорошо для коренных американцев». Даже Карл Саган (который, в общем-то верил, что любая цивилизация, освоившая межзвездные перелёты, будет настроена скорее дружелюбно, чем враждебно) называл METI «глубоко неразумной и незрелой» практикой и рекомендовал следующее: «Новые дети в чужом и неизведанном космосе должны спокойно слушать в течение длительного времени, терпеливо изучать Вселенную и как следует удостовериться, прежде, чем кричать в неизвестных джунглях, которые пока не понимают». Как страшно жить.

(Прим. автора - Размышляя об этом, я думаю, что мы всё-таки должны проигнорировать предостережения пессимистов, если получим повторяющиеся сигналы извне. Если мы обратим на себя внимание сверхразвитых существ, то да, они могут нас уничтожить. Но это не сильно разнится от нашей нынешней судьбы - ведь каждый из нас и так умрёт в течение текущего столетия. А может статься, они приглашают нас, чтобы загрузить наше сознание в свою вечную виртуальную утопию, которая позволяет решить проблему смерти. Кроме того, я наконец-то смогу осуществить свою детскую мечту - прогуляться по облакам. Лично мне это всё представляется чертовски привлекательным. )

Объяснение 5. В Нашей Галактике есть разумная форма жизни, эдакий местный «суперхищник» (как люди на Земле), которая гораздо более развита чем остальные и заблаговременно истребляет цивилизации, в своём развитии достигающие определённого уровня

Это будет ещё тот облом (This would suck ). Пожалуй, нет надобности уничтожать все возникающие формы разумной жизни. Вполне вероятно, большинство из них вымрут самостоятельно. Но когда молодая динамично развивающаяся цивилизация достигает определённого уровня, сверхраса делает свой ход, ибо для неё другой разумный вид - всё равно что вирус, который будет размножаться и заполонять собою всё вокруг. Эта теория предполагает, что тот, кто первым в галактике достиг сверхинтеллектуального состояния, тот и получает всё, а все остальные потенциальные конкуренты теперь не имеют шансов на выживание. Это объясняет отсутствие активности в Нашей Галактике - количество супер-разумных цивилизаций теперь всегда будет равно одному.

Объяснение 6. В космосе много сигналов от других цивилизаций, но наши технологии слишком примитивны, чтобы распознать и верно интерпретировать их

Вы же не ходите в современном офисном здании с включённой рацией, и на основании того, что не пеленгуете активности (ничего вы, конечно, не услышите, потому что всё друг с другом общаются обычным способом, не используя передатчиков) - не приходите же к выводу, что в здании никого нет? Да и, как заметил Карл Саган, наше сознание может работать экспоненциально быстрее или медленнее, чем другая форма интеллекта. Может, у них 12 лет проходит, пока мы произнесём слово «Привет». В этом случае, когда мы слышим их послания, для нас это просто звучит как белый шум.

Объяснение 7. Контакт с инопланетной разумной жизнью уже налажен, но власть имущие скрывает это от нас

Вы знаете, чем больше я слышу доводов в пользу этой конспирологической теории, тем более идиотской она мне представляется. Но, так как об этом судачат достаточно часто, приходится упомянуть и эту версию.

Объяснение 8. Высшие цивилизации в курсе о нашем существовании и наблюдает за нами («Гипотеза зоопарка»).

Насколько можно судить, если сверхразумные цивилизации существуют, то жизнь в Галактике будет регулироваться. В этом случае наша Земля может рассматриваться как часть общего контролируемого пространства и представлять из себя своего рода охраняемый заповедник. При этом в отношении планет, подобных нашей, будет действовать строгий принцип «Смотри, но не трогай ». Мы не замечаем их, потому что, более развитые инопланетные наблюдатели присматривают за нами, без особого труда маскируя от нас своё присутствие. Быть может, есть некое правило, как в сериале «Звездный путь», такая себе «директива наиболее приоритетного уровня», запрещающая сверхразумным существам вступать в открытый контакт с низшими видами. Раскрытие карт происходит, когда молодые расы выходят на должный уровень развития.

Объяснение 9. Высшие цивилизации здесь, вокруг нас. Но мы слишком примитивны, чтобы воспринимать их

Мичио Каку резюмирует : «Допустим, у нас есть муравейник посреди леса. И прямо рядом с муравейником строятся десять ультрасовременных шоссе. И вопрос в том, поймут ли муравьи что рядом с ними пролагают дорогу, да и не одну? Осознают ли муравьи технологии и намерения существ, возводящих свои автобаны рядом с ними?

Речь не о том, что мы не сможем получить сигналы от планеты «Икс» с помощью наших технологий. Имеется в виду, что мы не сможем даже понять, что существа с планеты «Икс» хотят нам сказать. При этом даже если бы инопланетяне захотели, они всё равно не смогли бы просветить нас, это было бы все равно, что пытаться научить муравьев пользоваться Интернетом.

В русле этих рассуждений можно ответить на вопрос: «Ну хорошо, раз уж такая масса предположений про цивилизации III типа, почему же они так и не пообщались с нами?» Чтобы пояснить это, давайте спросим себя: когда Писарро пролагал свой путь в Перу, он останавливался рядом с каким-нибудь муравейником, чтобы пообщаться с его обитателями? Был ли он исполнен благородного великодушия, неся свет просвещения неразумным мурашкам? Или напротив, отнёсся враждебно и приостановил первоначальную миссию, дабы гневно растоптать обиталище презренных насекомых? Или же копошащиеся мелкие твари не представляли для Писарро ни малейшей ценности, ни даже мимолётного интереса? Возможно, сверхцивилизации по тем же причинам и игнорируют нас.

Объяснение 10. У нас совершенно превратные представления о реальности

Есть вероятность, что действительность вообще окажется совсем на такой, какой она нами воспринимается. Вселенная может оказаться чем-то совершенно иным, например голограммой . Или, может быть, мы сами инопланетяне, и нас заселили здесь в экспериментальных целях? А то и вовсе разводят для дальнейшего использования в качестве компоста? А может даже, мы все - часть компьютерного моделирования, которую изучает исследователь из другого мира, и другие формы жизни просто не запрограммированы в симуляции?

________________

И пока мы продолжаем наши (вполне может оказаться - тщетные) поиски внеземного разума, я не уверен до конца, хочу или не хочу, чтобы они увенчались успехом? Действительно, осознание того что мы всё-таки одиноки во Вселенной или же мы лишь одни из многих - может оказаться кошмаром, ибо данная тема предполагает множество сюрреалистических сценариев дальнейшего развития. В любом случае, то что в итоге окажется истиной - будет ошеломительным.

Помимо стресса от научно-фантастической составляющей, парадокс Ферми также учит глубочайшему смирению. Речь не только о том, что Вселенная навевает мысли, наподобие «О, да, я ничтожен и мое существование длится жалкое мгновение», что несколько унизительно. Парадокс Ферми наносит и более болезненный удар. Обидно, когда спустя много бесплодных часов исследований, внимая наиболее авторитетным ученым (предлагающих теории одну бредовее другой), снова и снова приходится менять свое мнение, принимая версии, дико противоречащие друг другу. И будущие поколения будут смотреть на нас так же, как мы смотрим сейчас на людей далёкого прошлого, которые были уверены, что звезды - это дырочки в куполе небосвода. И наши потомки поймут про нас: «Да уж, эти действительно понятия не имели, что происходит на самом деле!»

И все наши разговоры про цивилизации II-III типа только усугубляют удар по самооценке нашего вида. Тут, на Земле, мы выступаем в роли царьков в своих маленьких замках. Надменные правители и толпы безумцев все вместе делят друг с другом планету. В нашем мирке у нас нет конкурентов, за наши деяния некому судить нас, мы изредка задумываемся, насколько мы можем оказаться ничтожными по сравнению с кем-то. Будем надеяться, что проведя изрядное количестве времени в обсуждении цивилизаций II и III типа на ушедшей неделе, девидо-брентовской властной гордыни в нас поубавится.

Да, я придерживаюсь мнения, что человечество лишь одинокая сирота, приютившаяся на куске камня посреди пустынной Вселенной. И приходится смириться с тем фактом, что мы не так умны как мы думаем, да и вообще, многое из того, в чём мы свято уверены - на самом деле ломаного гроша не стоит. И тем не менее, это прекрасно! Хотя это не распахивает дверь, а лишь приоткрывает узенькую щёлочку - возможно, это начало истории, которая гораздо увлекательнее, чем мы можем представить.