Два физика рассматривают жизнь на других планетах в этом отрывке из «Экзопланет»
В сотрудничество НАСА NExSS входят те, кто изучает Землю как планету, на которой есть жизнь (внизу справа), те, кто исследует разнообразие планет Солнечной системы (слева), и те, кто находится на новом рубеже, открывая миры, вращающиеся вокруг других звезд в галактике (вверху справа).
История такова, что все началось однажды в 1950 году, когда группа выдающихся физиков — ветеранов Манхэттенского проекта — шла на обед в Fuller Lodge в Лос-Аламосе. Они обсуждали волну недавних наблюдений НЛО, о которых сообщалось в этом районе, и разговор перешел на тему внеземных цивилизаций. Совершенно неожиданно Энрико Ферми (1901–1954), человек, известный своей способностью видеть суть проблемы, задал простой вопрос: где все? За прошедшие с тех пор годы ученые пришли к пониманию того, что небрежный вопрос Ферми на самом деле является самым глубоким вопросом, который мы можем задать о жизни в нашей галактике. Тот факт, что нет никаких доказательств существования инопланетян, несмотря на расчеты, предполагающие их существование, известен как парадокс Ферми.
Так почему же его небрежный вопрос сыграл такую важную роль в дебатах об инопланетянах? Чтобы понять это, мы можем вернуться к нашему старому методу сжатия времени жизни Вселенной до одного года. В этой схеме Солнце и наша Солнечная система сформировались в конце лета (День труда является удобным приближением), современные люди появились за несколько минут до полуночи в канун Нового года, и вся зафиксированная история произошла, когда шар опускался. На Таймс-сквер, и в последнюю секунду этого спуска появилась современная наука.
Дело вот в чем: если действительно существуют другие технологические цивилизации, то крайне маловероятно, что они развили науку после нас — ведь у них был целый год, чтобы открыть законы природы. Чтобы понять, что следует из этого утверждения, давайте посмотрим на возможное будущее человечества.
Мы начнем с Принстонского университета 1970-х годов, где физик Джерард О'Нил (1927–1992) вел семинар, посвященный интересному вопросу: действительно ли поверхность планеты является лучшим местом для технологической цивилизации? Ответ, который получил класс, был «нет», и в результате их обсуждений родился проект структуры, которая теперь называется колонией О'Нила.
Представьте себе полый пончик диаметром в милю или больше, медленно вращающийся в пространстве. По мнению О'Нила, люди живут внутри пончика, а центробежная сила, связанная с его вращением, заменяет гравитацию. Используя солнечную или ядерную энергию, возможно, с дополнительными пончиками для выращивания сельскохозяйственных культур, такая система могла бы стать самодостаточной, что стало бы настоящим переселением человечества с нашей родной планеты. Построить такую конструкцию прямо сейчас почти в наших технологических возможностях, если не в рамках нашего бюджета. В любом случае нам следует ожидать, что любая внеземная раса, достигшая нашего уровня технического совершенства, также сможет построить что-то вроде колонии О'Нила.
Давайте представим, как что-то вроде колоний О'Нила может развиваться в нашем будущем. В конце концов, мы можем ожидать, что люди в таких колониях покинут пространство вокруг Земли и переедут в действительно лучшую недвижимость Солнечной системы — пояс астероидов, где доступно достаточно материала и солнечной энергии.
Это следующий шаг, который имеет огромные последствия для парадокса Ферми. После того, как несколько поколений провели свою жизнь в чем-то вроде колонии О'Нила, будет ли для них иметь значение, находится ли их колония на пути к другой звездной системе, а не в поясе астероидов? По мере того, как лучшие места в нашей собственной системе заполняются, разумно предположить, что будущие космические колонисты последуют примеру своих предков и «направятся на территории», но в данном случае это будет означать переезд на другие солнечные территории. Системы. По сути, мы предполагаем, что они превратят свои колонии в межзвездные корабли. Насколько это будет сложно?
Сделаем два чрезвычайно консервативных предположения. Давайте предположим, что (1) не существует способа обойти барьер скорости света (нет «варп-двигателя») и (2) в ближайшие пару столетий не будет сделано никаких крупных технологических достижений. Огромное расстояние между звездами потребует времени в столетие или больше, а это будет означать, что звездолет будет состоять из нескольких поколений — вы садитесь, ваши внуки выходят. Для такого путешествия было предложено несколько двигательных систем, например, одна, в которой корабль будет черпать разреженный межзвездный водород для работы своих силовых и двигательных систем. Идея такого космического корабля, способного передавать поколения, уже стала основой научной фантастики.
Смысл этого упражнения в футурологии заключается в том, что как только цивилизация достигнет нашего уровня сложности, пройдет всего несколько столетий, прежде чем она сможет начать колонизировать другие звездные системы. Если мы можем представить, что делаем это, то нет причин, по которым инопланетяне не могли бы сделать то же самое. Важным моментом для нашего обсуждения является то, что мы говорим о временном интервале всего в несколько сотен лет. Если использовать аналогию с галактическим годом, это составляет всего одну секунду. По сути, как только мяч приземлится на Таймс-сквер, Земля может стать центром расширяющейся волны человеческой колонизации. Никто даже не успел бы сказать: «С Новым годом».
Сколько времени понадобится этой волне, чтобы поглотить всю галактику? Большинство расчетов дают время порядка 30 миллионов лет или около того. И хотя это чрезвычайно длительный срок в человеческом масштабе, это всего лишь один день в нашем галактическом году. Таким образом, если внеземные цивилизации появлялись на протяжении галактического года и если по крайней мере некоторые из этих цивилизаций столь же научно развиты, как и мы, то по Солнечной системе должно было пройти несколько волн колонизации.
Так. . . где все?
По сути, это современный взгляд на вопрос, который Ферми задал более полувека назад, на который мы до сих пор не можем ответить. Его точку зрения можно сформулировать так: нам не следует искать инопланетян там, как мы это делаем в SETI (поиске внеземного разума), — нам следует искать их прямо здесь. И если мы проигнорируем глупость НЛО и древних астронавтов, мы можем сказать, что нет никаких доказательств существования инопланетян здесь сейчас или в прошлом.
Где все? Почему Великое Тишина?
Художественное изображение потенциально обитаемых экзопланет.
Уильям Оккам был английским учёным, прославившимся одной броской строкой в напыщенном богословском трактате. Названная бритвой Оккама, она гласит: «Множественность никогда не должна постулироваться без необходимости». По сути, это говорит нам, что когда нам нужно ответить на вопрос, нам следует выбрать самое простое решение. Эта концепция устраняет сложность; отсюда и слово бритва.
Нет сомнения, что самый простой ответ на вопросы «Почему Великое Молчание? Почему мы не слышим никаких сигналов SETI?» в том, что мы не слышим сигналов, потому что их никто не посылает. Был выдвинут ряд других объяснений, и мы можем кратко рассмотреть их, прежде чем серьезно относиться к Уильяму Оккаму. Условно объяснения можно разделить на три категории:
1. Они действительно есть, но мы им не интересны.
2. Они действительно существуют, но они нас защищают.
3. Они действительно существуют, и мы их получим, если не исправимся.
Примером первой категории может быть раса инопланетян, живущих в сфере Дайсона, счастливых, как моллюски, энергии своей звезды и совершенно не интересующихся кем-либо еще. Другой возможностью могут быть инопланетяне на планете-изгое, которые не могут себе представить, что планета рядом со звездой может быть обитаемой. Пример второго пункта списка можно увидеть в сериале «Звездный путь» , где космонавты подчиняются Главной директиве, запрещающей им вмешиваться в развитие других форм жизни. Последняя категория изображена в классическом фильме 1950-х годов « День, когда Земля остановилась» , в котором инопланетный гость предупреждает, что Земля будет уничтожена, если мы не будем контролировать использование атомного оружия:
Клаату баррада никто!
Все эти схемы имеют две общие черты. Во-первых, нет никаких доказательств в поддержку любого из них, а во-вторых, все они несколько маловероятны в галактике с тысячами различных развитых цивилизаций. Некоторые действительно могут уйти в сферы Дайсона или отказаться приближаться к звездам, но предполагать, что все они это сделают, было бы натяжкой. Аналогичные аргументы можно привести и для других объяснений.
Один из способов подойти к вопросу, поставленному Великим Безмолвием, — это думать о каждом члене уравнения Дрейка как о воротах или клапане на пути к развитой технологической цивилизации. Если хотя бы одно из этих слагаемых имеет числовое значение намного меньше, чем мы предполагали, это приведет к значительному уменьшению нашей оценки количества инопланетян. По сути, этот член будет действовать как своего рода фильтр, блокируя упорядоченную прогрессию, подразумеваемую в уравнении. Если использовать термин, введенный экономистом Робином Хэнсоном, нашим коллегой из Джорджа Мейсона, где-то в цепочке событий уравнения Дрейка может существовать «Великий фильтр», который эффективно блокирует развитие цивилизаций, которые могут пытаться общаться с нами.
Некоторые ученые утверждают, что существование периодических ледниковых периодов сыграло важную роль в создании такого рода социальных взаимодействий, которые необходимы для того, чтобы вывести людей за пределы стадии охотников-собирателей. Например, в одном сценарии необходимость защиты богатых питательными веществами зарослей моллюсков вдоль африканского побережья — надежного источника пищи — во время ледникового периода привела как к такому типу сотрудничества, так и к такому типу агрессивности, которые характеризуют наш вид. с тех пор. Опять же, если вы принимаете такой аргумент, вы говорите, что Великий Фильтр расположен в той точке, где разум развивается в развитом обществе. Если это правда, то будет много планет с эквивалентом динозавров, но ни одна (или очень мало) с радиотелескопами.
Аргументы, которые, по сути, говорят о том, что на Земле есть что-то особенное, что вряд ли будет повторено где-либо еще в галактике, носят название гипотезы редкой Земли. Наиболее полно они изложены в книге геолога Питера Уорда и астронома Дональда Браунли под названием «Редкая Земля» . Основная мысль Уорда и Браунли заключается в том, что мы слепо принимаем принцип Коперника – идею о том, что Земля не является чем-то особенным – и игнорируем тот факт, что на нашей родной планете есть много необычных вещей. По сути, они рассматривают все уникальные особенности Земли и утверждают, что если все это необходимо для развития развитой цивилизации, то мы вполне можем быть единственной такой цивилизацией в галактике. Например, если помимо планеты размером с Землю в ЧЗ своей звезды вам нужна звезда, расположенная на определенном расстоянии от галактического центра, Юпитер дальше, тектоника плит, правильный наклон планеты для возникновения ледниковых периодов и большая луна, чтобы стабилизировать ось вращения планеты и создать приливные бассейны (маленький теплый пруд Дарвина), Земля вполне может быть единственной такой планетой в галактике. Таким образом, редкоземельный ответ на парадокс Ферми довольно прост: здесь никого нет, потому что там никого нет. Мы действительно одни.
Те, кто не принимает гипотезу редкой земли, утверждают, что любое конкретное событие, о котором вы хотите поговорить, крайне маловероятно, и что простое перечисление этого факта ничего не доказывает. Подумайте, например, о цепочке маловероятных событий, которые привели к тому, что вы прочитали эти слова. Ваши родители должны были встретиться, вы должны были пойти в определенную школу, научиться читать, заинтересоваться наукой и так далее. Однако нет смысла твердить об этой невероятности, потому что, если бы вы не читали эту книгу, вы бы сделали что-то другое, столь же невероятное. Точно так же в галактике могли развиться другие типы невероятного разума, следуя своей собственной невероятной цепочке событий, и таких невероятных путей могло быть бесконечное количество. По мнению этих критиков, все, что доказывает гипотеза редкой Земли, — это то, что существует по крайней мере один невероятный путь к развитой цивилизации (нашей собственной); оно абсолютно ничего не говорит о возможном существовании других путей.
У всех рассмотренных нами сценариев есть одна общая черта: все они предполагают, что Великий Фильтр остался позади, что благодаря некоторому сочетанию удачи или провидения Homo sapiens преодолел все фильтры и узкие места, которые стояли на нашем пути. Но есть и другая, гораздо более пугающая возможность. Что, если ни одно из этих событий нашего прошлого не является Великим Фильтром? Что, если Великий Фильтр все еще перед нами?
Чтобы понять важность этого вопроса, давайте на мгновение задумаемся о природе эволюционного процесса. Естественный отбор руководствуется одним и только одним критерием: необходимостью передать гены организма следующему поколению. Другими словами, победители в эволюционной игре определяются не моральными или этическими соображениями. В качестве примера этого утверждения рассмотрим историю нашего вида. Появление Homo sapiens в любом регионе после того, как мы покинули Африку, сопровождалось исчезновением конкурирующих гоминидов (вспомним неандертальцев и денисовцев) и почти всех крупных животных (вспомним шерстистых мамонтов и гигантских древесных ленивцев). Мы стали доминирующей формой жизни на планете, уничтожив наших конкурентов прямо или косвенно. Учитывая эту историю, мы считаем справедливым сказать, что Homo sapiens — это не тот вид, которого вы хотели бы встретить в темном переулке, и то же самое можно сказать и о любом другом победителе эволюционной игры, который стал доминирующим видом на планете. Их планета.
Аргумент «Великий фильтр перед нами» звучит так: несмотря на гипотезу редкой Земли, на самом деле, похоже, нет ничего особенного в том, как жизнь развивалась на Земле, учитывая обилие планет на ней. , нет причин, по которым сложная жизнь не должна быть обычным явлением. С другой стороны, исходя из того, что мы знаем о процессе эволюции, мы можем ожидать, что победители эволюционной игры на других планетах окажутся не более доброжелательными, чем Homo sapiens . В этом случае легко увидеть грядущий Великий Фильтр. Как только агрессивный, воинственный вид откроет науку, они, скорее всего, направят свои открытия друг против друга и, по сути, уничтожат себя.
Картина галактической истории, вытекающая из этого аргумента, является тревожной. С самого начала казалось, что разумные, технологически развитые общества исчезли лишь за короткое время, поскольку они поддались своей собственной темной внутренней природе — природе, созданной законами естественного отбора. Другими словами, там никого нет, потому что они все уже давно уничтожили себя, еще до того, как мы начали слушать.
Книга «Экзопланеты» доступна в издательстве Smithsonian Books. Посетите веб-сайт Smithsonian Books, чтобы узнать больше о его публикациях и полный список наименований.
Сокращенный для печати отрывок из книги «Экзопланеты: алмазные миры, суперземли, планеты-пульсары и новый поиск жизни за пределами нашей Солнечной системы» © 2017 Майклс Саммерс и Джеймс Трефил
