Лев Гиндилис – SETI: Поиск Внеземного Разума (страница 87)

Дайсон обращает внимание на то, что развитие Вселенной с момента ее зарождения выглядит, как непрерывная последовательность нарушения симметрии. В момент возникновения в грандиозном взрыве Вселенная абсолютно симметрична и однородна, но по мере остывания в ней нарушается одна симметрия за другой и возникает все большее и большее разнообразие структур. Феномен жизни естественно вписывается в эту картину, ибо жизнь — это тоже нарушение симметрии. Нарушение симметрии приводит к росту многообразия. Развитие самой жизни сопровождается дальнейшей дифференциацией и ростом многообразия. «Я думаю, — пишет Дайсон, — и нашей Вселенной, и жизни присуще то, что процесс увеличения многообразия не имеет конца».

Но это справедливо лишь для открытой модели. В закрытой Вселенной расширение на определенном этапе сменяется сжатием. На смену дифференциации приходит процесс интеграции, возвращение утраченной симметрии. Когда Вселенная сожмется в сингулярное состояние, она вновь обретет абсолютную симметрию и однородность. Никакие упорядоченные физические структуры в таком состоянии невозможны. Это будет означать огненную смерть для любой формы жизни, построенной из физической материи. И лишь более тонкие формы жизни, лежащие за пределами физического вакуума, смогут пережить эту катастрофу, аккумулируя накопленный опыт для нового цикла манифестации Вселенной.

Итак, природа и формы внеземной жизни, как и среда ее обитания, могут быть очень разнообразны. В плане SETI нас интересуют сообщества разумных существ, с которыми мы могли бы вступать в контакт. Чтобы оценить, насколько успешны могут быть наши поиски, надо иметь представление о распространенности подобных сообществ во Вселенной. К этому вопросу мы теперь и переходим.

4.3. Сколько цивилизаций во Вселенной?

Люди много теряют, ожидая исполнения лишь своими путями. Как они будут мыслить о дальних мирах? Придется изменить многие списки и таблицы.

Относительно распространенности космических цивилизаций среди ученых нет единого мнения. Существуют две противоположные точки зрения. Согласно одной из них, жизнь и разум — это обычные явления в Космосе, имеется множество обитаемых миров, с которыми человечество может попытаться вступить в контакт. Согласно другой точке зрения, жизнь, а тем более разум — крайне редкое, исключительное явление во Вселенной, так что наша цивилизация, возможно, представлена лишь в «единственном экземпляре».

Каковы аргументы в пользу широкой распространенности космических цивилизаций? В общих чертах они сводятся к следующему. В настоящее время астрономическими наблюдениями охвачена область пространства радиусом несколько миллиардов световых лет, в которой находятся 10¹⁰ галактик или 10²¹ звезд. Все данные современной астрономии показывают, что в пределах наблюдаемой области Вселенной справедливы основные законы физики; повсюду наблюдается одинаковый в среднем химический состав. Наше Солнце — рядовая звезда в рядовой галактике. Нельзя указать ни одного существенного физико-химического параметра, который бы позволял выделить Солнечную систему среди множества звезд в наблюдаемой области Вселенной. Было бы крайне удивительно, если бы среди этого гигантского количества звезд[247] только около одной из них, ничем не примечательной звезды — нашего Солнца — могла возникнуть жизнь и развиться разум. Эти аргументы, по сути, аналогичны тем, которые приводились и в прошлые века, начиная с глубокой древности (см. § 4.1). Дополнительно для обоснования этой точки зрения привлекаются такие соображения: 1) согласно современным космогоническим представлениям, возникновение звезд сопровождается возникновением планетных систем; 2) только в нашей Галактике (не говоря уже о всей видимой Вселенной) содержатся сотни миллиардов звезд, из которых около 10% подобны Солнцу, таким образом, имеются десятки миллиардов звезд, которые являются подходящими кандидатами на наличие у них планетных систем; на некоторых из этих планет могут возникать условия, благоприятные для зарождения жизни; 3) если заданы благоприятные условия и имеется достаточно времени, то на такой планете с неизбежностью должна возникнуть жизнь, первоначально, разумеется, в самых простейших формах; 4) как показывает опыт Земли, за несколько миллиардов лет жизнь становится достаточно сложной, и если не во всех, то в значительном числе случаев она должна подойти к развитию разума, культуры, цивилизации.

Сторонники уникальности нашей цивилизации обычно подчеркивают чрезвычайную сложность процесса происхождения жизни, необходимость совпадения целого ряда благоприятных обстоятельств, что является весьма мало вероятным. С этой точки зрения, происхождение жизни (не говоря уже о разуме) — чудо, так что нашей Земле просто «повезло». С другой стороны, приводятся аргументы, связанные с отсутствием во Вселенной «видимых следов» высокоразвитых цивилизаций.

Мы обсудим эти аргументы в следующих параграфах, а сейчас подчеркнем, что приведенные соображения, как «за» так и «против», носят качественный характер. Для проблемы SETI этого недостаточно. При планировании экспериментов, например, по обнаружению радиосигналов, надо знать, на какую дальность обнаружения мы можем рассчитывать. А для этого надо знать расстояние между цивилизациями. Обнаружение астроинженерной деятельности и возможности прямых контактов также зависят от расстояния между цивилизациями. Как определить это расстояние? Пусть N_∗ — полное число звезд в Галактике, d_∗ — среднее расстояние между ними, N_c — число цивилизаций в Галактике; тогда среднее расстояние d между цивилизациями равно

d = d_∗(N_∗/N_c)^1/3. (4.1)

Таким образом, чтобы оценить расстояние между цивилизациями и вытекающую отсюда минимально необходимую дальность обнаружения, надо иметь хотя бы грубую количественную оценку числа цивилизаций. Эго принципиальный момент: SETI требует перейти от чисто умозрительных рассуждений о множественности обитаемых миров к количественным оценкам числа внеземных цивилизаций.

Следует уточнить — какие цивилизации мы ищем. В плане SETI представляют интерес только те цивилизации, которые обладают хотя бы потенциальной способностью к контакту. Такие цивилизации мы будем называть коммуникативными. При этом контакт понимается здесь в широком смысле: это не обязательно обмен радиосигналами, но и, например, обнаружение ВЦ по ее астроинженерной деятельности. Поэтому цивилизация, не посылающая никаких сигналов, но активно занимающаяся астроинженерией, также относится к числу коммуникативных. Разумеется, после возникновения коммуникативной цивилизации она не сразу приобретет способность к контакту, для этого требуется пройти определенный период развития. А приобретя такую способность, она утрачивает ее со временем. Это может произойти вследствие гибели цивилизации, потери интереса к передаче сигналов, прекращения астроинженерной деятельности или по каким-либо другим причинам. Время, в течение которого сохраняется способность к контакту, назовем коммуникативной фазой. Нас будут интересовать цивилизации, находящиеся в данный момент[248] (одновременно с нами) в коммуникативной фазе. Определим число таких цивилизаций.

4.3.1. Формула Дрейка.

Одна из первых формул для подсчета числа цивилизаций была предложена в начале 1960-х годов Дрейком:

N_c(T) = R_∗f_sL. (4.2)

В этой формуле N_c— число цивилизаций, существующих в Галактике в момент Т (время Т отсчитывается от образования Галактики); R_∗— средняя скорость звездообразования: число звезд, возникающих в Галактике в единицу времени; f_s — фактор выборки, представляющий собой долю из числа звезд, образующихся за время от 0 до Т, которых развиваются коммуникативные цивилизации; L — среднее время жизни коммуникативных цивилизаций. Произведение R_∗f_s дает скорость образования коммуникативных цивилизаций. Если теперь умножить эту величину на L, то получим число коммуникативных цивилизаций, одновременно существующих в момент Т. Чтобы получить число цивилизаций, находящихся в момент Т в коммуникативной фазе, надо ту же величину R_∗f_s умножить на среднюю длительность коммуникативной фазы τ_с . В формуле Дрейка используется среднее время жизни L, но при этом неявно предполагается, что длительность коммуникативной фазы равна времени жизни цивилизаций. Это не совсем точно; тем не менее, мы будем использовать формулу Дрейка (4.2), но будем помнить, что под временем жизни коммуникативной цивилизации следует понимать, именно, длительность коммуникативной фазы. Тогда N_c(T) дает число коммуникативных цивилизаций, находящихся одновременно с нами в коммуникативной фазе.

Так как средняя скорость звездообразования R_∗ = N_c/T то формулу (4.2) можно записать в виде

N_c(T) = N_∗f_sL/T. (4.3)

Произведение N_∗f_s определяет число коммуникативных цивилизаций, возникающих в Галактике за время от 0 до T, а величина L/T представляет собой вероятность того, что любая наугад взятая из этих цивилизаций находится в момент Т в коммуникативной фазе.

Выражение (4.3) позволяет получить долю цивилизаций по отношению к звездам и, следовательно, оценить среднее расстояние между цивилизациями:

d_∗(T) = d_∗(f_sL/T)^1/3. (4.4)

Фактор f_s , согласно Сагану, можно представить в виде