Монтегю Джеймс – Млечный Путь № 2 2020 (страница 48)

А чтобы объяснить спектр излучения черного тела, Макс Планк придумал кванты, и из этой революционной идеи возникла два десятилетия спустя принципиально новая наука: квантовая механика.

В наши дни вновь говорят, что наука близка к завершению. Дорисовывать, конечно, нужно очень многое. Например, в квантовой физике, где все без исключения эксперименты подтверждают правильность созданной в двадцатых годах прошлого века теории, осталось "небольшое облачко": так называемая "проблема наблюдателя". Влияет ли наблюдатель на процесс измерения? И как следствие, вопрос: реален ли "на самом деле" окружающий нас мир?

Еще одно "облачко" на ясном небосклоне современной науки - знаменитое молчание космоса. Во Вселенной должно быть огромное количество разумных цивилизаций, нет ни одного физического закона, который запрещал бы появление разума вне Земли. Но где же "они"?

Прошло больше четырех столетий после казни Джордано Бруно на римской площади Цветов. У церковников было немало поводов расправиться с ученым. Идеи о внеземной жизни были не главным поводом. Важно, однако, что уже много лет назад идея жизни на других небесных телах занимала лучшие умы человечества.

Идея здравая и очевидная - недаром она просуществовала сотни лет, продолжая и сейчас занимать умы ученых. Идея внеземных цивилизаций легла в основу великого множества литературных произведений, кинофильмов и компьютерных игр.

В начале XX века астрономы оценили число звезд в нашей Галактике, а в двадцатых годах были открыты другие галактики, подобные Млечному Пути, и даже гораздо большие по размерам и числу звезд. Триллионы галактик существуют во Вселенной согласно современным оценкам, и в каждой галактике сотни миллиардов звезд. У каждой звезды могут быть планетные системы... Цепочку рассуждений легко продолжить. И если логически рассуждать, то в нашей Галактике должно существовать множество планет, таких, как Земля, и на них - множество цивилизаций, подобных нашей. Но никаких следов их деятельности астрофизики не наблюдают, и это очень странно. Первым на эту странность указал Энрико Ферми, и потому парадокс, связанный с отсутствием сигналов инопланетных цивилизаций, назван его именем.

В шестидесятых годах прошлого века астрономы приступили к поискам внеземных цивилизаций в рамках проекта CETI (Contacts with Extraterrestrial Intelligence).

В 1960 году американский астрофизик Дональд Дрейк опубликовал очень простую формулу, согласно которой можно было рассчитать, сколько цивилизаций, подобных земной, существует одновременно в нашей Галактике. Вот эта формула:

Число цивилизаций в Галактике, способных сейчас вступить

с нами в контакт, = N * fp * ne * fl * fi * fc * L/tg

Чтобы найти это число, нужно перемножить семь чисел (число в Галактике звезд, подобных Солнцу N; долю звезд, у которых есть планеты fp; среднее число планет, где есть условия для возникновения жизни и разума ne; вероятность зарождения жизни на таких планетах fl; вероятность зарождения разума на планетах, где уже появилась жизнь fi; отношение числа планет, жители которых ищут контакта с братьями по разуму, к числу планет, где разум существует, fc; и время жизни такой цивилизации L). Потом полученное произведение нужно разделить на время жизни Галактики tg. Тогда мы и получим искомое число.

Простая арифметика.

Перемножить числа легко, если они известны. И тут-то наука "забуксовала". Дрейк, опубликовав свою формулу, естественно, придал определенные значения и коэффициентам, опираясь на астрофизические данные своего времени. И получил ответ: в Галактике одновременно с нами могут существовать миллионы подобных нам цивилизаций, желающих вступить в контакт с "братьями по разуму".

Даже на расстоянии ближайшей сотни световых лет таких цивилизаций могут быть десятки или сотни. Они могут обнаружить, как резко увеличилось радиоизлучение Солнца за последние десятилетия. Излучение, явно имеющее искусственную природу: и по спектру, и по сложной структуре сигнала. "Они" могли нас обнаружить, и мы могли обнаружить их, радиотелескопы непрерывно осматривали небо в поисках сигналов, похожих на разумные.

Ничего не нашли. А между тем, эволюционируя, любая цивилизация должна (это представлялось очевидным) использовать все больше энергии для своих возраставших нужд. Разве не так человечество поступает на протяжении всей своей истории, переходя от использования энергии ветра и воды к использованию энергии пара, а затем атома? Сейчас человечество утилизирует так много энергии, что это стало опасно для экологии. Глобальное потепление, которое отмечают на протяжении последних десятилетий, - может, и человечество вносит вклад в этот, в основном, естественный процесс?

Итак, характерная черта цивилизации: увеличение энергопотребления в ходе эволюции. Исходя из этой идеи, советский астрофизик Николай Семенович Кардашев предложил в 1964 году шкалу уровней цивилизаций - шкалу простую и логичную, а потому сразу получившую признание ученых.

Цивилизации первого уровня утилизируют энергию своей планеты.

Цивилизации второго уровня утилизируют энергию своей звезды.

Цивилизации третьего уровня утилизируют энергию своей галактики.

Кардашев писал о цивилизациях трех уровней, но, следуя логике, могли бы существовать цивилизации четвертого уровня, утилизирующие энергию ближайшего скопления галактик. Цивилизации пятого уровня, утилизирующие энергию сверхскоплений. И наконец, шестого - утилизирующие энергию Вселенной.

Сверхразум!

Наша земная цивилизация, согласно шкале Кардашева, не достигла еще и первого уровня, но упорно к нему приближается. А если существуют цивилизации хотя бы второго уровня, то обнаружить их легко - ведь их деятельность приводит к изменению светимости звезды!

В том же 1960 году, когда Дрейк опубликовал свою формулу, американский астрофизик Фримен Дайсон описал, как можно обнаружить цивилизацию, полностью использующую для своих нужд энергию звезды (цивилизацию второго уровня по классификации Кардашева). Вокруг звезды сооружают структуру огромных размеров, которая поглощает все звездное излучение, а цивилизация использует эту колоссальную энергию для своих нужд. Но энергия исчезнуть не может, она лишь преобразуется из одного вида в другой. В результате всех преобразований энергия звезды переходит в тепло, которое и излучается в межзвездное пространство. Простые расчеты показывают, что внешний наблюдатель будет видеть яркий источник инфракрасного излучения.

Однако в космосе ничего, подобного обнаружить пока не удалось. Не обнаружено никаких радио- или оптических сигналов, которые с достаточным основанием можно было бы назвать разумными.

Разумеется, ученые придумали много аргументов, объясняющих пресловутое молчание. Все аргументы, однако, можно свети к трем вариантам:

1. На самом деле сигналов много, но мы не можем их распознать. Мы ищем не там, где надо, и не то, что надо.

2. На самом деле цивилизаций мало, потому и сигналов не видно.

3. На самом деле никаких космических цивилизаций не существует, и мы одиноки в Галактике, а может, и во всей Вселенной.

Как видим, шкала развивается от крайнего оптимизма (цивилизаций много!) до крайнего пессимизма (внеземных цивилизаций нет вообще). Как, впрочем, и формула Дрейка. Ведь Дрейк (а за ним и другие ученые) подставляли в формулу довольно оптимистические коэффициенты, потому и получали оптимистическое значение для числа цивилизаций в Галактике.

С тех пор прошли годы, и наблюдательная астрофизика вышла на новый уровень, о котором полвека назад никто не мечтал. Когда начали проводить в жизнь проект СЕТI, ни у одной звезды (кроме, естественно, Солнца) не было обнаружено планет. Сейчас экзопланеты открыты в тысячах звездных систем. По состоянию на конец 2019 года было надежно известно о 4160 экзопланетах, расположенных в 3090 звездных системах. Планет больше, чем систем, поскольку около сотен звезд вращается не одна планета, а несколько. Скорее всего, это общее свойство - если у звезды вообще есть планеты, то их наверняка несколько, но обнаружить небольшие планеты на большом расстоянии от звезды - неразрешимая пока задача даже для современной спутниковой астрономии.

По нынешним оценкам, планетные системы есть практически у всех звезд в. Сначала, естественно, обнаруживали планеты массивные и близкие к своей звезде - такие планеты легче обнаружить, когда они проходят по диску звезды (метод затмений) или влияют своей массой на движение звезды в пространстве (метод лучевых скоростей). Однако после запуска в 2013 году спутника Gaia, а особенно после того, как в 2018 году начал работать космический телескоп TESS, новые экзопланеты стали открывать чуть ли не ежедневно. Какие только планеты не обнаружены: и суперюпитеры с массой, в десятки раз превосходящей массу самой массивной планеты в Солнечной системе, и каменные планеты, горячие, чуть ли не расплавленные (температура планеты WASP-33 b достигает 3200 градусов Цельсия!), и очень холодные. Существует планета-океан GJ 1214 b и испаряющаяся планета Осирис, и планета, обращающаяся вокруг пульсара PSR 1257 + 12...

Мир экзопланет чрезвычайно разнообразен. Многие экзопланеты подобны Земле - имеют сравнимые с нашей планетой массы и обращаются на таких расстояниях от своих звезд, где температура поверхности находится в пределах, допускающих существование жидкой воды, а это едва ли не самое важное для появления и развития жизни.