На этот вопрос пока однозначно ответить нельзя. Тем более важно его поставить. Если окажется, что во всей наблюдаемой нами Вселенной никаких «чудес», могущих быть связанными с проявлениями разумной жизни в космическом масштабе, нет, это с большой вероятностью может означать, что нигде разумная жизнь не достигает достаточно высокою уровня развития. А между тем не видно причин, почему бы, неограниченно развиваясь, разумная жизнь не стала проявлять себя в общегалактическом масштабе. Как пример такого ожидаемого «чуда», мы рассмотрим сейчас интересную идею Н. С. Кардашева. Предположим, что высокоразвитая цивилизация, освоившая все межпланетное пространство (либо путем построения сферы Дайсона, либо путем сооружения огромного количества «эфирных городов», снабжаемых термоядерной энергией с использованием вещества больших планет), решила посылать сигналы связи к неизвестным ей инопланетным цивилизациям. Как мы уже подчеркивали в гл. 23 наиболее эффективным для этой цели был бы изотропный сигнал. В исследовании Дайсона предполагалось, что таким сигналом может быть инфракрасное излучение сферы, окружающей центральную звезду. Однако такой способ сигнализации далеко не самый экономичный. При данной мощности передатчика для посылки сигналов наиболее целесообразно использовать радиоволны. Они существенно увеличивают дальность связи по сравнению с инфракрасным излучением сферы Дайсона. В то же время они легко поддаются модуляции, что открывает почти неограниченные возможности передачи информации. Пусть цивилизация некоторую часть своих энергетических ресурсов решила использовать для установления контактов с инопланетными разумными существами. Предположим, что передаваемое излучение является почти изотропным. Заметим, что технически создать такой очень мощный и в то же время достаточно изотропный излучатель не просто. По-видимому, естественнее всего распределить огромное количество сравнительно небольших излучателей по всей планетной системе. Н. С. Кардашев, исходя из огромных расстояний, разделяющих инопланетные цивилизации, считает, что радиопередачи должны быть безответны. Такое «альтруистическое» поведение «сверхцивилизации» представляется ему вполне естественным, и с этим нельзя не согласиться. Ведь очень вероятно, что каждая из этих «сверхцивилизаций» в свое время «безвозмездно» получила ценнейшую информацию от своих более развитых космических соседей и тем самым взяла на себя, так сказать, «моральные обязательства» перед своими «младшими братьями» во Вселенной... Кардашев далее считает, что сигнал должен быть широкополосным и сразу же нести в себе огромное количество информации. Спектральная характеристика сигнала должна быть близка к спектральной характеристике космических и квантовых шумов (см. рис. 88), взятых с обратным знаком. При этом условии обеспечивается максимальная информативность сигнала. На рис. 118 приведен вероятный спектр такого искусственного источника. В соответствии с тем, что спектр естественных шумов имеет глубокий минимум в области дециметровых и сантиметровых волн, основная энергия искусственного сигнала должна быть именно в этом диапазоне. Характерной особенностью спектра искусственного радиосигнала должно быть, согласно Кардашеву, линейное уменьшение спектральной плотности потока с ростом частоты в области высоких частот. Далее Кардашев полагает, что указанием на искусственный характер сигнала может служить его спектр. Например, около 21 см там может быть необычной (например, «прямоугольной») формы линия поглощения. По уровню своего технологического развития цивилизации согласно Кардашеву можно разделить на три типа. I. Технологический уровень близок к тому, который уже сейчас достигнут на Земле. Ежесекундное потребление энергии порядка 1020 эрг. II. Цивилизация овладела энергией, излучаемой своей звездой (скажем, построила сферу Дайсона, см. выше). Ежесекундное потребление энергии около 1033 эрг. III. Цивилизация овладела энергией в масштабе всей своей галактики. Потребление энергии порядка 1044 эрг.
Простые расчеты, выполненные Кардашевым, показывают, что при достигнутом в наши дни уровне радиотехники изотропные сигналы от цивилизации II типа могут быть обнаружены даже тогда, когда она удалена от нас на расстояние около 10 млн. световых лет. В этом случае цивилизация такого типа может находиться в любом месте местного скопления галактик (см. гл. l). При этом, однако, ширина полосы приема не должна превышать нескольких сотен килогерц, что делает сигнал сравнительно малоинформативным (так как за секунду можно при этом передать только несколько сот тысяч двоичных единиц информации, см. гл. 23). Что касается цивилизации III типа, то даже в том случае, когда расстояние до нее около 10 млрд. световых лет, — величина, превосходящая расстояния до самых удаленных из известных объектов в Метагалактике, сигнал от нее будет обнаружен и притом в достаточно широкой полосе частот (десятки тысяч мегагерц). Выше, в порядке чистой фантазии, мы говорили о том, что некоторые радиогалактики, вообще говоря, могут иметь искусственное происхождение. Н. С. Кардашев идет дальше и считает вполне вероятным, что среди известных радиогалактик могут быть цивилизации III типа. Задача состоит в том, чтобы выработать надежные критерии, по которым можно различить искусственные радиосигналы от естественных. По мысли Кардашева, критериями искусственности могут служить: 1) специфический спектр радиоизлучения (линейное уменьшение спектральной плотности потока с ростом частоты); 2) очень маленькие угловые размеры (по крайней мере для сверхцивилизаций II типа). Можно ожидать, что эти угловые размеры должны быть порядка угловых размеров планетных систем, удаленных на сотни и тысячи световых лет, т. е. 0,01" — 0,001"; 3) возможная поляризация по кругу, которая воспрепятствует искажению информации благодаря вращению плоскости поляризации в межзвездной среде (эффект Фарадея, см. гл. 3); 4) переменность во времени; 5) наконец, некоторые бросающиеся в глаза особенности в спектре, например «вырез» прямоугольной полосы около длины волны 21 см, о чем уже говорилось выше. Только систематическое исследование всех источников, заподозренных в «искусственности», может привести к успеху. Если сверхцивилизация II типа желает, например, отправить сигнал к туманности Андромеды, она может использовать значительно меньшую мощность. Угловые размеры этой звездной системы составляют около 2°. Поэтому целесообразно использовать систему передающих антенн с угловыми размерами «главных лепестков» около 2°. Для такой направленной антенны выигрыш в мощности (по сравнению с изотропным излучателем) будет около 10 тыс. Для более удаленных галактик можно применить еще более направленные передающие антенны. В случае межгалактической радиосвязи имеется одна существенная особенность, резко отличающая ее от межзвездной. Ведь сигнал посылается сразу нескольким сотням миллиардов звезд. Следовательно, если хотя бы вокруг одной из этих звезд имеется высокоразвитая цивилизация, он будет обнаружен. В действительности таких цивилизаций в «зондируемой» галактике может быть много. Поэтому, посылая направленные экстрагалактические сигналы, передающая их цивилизация действует «наверняка». Между тем при посылке направленного сигнала в сторону какой-нибудь звезды имеется ничтожно малая вероятность, что там есть цивилизация или даже вообще жизнь. Имеется еще один принципиально возможный метод обнаружения сверхцивилизаций II и III типа с огромных расстояний. Речь идет о получении их радиоизображений с помощью космических интерферометров. Об изготовлении таких интерферометров, как ближайшей перспективе использования космического пространства для нужд науки, уже шла речь в гл. 20. Цивилизация II типа должна иметь характерный размер порядка 1 астрономической единицы или 1013 см. Если база космического интерферометра порядка расстояния от Земли до Луны, т. е. d ≈ 4 • 1010 см, а длина волны, на которой ведутся наблюдения, равна ~ 1 см, то разрешающая способность интерферометра λ / d ≈ 2,5 • 10-11 рад или 5 • 10-6 сек. дуги. С другой стороны, угловые размеры цивилизации II типа, если она находится даже на противоположном конце Галактики, будут ~ 3 • 10-10 рад. Это означает, что «лунный» интерферометр позволит получить хотя и грубое, но все же достаточно надежное изображение цивилизации II типа, если, конечно, она посылает изотропные радиосигналы. При такой ситуации передатчики могут быть расположены каким-либо причудливым, явно искусственно выглядящим способом (например, в виде двух параллельных или перпендикулярных линий, системы концентрических окружностей и пр.). Если длина базиса космического интерферометра существенно больше, например порядка одной астрономической единицы, то теоретическая разрешающая способность его будет еще выше, что-нибудь около 10-8 сек. дуги. Заметим, что, вообще говоря, из-за всевозможных эффектов рассеяния (например, в межзвездной среде) теоретическая разрешающая способность может быть не достигнута. Например, на волнах 20—30 см предельная разрешающая способность, определяемая рассеянием в межзвездной среде, будет около 10-4 сек. дуги. Однако на волнах более коротких, чем 1 см, влияние рассеяния в межзвездной среде будет незначительно и при базах порядка 1 астрономической единицы разрешающая способность будет близка к теоретической, т. е. при λ ≈ l см составит 10-8 сек. дуги. При такой чудовищной разрешающей способности можно будет получить изображение любой, посылающей радиосигналы, цивилизации II типа, если она находится в какой-нибудь галактике в пределах нескольких десятков мегапарсек. Например, любая такая цивилизация, находящаяся в пределах скопления галактик в Деве (в состав которого входит, в частности, наша Галактика, см. гл. 7), может быть таким образом обнаружена и исследована. В связи с вопросом о цивилизациях II типа остановимся на следующем основном моменте: подтверждают ли современные радиоастрономические наблюдения возможность их существования? Известно, что в ближайшей к нам гигантской спиральной галактике M 31 (туманность Андромеды) число звезд даже больше, чем в нашей Галактике. Резонно предположить, что если среди сотен миллиардов звезд M 31 вокруг некоторых имеются цивилизации II типа, то они «держат в радиолепестке» нашу Галактику в надежде, что вокруг какой-нибудь из ее звезд имеются разумные существа. В таком случае мы наблюдали бы в туманности Андромеды точечный источник радиоизлучения с необычными свойствами. Однако наблюдения показывают, что в M 31 вообще нет изотропно излучающих радиоисточников, мощность которых была бы больше чем 1/10 мощности галактического источника Кассиопея А. Отсюда следует, что если там и есть сверхцивилизации II типа, то мощность их радиоизлучения в сантиметровом диапазоне, направленного на нашу Галактику, по крайней мере в 1000 раз меньше мощности Солнца, — не так уж много для цивилизации II типа... Верхний предел для мощности радиоизлучения от таких сверхцивилизаций можно еще более уменьшить. Допустим, что в нашей Галактике есть такой объект. Тогда, вместо того чтобы согласно Н. С. Кардашеву посылать изотропный сигнал, они могут применить систему «маяка», луч которого за короткое время совершает полный оборот в плоскости Галактики: Мы наблюдали бы этот феномен как некий пульсар с совершенно удивительными свойствами (например, закономерные огромные скачки в величине периода). Диаграмма направленности такого искусственного пульсара должна быть «ножевая», что-нибудь 5° х 0,1°, вытянутая по галактической широте. Это, как легко сообразить, нужно для того, чтобы существенная часть звезд галактики попадала бы в лепесток. Период мог бы быть, например, порядка нескольких суток. Тогда для того, чтобы на расстоянии в 10 килопарсек поток от пульсара на сантиметровом диапазоне был бы равен 10-26 Вт / (м2 • Гц) (предел полноты обзора источников), нужно, чтобы его мощность была бы в миллион раз меньше мощности солнечного излучения. Развитие радиоастрономии в ближайшие годы еще снизит этот предел в десятки раз. Много надежд энтузиасты «космических чудес» возлагали и возлагают на быстро развивающуюся в течение последних лет инфракрасную астрономию. Следует заметить, что для этого имеются некоторые логические основания. В самом деле, цивилизация II типа, построившая вокруг своей центральной звезды искусственную биосферу, неизбежно будет излучать инфракрасную радиацию, соответствующую ее температуре, которая должна быть близка к средней температуре поверхности Земли, т. е. ~ 27 °С. Поэтому такая цивилизация должна наблюдаться астрономами как точечный источник инфракрасного излучения (см. главу 26). Хотя в настоящее время обнаружено довольно много инфракрасных источников, все они, несомненно, имеют самое что ни на есть естественное происхождение. Можно, конечно, предположить, что с увеличением чувствительности инфракрасных приемников количество наблюдаемых источников значительно возрастет и, — кто знает, — среди них могут быть искусственные. Автор этой книги, однако, полагает, что из простого факта наличия избыточного инфракрасною излучения у какой-нибудь на первый взгляд более или менее нормальной звезды решительно ничего нельзя сказать о возможном наличии «искусственного» феномена. Окончательным критерием истины в астрономии является практика астрономических наблюдений и, прежде всего, — возможность на основе правильной теории предсказать новые наблюдательные результаты, подчас совершенно неожиданные. Только такая практика гарантирует нормальное развитие нашей науки и оберегает ее от всякого рода заблуждений, в которые неизбежно впадает далеко не совершенное человеческое мышление. Именно наблюдениями, например, была доказана «естественная» природа пульсаров, оказавшихся намагниченными, быстро вращающимися нейтронными звездами. Автор этой книги не сомневается, что то же самое рано или поздно произойдет и с галактическими ядрами или какими-нибудь другими космическими «квазичудесами». «Презумпция естественности» любого космического сигнала, предложенная автором на Бюраканском симпозиуме, должна выполняться неукоснительно. Приходится, таким образом, констатировать, что цивилизаций II типа ни в нашей Галактике, ни в M 31, просто нет. Что касается цивилизаций III типа, то они могли бы быть уже сейчас в принципе обнаружены существующими наземными радиоинтерферометрами с межконтинентальными базами. Кто знает, может быть какой-нибудь из внегалактических источников, занесенных в существующие каталоги, в действительности является цивилизацией III типа? Только длительные специальные интерферометрические исследования смогут решить эту проблему. Трудность проблемы в этом случае состоит в выборе для специальных исследований каких-либо «подозрительных» объектов из многих тысяч известных метагалактических источников. В свое время (1963—1964) такими подозрительными источниками Н. С. Кардашев считал объекты СТА 102 и СТА 21. Вскоре, однако, выяснилось, что эти объекты являются квазарами. # Одним из важных аргументов против колонизации всего космоса является предположение о том, что цивилизации III типа должны быть очень компактными объектами. Только в этом случае может быть обеспечен быстрый обмен информацией между отдельными частями. Увеличение объема кибернетически невыгодно. Если это правильно, то, наоборот, более молодые цивилизации будут стремиться объединиться с более старыми и более развитыми и это может привести к тому, что полное количество цивилизаций очень невелико. Зато каждая из них располагает очень большой величиной массы, гигантским энергетическим потенциалом и беспрецедентным объемом информации. Конечно, не обязательно представлять себе цивилизацию типа III в виде сферы Дайсона, что характерно для II типа. Как пример возможных конструкций в космосе, можно представить огромный вращающийся диск с массой 1012 масс Солнца, толщиной h = h0 √ (1 - r2/R2) (где толщина в центре h0 около 1 км) и внешним радиусом R = 40 световых лет; средняя плотность около плотности стали. Такой диск может вращаться как твердое тело с периодом 2600 лет. Если энерговыделение всех средств в диске 1012 светимостей Солнца, то его средняя температура будет 300 К. Тепловое излучение такой конструкции должно иметь максимум около 20 мкм и давать поток около 1 янского (???) с расстояния в 3 миллиарда световых лет. По-видимому, все подобные объекты уже могли бы быть зарегистрированы в каталоге ИРАС (см. с. 288). На рис; 119 карикатурно изображена подобного вида цивилизация III типа (рисунок сделан И. Максимовым). В табл. 14 приведены (согласно Н. С. Кардашеву) возможные сценарии развития внеземных цивилизаций. #
Сооружение гигантских космических радиоинтерферометров с базисом порядка астрономической единицы открывает возможность эффективного использования нового, принципиально важного метода для обнаружения и исследования сверхцивилизаций. Речь идет о «радиоголографии» — получении трехмерных изображений радиоисточников. На эту возможность впервые указали Н. С. Кардашев, Ю. Н. Парийский. Не подлежит сомнению, что трехмерное изображение какого-либо «подозрительного» радиоисточника однозначно позволит решить вопрос об его искусственном или естественном происхождении. При всей кажущейся фантастичности этого проекта он может быть реализован в течение ближайших нескольких десятилетий. # Рассказывают, что вопрос «Где Они?» задал знаменитый итальянский физик Энрико Ферми во время ленча со своими коллегами в атомной лаборатории в Лос-Аламосе летом 1950 г. Вопрос относился к отсутствию конкретных свидетельств посещения Земли в течение всей ее истории (4,5 миллиарда лет). Ответ — потому, что мы одни во всей Галактике — парадоксален и нарушает общепринятый со времен Коперника принцип среднего: наше Солнце и Земля ничем не выделены среди сотен миллиардов солнечных систем нашей Галактики. Более детально этот вопрос обсуждался Хартом и Типлером с позиций отсутствия жизни во Вселенной, а сама проблема отсутствия посещений Земли получила условное название парадокса Ферми. Возможные объяснения парадокса: 1) межзвездные перелеты не проводятся, так как они очень дороги для переселения, а автоматические станции используются только для научных исследований; 2) межзвездные перелеты реализуются, но волна колонизации еще не достигла Земли (либо мала скорость распространения колонизации, либо процесс колонизации начался на поздней истории Галактики, либо он начался одновременно во всей Галактике, но мы находимся на необитаемой границе между двумя зонами влияния); 3) вся Галактика, включая Солнечную систему, была колонизована много лет назад, но Они не проявляют свое присутствие по каким-то причинам, чтобы не повлиять на нашу примитивную жизнь — галактическая этика требует предоставлять молодым цивилизациям возможность самим решать свои кризисы перенаселения, ядерной войны и т.д. — это так называемая зоогипотеза или гипотеза галактического карантина. Кроме отсутствия данных о посещении когда-либо Земли по мере накопления наблюдений, обеспечивающихся колоссальной революцией в технике и методах современной всеволновой астрономии, возникает и новая проблема. #
Таблица 14 № Эволюционный сценарий и уровень урбанизации Субъективная вероятность реализации сценария Объекты для исследования и метод поиска Сценарий эволюции нашей цивилизации после контакта I Унификация цивилизаций в масштабах l—10 млрд. световых лет с концентрацией в один компактный объект. 60% Наиболее мощные квазары и галактики. Поиск новых объектов с мощностью излучения более 1045 эрг/с в диапазоне 10 мкм — 1 см, а также в других диапазонах. Поиск астроинженерных сооружений, искусственных сигналов на волнах 1,5 мм и 21 см. Быстрое развитие во всех областях деятельности. Крупные социальные и экономические изменения и подготовка к объединению со сверхцивилизацией. Организация этнографического музея на Земле. II Унификация в масштабе больших скоплений галактик. 20% Исследование ядра ближайшего скопления галактик Девы (исследование необычной радиогалактики М 87?) и других скоплений. Методы те же, что и I. То же, что I. III Унификация в масштабе больших галактик. 10% Исследования ядра нашей Галактики и ядер ближайших больших галактик (М 31, М 33 и т. д.). Те же методы, что I. То же, что I. IV Полная колонизация пространства. 1% «Они» должны быть на Земле, но мы не имеем никаких данных об этом. То же, что I. V Самоуничтожение цивилизаций до контакта. 8% Остатки цивилизаций могут быть найдены в окрестностях ближайших звезд. Нет развития по определению. VI Мы первые, и потому пока одни. 1% Успехи связаны с развитием биологии. На развитие от первых микроорганизмов до настоящего времени потребовалось более 4 миллиардов лет. Контакт возможен в будущем по любому из приведенных выше сценариев. Если отвлечься от фантазии, вся совокупность фактов, известных современной астрономии, говорит о том, что никаких космических чудес мы не наблюдаем. Отсюда следует простой, но неутешительный для «безудержных оптимистов» вывод, что цивилизаций II и III типа, по крайней мере в Местной системе галактик, нет. Так как некоторая часть более примитивных цивилизаций земного типа, преодолев многочисленные кризисные ситуации, должна стать на путь неограниченной экспансии, то мы с логической неизбежностью должны сделать вывод, что цивилизации «земного» типа в Местной системе либо чрезвычайно редки, либо, скорее всего, отсутствуют. Более определенный ответ можно было бы дать, если бы было известно, какая часть примитивных цивилизаций, преодолев «трудности роста», становится на путь неограниченной космической экспансии. Хотя пока никакой количественной оценки сделать нельзя, вряд ли эта часть должна быть очень маленькой. Противоположное утверждение означало бы либо признание фатальной неизбежности гибели почти каждой цивилизации на своей планете еще до выхода ее в космос, либо принятие всеми цивилизациями «равновесной» стратегии «золотого века» с полной потерей интереса к космосу. Но последняя возможность практически эквивалентна нашему одиночеству в космосе. Точнее, разум во Вселенной представлял бы собой как бы «многосвязное многообразие», т. е. был бы совокупностью отдельных, совершенно изолированных очагов. Казалось бы, серьезным возражением против развитых выше соображений о большой вероятности нашего одиночества в значительной части Вселенной является недопустимая экстраполяция наших современных представлений о цивилизации, науке, технологии, стратегии и пр. на такие неизмеримо более сложные системы, какими являются сверхцивилизации. Насколько опасны такие экстраполяции, можно проиллюстрировать на следующем любопытном примере. Один из величайших физиков XVII в., Гюйгенс, как сын (хотя и передовой) своего века, верил в астрологию. Комбинируя астрономический факт наличия у Юпитера четырех (галилеевых) спутников (лун) и астрологический предрассудок, что Луна является покровительницей моряков, великий голландский физик пришел к «выводу», что поверхность Юпитера должна быть засеяна... коноплей, из которой делается пенька, столь необходимая для тогдашней технологии парусного флота. Существует, однако, принципиальная разница между временами Гюйгенса и концом XX в. Тогда наука, познание окружающего мира только начинали свой триумфальный путь. Ныне фундаментальные законы природы, регулирующие поведение материи на «микроскопическом», атомарном и в значительной степени ядерном уровнях, представляются достаточно хорошо известными. В этой связи не лишено интереса заметить, что познание фундаментальных законов природы отнюдь не следует экспоненциальному закону. Экспоненциально же растут «только» параметры практической деятельности цивилизации и сложность изучаемых и осваиваемых ею систем. XIX век дал науке никак не меньше, чем наш XX век. И, конечно, каждый серьезный физик знает, что первая треть XX в. изобиловала значительно большим числом фундаментальных открытий, чем последующие сорок лет. Мы полагаем, что это отнюдь не случайность, а выражение познаваемости конечного числа объективно существующих фундаментальных законов природы. Познаваемая нами картина объективно существующей, подчиняющейся своим закономерностям Вселенной исключает наличие в ней некоторой разумной деятельности космического масштаба. Ибо не может разум так преобразовать космические объекты, чтобы его деятельность «не была видна» нам. Существенно, что уровень техники современной наблюдательной астрономии достаточен для обнаружения проявлений космического разума. Итак, как нам представляется, вывод о том, что мы одиноки, если не во всей Вселенной, то во всяком случае в нашей Галактике или даже в Местной системе галактик, в настоящее время обосновывается не хуже, а значительно лучше, чем традиционная концепция множественности обитаемых миров. Мы полагаем, что этот вывод (или даже возможность такого вывода!) имеет исключительно большое значение для философии. Кстати, заметим, что даже по распространенным сейчас «оптимистическим» представлениям, согласно которым ближайшие внеземные цивилизации удалены от нас на 200—300 пк, мы должны считать себя практически одинокими. Ибо в области Галактики с радиусом в 300 пк находится около 10 миллионов звезд, что наглядно демонстрирует редкость феномена разумной жизни во Вселенной. Нам представляется, что вывод о нашем одиночестве во Вселенной (если не абсолютном, то практическом) имеет большое морально-этическое значение для человечества. Неизмеримо вырастает ценность наших технологических и особенно гуманистических достижений. Знание того, что мы есть как бы «авангард» материи, если не во всей, то в огромной части Вселенной, должно быть могучим стимулом для творческой деятельности каждого индивидуума и всего человечества. В огромной степени вырастает ответственность человечества в связи с исключительностью стоящих перед ним задач. Предельно ясной становится недопустимость атавистических социальных институтов, бессмысленных и варварских войн, самоубийственного разрушения окружающей среды. Твердое сознание того, что никто нам не будет давать «ценных указаний», как овладевать космосом и какой стратегии должна придерживаться наша уникальная цивилизация, должно воспитывать чувство ответственности за поступки отдельных личностей и всего человечества. Выбор должны делать только мы сами.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Где вы, братья по разуму?» з дисципліни «Всесвіт, життя, розум»
