Зоопарк, картофельная грядка и прочие отмазки для парадокса Ферми. Часть вторая.

alex_anpilogov — 24.03.2015

Начав в первой части рассказ о парадоксе Ферми, я сознательно не дал читателям готовых объяснений парадокса, хотя их уже и выдумали больше десятка. В этой части я постараюсь кратко изложить наиболее распространённые и логичные объяснения — как и провести краткий разбор их правдоподобности и подтверждения / опровержения.

При этом я хотел бы подчеркнуть, что все эти объяснения, в общем-то, весьма вторичны по отношению к самому парадоксу Ферми. То есть, ни одно из них не может по-настоящему опровергнуть сам парадокс («Где же они, чёрт возьми?»), а может лишь с той или иной степенью правдоподобности, внутренней непротиворечивости и субъективно оцениваемой вероятности — объяснить наличие парадокса Ферми.

Опровержение парадокса, к которому мы всё же вернёмся в конце статьи, лежит совсем в иной плоскости: для того, чтобы опровергнуть парадокс, нам необходимо совсем иное восклицание — «Да вот же они, боже мой, как долго мы их искали!».
Восклицание это, понятное дело, мы услышим в момент первого контакта нашей цивилизации с инопланетянами, либо же в тот момент, когда мы достоверно обнаружим хотя бы следы их нынешней или прошлой деятельности.

Итак, вначале — объяснения. Почему парадокс Ферми может существовать, почему существуем мы, и почему не наблюдается контакт двух развитых цивилизаций — нашей собственной и инопланетной.


Для математического понимания большинства объяснений лучше всего снова вернуться к формуле Дрейка, разобранной в первой части. Вот она ещё раз:

N = R * f_p * n_e * f_l * f_i * f_с * L

Приведу ещё раз числовые значения коэффициентов формулы, которые я достаточно подробно объяснял в прошлой части, зафиксировав их на самых нижних пределах:
R (число звёзд, образующихся в Галактике за год) = 7 звёзд / год
f_p (вероятность образования планетарной системы возле звезды) = 0,5
n_e (число планет в обитаемой зоне в расчёте на все звёздные системы) = 0,025
f_l (вероятность возникновения жизни) = 0,013
f_i (вероятность возникновения разума на планете с жизнью) = 0,01
f_с (вероятность желания осуществить контакт у разумной жизни) = 0,01
L (промежуток, в течение которого способность к контакту сохраняется) = 8*10⁹ лет

Сразу видно, что для объяснения парадокса Ферми достаточно либо значительно уменьшить значение L, либо же обнулить какой-то из сомножителей.
Обнуление сомножителей R, f_p и n_e, особенно в свете последних исследований орбитальных телескопов, представляется не очень удачной идеей: звёзды образуются в Галактике каждый год и мы фиксируем этот процесс даже с Земли, у звёзд найдена уже не одна тысяча планет, а 30 из них, как я писал, даже попали в «Зону Златовласки».

Более перспективно выглядит обнуление f_l, но и тут нас поджидает неприятность — себя и свою собственную планету мы «обнулить» ну никак не можем. Из чего, в общем-то, и проистекает первая гипотеза, призванная объяснить парадокс Ферми.

1. Гипотеза «уникальной Земли»



Идея уникальности Земли, как я уже писал, базируется всего лишь на двух весьма невероятностных предположениях: предположении об уникальности крупных спутников у планет «земной группы» и предположении о том, что положение Солнечной системы уникально для Галактики, сохраняя её на протяжении сотен миллионов лет от пагубного воздействия гамма-вспышек, порождённых сверхновыми звёздами.

Второе предположение об уникальности Солнечной системы в Галактике уже, в общем-то, опровергнуто: согласно последним расчётам — около 10% всех звёзд Галактики оказались столь же «счастливыми», чтобы избежать возможности поджарить свои планеты на гамма-барбекю сверхновых из спиральных рукавов, что сразу же даёт нам десятки миллионов столь же «уникальных», как и наша, ксено-Земель.

В активе у нас остаётся только наша Луна.
Это, как ни крути, и в самом деле — подарок судьбы. Благодаря Луне у Земли нет серьёзных колебаний положения своей оси (прецессий) и присутствует сильное магнитное поле, которое защищает планету от солнечного ветра.
И другие планеты земной группы вроде бы подтверждают уникальность пары Земля-Луна, демонстрируя и неуправляемые шатания своей оси вращения, и полное отсутствие сильного магнитного поля.

Однако, даже в Солнечной системе есть примеры того, как планета земной группы может оказаться закрытой зонтиком магнитного поля и не испытывать проблем с прецессией собственной оси.
Это — пример гигантских спутников Юпитера (Ио, Европа, Ганимед и Каллисто) и спутника Сатурна — Титана.


Магнитосфера Юпитера настолько громадна, что будь она наблюдаема в видимом спектре с Земли — она бы в несколько раз превосходила видимый диаметр Луны на нашем небе.

Все спутники Юпитера, конечно, находятся вне «Зоны Златовласки» солнечной системы — там слишком холодно, однако, согласно открытиям «Кеплера», масса планет, похожих на Юпитер, находятся гораздо ближе к собственным центральным светилам, нежели наш собственный Юпитер. Такие планеты, именуемые «горячими юпитерами», часто находятся даже гораздо ближе к своей материнской звезде, нежели горячий край «Зоны Златовласки» и там, в общем-то, скорее «слишком жарко», нежели «очень холодно».

Как можно объяснить нахождение планет-гигантов возле весьма горячих центральных светил, если известно, что газовые гиганты обычно образуются на холодной периферии протопланетного облака?
Судя по всему, в момент образования любой звёздной системы, в её планетарном облаке происходят весьма нетривиальные процессы, которые и приводят к образованию «горячих юпитеров» — вновь образующаяся планета понемногу «подъедает» внутренний край газо-пылевого диска, попутно теряя момент импульса в расчёте на единицу своей массы.
Итогом такого многомиллионлетнего процесса является губительная спираль, что и приводит газовый гигант, родившийся на окраине облака, на весьма специфическую орбиту возле центральной звезды.

Солнечной системе в этом плане в чём-то даже повезло — и в этом, кстати, состоит её уникальность в чём-то гораздо большая, нежели уникальность Луны или спиральных рукавов. По ссылке вы можете прочитать, как образование не одного, а целых четырёх планет-гигантов позволило нашей Солнечной системе хоть и пройти через жёсткий период «трэша, угара и содомии», именуемого ещё поздней тяжёлой бомбардировкой, за время которой Земля обогатилась столь необходимой нам водой, чуть не потеряла свою Луну в результате удара в бассейн Южный Полюс-Эйткен, но и избежала печальной участи неизбежной встречи с громадным Юпитером, медленно снижающимся по спиралевидной орбите к нашему молодому Солнцу.


Чем ударили молодую Луну — до конца непонятно. Но били сильно.

Имея уже гораздо более полные представления о генезисе нашей собственной Солнечной системы, нежели даже в конце ХХ века, и всё лучше понимая с каждым годом её уникальность, как и уникальность Земли — мы, безусловно, с помощью гораздо более совершенной техники и методов поиска продолжим обследовать окружающее нас пространство.
Задачей таких исследований, понятное дело, станут звёздные системы, максимально похожие на нашу собственную, в которой планеты-гиганты не опустились к центральному светилу, в которых центральная звезда достаточно стабильна, а внутренние планеты земной группы, находящиеся в обитаемой зоне, как минимум имеют похожие на Луну спутники — либо же сами являются спутниками планет-гигантов.

Безусловно, здесь мы уже включаем в ход и гипотезу «углеродного шовинизма», и всё тот же «антропный принцип», но тут уже речь идёт, как я сказал, не об опровержении парадокса Ферми, а о последовательном исключении заведомо ложных объяснений данного парадокса.
И обнаружение далёкой солнечной планетарной системы, похожей на систему нашего Солнца во всех существенных деталях — будет сильнейшим ударом по гипотезе «уникальной Земли».

2. Гипотеза уникальности разумной жизни.

Понятным образом, манипулирование показателем f_i (вероятность возникновения разума на планете с жизнью), в отличии от чисто астрономических и астрофизических показателей первой части формулы Дрейка, представляется гораздо более простым.
Одним из понятных всем фактов является то, что разумная жизнь на планете Земля существует всего около 100 000 лет (хотя кое-кто скажет, что и сейчас люди малоразумны), в то время, как вся биологическая история нашей планеты насчитывает добрые 4,5 миллиарда лет.
Более того, сами по себе находки жизни связаны с первыми осадочными породами — то есть у нас просто нет фиксирующих жизнь хранилищ более древней природы. Исходя из этого, в общем-то, и присутствует максима «жизнь существует столько же, сколько существует и сама Земля».

А вот существование разума уже отнюдь не представляется столь же однозначным для целей развития биосферы. Лучше всего, пожалуй, описал эту коллизию Брюс Стерлинг в своём рассказе «Рой», но неплохое прочтение этой проблемы содержится и в романе Френка Херберта «Улей Хельстрома».


Контакт? Есть контакт!

Разумная жизнь, в общем-то, достаточно затратный механизм: при весьма скромном весе нашего личного мозга мы потребляем на его работу около 20% всей энергии тела — причём нет особой разницы: пытаемся ли мы закадрить красивую одногруппницу, либо же сдаём экзамен по ядерной физике.
Потому что сама по себе жизнь придумала разум в первую очередь в силу того, что в среде высших приматов «правило №34» обросло совсем уж неприличным ворохом различных социальных практик, которые и вызвали весьма усиленный рост лобных долей нашего мозга, которые и взяли на себя всю эту тяжёлую ношу определеления факта «Ты какого чёрта так пристально на меня смотришь... зайчик мой!»

3. Гипотеза Великого Фильтра.

Данная гипотеза, уже упомянутая мною в прошлой части, сразу же пытается объяснить всё, обнулить все параметры (f_l, f_i и f_с), но при этом и не выдвигает никаких чётких предположений, что же это был за Великий Фильтр, который погубил все прошлые и погубит все будущие цивилизации. Который, возможно, уже прошли мы — но и с которым ровно с той же неопределённой вероятностью можем столкнуться уже и в ближайшем будущем.

Вот иллюстрация действия Великого Фильтра:


Великий Фильтр, ждущий нас в будущем...


... или же уже пройденный нами (и, возможно, кем-то ещё) в прошлом.

Поскольку нам пока неизвестны цивилизации III-го типа (покорившие и колонизировавшие всю Галактику), гипотеза Великого Фильтра утверждает, что либо где-то в прошлом для нас, либо где-то в будущем нас и встретит (или уже встретил и прошёл мимо, коль мы живы) тот самый «белый песец».
Вариантов «белого песца», в общем-то, несть числа — рассмотреть в телескоп погибшие цивилизации мы пока ещё не можем, хотя поиграться в умственную игру «придумай себе кончину пострашнее и поувлекательнее» нам никто не мешает.
Беда, понятное дело, может прийти к нам из совершенно непрогнозируемых мест, о чём, например, говорит нам длинное эссе, касающееся проблем эволюции и быстрого развития искусственного интеллекта.
Я приведу лишь короткую фразу оттуда:

«Предлагаю представить нам мешочек с кучей шариков. Скажем, большинство из них белые, некоторые красные и всего несколько черных. Каждый раз, когда люди изобретают что–то новое, они достают один шарик. Большинство изобретений безвредны и являются белыми шариками. Некоторые несут в себе опасность, но не грозят вымиранием – это красные шарики. Но может случиться так, что мы изобретем нечто опасное – мы вытянем редкий черный шарик. Пока это еще не произошло, так как вы живы и читаете этот пост. Но нельзя исключать вероятности того, что мы вытянем черный шарик совсем скоро. Если бы ядерное оружие было легко производить, то террористы уже давно отправили бы нас обратно в средние века. Ядерные бомбы не были черным шариком, но недалеко ушли от этого. Искусственный суперинтеллект, по мнению некоторых — главный кандидат стать первым черным шариком».

И пусть сегодня нас невозможно пока испугать бунтом нашего телефона на Android'е, а наш компьютер слава богу, пока не может отключать наши жизненно важные функции, но — возможности искусственного интеллекта весьма быстро приближаются к Великому Фильтру.
Тем более, что роботы вполне догоняют возможности ИИ. Позволю себе ещё одну цитату:

«И это объясняет очень и очень многое. Ну, например то, что в Великобритании массы завоевывает скверный, но дешевый кокаин, по сорок фунтов за грамм. (Те, кому доводилось выкушать в Лондоне чашечку чаю знают, что такая опасная дурь, а не чай – по тамошним ценам крайне дешево…) Так что Cocaine has become part of suburban family life. И, похоже, потому, что жители европейских пригородов современной глобальной экономике нужны не будут, и могут воспользоваться достатком чтобы ликвидировать себя самостоятельно… Такова участь бывшей «Мастерской мира».»


Добро пожаловать домой, судья Дредд.

Опасности Великого Фильтра, как видите, скорее всего будут иметь чисто внутреннюю природу: напомню, за всё время эволюции жизни на Земле так и не произошло ни одного кризиса небиологической природы — практически все массовые вымирания имели чисто внутреннюю, биологическую природу.
Поэтому — я бы не боялся астероида. Я бы по-прежнему боялся людей — и их обычных, повседневных желаний. Которые могут погубить будущее нашего вида на пути к цивилизации III типа гораздо увереннее какого-то жалкого астероида.

С моей точки зрения, которую я изложил в своей книге — Великих Фильтров в нашей истории было несколько, но и не меньшее их количество лежит в нашем вероятном будущем, в силу чего нам совершенно не стоит расслабляться и почивать на лаврах «единственных из выживших».

Кроме того, концепция «мешка Пандоры с разноцветными шариками» и множественных Великих Фильтров вполне может не обнулять какой-то из параметров, а дать весьма универсальное решение для формулы Дрейка: «Да, разумная жизнь возможна. Да, более того, она достаточно часто возникает в нашей Галактике и беззаветно стремится найти в Космосе себе подобных. Но опасности на пути цивилизации по дороге разума безмерно сокращают время существования данной цивилизации L...»

Если в формуле единственное число больше единицы (это параметр образования звёзд R), то все остальные переменные вполне могут уменьшить общее число одновременно существующих цивилизаций N до значений, сравнимых с единицей, а то — и меньших её.
И для этого, в общем-то, потребуется всего лишь снижение параметра L до пока недостижимого для нас срока в 10 000 - 100 000 лет для отдельно существующей цивилизации.
Это где-то минимум вдвое больше, чем расстояние от нас до первых настоящих городов на Земле и равно расстоянию от нас до примитивных охотников-собирателей.

4. Гипотезы «зоопарка», «картофельной грядки» и «обычной Вселенной».

В том случае, если мы получим достаточно веские данные, касающиеся того, что наша Солнечная система и планета Земля — лишь заурядные объекты или же если мы не хотим баловаться с параметром f_i (вероятность возникновения разума на планете с жизнью) и играться в рулетку Великого Фильтра и «мешка Пандоры с разноцветными шариками», нам лишь остаётся обнулить каким-то образом параметр f_с (способность к контакту), но при этом постараться попутно и объяснить, почему десятки тысяч цивилизаций в нашей Галактике не вступают между собой в контакт, незаметны по результатам своей деятельности и, более того — не оставили за собой никакого «космической копоти» от своей прошлой деятельности.

И, к сожалению, простым обнулением параметра f_с, который в таком случае получает массу объяснений наподобие того, что инопланетяне не склонны к путешествиям и контактам (гипотеза картофельных грядок), исподволь наблюдают за нами со стороны (гипотеза зоопарка) или же существует прямой запрет на контакт с нами (гипотеза галактической цензуры), цели не достичь.
Все эти гипотезы — и многие другие — страдают одним неисправимым недостатком: они исходят из маловероятной предпосылки, что всем внеземных цивилизациям присуще какое-либо общее качество: то ли все внеземные цивилизации склонны к патологическому домоседству, то ли у всех внеземных цивилизаций действует (и, к тому же, неукоснительно соблюдается!) один и тот же этический принцип невмешательства в инопланетные дела. Однако, если цивилизаций в обозримом космосе тысячи, такое их единообразие поведения практически невозможно по теории вероятностей!
В конце концов, человечество устраивает на Земле заповедники для охраны редкой дичи, однако это далеко не всегда мешает браконьерскому промыслу.


В гробу я видел весь ваш земной зоопарк!

Кроме того, все гипотезы, которые в той или иной степени обнуляют лишь параметр f_с, не объясняют нам, как же существуют сами инопланетяне, которые в этом случае всё равно должны как-то развиваться на своих родных планетах, при этом «коптя воздух» продуктами своей жизнедеятельности.

В противоречие с этим утверждением вступает ещё одна популярная версия объяснения парадокса Ферми, которая состоит в том, что постулируется утверждение, что мы никак не можем понять действия старых цивилизаций, в силу чего воспринимаем их попытки выйти с нами на контакт или же просто следы их существования, как часть нашей обычной окружающей Вселенной.
Ну или, как вариант, говорится о том, что за определённым моментом, именуемым иногда «космической сингулярностью», цивилизации II, а тем более — III типа просто «сливаются с ландшафтом» или же изобретают некую «квантовую тирьямпампацию», от которой в матеральном мире не остаётся никаких следов.

Во-первых, никакая «тирьямпампация», конечно же, не отменит долгого пути любой цивилизации от возникновения жизни на их родной планете и до овладения массой технологий (в том числе — и весьма «коптящих»), которые в какой-то момент времени необходимы для цивилизации для обеспечения её дальнейшего развития. Например, смещённый изотопный состав планеты, где происходили управляемые ядерные реакции или же термоядерные взрывы, будет демаскировать даже цивилизацию I типа и через сотни миллионов лет. Именно так, кстати, был найден один интересный артефакт нашего прошлого.

Во-вторых, понятное дело, я считаю окружающий нас мир познаваемым, на что, собственно говоря, и нацелен наш разум, прошедший весьма долгий путь совершенствования со времён появления у нас речи, письменности или компьютеров. Поэтому, сравнивать нас с муравьями всё-таки достаточно сложно: точно также, как муравьи легко находят жизнь вокруг них и используют её себе в пищу — так и мы вполне можем обнаружить следы и признаки деятельности цивилизаций, которые находятся или находились когда-то на похожих с нами ступенях развития. Найдя ту самую «копоть на небесном своде».

И именно вокруг поиска этой «копоти небесного свода» и сконцентрированы усилия большинства учёных, которые хотят опровергнуть парадокс Ферми.
Хотя бы в виде находки непрямых свидетельств присутствия в нашем мире других инопланетных цивилизаций.

Первым кандидатом на то, чтобы попасть в поле зрения наших телескопов, безусловно является сфера Дайсона.
Логика построения такого гипотетического астроинженерного проекта, в общем-то, понятна — любая жизнь, любой разум и любая развитая цивилизация в той или иной форме зависят от лучистой энергии своей центральной звезды.


Один из вариантов Сферы Дайсона в представлении художника.

Вариантов построения Сферы Дайсона существует масса (например, наиболее романтический и при этом наиболее рельный из них с инженерной точки зрения описан у американского фантаста Ларри Нивена в его романе «Мир-Кольцо»), однако смысл любой кострукции Сферы Дайсона одинаков: надо максимально эффективно перехватить наиболее возможный поток бесплатной лучистой энергии от центральной звезды — а потом сбросить остатки неиспользованной энергии в виде длинноволнового излучения.

Кстати, начав постройку орбитальных зеркал или же солнечных космических электростанций — человечество уже сделает первый, но важный шаг к построению Сферы Дайсона вокруг нашего Солнца.


Любая масштабная постройка в космосе приближает нас к Сфере Дайсона.

При этом сбросе этого длинноволнового инфракрасного излучения сфера Дайсона начнёт сиять на нашем небе, аки космическая ёлка. Имея температуру около 300 К (или в районе 30 °C) такой астрономический объект будет разительно отличаться и от горячих звёзд, и от холодного межзвёздного газа, и от похожих с ним по своей температуре, но совершенно мизерных по размеру планет земной группы.
Однако, с другой стороны, масса необычных, но достаточно распространённых в космосе объектов имеют спектры излучения, схожие со Сферой Дайсона и отличить их от рукотворного объекта достаточно трудно — инфракрасный диапазон гораздо менее «чёткий», нежели оптический (сказывается длина волны), а околоземная орбита — не лучшее место для наблюдения, так как на ней пространство забито массой инфракрасных помех.

Но, надо сказать, что исследования в этом направлении ведутся и, более того, ещё в 1980-х годах были получены уже первые обнадёживающие результаты. Тогда в деле поиска кандидатов на Сферу Дайсона отличился американский инфракрасный орбитальный телескоп IRAS.
Для охлаждения зеркала телескопа IRAS использовали бортовой запас жидкого гелия, что и послужило причиной короткого срока службы IRAS — он проработал на орбите всего лишь 10 месяцев. Последующий нагрев зеркала обесценил большинство его позднейших наблюдений.
В 2009 году те же 10 месяцев проработал на орбите и следующий инфракрасный телескоп, WISE. Бюджет запуска WISE составил 320 миллионов долларов, что очень немало на фоне столь краткого срока работы аппарата.

Всего инфракрасные телескопы обнаружили несколько сотен подозрительных объектов, из которых не меньше десятка показали спектр излучения, очень близкий к гипотетической сфере Дайсона:

Синие точки — все объекты нетипичного спектра, красные точки и квадраты — наиболее вероятные канидаты на Сферу Дайсона.

Кроме того, декабрь прошлого года принёс нам ещё одну интересную новость. В рамках картографирования поверхности Марса масс-спектрометрами и исследований марсианской атмосферы на Марсе была обнаружена аномально высокая концентрация изотопа ксенон-129 и интересное пространственное распределение квазистабильного изотопа торий-232.

«Физик Джон Бранденбург (John Brandenburg) представил новые доказательства ядерных взрывов на Марсе. На планетологической конференции НАСА, которая проходит сейчас в Хьюстоне, Бранденбург представил геофизические данные, которые, по его мнению, можно объяснить только взрывами ядерного оружия. Тезисы доклада представлены на сайте конференции (правда по прямой ссылке он уже недоступен, вот вам пересказ в Daily Mail).

Инертные газы всегда полезны при исследовании планет. Характерной чертой марсианской атмосферы является преобладающее присутствие там двух изотопов инертных газов: ксенона-129 и аргона-40. Высокая концентрация ксенона-129 в марсианской атмосфере, большое количество урана и тория на поверхности красной планеты по сравнению с ее метеоритами означают, что там происходили масштабные радиологические события, в результате которых возникло большое количество изотопов, а поверхность оказалась покрытой тонким слоем радиоактивного мусора, некоторые элементы которого намного радиоактивнее марсианских горных пород под поверхностью. Эти явления можно объяснить двумя аномальными и мощными взрывами на Марсе, которые произошли в прошлом.

По мнению ученого, отсутствие крупных кратеров на поверхности Марса свидетельствует, что взрывы должны были произойти в воздухе (и мощность их могла достигать нескольких миллиардов мегатонн тротилового эквивалента). Наконец, Бранденбург заявляет о видимых спектроскопами следах тринитита (радиоактивного стекла, в которое превратился песок на месте взрыва первой ядерной бомбы в США) только в двух вышеуказанных точках на поверхности Марса.»


Распределение изотопа торий-232 по поверхности Марса.

Возможно, завтра или послезавтра мы увидим в свои телескопы... ну, например, «кофемолку Дайсона» — некий весьма вспомогательный, но в чём-то необходимый цивилизации III типа агрегат, который делает некую важную, но сугубо второстепенную для создавшей его цивилизации функцию.
Функцию настолько ничтожную, что данная цивилизация даже не удосужилась когда-то данную «кофемолку» заэкранировать и скрыть от посторонних глаз. Или просто не может этого сделать — по обычным физическим причинам, как невозможно спрятать от посторонних глаз масштабную Сферу Дайсона даже на расстоянии в 10 000 световых лет.

Проблема в том, что даже такая «кофемолка» будет светить на нас каким-то особенным, нетипичным для остального космоса излучением — или же оставлять несмываемые, нехарактерные следы на окружающей нас материи, которые будут с лёгкостью обнаруживаться и через миллионы лет после начала работы «кофемолки»
Это не будет обычное излучение абсолютно чёрного тела, это не будет ровным шумом реликтового излучения, не будет обычной структурой планет или звёзд вокруг нас.
Это будет что-то иное, необычное и неизвестное, пугающее и манящее одновременно.

И это и станет настоящим опровержением парадокса Ферми.
Если, конечно же, мы будем достаточно умны, осторожны и последовательны, чтобы пройти все будущие Великие Фильтры на своём собственном пути к звёздам.

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив