В РАБОТЕ

Перевод нейросетью на русский классической книги, посвященной парадоксу Ферми (то есть почему же мы не видим никаких признаков существования внеземных цивилизаций).

Предисловие

«Одиноки ли мы во Вселенной?» — один из древнейших и самых универсальных вопросов. Уже столетие или больше он стимулирует блестящую научную фантастику, а сейчас мотивирует реальную науку и исследования. Но у нас все еще нет доказательств — на самом деле, мы слишком мало знаем, чтобы сказать, вероятно ли существование разумных инопланетян или нет. Вот почему нам нужны все аргументы, которые можно собрать. И вот почему эта книга станет таким стимулом для всех пытливых умов.

На Марсе могут быть простые организмы или останки существ, живших в ранней истории планеты; жизнь также может существовать в покрытых льдом океанах спутника Юпитера Европы или спутника Сатурна Энцелада. Но мало кто поставит на это; и уж точно никто не ожидает найти сложную биосферу в таких местах. Для этого мы должны смотреть на далекие звезды, далеко за пределы досягаемости любого зонда, который мы можем сейчас построить.

Здесь перспективы гораздо ярче. За последние двадцать лет (и особенно за последние пять) ночное небо стало гораздо интереснее и привлекательнее для исследователей, чем для наших предков. Астрономы обнаружили, что многие звезды — возможно, даже большинство — окружены свитой планет, точно так же, как Солнце. Эти планеты обычно не обнаруживаются напрямую. Вместо этого они выдают свое присутствие эффектами, воздействующими на их родительскую звезду, которые можно обнаружить с помощью точных измерений: небольшие периодические движения звезды, вызванные гравитацией вращающейся планеты, и легкие повторяющиеся потускнения яркости звезды, когда планета проходит перед ней, блокируя небольшую часть ее света.

Особый интерес представляют возможные «близнецы» нашей Земли — планеты того же размера, что и наша, вращающиеся вокруг других солнцеподобных звезд по орбитам с температурой, при которой вода не кипит и не замерзает. Космический аппарат «Кеплер» идентифицировал многие из них, и мы можем с уверенностью заключить, что в нашей Галактике их миллиарды. В течение двадцати лет телескопы следующего поколения получат изображения ближайших из этих планет. Будет ли на них жизнь? Мы слишком мало знаем о том, как зародилась жизнь на Земле, чтобы делать уверенные ставки. Что вызвало переход от сложных молекул к сущностям, способным к метаболизму и размножению? Возможно, это была случайность, настолько редкая, что она произошла лишь однажды во всей Галактике. С другой стороны, этот решающий переход мог быть почти неизбежен при наличии «правильной» среды. Мы просто не знаем — как не знаем и того, является ли химия земной жизни на основе ДНК/РНК единственно возможной или лишь одной из многих химических основ, которые могли бы реализоваться в другом месте.

Более того, даже если простая жизнь широко распространена, мы не можем оценить шансы на то, что она эволюционирует в сложную биосферу. И даже если бы это произошло, результат все равно мог бы быть неузнаваемо иным. Я не буду задерживать дыхание, но программа SETI — это стоящая авантюра, потому что успех в поиске принес бы судьбоносное послание о том, что концепции логики и физики (если не сознания) не ограничиваются «железом» в человеческих черепах.

Кроме того, возможно, было бы слишком антропоцентрично ограничивать внимание планетами, подобными Земле. У писателей-фантастов есть другие идеи — шарообразные существа, плавающие в плотных атмосферах планет, подобных Юпитеру, рои разумных насекомых, наноразмерные роботы и т.д. Возможно, жизнь может процветать на планетах, выброшенных в ледяную тьму межзвездного пространства, чье основное тепло исходит от внутренней радиоактивности (процесса, нагревающего ядро Земли). Могут даже существовать диффузные живые структуры, свободно плавающие в межзвездных облаках; такие сущности жили бы (и, если разумны, думали бы) в замедленном темпе, но, возможно, проявили бы себя в далеком будущем — как «Черное Облако», предвиденное моим кембриджским наставником Фредом Хойлом.

Никакая жизнь не выживет на планете, чья центральная звезда, подобная Солнцу, станет гигантом и сбросит свои внешние слои. Такие соображения напоминают нам о бренности обитаемых миров (и о жизненной необходимости в конечном итоге вырваться из их оков). Мы также должны помнить, что кажущиеся искусственными сигналы могут исходить от сверхразумных (хотя и не обязательно сознательных) компьютеров, созданных расой инопланетных существ, которые уже вымерли.

Может быть, однажды мы найдем ИТ (внеземной разум). С другой стороны, эта книга предлагает 75 причин, по которым поиски SETI могут потерпеть неудачу; сложная биосфера Земли может быть уникальной. Это разочаровало бы искателей, но имело бы и положительную сторону: это дало бы нам, людям, право быть менее «космически скромными». Более того, такой исход не превратил бы жизнь в космическое второстепенное зрелище. Эволюция все еще может быть ближе к своему началу, чем к концу. Наша Солнечная система едва достигла среднего возраста, и, если люди избегут самоуничтожения, нас ждет постчеловеческая эра. Жизнь с Земли могла бы распространиться по Галактике, эволюционируя в кишащую сложность, далеко превосходящую то, что мы можем даже вообразить. Если так, то наша крошечная планета — эта бледно-голубая точка, плывущая в космосе — может быть самым важным местом во всей Галактике, и у первых межзвездных путешественников с Земли будет миссия, которая найдет отклик во всей Галактике и, возможно, за ее пределами.

Эти дебаты будут продолжаться десятилетиями. И Стивен Уэбб вместил всего в одну чрезвычайно занимательную книгу увлекательное изобилие аргументов и размышлений, которые обогатят эти дебаты. Мы должны быть ему благодарны.

Мартин Рис, Королевский астроном

Предисловие ко второму изданию

Я хотел бы поблагодарить Криса Кэрона из Springer как за его предложение обновить «Где же все?», так и за его поддержку на протяжении мучительного процесса обновления. Я рад, что второе издание книги выйдет в серии Springer «Наука и фантастика», детище Криса и его коллеги Анжелы Лахи, поскольку любое обсуждение парадокса Ферми находится на этом стимулирующем пересечении науки и научной фантастики. Спустя дюжину лет после публикации первого издания я еще сильнее убежден, что вопрос Ферми — одна из самых насущных проблем в науке, но по-прежнему остается фактом, что авторы научной фантастики внесли в дебаты по меньшей мере такой же вклад, как и профессиональные ученые.

За эти годы я обсуждал парадокс Ферми со слишком многими людьми, чтобы упомянуть их всех по имени, но я особенно хотел бы поблагодарить Милана Чирковича, Майка Лэмптона, Колина МакИннеса, Андерса Сандберга, Дэвида Уолтэма и Уилларда Уэллса за то, что они делились со мной идеями, статьями и рукописями. И, конечно, я должен поблагодарить Хайке и Джессику, которые делают все это стоящим.

Стивен Уэбб Ли-он-зе-Солент, июль 2014 г.

Предисловие к первому изданию

Эта книга о парадоксе Ферми — противоречии между очевидным отсутствием инопланетян и распространенным ожиданием, что мы должны видеть доказательства их существования. Меня захватил этот парадокс, когда я впервые столкнулся с ним около 17 лет назад, и он захватывает меня до сих пор. За эти годы многие авторы (слишком многие, чтобы упомянуть их здесь, хотя их имена есть в списке литературы в конце книги) очаровали меня своими работами о парадоксе. Их влияние на эту работу будет очевидным. Я также обсуждал парадокс со многими друзьями и коллегами; хотя их слишком много, чтобы упоминать по отдельности, я признателен им всем.

Несколько человек внесли непосредственный вклад в написание этой книги, и я хотел бы воспользоваться этой возможностью, чтобы поблагодарить их. Клайв Хорвуд из Praxis и Джон Уотсон из Springer оказали большую поддержку проекту; книга не была бы завершена без их советов и поддержки. (Я также хотел бы поблагодарить Джона за то, что он поделился своим излюбленным решением парадокса за приятным рабочим обедом.) Стюарт Кларк предоставил много полезных комментариев к раннему черновику рукописи; Боб Марриотт выловил несколько ошибок и солецизмов в более позднем черновике (Боб также прислал мне список из 101 решения парадокса, с 75 из которых я согласен); и я чрезвычайно благодарен Стиву Гиллетту за то, что он поправил меня по многим научным вопросам. (Я, конечно, несу ответственность за оставшиеся ошибки.) Несколько авторов и организаций любезно предоставили разрешение на воспроизведение рисунков; я особенно благодарен Лоре Гордон, Джеффри Лэндису, Иэну Уоллу, Сьюзен Лендрот, Рейнхарду Рэчелу, Хизер Линдси и Мерридет Миллер за помощь в получении подходящих рисунков. Я хотел бы поблагодарить Дэвида Гласпера за то, что он поделился своими воспоминаниями о детском происшествии, которое затронуло нас обоих. Наконец, конечно, я хотел бы поблагодарить свою семью — Хайке, Рона, Ронни, Питера, Джеки, Эмили и Эбигейл — за их терпение. Я тратил на писательство время, которое должен был бы провести с ними.

Стивен Уэбб Милтон-Кинс, июль 2002 г.

Содержание

Где все?
О Ферми и парадоксе
- Физик Энрико Ферми
- Парадокс
- Парадокс Ферми
Они здесь (или были здесь)
- Решение 1: Они здесь и называют себя венграми
- Решение 2: Они здесь и называют себя политиками
- Решение 3: Они бросают камни в Радивое Лаича
- Решение 4: Они наблюдают за нами с НЛО
- Решение 5: Они были здесь и оставили доказательства
- Решение 6: Они существуют, и они – это мы: мы все – инопланетяне!
- Решение 7: Сценарий зоопарка
- Решение 8: Сценарий запрета
- Решение 9: Гипотеза заповедника
- Решение 10: Бог существует
Они существуют, но мы их еще не видели и не слышали
- Решение 11: Звезды слишком далеко
- Решение 12: У них не было времени, чтобы добраться до нас
- Решение 13: Теория перколяции
- Решение 14: Подождите минутку
- Решение 15: Предел световой клетки
- Решение 16: Они передумали
- Решение 17: Мы — солнечные шовинисты
- Решение 18: Инопланетяне зеленые
- Решение 19: Они остаются дома
- Решение 20: Они сидят в интернете
- Решение 21: Против Империи
- Решение 22: Зонды Брэйсуэлла — фон Неймана
- Решение 23: Информационная панспермия
- Решение 24: Берсерки
- Решение 25: Они подают сигналы, но мы не знаем, как слушать
- Решение 26: Они подают сигналы, но мы не знаем, на какой частоте слушать
- Решение 27: Они подают сигналы, но мы не знаем, куда смотреть
- Решение 28: Сигнал уже есть в данных
- Решение 29: Мы слушаем недостаточно долго
- Решение 30: Они передают сигналы, но мы их не принимаем
- Решение 31: Все слушают, но никто не передает
- Решение 32: У них нет желания общаться
- Решение 33: Они развили другую математику
- Решение 34: Они зовут нас, но мы не распознаем сигнал
- Решение 35: Они используют иную физику
- Решение 36: Их технологии слишком сложны для нас
- Решение 37: Они не используют радиосигналы
- Решение 38: Они спрятаны в темной материи
- Решение 39: Они существуют в других измерениях
- Решение 40: Они взаимодействуют только с искусственным интеллектом
- Решение 41: Жизнь чрезвычайно редка
- Решение 42: Они учатся дистанционно
- Решение 43: Высокотехнологичные цивилизации нестабильны
- Решение 44: Великий фильтр уже позади
- Решение 45: Великий фильтр впереди
- Решение 46: Мы – первые
- Решение 47: Они достигли сингулярности
- Решение 48: Гипотеза трансценденции
- Решение 49: Гипотеза миграции
- Решение 50: Цивилизаций бесконечно много, но в нашем горизонте частиц — только мы

5. Их не существует

- Решение 51: Вселенная создана для нас
- Решение 50: Цивилизаций бесконечно много, но в нашем горизонте частиц — только мы
- Решение 52: Каноничный артефакт
- Решение 53: Жизнь могла возникнуть только недавно
- Решение 54: Планетные системы редки
- Решение 55: Каменистые планеты редки
- Решение 56: Водный мир
- Решение 57: Узкие зоны обитаемости
- Решение 58: Земля — первая
- Решение 59: У Земли есть оптимальный «насос эволюции»
- Решение 60: Галактика — опасное место
- Решение 61: Планетная система — опасное место
- Решение 62: У Земли уникальная система тектоники плит
- Решение 63: Луна уникальна
- Решение 64: Возникновение жизни редко
- Решение 65: Возникновение жизни редко (еще раз)
- Решение 66: «Златовласки» редки
- Решение 67: Переход от прокариот к эукариотам редок
- Решение 68: Виды, создающие инструменты, редки
- Решение 69: Высокие технологии не неизбежны
- Решение 70: Разум человеческого уровня редок
- Решение 71: Язык уникален для людей
- Решение 72: Наука не неизбежна
- Решение 73: Сознание не неизбежно
- Решение 74: Гея, Бог или Златовласка?

6. Заключение

Решение 75: Парадокс Ферми разрешен

Примечания
Литература
Указатель

1 Где же все?

В парадоксах есть что-то завораживающее. Визуальные парадоксы гравюр Маурица Эшера неизменно привлекают взгляд. Стихи, такие как «Предупреждение детям» Роберта Грейвса, играющие с парадоксом бесконечного регресса, заставляют кружиться голову. Парадокс лежит в основе романа Джозефа Хеллера «Уловка-22», одного из величайших романов 20-го века. Однако мой любимый парадокс — это парадокс Ферми.

Впервые я столкнулся с парадоксом Ферми летом 1984 года. Я только что окончил Бристольский университет, и мне следовало провести летние месяцы, изучая «Калибровочные теории в физике элементарных частиц» Эйчисона и Хея — обязательное чтение перед началом аспирантуры в Манчестерском университете. Вместо этого я проводил время, наслаждаясь солнцем на Бристольских холмах, изучая свое любимое чтение: «Научно-фантастический журнал Айзека Азимова». Как и у многих людей, научная фантастика пробудила мой интерес к науке. Именно читая произведения Айзека Азимова,¹ Артура Кларка и Роберта Хайнлайна и смотря такие фильмы, как «Запретная планета», я влюбился в науку. В том году в последовательных выпусках² журнала Азимова появились две заставляющие задуматься научно-популярные статьи. Первая, написанная Стивеном Гиллеттом, называлась просто «Парадокс Ферми». Вторая, решительное опровержение Роберта Фрейтаса, называлась «Парадокс Ферми: Настоящая нелепица».

Гиллетт рассуждал следующим образом. Предположим, как верили оптимисты, что Галактика является домом для многих внеземных цивилизаций. (Для экономии времени я часто буду называть внеземную цивилизацию ВЦ.) Тогда, поскольку Галактика чрезвычайно стара, велики шансы, что ВЦ будут опережать нас на миллионы или даже миллиарды лет. Российский астрофизик Николай Кардашев предложил полезный способ размышления о таких цивилизациях. Он утверждал, что мы можем классифицировать ВЦ по имеющейся у них технологии, и разработал 3-балльную шкалу для измерения мощности этой технологии. Цивилизация типа 1 по Кардашеву, или цивилизация KI, была бы сравнима с нашей: она могла бы использовать энергетические ресурсы планеты. Цивилизация KII была бы далеко за пределами нашей: она могла бы использовать энергетические ресурсы звезды. Цивилизация KIII могла бы использовать энергетические ресурсы целой галактики. Согласно Гиллетту, большинство ВЦ в Галактике относились бы к типу KII или KIII. Теперь все, что мы знаем о земной жизни, говорит нам, что жизнь имеет естественную тенденцию расширяться во все доступное пространство. Почему внеземная жизнь должна отличаться? Конечно, ВЦ захотели бы расшириться со своей родной планеты и выйти в Галактику. Но — и это ключевой момент — цивилизация KII или KIII должна была бы колонизировать Галактику за несколько миллионов лет. Галактика должна кишеть технологически развитыми цивилизациями. Они уже должны быть здесь! И все же мы не видим никаких доказательств существования ВЦ. Гиллетт назвал это парадоксом Ферми. (Я узнал, почему имя Ферми связано с этим парадоксом, несколько месяцев спустя, когда Эрик Джонс опубликовал препринт из Лос-Аламоса, описывающий происхождение парадокса; но об этом позже.) Для Гиллетта парадокс указывал на леденящий душу вывод: человечество одиноко во Вселенной.

Фрейтас считал все это чепухой. Он сравнил логику Гиллетта со следующим аргументом. Лемминги быстро размножаются — около 3 пометов в год, в каждом помете до 8 детенышей. Всего за несколько лет общая масса леммингов сравняется с массой всей земной биосферы. Земля должна кишеть леммингами. И все же большинство из нас не видят доказательств существования леммингов. Вы когда-нибудь видели лемминга? Линия рассуждений «парадокса Ферми» привела бы нас к выводу, что лемминги не существуют — однако, как указал Фрейтас, это было бы абсурдно. Что еще интереснее, он указал, что отсутствие доказательств существования ВЦ не особенно убедительно: если бы небольшие искусственные зонды были припаркованы, скажем, в Поясе астероидов, или более крупные зонды в Облаке Оорта, то у нас практически не было бы шансов их обнаружить. Кроме того, он утверждал, что логика так называемого парадокса ошибочна. Первые два шага в аргументе таковы: (i) если инопланетяне существуют, то они должны быть здесь; (ii) если они здесь, то мы должны их наблюдать. Сложность заключается в этих двух «должны». «Должен» — это не «обязан», и поэтому логически неверно обращать стрелку импликации. (Другими словами, тот факт, что мы их не наблюдали, не позволяет нам заключить, что их здесь нет, поэтому мы не можем заключить, что они не существуют.)

Пока мы не получим новую информацию, которая поможет разрешить парадокс, люди вольны следовать разным линиям рассуждений. В конце концов, именно это делает парадокс таким интересным. В случае парадокса Ферми ставки настолько высоки (существование или отсутствие инопланетного разума), а экспериментальные данные для аргументации настолько скудны (даже сейчас мы не можем быть уверены, что ВЦ здесь нет), что споры часто становятся жаркими. В дебатах Гиллетта-Фрейтаса я изначально встал на сторону Фрейтаса. Основной причиной было огромное количество чисел: в Галактике, возможно, до 400 миллиардов звезд, а во Вселенной столько же галактик, сколько звезд в нашей Галактике. Со времен Коперника наука учила нас, что в Земле нет ничего особенного. Следовательно, Земля не могла быть единственным домом для разумной жизни. И все же…

Аргумент Гиллетта засел у меня в голове. Я читал о космических чудесах с детства. Галактическая цивилизация трилогии «Основание», астроинженерные чудеса «Мира-Кольца», загадка корабля в «Свидании с Рамой» — все это было частью моего ментального багажа. И все же, где были эти чудеса? Воображение писателей-фантастов показало мне сотни возможных вселенных, но мои лекторы по астрономии ясно дали понять, что до сих пор, когда мы смотрим в реальную Вселенную, мы можем объяснить все, что видим, с помощью холодных уравнений физики. Проще говоря, Вселенная выглядит мертвой. Вопрос Ферми: где же все? Чем больше я думал об этом, тем более значимым казался мне парадокс. Мне казалось, что парадокс — это соревнование между двумя большими числами: множеством потенциальных мест для жизни против огромного возраста Вселенной. Первое число — это просто количество планет с подходящими условиями для развития жизни. Если мы примем Принцип Посредственности и предположим, что в Земле нет ничего особенного, то отсюда следует, что в Галактике существует много миллионов подходящих сред для жизни (и много миллиардов сред во Вселенной). Учитывая такое количество потенциальных очагов зарождения, жизнь должна быть распространена. Этот аргумент восходит, по крайней мере, к 4 веку до н.э., когда Метродор Хиосский писал, что «один колос пшеницы на большом поле так же странен, как один мир в бесконечном пространстве».

Рис. 1.1 Первое изображение Земли, сделанное с поверхности другой планеты: эта фотография была сделана в марте 2004 года марсоходом «Спирит». Землю едва видно на экране компьютера; ограничения технологии печати означают, что вы, возможно, не сможете ее здесь увидеть. Ранее, в 1990 году, «Вояджер-1» передал фотографию Земли, сделанную с гораздо большего расстояния — около 6 миллиардов километров. По словам Карла Сагана, Земля выглядела как бледно-голубая точка. Размышляя о незначительности скалы, на которой мы живем, и о миллиардах подобных скал, которые должны быть там, трудно поверить, что мы можем быть одни во Вселенной. (Источник: NASA)

Второе число теперь известно с поразительной точностью: последние космологические измерения³ говорят нам, что возраст Вселенной составляет 13,8 миллиарда лет (плюс-минус 37 миллионов лет). Чтобы вызвать ощущение такого большого промежутка времени, в таких обсуждениях обычно сжимают всю историю Вселенной в какой-то стандартный интервал. В данном случае я сожму текущий возраст Вселенной в стандартный земной год: другими словами, «Вселенский Год» сжимает всю историю Вселенной в 365 дней. В этой шкале времени одна секунда реального времени соответствует 437 годам; во Вселенском Году западная наука начинается примерно за 1 секунду до полуночи 31 декабря. В 1903 году братья Райт разработали управляемый полет; менее чем через четыре десятилетия немецкая ракета Фау-2 стала первым объектом, достигшим суборбитального полета; примерно через три десятилетия после этого, в 1977 году, «Вояджер-1» был запущен на ракете «Титан» и теперь достиг края межзвездного пространства. В течение типичной продолжительности жизни человека люди прошли путь от вида, по существу привязанного к Земле, до вида, способного запустить корабль, который в конечном итоге достигнет звезд. И все же этот промежуток времени представляет собой всего лишь последние 0,16 секунды Вселенского Года. Даже вся история нашего вида занимает гораздо меньше 1 часа последнего дня Вселенского Года. Однако в этом масштабе самые ранние ВЦ могли возникнуть в начале летних месяцев. Если колонизация Галактики может произойти за эквивалент нескольких часов, то можно было бы ожидать, что одна или несколько передовых технологических цивилизаций давно бы завершили эту работу. Даже если бы все они пошли по какому-то иному пути, кроме колонизации, разве мы не ожидали бы хотя бы услышать какие-то свидетельства их присутствия? Но Вселенная молчит. Парадокс, возможно, логически не доказывает отсутствие инопланетян, но, безусловно, вопрос Ферми заслуживает нашего внимания.

Рис. 1.2 Верх: Орвилл Райт за штурвалом в 1903 году. Внизу слева: ракета, запущенная с пусковой площадки в Германии в 1945 году. Внизу справа: запуск «Вояджера-1» в 1977 году. Огромный технологический прогресс менее чем за столетие. Как будут выглядеть наши корабли через тысячу лет? (Источник: верх — ВВС США; внизу слева — Crown Copyright 1946; внизу справа — NASA)

Таблица 1.1 Во Вселенском Году мы сжимаем 13,8 миллиарда лет в 365 дней. В этой шкале продолжительность жизни человека составляет долю секунды. Иисус жил примерно за 4,6 секунды до полуночи 31 декабря, а динозавры вымерли ранним утром 30 декабря.

«Реальное время «, «Время во Вселенском Году » «70 лет «, «0,16 с » «100 лет «, «0,23 с » «437 лет «, «1 с » «1000 лет «, «2,3 с » «2000 лет «, «4,6 с » «10000 лет «, «23 с » «100 000 лет «, «3 мин 50 с » «1 миллион лет «, «38 мин 20 с » «2 миллиона лет «, «1 ч 16 мин 40 с » «10 миллионов лет «, «6 ч 23 мин 20 с » «100 миллионов лет «, «2 дня 15 ч 53 мин 20 с «

Я был не единственным, кто находил парадокс Ферми интересным. За прошедшие годы многие люди предлагали свои решения парадокса, и у меня развилась привычка их собирать. Хотя существует захватывающий диапазон ответов на вопрос «где же все?», все они делятся на три класса. Во-первых, есть ответы, основанные на идее, что каким-то образом инопланетяне находятся (или находились) здесь. Это, вероятно, самое популярное решение парадокса. Безусловно, вера в разумную внеземную жизнь широко распространена. Опросы постоянно и последовательно показывают, что большинство американцев верят в существование летающих тарелок, кружащих вокруг Земли; доля европейцев, придерживающихся этого убеждения, кажется меньше, но тем не менее высока. Во-вторых, есть ответы, предполагающие, что ВЦ существуют, но по какой-то причине мы еще не нашли доказательств их существования. Это, вероятно, самая популярная категория ответов среди практикующих ученых. В-третьих, есть ответы, претендующие на объяснение того, почему человечество одиноко во Вселенной, или, по крайней мере, в Галактике; мы не слышим о внеземном разуме, потому что его нет. В 2002 году я опубликовал первое издание этой книги. В ней содержались обсуждения 50 решений парадокса Ферми, которые я собрал за годы, организованные по трем упомянутым выше классам. Почему дюжину лет спустя я чувствую необходимость во втором издании книги? В конце концов — и я не думаю, что это кого-то удивит — до сих пор нет убедительных доказательств существования внеземного разума. Что ж, хотя у нас нет окончательного ответа на вопрос «Где же все?», ученые добились огромного прогресса в лучшем понимании соответствующих факторов для многих предложенных решений. За последние двенадцать лет ученые многое узнали об экзопланетах, о планетарной динамике, о пределах жизни… мы даже узнали больше о генезисе первого предложенного решения парадокса («Они здесь, и они называют себя венграми»). Таким образом, многие обсуждения в первом издании теперь довольно устарели. Существует также тот факт, что в последние годы были предложены различные новые решения. Поэтому обновление раз в двенадцать лет кажется уместным. Первое издание книги содержало одно или два шутливых решения. Я решил их оставить и даже добавить еще пару, но это не означает, что к парадоксу Ферми не нужно относиться серьезно. Я считаю, что Великое Безмолвие становится все более оглушительным. С каждым поиском, который оказывается безрезультатным, с каждым годом, проходящим без того, чтобы ученые нашли какой-либо очевидный след внеземной активности в горах данных, собранных нашими телескопами, парадокс набирает силу. Я считаю, что вопрос Ферми становится одним из самых важных во всей науке — наравне с вопросами о природе сознания и объединении наших физических теорий.

Экспоненциальная запись. В книге используется экспоненциальная запись. Если вы не знакомы с этой записью, все, что вам нужно знать, это то, что это удобный метод для работы с очень большими и очень маленькими числами. В этой книге я всегда использую 10 в качестве основания, и поэтому, по сути, показатель степени считает количество нулей после 1. Умножение чисел с использованием этой записи простое: просто сложите показатели степени. Например: 100 = 10×10 = 10² и 1000 = 10×10×10 = 10³. Деление так же просто: вычтите один показатель степени из другого. Например: 1000 / 10 = 10^(3-1) = 10² = 100. Для чисел меньше единицы показатель степени отрицательный. Отрицательный показатель степени дает то же значение, что и обратная величина соответствующего положительного показателя степени. Таким образом: 10⁻² = 1/10² = 1/100 = 0,01 и 10⁻³ = 1/10³ = 1/1000 = 0,001. Используя экспоненциальную запись, мы можем записать, например, 1 миллион как 10⁶ и 1 миллиардную как 10⁻⁹. Это полезно в науке, где мы обычно имеем дело с очень большими и очень маленькими числами. Используя экспоненциальную запись, мы можем обсуждать количество звезд во Вселенной (их около 10²²) или массу электрона (которая составляет около 10⁻³⁰ кг), не прибегая к громоздким фразам типа «тысяча миллиардов миллиардов» или «триллион триллионов триллионных».

Цель этой книги, таким образом, — представить и обсудить 75 предложенных решений вопроса Ферми. Список решений не претендует на исчерпывающий характер; скорее, я выбрал их потому, что они репрезентативны или потому, что я думаю, что они обладают какой-то особенно интересной особенностью. Решения исходят от ученых, работающих в нескольких широко разнесенных областях, а также от авторов научной фантастики; в этой теме авторы были по крайней мере так же усердны, как и академики, и во многих случаях они предвосхитили работу профессиональных ученых. План книги следующий.

Глава 2 дает краткую биографию Ферми, сосредотачиваясь на его научных достижениях. Затем я обсуждаю понятие парадокса и представляю краткое обсуждение истории парадокса Ферми. Главы 3-5 представляют 74 моих любимых решения парадокса. Не все из них независимы, и иногда я возвращаюсь к решению в другом обличье, но все они были серьезно предложены в качестве ответа на вопрос Ферми. Я располагаю ответы в соответствии с тремя упомянутыми выше классами. Глава 3 обсуждает 10 предложений, основанных на идее, что ВЦ находятся или находились здесь. Глава 4 обсуждает 30 ответов, основанных на идее, что ВЦ существуют, но мы еще не нашли доказательств их существования. Глава 5 обсуждает 24 решения парадокса, основанных на идее, что мы одиноки. В расположении различных обсуждений есть своя логика, но я надеюсь, что разделы достаточно автономны, чтобы позволить читателям «заглядывать» в книгу и выбирать решения, которые их особенно интересуют. В обсуждениях я стараюсь быть как можно более беспристрастным, даже если я не согласен с решением (что я часто делаю).

Глава 6 содержит 75-е решение: мой собственный взгляд на разрешение парадокса. Это не особенно оригинальное предложение, но оно суммирует то, что, по моему мнению, парадокс Ферми может говорить нам о Вселенной, в которой мы живем. За этим следует глава примечаний и предложений для дальнейшего чтения. Материал, обсуждаемый в этой книге, охватывает различные предметы, от астрономии до зоологии, поэтому ссылки в последней главе обязательно широки по охвату. Они варьируются от научно-фантастических рассказов до научно-популярных книг и первичных исследовательских статей, опубликованных в научных журналах. Многие читатели могут столкнуться с трудностями при доступе к более специализированным ссылкам, но я надеюсь, что они, по крайней мере, смогут использовать эту главу для поиска связанной информации в Интернете.

Книга специально предназначена для широкой аудитории. Одна из прелестей парадокса Ферми заключается в том, что его можно оценить без необходимости какой-либо математики, кроме понимания экспоненциальной записи. Отсюда следует, что любой может представить разрешение парадокса Ферми; вам не нужно иметь за плечами годы научной и математической подготовки, чтобы внести свой вклад в дебаты. Я надеюсь, что читатель этой книги сможет придумать решение, о котором никто другой не подумал. Если вы это сделаете, пожалуйста, напишите мне и поделитесь!

2 О Ферми и Парадоксе

Прежде чем рассматривать достоинства различных предложенных решений парадокса Ферми, в этой главе излагаются некоторые предпосылки. Сначала я представлю краткую биографию самого Энрико Ферми, сосредоточившись лишь на нескольких из его многочисленных и разнообразных научных достижений. Я упомяну только те вклады в науку, на которые ссылаюсь в последующих разделах книги. Я игнорирую, например, его вклад в физику космических лучей: Ферми первым предложил реалистичную модель для объяснения происхождения высокоэнергетических частиц, бомбардирующих Землю из космоса. Эта работа отмечена названием спутниковой миссии НАСА по исследованию космических лучей — Космический гамма-телескоп Ферми. Действительно, научные достижения Ферми были настолько многочисленны, что Космический телескоп Ферми — лишь последнее из множества объектов, названных в его честь. Фермилаб в Батавии, штат Иллинойс, является одним из ведущих мировых центров физики элементарных частиц; элемент с атомным номером 100, впервые синтезированный в 1952 году при взрыве водородной бомбы, называется фермий (Fm); типичный масштаб длины в ядерной физике, $1 0^{-15}$ м, называется ферми; 8103 Ферми — астероид главного пояса, а Ферми — большой кратер на обратной стороне Луны; несколько сотрудников Института Энрико Ферми при Чикагском университете получили Нобелевские премии. За более подробной информацией о жизни Ферми, как в науке, так и вне ее, я рекомендую заинтересованному читателю обратиться к биографиям Ферми, перечисленным в Списке литературы.

Затем я обсуждаю понятие парадокса и кратко рассматриваю несколько примеров из различных областей. Парадокс сыграл важную роль в истории мысли, помогая мыслителям расширять свои концептуальные рамки, а иногда заставляя их принимать довольно контринтуитивные понятия. Интересно сравнить парадокс Ферми с этими более устоявшимися парадоксами.

Наконец, я обсуждаю, как возник сам парадокс Ферми — где все? Стоит отметить, что некоторые утверждают, что это не парадокс, и он не принадлежит Ферми. Тем не менее, мы увидим, что вопрос Ферми можно облечь в форму формального парадокса (если вы чувствуете в этом необходимость), и я объясню, как имя Ферми стало ассоциироваться с парадоксом, который старше, чем многие полагают.

Физик Энрико Ферми

Бесполезно пытаться остановить движение знания вперед. Невежество никогда не лучше знания.

Энрико Ферми

Энрико Ферми был самым всесторонним физиком прошлого века — теоретиком мирового класса, проводившим экспериментальную работу высочайшего уровня. Ни один другой физик со времен Ферми не переключался между теорией и экспериментом с такой легкостью, и маловероятно, что кто-то сделает это снова. Область науки стала слишком обширной, чтобы позволить такое пересечение.

Ферми родился в Риме 29 сентября 1901 года, он был третьим ребенком Альберто Ферми, государственного служащего, и Иды ДеГаттис, школьной учительницы. Он рано проявил способности к математике, и будучи студентом-физиком в Высшей нормальной школе в Пизе, он быстро превзошел своих учителей.⁵

Его первым крупным вкладом в физику был анализ поведения определенных фундаментальных частиц, составляющих материю. Эти частицы, такие как протоны, нейтроны и электроны, теперь в его честь называются фермионами. Ферми показал, как при сжатии материи, когда одинаковые фермионы сближаются, возникает сила отталкивания, которая сопротивляется дальнейшему сжатию. Это фермионное отталкивание играет важную роль в нашем понимании таких разнообразных явлений, как теплопроводность металлов и стабильность белых карликов. Вскоре после этого теория бета-распада Ферми (тип радиоактивности, при котором массивное ядро испускает электрон) укрепила его международную репутацию. Теория требовала, чтобы вместе с электроном испускалась призрачная частица, которую он назвал нейтрино — «маленький нейтральный». Не все верили в существование этого гипотетического фермиона, но Ферми оказался прав. Физики наконец обнаружили нейтрино в 1956 году. Хотя нейтрино остается довольно неуловимым из-за его нежелания взаимодействовать с обычной материей, его свойства играют глубокую роль в современных астрономических и космологических теориях.

В 1938 году Ферми был удостоен Нобелевской премии по физике, отчасти в знак признания разработанной им методики исследования атомного ядра. Его методика привела его к открытию новых радиоактивных элементов; бомбардируя природные элементы нейтронами, он получил более 40 искусственных радиоизотопов. Награда также была признанием его открытия способа замедления нейтронов. Это может показаться незначительным моментом, но он имеет глубокие практические применения, поскольку медленные нейтроны более эффективны, чем быстрые, в индуцировании радиоактивности. (Медленный нейтрон проводит больше времени в окрестности ядра-мишени и, следовательно, с большей вероятностью взаимодействует с ядром. Аналогично, хорошо нацеленный мяч для гольфа с большей вероятностью попадет в лунку, если он движется медленно: быстрый удар может прокатиться мимо.) Этот принцип используется при работе ядерных реакторов.

Рис. 2.1 Эта фотография Энрико Ферми, читающего лекцию по атомной теории, изображена на марке, выпущенной Почтовой службой США 29 сентября 2001 года в ознаменование столетия со дня рождения Ферми. (Источник: Американский институт физики, Визуальные архивы Эмилио Сегре)

Новости о награде омрачались ухудшением политической ситуации в Италии. Муссолини, все больше подпадая под влияние Гитлера, начал антисемитскую кампанию. Фашистское правительство Италии приняло законы, скопированные непосредственно с нацистских Нюрнбергских эдиктов. Законы напрямую не затрагивали Ферми или его двоих детей, которые считались арийцами, но жена Ферми, Лаура, была еврейкой. Они решили покинуть Италию, и Ферми принял предложение о работе в Америке.

Через две недели после прибытия в Нью-Йорк до Ферми дошли новости о том, что немецкие и австрийские ученые продемонстрировали ядерное деление. Эйнштейн, после некоторых уговоров, написал свое историческое письмо Рузвельту, предупредив президента о возможных последствиях ядерного деления. Ссылаясь на работу Ферми и его коллег, Эйнштейн предупредил, что в большой массе урана может быть запущена ядерная цепная реакция — реакция, которая может привести к высвобождению огромного количества энергии. Рузвельт был достаточно обеспокоен, чтобы профинансировать программу исследований оборонных возможностей. Ферми был глубоко вовлечен в эту программу.

Вопросы Ферми. Коллеги Ферми благоговели перед ним за его сверхъестественную способность видеть суть физической проблемы и описывать ее простыми словами. Его называли Папой, потому что он казался непогрешимым. Почти так же впечатляла его способность оценивать порядок величины ответа (часто выполняя сложные вычисления в уме). Ферми пытался привить эту способность своим студентам. Он без предупреждения требовал от них ответов на кажущиеся неразрешимыми вопросы. Сколько песчинок на пляжах мира? Как далеко может пролететь ворона без остановки? Сколько атомов из последнего вздоха Цезаря вы вдыхаете с каждым глотком воздуха? Такие «вопросы Ферми» (как их теперь называют) требовали от студентов опираться на свое понимание мира и повседневный опыт, делать грубые приближения, а не полагаться на книжные знания или имеющиеся сведения.

Архетипичный вопрос Ферми — тот, который он задал своим американским студентам: «Сколько настройщиков пианино в Чикаго?» Мы можем получить обоснованную оценку, в отличие от необоснованной догадки, рассуждая следующим образом.

Во-первых, предположим, что население Чикаго составляет 3 миллиона человек. (Я не проверял альманах, чтобы узнать, верно ли это; но делать явные оценки при отсутствии точных знаний — в этом вся суть упражнения. Чикаго — большой город, но не самый большой в Америке, поэтому мы можем быть уверены, что оценка вряд ли ошибочна более чем в 2 раза. Поскольку мы явно указали наше предположение, мы можем вернуться к расчету позже и пересмотреть ответ в свете уточненных данных.) Во-вторых, предположим, что пианино владеют семьи, а не отдельные лица, и проигнорируем пианино, принадлежащие учреждениям, таким как школы, университеты и оркестры. В-третьих, если мы предположим, что типичная семья состоит из 5 членов, то наша оценка — 600 000 семей в Чикаго. Мы знаем, что не каждая семья владеет пианино; наше четвертое предположение — что 1 семья из 20 владеет пианино. Таким образом, мы оцениваем, что в Чикаго 30 000 пианино. Теперь зададимся вопросом: сколько настроек потребуется 30 000 пианино за 1 год? Наше пятое предположение — что типичное пианино требует настройки раз в год — значит, в Чикаго ежегодно происходит 30 000 настроек пианино. Предположение шестое: настройщик пианино может настроить 2 пианино в день и работает 200 дней в году. Следовательно, один настройщик пианино настраивает 400 инструментов в год. Чтобы удовлетворить общее количество требуемых настроек, в Чикаго должно быть $30000/400 = 75$ настройщиков пианино. Нам нужна оценка, а не точная цифра, поэтому, наконец, мы округляем это число до ровных 100.

Как мы увидим позже, способность Ферми улавливать суть проблемы проявилась, когда он задал вопрос: «Где все?»

Физикам нужно было ответить на множество вопросов, прежде чем они смогли создать бомбу, и именно Ферми ответил на многие из них. 2 декабря 1942 года в импровизированной лаборатории, построенной на корте для сквоша под Западными трибунами стадиона Чикагского университета, группа Ферми успешно осуществила первую самоподдерживающуюся ядерную реакцию. Реактор, или «котел», состоял из блоков очищенного урана — всего около 6 тонн, — расположенных в матрице из графита. Графит замедлял нейтроны, позволяя им вызывать дальнейшее деление и поддерживать цепную реакцию. Управляющие стержни из кадмия, который является сильным поглотителем нейтронов, контролировали скорость цепной реакции. Реактор достиг критичности в 14:20, и первый тест длился 28 минут.

Ферми, с его непревзойденными знаниями в области ядерной физики, сыграл важную роль в Манхэттенском проекте. Он был там, в пустыне Аламогордо, 15 июля 1945 года, всего в 9 милях от эпицентра испытания «Тринити». Он лежал на земле лицом в направлении, противоположном бомбе. Увидев вспышку от мощного взрыва, он поднялся на ноги и бросил из руки маленькие кусочки бумаги. В неподвижном воздухе кусочки бумаги упали бы к его ногам, но когда через несколько секунд после вспышки пришла ударная волна, бумага сдвинулась горизонтально из-за смещения воздуха. Типичным для него образом он измерил смещение бумаги; поскольку он знал расстояние до источника, он смог немедленно оценить энергию взрыва.

После войны Ферми вернулся к академической жизни в Чикагском университете и заинтересовался природой и происхождением космических лучей. Однако в 1954 году у него диагностировали рак желудка. Эмилио Сегре, давний друг и коллега Ферми, навестил его в больнице. Ферми отдыхал после диагностической операции, и его кормили внутривенно. Даже в конце, согласно трогательному рассказу Сегре, Ферми сохранил свою любовь к наблюдению и вычислениям: он измерял скорость потока питательного раствора, считая капли и замеряя время секундомером. Ферми умер 29 ноября 1954 года в раннем возрасте 53 лет.

Парадокс

Это старые милые парадоксы, чтобы дураки смеялись в пивной.

Уильям Шекспир, Отелло, Акт II, Сцена 1

Наше слово «парадокс» происходит от двух греческих слов: para, означающего «против», и doxa, означающего «мнение». Оно описывает ситуацию, в которой наряду с одним мнением или интерпретацией существует другое, взаимоисключающее мнение. Слово приобрело множество слегка различающихся значений, но в основе каждого употребления лежит идея противоречия. Парадокс — это больше, чем просто несоответствие. Если вы говорите «идет дождь, не идет дождь», то вы противоречите себе, но парадокс требует большего. Парадокс возникает, когда вы начинаете с набора кажущихся самоочевидными предпосылок, а затем выводите заключение, которое их подрывает. Если ваш железобетонный аргумент доказывает, что должен идти дождь, но вы выглядываете и видите, что на улице сухо, то у вас есть парадокс, который нужно разрешить.

Рис. 2.2 Визуальный парадокс. Эта невозможная фигура — треугольник Пенроуза. Он назван в честь Роджера Пенроуза, британского математика, который придумал его в 1950-х годах. (Впервые он был создан еще раньше, в 1934 году, шведским художником-графиком Оскаром Реутерсвардом.) Иллюстрация, кажется, показывает трехмерное треугольное тело, но такой треугольник невозможно построить. Каждая вершина треугольника Пенроуза на самом деле является перспективным видом прямого угла. Художники, такие как Эшер и Реутерсвард, с удовольствием представляли визуальные парадоксы. (Источник: Tobias R.)

Слабый парадокс или заблуждение часто можно прояснить, немного подумав. Противоречие обычно возникает из-за ошибки в логической цепочке, ведущей от предпосылок к заключению. Например, начинающие студенты алгебры часто строят «доказательства» очевидно неверных утверждений, таких как $1 + 1 = 1$ . Такие «доказательства» обычно содержат шаг, на котором уравнение делится на ноль. В этом и заключается источник заблуждения, поскольку деление на ноль недопустимо в арифметике: если вы делите на ноль, вы можете «доказать» все что угодно.

Однако в сильном парадоксе источник противоречия не очевиден сразу; могут пройти столетия, прежде чем вопрос будет разрешен. Сильный парадокс способен бросить вызов нашим самым заветным теориям и убеждениям. Действительно, как однажды заметил математик Анатоль Рапопорт: «Парадоксы сыграли драматическую роль в истории мысли, часто предвещая революционные разработки в науке, математике и логике. Всякий раз, когда в какой-либо дисциплине мы обнаруживаем проблему, которую невозможно решить в рамках концептуальной структуры, которая предположительно должна применяться, мы испытываем шок. Шок может заставить нас отбросить старую структуру и принять новую».

Парадоксы изобилуют в логике, математике и физике, и найдется тип на любой вкус и интерес.

Несколько логических парадоксов

Старый парадокс, над которым размышляли философы с середины IV века до н. э. и который обсуждается до сих пор, — это парадокс лжеца. Его древнейшее приписывание — Евбулиду Милетскому, который спросил: «Человек говорит, что он лжет; истинно или ложно то, что он говорит?» Как бы ни анализировать это предложение, возникает противоречие. Тот же парадокс встречается в Новом Завете. Св. Павел в своем послании к Титу, первому епископу Крита, писал: «Один из них самих, даже пророк их собственный, сказал: критяне всегда лжецы». Неясно, осознавал ли Павел проблему в своем предложении, но когда допускается самореференция, парадокс почти неизбежен.

Одним из важнейших инструментов рассуждения, которыми мы обладаем, является сорит. На языке логиков сорит — это цепь связанных силлогизмов: предикат одного утверждения становится субъектом следующего утверждения. Приведенные ниже утверждения образуют типичный пример сорита:

все вороны — птицы;

все птицы — животные;

всем животным для выживания нужна вода.

Следуя по цепочке, мы должны логически заключить: всем воронам для выживания нужна вода.

Сориты важны, потому что они позволяют нам делать выводы, не охватывая все возможные случаи в эксперименте. В приведенном выше примере нам не нужно лишать ворон воды, чтобы знать, что это приведет к их смерти от жажды. Но иногда вывод сорита может быть абсурдным: мы имеем парадокс сорита. Например, если мы согласны с тем, что добавление одной песчинки к другой песчинке не создает кучу песка, и учитывая, что одна песчинка сама по себе не составляет кучу, то мы должны заключить, что никакое количество песка не может создать кучу. И все же мы видим кучи песка. Источник таких парадоксов лежит в намеренной неопределенности таких слов, как «куча». Другой парадокс — парадокс Тесея — основывается на неопределенности слова «тот же самый»: если вы восстанавливаете деревянный корабль, заменяя каждую доску, является ли он тем же самым кораблем? Политики, конечно, регулярно пользуются этими языковыми уловками.

Помимо соритов, мы все постоянно используем индукцию — вывод обобщений из конкретных случаев при рассуждении. Например, всякий раз, когда мы видим, как что-то падает, оно падает вниз: используя индукцию, мы предлагаем общий закон, а именно, что когда вещи падают, они всегда падают вниз, а не вверх. Индукция — настолько полезный метод, что все, что ставит его под сомнение, вызывает беспокойство. Рассмотрим парадокс ворона Гемпеля.¹⁰ Предположим, орнитолог после многих лет полевых наблюдений видел сотни черных воронов. Доказательств достаточно, чтобы она предложила гипотезу: «все вороны черные». Это стандартный процесс научной индукции. Каждый раз, когда орнитолог видит черного ворона, это небольшое свидетельство в пользу ее гипотезы. Теперь утверждение «все вороны черные» логически эквивалентно утверждению «все не-черные вещи — не-вороны». Если орнитолог видит кусок белого мела, то это наблюдение является небольшим свидетельством в пользу гипотезы «все не-черные вещи — не-вороны», но, следовательно, это должно быть свидетельством ее утверждения о том, что вороны черные. Почему наблюдение, касающееся мела, должно быть свидетельством гипотезы о птицах? Означает ли это, что орнитологи могут проводить ценную работу, сидя дома перед телевизором, не утруждая себя наблюдением за птицами на природе?

Другой логический парадокс — парадокс неожиданной казни, в котором судья говорит осужденному: «Вас повесят на следующей неделе, но, чтобы избавить вас от душевных мук, день исполнения приговора станет сюрпризом». Заключенный рассуждает, что палач не может ждать до пятницы, чтобы исполнить приказ судьи: такая долгая задержка означает, что все будут знать, что казнь состоится в этот день — казнь не будет сюрпризом. Значит, пятница исключается. Но если пятница исключена, то по той же логике исключается и четверг. То же самое касается среды, вторника и понедельника. Заключенный, с огромным облегчением, приходит к выводу, что приговор не может быть приведен в исполнение. Тем не менее, он совершенно удивлен, когда палач ведет его на виселицу в четверг! Этот аргумент, который также известен под названиями «парадокс неожиданного экзамена» и «парадокс предсказания», породил огромную литературу.¹¹

Несколько научных парадоксов

Хотя размышлять о лжецах, воронах и осужденных часто забавно, а иногда и полезно, аргументы, связанные с логическими парадоксами, слишком часто, по крайней мере на мой вкус, сводятся к дискуссии о точном значении и употреблении слов. Такие дискуссии хороши, если вы философ, но, по моему мнению, действительно увлекательные парадоксы можно найти в науке.

Парадокс близнецов, связанный с явлением замедления времени в специальной теории относительности, пожалуй, один из самых известных. Предположим, один близнец остается дома, а другой отправляется к далекой звезде со скоростью, близкой к скорости света. Для оставшегося дома близнеца часы его брата идут медленнее: его близнец стареет медленнее, чем он сам. Хотя это явление противоречит здравому смыслу, это экспериментально подтвержденный факт. Но ведь теория относительности говорит нам, что путешествующий близнец может считать себя находящимся в покое? С его точки зрения, часы земного близнеца идут медленнее; оставшийся дома близнец должен стареть медленнее. Так что же произойдет, когда путешественник вернется? Они не могут оба быть правы. Невозможно, чтобы оба близнеца были моложе друг друга!

Разрешение этого парадокса простое: путаница возникает из-за неправильного применения специальной теории относительности. Эти два сценария не взаимозаменяемы, потому что только путешествующий близнец ускоряется до световой скорости, замедляется на полпути своего путешествия и повторяет все это на обратном пути. Все могут согласиться, что оставшийся дома близнец не испытывает такого ускорения. Таким образом, путешественник стареет медленнее, чем земной близнец; он возвращается и находит своего брата постаревшим или даже мертвым. Инопланетный посетитель Земли наблюдал бы то же явление по возвращении на свою родную планету: его оставшиеся дома братья и сестры (если у инопланетян есть братья и сестры) были бы старше или давно умерли. Такое поведение, безусловно, противоречит нашему опыту, но это не парадокс — скорее, печальный факт межзвездных путешествий.¹²

Так называемый парадокс файервола (огненной стены) гораздо моложе парадокса близнецов. Он был впервые предложен в 2012 году,¹³ и с тех пор шквал статей пытался разрешить лежащую в его основе загадку. На момент написания никому не удалось потушить файервол; он остается тревожной проблемой для теоретической физики. Парадокс возникает из-за очевидного противоречия между предсказаниями, сделанными тремя фундаментальными теориями физики: квантовой теорией, общей теорией относительности и комплементарностью.

Квантовая теория — наша лучшая теория физических процессов, происходящих в природе. Это вероятностная теория, что означает, что она не предсказывает, что произойдет определенно; скорее, она дает вероятность того, что произойдет какое-то конкретное событие. Таким образом, квантовая теория имеет смысл только в том случае, если вероятности всех различных исходов события в сумме равны 1. Если вы сложите вероятности всех возможных исходов и обнаружите, что результат равен 0.8 или 1.3 или любому значению, кроме 1, — то результат бессмысленен. Отсюда следует, что информация в квантовой теории не может быть потеряна и не может быть клонирована: если бы информация каким-то образом исчезла или могла быть скопирована, то вероятности не суммировались бы до 1, и результат был бы бессмысленным.

Общая теория относительности, наша лучшая теория гравитации, является классической, а не квантовой теорией. Другими словами, она дает определенное предсказание исхода события, а не диапазон вероятностей для различных возможных исходов. Общая теория относительности описывает гравитацию в терминах искривления пространства-времени, и одно из ее предсказаний состоит в том, что когда искривление пространства-времени становится достаточно сильным, может образоваться черная дыра. Черная дыра — это область пространства, где даже сам свет движется недостаточно быстро, чтобы вырваться из тисков гравитации. Черную дыру окружает горизонт событий, «поверхность невозврата». Если вы находитесь вне горизонта событий, то всегда возможно, хотя бы в принципе, покинуть окрестности черной дыры; однако, если вы пересечете горизонт событий, любая попытка покинуть черную дыру неизбежно закончится неудачей. Важно отметить, что согласно общей теории относительности вы не заметите ничего особенного при пересечении горизонта событий; нет знака, отмечающего границу в пространстве, за которой лежит черная дыра. Обычная аналогия — гребная лодка на реке с все более быстрым течением, которое завершается водосливом. Река содержит точку невозврата, за которой мускульная сила любого гребца не сможет преодолеть течение. Если лодка пройдет точку невозврата, ее судьба решена: она будет унесена через водослив. Но ничто в реке не отмечает эту точку невозврата, и лодка может спокойно проплыть мимо этой точки, не заметив никаких изменений. То же самое и с горизонтом событий, окружающим черную дыру.

В середине 1970-х Стивен Хокинг представил физике информационный парадокс черной дыры. Хокинг показал, что черные дыры на самом деле излучают: квантовые эффекты вблизи поверхности горизонта событий означают, что частицы могут покинуть окрестности горизонта. Черные дыры испускают так называемое излучение Хокинга, и это излучение несет с собой информацию и энергию. Этот эффект приводит к тому, что черная дыра теряет энергию, что, в свою очередь, означает, что она сжимается. В конце концов, черная дыра испаряется. Вопрос в том, что происходит с информацией, которая находилась внутри черной дыры? Если информация уносится излучением Хокинга, то информация должна была быть клонирована: информация не могла вырваться из-за горизонта событий. Но наличие двух копий информации нарушает квантовую теорию, потому что это означало бы, что вероятности не суммируются до единицы. Так, может быть, информация исчезает, когда черная дыра испаряется? Но исчезновение информации нарушает квантовую теорию, потому что это означало бы, что вероятности не суммируются до единицы. Мы имеем парадокс: квантовая теория и общая теория относительности, по-видимому, дают противоречивые описания того, что происходит с любой информацией, которая может упасть в черную дыру.

В начале 1990-х Леонард Сасскинд и его коллеги предложили нечто под названием комплементарность в качестве решения информационного парадокса черной дыры. Идея Сасскинда заключалась в том, что в некотором смысле проблема заключается в перспективе: наблюдатели внутри и снаружи горизонта событий видят разные вещи. Наблюдатель вне черной дыры видит, как информация собирается на горизонте событий, а затем в конечном итоге покидает черную дыру в виде излучения Хокинга. Наблюдатель внутри черной дыры видит информацию как находящуюся внутри горизонта событий. Поскольку два наблюдателя не могут общаться, парадокс избегается. Предложение Сасскинда в некотором смысле позволяет информации быть как внутри, так и снаружи горизонта событий таким образом, что это не нарушает требований квантовой теории.

Его предложение получило поддержку в 1997 году, когда Хуан Малдасена предложил идею,¹⁴ называемую AdS/CFT соответствием. Идея гласит, что теория струн (которая автоматически содержит гравитацию) эквивалентна квантовой теории без гравитации в пространстве меньшего числа измерений. Статья Малдасены оказала огромное влияние, потому что она позволяет физикам решать проблемы, которые иначе были бы слишком сложными: если проблема неразрешима в одном режиме, просто переключитесь на другой режим, где она может быть разрешима, выполните там работу, а затем вернитесь в исходный режим. Как бы безумно это ни звучало, AdS/CFT соответствие утверждает, что трехмерное внутреннее пространство черной дыры с гравитацией эквивалентно квантовой теории без гравитации, которая находится прямо над двумерной поверхностью горизонта. Множество теоретических работ, основанных на этом соответствии, казалось, подтверждали предложение о комплементарности. Казалось, что информация не теряется, квантовая теория спасена, и информационный парадокс решен.

Однако в 2012 году четыре физика (Ахмед Альмхейри, Дональд Марольф, Джозеф Полчински и Джеймс Салли, известные под общим названием AMPS) обнаружили нечто тревожное, когда попытались описать процесс испарения черной дыры в терминах комплементарности. Согласно их анализу, когда черная дыра прошла примерно половину процесса испарения, она потеряла так много информации через излучение Хокинга, что оставшейся информации на двумерной поверхности горизонта недостаточно для представления трехмерного внутреннего пространства черной дыры с гравитацией. Это проявляется в явлении, которое AMPS назвали файерволом: наблюдатель, падающий в черную дыру, сгорает дотла на поверхности чуть выше горизонта событий. Но этот эффект просто не должен происходить согласно общей теории относительности: ничто в пространстве не должно отмечать «поверхность невозврата». Таким образом, парадокс вернулся, и стал еще хуже, потому что теперь у нас есть три элемента, борющихся за внимание: квантовая теория, общая теория относительности и комплементарность. На момент написания ситуация является запутанной. Ясность в конечном итоге вернется — возможно, с вкладом из отдельной области науки, такой как теория информации — и, разрешив парадокс файервола, мы больше узнаем о некоторых фундаментальных концепциях физики.

Парадоксу близнецов и парадоксу файервола предшествует парадокс, названный в честь Генриха Ольберса,¹⁵ который рассмотрел вопрос, задаваемый бесчисленным количеством детей — «Почему ночное небо темное?» — и показал, что темнота ночи глубоко таинственна. Его рассуждения основывались на двух предпосылках. Во-первых, Вселенная бесконечна в своем протяжении. Во-вторых, звезды разбросаны случайным образом по всей Вселенной. (Ольберс не знал о существовании галактик, которые не были признаны звездными скоплениями до примерно 75 лет после его смерти, но его рассуждения это не затрагивает. Его аргумент работает точно так же для галактик, как и для звезд.) Из этих предпосылок он пришел к неудобному выводу: в каком бы направлении вы ни смотрели, ваша линия обзора должна в конечном итоге упереться в звезду — следовательно, ночное небо должно быть ярким.

Парадокс Ольберса. Предположим, все звезды имеют одинаковую внутреннюю яркость. (Следующий аргумент проще при этом предположении, но вывод никоим образом от него не зависит.) Теперь рассмотрим тонкую оболочку звезд (назовем ее оболочкой А) с Землей в центре и другую тонкую оболочку звезд (оболочку В), также с центром на Земле, с радиусом в два раза больше, чем у оболочки А. Другими словами, оболочка В в два раза дальше от нас, чем оболочка А.

Звезда в оболочке В будет казаться в 1/4 раза ярче, чем звезда в оболочке А. (Это закон обратных квадратов: если расстояние до источника света увеличивается в 2 раза, видимая яркость источника света уменьшается в $2 \times 2 = 4$ раза.) С другой стороны, площадь поверхности оболочки В в 4 раза больше, чем у оболочки А, поэтому она содержит в 4 раза больше звезд. В четыре раза больше звезд, каждая из которых в 1/4 раза ярче: общая яркость оболочки В точно такая же, как общая яркость оболочки А! Но это работает для любых двух оболочек звезд. Вклад в яркость ночного неба от далекой оболочки звезд такой же, как от близкой оболочки. Если Вселенная бесконечна в своем протяжении, то ночное небо должно быть бесконечно ярким.

Этот аргумент не совсем верен: свет от чрезвычайно далекой звезды будет перехвачен промежуточной звездой. Тем не менее, в бесконечной Вселенной с равномерным распределением звезд любая линия обзора в конечном итоге наткнется на звезду. Далекое от того, чтобы быть темным, все ночное небо должно быть таким же ослепительным, как Солнце. Ночное небо должно ослеплять нас своей яркостью!

Рис. 2.3 Предположим, звезды равномерно распределены в пространстве. Яркость звезды уменьшается как квадрат расстояния от наблюдателя (observer), но количество звезд увеличивается как квадрат расстояния от наблюдателя. Эти два эффекта компенсируют друг друга, и каждая показанная выше сетка вносит одинаковый вклад в яркость. Поскольку существует бесконечное число таких сеток, ночное небо должно быть бесконечно ярким. Даже с учетом того, что близкие звезды блокируют свет от далеких звезд, ночное небо должно быть ослепительно ярким. (Источник: Htykym)

Как мы можем разрешить парадокс? Первое объяснение, которое приходит на ум, — это то, что облака газа или пыли скрывают свет от далеких звезд. Вселенная действительно содержит такие облака, но они не могут защитить нас от парадокса Ольберса: если облака поглощают свет, они нагреются до тех пор, пока не достигнут той же средней температуры, что и сами звезды. Оказывается, парадокс объясняется одним из самых драматических открытий, когда-либо сделанных астрономами: Вселенная имеет конечный возраст. Поскольку возраст Вселенной составляет всего около 13.8 миллиардов лет, та часть, которую мы можем видеть, конечна по размеру. Чтобы ночное небо было таким же ярким, как поверхность Солнца, наблюдаемая Вселенная должна была бы быть почти в миллион раз больше, чем она есть. (То, что Вселенная расширяется, также помогает объяснить парадокс: свет от далеких объектов смещается в красную сторону из-за расширения, и поэтому далекие объекты менее яркие, чем можно было бы ожидать из закона обратных квадратов. Однако основное объяснение исходит из конечного возраста Вселенной.)

Удивительно, что, размышляя над таким простым вопросом — «Почему ночное небо темное?» — можно было прийти к выводу, что Вселенная расширяется и имеет конечный возраст. Возможно, простой вопрос, который задал Ферми — «Где все?» — ведет к еще более важному выводу.

Парадокс Ферми

Иногда я думаю, что мы одни. Иногда я думаю, что нет. В любом случае, мысль ошеломляющая.

Бакминстер Фуллер

Благодаря детективной работе ученого из Лос-Аламоса Эрика Джонса, на отчете которого я в значительной степени основываюсь¹⁶ в этом разделе, мы знаем происхождение парадокса Ферми.

Весной и летом 1950 года нью-йоркские газеты были взбудоражены незначительной тайной: исчезновением общественных мусорных баков. Этот год также был пиком сообщений о летающих тарелках, еще одной теме, заполнявшей колонки газет. 20 мая 1950 года журнал The New Yorker опубликовал карикатуру Алана Данна, которая забавно ссылалась на обе истории.

Летом 1950 года Ферми находился в Лос-Аламосе. Однажды он беседовал с Эдвардом Теллером и Гербертом Йорком, когда они шли обедать в Фуллер Лодж. Темой их разговора была недавняя волна наблюдений летающих тарелок. К ним присоединился Эмиль Конопински и рассказал им о карикатуре Данна. Ферми с иронией заметил, что теория Данна разумна, поскольку объясняет два разных явления: исчезновение мусорных баков и сообщения о летающих тарелках. После шутки Ферми последовала серьезная дискуссия о том, могут ли летающие тарелки превышать скорость света. Ферми спросил Теллера, какова, по его мнению, вероятность получения доказательств сверхсветового путешествия к 1960 году. Ферми сказал, что оценка Теллера один к миллиону слишком низка; Ферми считал, что это скорее один к десяти.

Четверо сели обедать, и их разговор перешел на более приземленные темы. Затем, посреди разговора и совершенно неожиданно, Ферми спросил: «Где все?» Его собеседники за обедом — Теллер, Йорк и Конопински — сразу поняли, что он говорит о внеземных посетителях. И поскольку это был Ферми, возможно, они поняли, что это более тревожный и глубокий вопрос, чем кажется на первый взгляд. Йорк вспоминает, что Ферми произвел серию быстрых расчетов и пришел к выводу, что нас должны были посетить давно и много раз.

Рис. 2.4 По причинам, понятным только им, инопланетяне возвращаются на свою родную планету с мусорными баками, принадлежащими Департаменту санитарии Нью-Йорка. (Источник: The New Yorker Collection 1950, художник Алан Данн, с cartoonbank.com; все права защищены)

Ни Ферми, ни другие никогда не публиковали эти расчеты, но мы можем сделать разумное предположение о ходе его мыслей. Сначала он должен был сделать оценку числа ВЦ (внеземных цивилизаций) в Галактике, и это то, что мы можем оценить сами. В конце концов, вопрос «Сколько существует развитых коммуникативных внеземных цивилизаций в Галактике?» — это типичный вопрос Ферми!

Рис. 2.5 Эдвард Теллер (слева) с Ферми в 1951 году, вскоре после того, как Ферми впервые задал свой вопрос. (Источник: Американский институт физики, Визуальные архивы Эмилио Сегре)

Вопрос Ферми: Сколько существует коммуникативных цивилизаций?

Представим число коммуникативных ВЦ в Галактике символом N. Чтобы оценить N, нам сначала нужно знать годовую скорость R формирования звезд в Галактике. Нам также нужно знать долю fp звезд, обладающих планетами, и, для звезд с планетами, число ne планет с подходящими для жизни условиями. Нам также нужна доля fl подходящих планет, на которых действительно развивается жизнь; доля fi этих планет, на которых жизнь развивает интеллект; и доля fc разумных форм жизни, которые развивают культуру, способную к межзвездной коммуникации. Наконец, нам нужно знать время L, в годах, которое такая культура будет посвящать коммуникации. Умножив все эти факторы вместе, мы получим оценку для N. Мы можем записать это как простое уравнение:

N = R × f_p × n_e × f_l × f_i × f_c × L.

Обратите внимание, что уравнение, показанное в предыдущем блоке, а именно

N = R × f_p × n_e × f_l × f_i × f_c × L.

является не более «правильным» уравнением для числа коммуникативных ВЦ, чем

N = p_c × n_f × f_p × n_t × R

является уравнением для числа настройщиков пианино в Чикаго. Тем не менее, если мы присвоим разумные значения различным факторам в уравнении — всегда с пониманием того, что такие значения могут и будут меняться по мере роста наших знаний, — мы получим грубую оценку числа ВЦ в Галактике. Трудность, с которой мы сталкиваемся, заключается в разной степени нашего незнания различных членов уравнения. Когда астрономов просят предоставить значения для этих членов, их ответы варьируются от «Мы достаточно уверены» (для фактора R) до «Мы уточним это в течение следующих нескольких десятилетий» (для фактора ne) до «Откуда, черт возьми, нам знать?» (для фактора L). По крайней мере, когда мы пытаемся оценить число настройщиков пианино в Чикаго, мы можем быть достаточно уверены, что наши различные под-оценки не являются дико ошибочными; такой уверенности не может быть в нашей оценке числа коммуникативных ВЦ. Тем не менее, в отсутствие каких-либо определенных знаний о ВЦ, как еще мы можем действовать? (Уравнение выше, кстати, достигло определенного культового статуса в науке; оно известно как уравнение Дрейка, в честь радиоастронома¹⁷ Фрэнка Дрейка, который первым явно использовал его. Уравнение Дрейка было центральным пунктом чрезвычайно влиятельной конференции по поиску внеземного разума, состоявшейся в Грин-Бэнк в 1961 году — через одиннадцать лет после замечания Ферми.)

Рис. 2.6 Герберт Йорк, один из собеседников Ферми за обедом. (Источник: Американский институт физики, Визуальные архивы Эмилио Сегре)

В 1950 году Ферми знал бы гораздо меньше о различных факторах, играющих роль в приведенном выше «уравнении», чем мы сейчас, но он, безусловно, мог сделать некоторые разумные предположения — руководствуясь, как и он, Принципом Посредственности: нет ничего особенного в Земле или нашей Солнечной системе. Если бы он предположил скорость звездообразования в 1 звезду в год, он бы не слишком ошибся. Значения f_p = 0.5 (половина звезд имеет планеты) и ne = 2 (звезды с планетами в среднем имеют по 2 планеты с благоприятными для жизни условиями) кажутся вполне разумными. Остальные факторы гораздо более субъективны; если бы он был оптимистом, Ферми, возможно, выбрал бы f_l = 1 (каждая планета, на которой может развиться жизнь, разовьет ее), f_i = 1 (как только жизнь разовьется, разумная жизнь непременно последует), f_c = 0.1 (1 из 10 разумных форм жизни разовьет цивилизацию, способную и желающую общаться) и L = 10⁶ (цивилизации остаются в фазе коммуникации около 1 миллиона лет). Если бы Ферми рассуждал таким образом, он пришел бы к оценке N = 10⁶. Другими словами, прямо сейчас может существовать миллион цивилизаций, пытающихся связаться с нами. Некоторые из них должны быть гораздо более технологически развитыми, чем мы. Так почему мы их не слышим?

Рис. 2.7 Эмиль Конопински (крайний слева), еще один из собеседников Ферми за обедом. (Источник: Американский институт физики, Визуальные архивы Эмилио Сегре)

Действительно, продолжая эту линию рассуждений, почему они еще не здесь? Если некоторые цивилизации чрезвычайно долгоживущие, то мы могли бы ожидать, что они колонизируют Галактику — и сделали это еще до того, как на Земле развилась многоклеточная жизнь. Галактика должна кишеть внеземными цивилизациями. Тем не менее, мы не видим никаких их признаков. Мы уже должны были бы знать об их существовании, но мы не знаем. Где они?

Рис. 2.8 Уравнение Дрейка — это способ оценки числа коммуникативных цивилизаций в Галактике. Дрейк разработал уравнение так, чтобы оно могло лечь в основу повестки дня первой в истории встречи SETI, состоявшейся в 1961 году в NRAO Грин-Бэнк, Западная Вирджиния. Эта памятная доска находится на той же стене, где висела доска, на которой впервые было написано уравнение. (Источник: SETI League)

Соблазнительно рассматривать это как не более чем мимолетный вопрос о межзвездных путешествиях, но можно явно сформулировать этот аргумент как парадокс,¹⁸ и мы можем быть достаточно уверены, что Ферми оценил бы парадоксальный аспект своего вопроса. Где все? Это парадокс Ферми.

Обратите внимание, что парадокс заключается не в том, что внеземные цивилизации не существуют. (Я понятия не имею, верил ли Ферми в существование внеземного разума, но подозреваю, что, как и многие физики, он верил.) Скорее, парадокс — или, по крайней мере, расширенная версия парадокса, которая отмечает, что они не только не здесь, но и что мы не слышали от них и не видели никаких свидетельств их деятельности в Галактике, — заключается в том, что мы не наблюдаем никаких их признаков, хотя могли бы ожидать этого. Одно из объяснений парадокса действительно заключается в том, что мы — единственная развитая цивилизация, но это лишь одно из нескольких объяснений.

∗∗∗

Мы можем оценить силу парадокса Ферми, когда поймем, что он был независимо открыт четыре раза: его, возможно, правильнее было бы называть парадоксом Циолковского–Ферми–Вьюинга–Харта.

Константин Циолковский, научный провидец,¹⁹ разработавший теоретические основы космических полетов еще в 1903 году, глубоко верил в монистическую доктрину о том, что конечная реальность полностью состоит из одной субстанции. Если все части Вселенной одинаковы, следовало, что должны существовать другие планетные системы, подобные нашей, и что некоторые из этих планет будут обладать жизнью. Однако, что вполне естественно, учитывая его интерес к деталям космических полетов, Циолковский также твердо верил, что человечество построит среды обитания в Солнечной системе, а затем двинется в космос. Его чувства были выражены в его знаменитой фразе: «Земля — колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели». Монист в нем побуждал его утверждать, что если мы расширяемся в космос, то все эти другие виды должны делать то же самое. Логика неоспорима, и Циолковский осознавал, что это ведет к парадоксу при одновременном утверждении, что человечество будет расширяться в космос и что Вселенная полна разумной жизни. В 1933 году, задолго до того, как Ферми задал свой вопрос, Циолковский указал, что люди отрицают существование ВЦ, потому что (i) если бы такие цивилизации существовали, то их представители посетили бы Землю, и (ii) если бы такие цивилизации существовали, то они дали бы нам какой-то знак своего существования. Это не только четкое изложение парадокса, Циолковский предложил решение: он верил, что развитые разумы — «совершенные небесные существа» — считают человечество еще не готовым к посещению.

Технические работы Циолковского по ракетостроению и космонавтике широко обсуждались, но остальная часть его обильного творчества в советское время в основном игнорировалась. Поэтому признание его обсуждения парадокса пришло лишь недавно. (Собственный вклад Ферми постигла не лучшая участь. Саган упомянул Ферми и его вопрос в сноске к статье, опубликованной в 1963 году, но не дал никакой ссылки, кроме того, что дискуссия в Лос-Аламосе была «теперь довольно хорошо известна». В своей влиятельной книге 1966 года «Разумная жизнь во Вселенной» Саган и Шкловский начинают главу с цитаты «Где они?»; они приписывают цитату Ферми, но неправильно указывают, что она была произнесена в 1943 году. В более поздней статье Саган говорит, что цитата Ферми была «возможно, апокрифической».)

В 1975 году английский инженер Дэвид Вьюинг ясно изложил дилемму.²⁰ Цитата из его статьи хорошо ее резюмирует: «Вот, значит, парадокс: вся наша логика, весь наш анти-изоцентризм уверяют нас, что мы не уникальны — что они должны быть там. И все же мы их не видим». Вьюинг признает, что Ферми первым задал важный вопрос — «Где они?» — и что этот вопрос ведет к парадоксу. Насколько мне известно, эта статья является первой, которая прямо ссылается на парадокс Ферми.

Однако именно статья Майкла Харта 1975 года²¹ в Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society вызвала взрыв интереса к парадоксу. Харт требовал объяснения одного ключевого факта: в настоящее время на Земле нет разумных существ из космоса. Он утверждал, что существует четыре категории объяснений этого факта. Во-первых, «физические объяснения» — они основаны на какой-либо трудности, которая делает космические путешествия неосуществимыми. Во-вторых, «социологические объяснения» — по сути, эти объяснения предполагают, что инопланетяне решили не посещать Землю. В-третьих, «временные объяснения» — они предполагают, что у ВЦ не было времени добраться до нас. В-четвертых, существуют объяснения, утверждающие, что, возможно, инопланетяне посещали Землю, но мы их сейчас не видим. Эти категории должны были исчерпать все возможности. Затем Харт решительно показал, как ни одна из этих четырех категорий не дает убедительного объяснения ключевого факта, что привело его к предложению собственного объяснения: мы — первая цивилизация в нашей Галактике.

Статья Харта привела к оживленной дискуссии, большая часть которой появилась на страницах Quarterly Journal. Это была дискуссия, в которую мог вступить любой — один из самых ранних вкладов поступил из Палаты лордов²² в Вестминстере! Возможно, самое спорное предложение поступило от Фрэнка Типлера в статье с бескомпромиссным названием «Внеземные разумные существа не существуют». Типлер рассуждал,²³ что развитые ВЦ могли бы использовать самовоспроизводящиеся зонды для исследования или колонизации Галактики дешево и за относительно короткое время. Аннотация к статье Типлера подводит итог: «Утверждается, что если внеземные разумные существа существуют, то их космические корабли уже должны присутствовать в нашей Солнечной системе». Типлер утверждал, что у программы SETI нет шансов на успех, и поэтому она является пустой тратой времени и денег. Его аргумент подлил масла в огонь дебатов и привел к новому раунду споров. Самое хладнокровное и лучшее резюме²⁴ аргументов поступило от Дэвида Брина, который назвал парадокс «Великим Молчанием».

В 1979 году Бен Цукерман и Майкл Харт организовали конференцию для обсуждения парадокса Ферми. Материалы были опубликованы²⁵ в виде книги, и хотя том содержит различные точки зрения, трудно читать его, не приходя к выводу, что у ВЦ есть средства, мотив и возможность колонизировать Галактику. Средства: межзвездные путешествия кажутся возможными, хотя и нелегкими. Мотив: Цукерман показал, как некоторые ВЦ будут вынуждены к межзвездным путешествиям из-за смерти их звезды, и в любом случае кажется мудрой идеей для вида расширяться в космос, чтобы защититься от возможности планетарной катастрофы. Возможность: Галактике 13 миллиардов лет, но колонизация может произойти за период всего в несколько миллионов лет. И все же мы их не видим. Если бы это был детектив об убийстве, у нас был бы подозреваемый, но не было бы тела.

Не все были поражены силой аргумента. Математик Амир Акцель утверждал, что вероятность внеземной жизни равна 1.²⁶ Физик Ли Смолин писал,²⁷ что «аргумент об отсутствии разумной жизни — один из самых любопытных, с которыми я когда-либо сталкивался; он немного похож на то, как десятилетний ребенок решает, что секс — это миф, потому что он с ним еще не сталкивался». Ссылаясь на утверждение Типлера о том, что ВЦ будут использовать технологию зондов для колонизации Галактики, покойный Стивен Джей Гулд писал,²⁸ что «должен признаться, я просто не знаю, как реагировать на такие аргументы. У меня достаточно проблем с предсказанием планов и реакций самых близких мне людей. Меня обычно сбивают с толку мысли и достижения людей в разных культурах. Будь я проклят, если смогу с уверенностью заявить, что может сделать какой-то внеземной источник разума».

Легко сочувствовать такому взгляду. Рассматривая тип рассуждений, используемых в парадоксе Ферми, я не могу не вспомнить старую шутку об инженере и экономисте,²⁹ идущих по улице. Инженер замечает банкноту, лежащую на тротуаре, указывает на нее и говорит: «Смотри! На тротуаре лежит стодолларовая купюра». Экономист идет дальше, не удосужившись посмотреть вниз. «Ты, должно быть, ошибаешься», — говорит он. «Если бы там были деньги, кто-нибудь бы их уже подобрал». В науке важно наблюдать и экспериментировать; мы не можем знать, что там есть, пока не посмотрим. Все теоретизирование в мире ничего не достигает, если оно не проходит кислотную пробу эксперимента.³⁰

Рис. 2.9 Энрико Ферми плывет под парусом у острова Эльба. Фотография сделана незадолго до его смерти. (Источник: Американский институт физики, Визуальные архивы Эмилио Сегре)

Тем не менее, ключевой факт Харта, безусловно, требует объяснения. Астрономы ищут ВЦ уже более полувека. И продолжающееся молчание, несмотря на интенсивные поиски, начинает беспокоить даже некоторых самых ярых сторонников SETI. Мы наблюдаем естественную Вселенную, когда могли бы с такой же легкостью наблюдать искусственную. Почему? Где все? Вопрос Ферми все еще требует ответа.

3 Они здесь (или были здесь)

Самое простое разрешение парадокса Ферми заключается в том, что «они» — другими словами, разумные представители внеземных цивилизаций — уже здесь (или, если их нет здесь сейчас, они, по крайней мере, были здесь когда-то в прошлом). Из трех классов решений парадокса этот является самым популярным среди широкой публики. Опросы общественного мнения постоянно показывают, что большой процент людей принимает идею о том, что феномен НЛО лучше всего объясняется с точки зрения инопланетных космических кораблей. Доля населения, считающая, что различные древние сооружения по всему миру построили инопланетные, а не человеческие инженеры, меньше; тем не менее, идея о том, что, например, египетские пирамиды имеют внеземное происхождение, вряд ли является маргинальным мнением. (Я только что выполнил поиск в Интернете по словам «пирамиды внеземные», и он выдал 332 000 результатов.) Удивительное количество людей даже утверждают, что вступали в контакт, добровольно или нет, с существами с другой планеты. Для многих людей, таким образом, на вопрос Ферми — где все? — довольно легко ответить. Ученые гораздо более скептически относятся к этим различным утверждениям, не только из-за присущей им невероятности, но и из-за низкого качества подтверждающих доказательств. Тем не менее, стоит хотя бы рассмотреть эти предложения как потенциальные разрешения парадокса. Хотя некоторые из предложенных решений откровенно смехотворны, мы не должны отвергать все связанные идеи, не рассмотрев их хотя бы с открытым умом. Действительно, некоторые серьезные ученые утверждают, что, пока мы не исследуем наше соседство гораздо тщательнее и не сможем определенно исключить присутствие инопланетных артефактов, парадокса Ферми на самом деле нет. Обратите внимание, что я трактую название этой главы довольно широко: я считаю «здесь» не только Землю, но и всю Солнечную систему — и даже, в Решениях 9 и 10 этой главы, всю нашу вселенную. Для начала, однако, я обсуждаю локализованное разрешение парадокса, которое предшествовало первоначальному вопросу Ферми.

Решение 1

Они здесь, и они называют себя венграми

…самый умный человек, которого я когда-либо знал, без исключения.

Джейкоб Броновски о Джоне фон Неймане, «Восхождение человека»

Ферми наверняка знал об одном решении парадокса еще до того, как задал свой вопрос: это была шутка, которая ходила в Лос-Аламосе. Шутка возникла³¹ в Лос-Аламосе в 1945 или 46 году, когда американский физик Фил Моррисон придумал историю о том, как марсиане планировали — если возникнет такая необходимость — оккупировать Землю. Моррисон понял, что марсианское вторжение на Землю будет еще более сложной задачей, чем недавняя высадка союзников в Нормандии. Так как бы они это сделали? Моррисон утверждал, что марсиане будут действовать на долгосрочную перспективу и потратят тысячу или две лет на изучение места, и он привел ряд причин, почему Венгрия станет их плацдармом. Чтобы преуспеть в своей долгосрочной разведывательной деятельности, марсианам пришлось бы выдавать себя за людей, и, очевидно, они были чрезвычайно успешны в сокрытии своих эволюционных различий — за исключением трех черт. Первой чертой была страсть к путешествиям: она нашла свое выражение в венгерских цыганах. Второй был язык: венгерский не связан ни с одним из индоевропейских языков, на которых говорят в соседних странах: Австрии, Хорватии, Румынии, Сербии, Словакии, Словении и Украине. Третьей был интеллект: их умственные способности превосходили способности простых людей. Несколько лет спустя, к тому времени, как Ферми задал свой вопрос, рассказ Моррисона превратился в причудливую историю, часто повторяемую в Теоретическом отделе Лос-Аламоса. Как гласила шутка: «Они среди нас, и они называют себя венграми». К сожалению для теории, многие народы проявляли страсть к путешествиям в какой-то момент своей истории; и венгерский язык вряд ли уникален, поскольку он связан с финским, эстонским и некоторыми языками, на которых говорят в России. Но эта третья черта проявилась во время Манхэттенского проекта: среди коллег Ферми были Лео Силард, Эдвард Теллер, Юджин Вигнер и Джон фон Нейман. Все четверо родились в Будапеште с разницей не более десяти лет. Еще одним уроженцем Будапешта, внесшим большой вклад в военные усилия, был Теодор фон Карман, но он родился немного раньше остальных. Эти «марсиане», безусловно, представляли собой грозный интеллектуальный массив:³² физик Силард внес вклад в несколько областей; Теллер стал главной движущей силой разработки термоядерного оружия; Вигнер получил Нобелевскую премию по физике 1963 года за работу в области квантовой теории; а исследования фон Кармана в области аэродинамики привели к созданию первого сверхзвукового самолета. Однако самым блестящим из марсиан был фон Нейман.

Джон фон Нейман, с которым мы еще встретимся позже в книге, был одним из выдающихся математиков 20-го века. Он разработал дисциплину теории игр, внес фундаментальный вклад в квантовую теорию, эргодическую теорию, теорию множеств, статистику и численный анализ, и прославился, когда помог разработать первый гибкий цифровой компьютер с хранимой программой. К концу своей карьеры он был консультантом крупных компаний и военных, распределяя время на различные проекты, как будто его мозг был мэйнфрейм-компьютером с разделением времени. Его способность вычислять в уме ответы на математические задачи была легендарной — он регулярно побеждал Ферми, когда они устраивали состязания в вычислениях, а его почти фотографическая память только добавляла ауру неземного интеллекта. Он обладал и другими талантами, которые хорошо сочетались с историей «венгры — инопланетяне». «Весельчак Джонни» употреблял большое количество алкоголя на вечеринках в Принстоне, казалось бы, без ущерба для своих умственных способностей. Он попадал в дорожно-транспортные происшествия с пугающей частотой — один перекресток в Принстоне был известен как «угол фон Неймана» из-за количества аварий, которые он там устроил — но всегда выходил невредимым. (Естественный вывод заключается в том, что алкоголь ухудшал его вождение, но нет четких доказательств того, что это было так; похоже, он просто был плохим водителем.)

Тем не менее, даже «самый умный человек в мире» иногда ошибался. Хотя фон Нейман сыграл ключевую роль в разработке цифрового компьютера и таким образом повлиял на нашу жизнь так, как немногие другие математики когда-либо делали, он, по-видимому, думал, что компьютеры всегда будут огромными устройствами, полезными только для создания термоядерных бомб и управления погодой. Он совершенно не предвидел дня, когда производители будут встраивать компьютеры во все, от тостеров до сушильных машин. Наверняка настоящий марсианин знал бы лучше.

Решение 2

Они здесь, и они называют себя политиками

То, что один человек может выдумать, другой человек поверит.

Уильям К. Хартманн

Многие из нас, в то или иное время, должно быть, выражали мнение, что наши политические лидеры не совсем нормальны. Некоторых из них, действительно, мы, вероятно, осуждали как откровенно странных. В случае определенного типа английских политиков я всегда считал, что их странность должна быть продуктом чрезмерного честолюбия, скрещенного с эксцентричной системой частных школ (и для пользы читателей, не проживающих в Великобритании, возможно, стоит указать, что «public» школы являются частными). В других странах, несомненно, есть другие объяснения ненормальному поведению политиков. Но сказали бы вы, что кто-нибудь из них — инопланетянин? Именно это утверждает Дэвид Айк — бывший футболист и некогда спортивный ведущий на BBC. Согласно Айку,³³ раса инопланетных, внепространственных людей-ящериц проецирует свои личности на ключевых политиков США и Великобритании. (Это не только политики: королева Елизавета, принц Филипп и принц Чарльз — все меняющие облик рептилоиды. Хотя принцесса Анна — рептилоид, ее, по-видимому, никогда не видели меняющей облик.)

Айк (фамилия произносится как «айк», а не «ики») не одинок в своем убеждении, что некоторые из власть имущих не являются людьми. Пол Хеллиер, уважаемый канадский общественный деятель, ставший министром обороны своей страны в начале 1960-х годов и служивший в администрации Пьера Трюдо в качестве старшего министра в кабинете, считает, что инопланетяне в настоящее время ходят по Земле. В частности, в показаниях, данных на Гражданских слушаниях по раскрытию информации в мае 2013 года, Хеллиер заявил, что два члена администрации президента Обамы³⁴ являются инопланетянами. Один политик даже признался в повторных интимных контактах с инопланетянами: Саймон Паркс, член городского совета Уитби, утверждает, что у него родился ребенок от инопланетянки, которую он называет Кошачьей Королевой. (Должен признать, что политическая карьера Паркса находится не на том же уровне, что и у тех, кого упоминали Айк и Хеллиер. Паркс представляет небольшую общину на северо-востоке Англии; его успех на местных выборах 2012 года³⁵ был в округе с электоратом 2758 человек, из которых 648 удосужились проголосовать.)

История «венгры — инопланетяне» всегда задумывалась как шутка; Айк, Хеллиер и Паркс серьезны. Таким образом, для таких людей, очевидно, нет парадокса Ферми: инопланетяне здесь, и они наши повелители, или любовники, или что-то в этом роде. Легко отмахнуться от этого как от бредовых идей — так я и сделаю: это бредовые идеи — но я представляю это как решение парадокса не только ради полноты картины. Вполне вероятно, что из всех решений в этой книге (за вероятным исключением Решения 4) это было бы принято наибольшим числом людей. Конечно, больше людей прочтут книги Айка, чем мои, и удивительное количество онлайн-рецензентов видят в блужданиях Айка все что угодно, но не бред. Сотни тысяч людей посмотрели показания Хеллиера, и большая часть отзывов на различных записях Слушаний по раскрытию информации на YouTube является поддерживающей. Когда Паркс появился в качестве гостя на утреннем телешоу, последующие телефонные звонки были в целом ободряющими и сочувственными. Представление о том, что инопланетяне похищали некоторых несчастных и подвергали их телесному осмотру, кажется, серьезно воспринимается значительной частью общества. Теперь я могу понять, как человек может прийти к убеждению, что Королева — меняющий облик ящер, или что правительственный министр — замаскированный инопланетянин, или что инопланетяне посещают их для регулярных сексуальных сессий: в конечном счете, единственные переживания, которые любой из нас может по-настоящему знать, — это те, что происходят у нас в голове, и для таких людей, как Айк, возникающие мысли, возможно, воспринимаются как представляющие внешнюю реальность. (Гораздо более тонкие умы, чем Айк, следовали тем же путем. Джон Нэш, выдающийся математик, развивший работу фон Неймана в теории игр, страдал от изнурительной болезни параноидной шизофрении. Кто-то спросил его, как он, математик, может верить, что инопланетяне посылают ему сообщения. Он ответил, что эти идеи приходили к нему так же, как его творческие математические идеи, поэтому он был вынужден относиться к ним серьезно.)³⁶ Чего я не могу понять, так это почему так много других людей предпочитают верить заявлениям Айка, Хеллиера и Паркса. Хотя представление о том, что политики — инопланетяне, может быть популярной гипотезой (и, по общему признанию, оно имеет достоинство объяснения Тони Блэра), мы, безусловно, должны искать более правдоподобное решение парадокса.

Решение 3

Они бросают камни в Радивое Лаича

Волшебники подсчитали, что шансы один на миллион выпадают девять раз из десяти.

Терри Пратчетт, «Мор, ученик Смерти»

Я столкнулся с совершенно новым решением парадокса Ферми во время чтения на каникулах летом 2013 года. Отличная научно-популярная книга по материаловедению,³⁷ написанная выдающимся и уважаемым исследователем, содержала брошенное мимоходом, но, казалось бы, серьезное замечание о Радивое Лаиче — боснийце, который утверждает, что в его дом шесть раз попадали метеориты. Как совершенно справедливо говорилось в книге, шанс того, что один и тот же дом будет поражен столько раз, настолько мал, что собственное объяснение Лаича казалось более правдоподобным: он (или, по крайней мере, его дом) является мишенью инопланетян.

Шанс быть пораженным метеоритом Каков шанс, что дом будет поражен метеоритом шесть раз по отдельности? Ну, это классический вопрос Ферми. Я оставлю оценку вам, но вот несколько релевантных цифр по делу Лаича для начала. Во-первых, площадь поверхности Земли составляет примерно 500 000 000 000 000 м². Во-вторых, жилище г-на Лаича в северной боснийской деревне недалеко от Приедора довольно скромное — для целей оценки его крыша имеет площадь поверхности около 10 м². В-третьих, я предполагаю, что около 100 000 метеоритов³⁸ диаметром более 5 см достигают поверхности Земли каждый год. Сопоставьте эти цифры соответствующим образом, и, если ваша оценка хоть сколько-нибудь похожа на мою, вы придете к выводу, что либо (i) г-ну Лаичу не повезло даже больше, чем паре, выигравшей в лотерею Великобритании, но потерявшей свой билет,³⁹ либо (ii) инопланетяне действительно нацелились на его дом. Или, конечно, что во всей этой истории что-то нечисто.

Брошенное мимоходом замечание так взволновало меня («утверждение» Лаича, в конце концов, дает вполне определенный ответ на вопрос Ферми), что, как только я вернулся из отпуска, я копнул немного глубже в эту историю. Быстрый поиск в Интернете показывает, что история Лаича появилась в ряде газет и веб-сайтов в апреле 2008 года (в то время его дом, по-видимому, был поражен метеоритами пять раз), а затем снова в июле 2010 года (после шестого удара). К сожалению, нелегко отследить первоисточник этих сообщений. Отчет 2008 года мог возникнуть в онлайн-публикации, которая появилась, возможно, знаменательно, первого числа месяца. Первоначальная публикация истории 2010 года, похоже, появилась 19 июля, и одним из первых, кто сообщил об этом, была британская таблоидная газета Metro. В этот момент стоит отметить работу английского комика и рационалиста Дейва Гормана, которого заинтриговало большое количество историй о «лике Иисуса Христа», появляющихся в Metro. (Согласно Metro, лик Иисуса в последние годы появлялся на пне дерева, куриных перьях, кухонном полотенце и в дюжине других мест.) Горман решил создать изображение Иисуса, используя кондиционер для белья на старой футболке; затем он отправил Metro фотографию испачканной одежды вместе с короткой шутливой историей, якобы написанной студентом по имени Мартин Эндрюс,⁴⁰ и, конечно же, газета ее напечатала. Интересно то, что в течение нескольких часов сфабрикованная история Гормана была подхвачена другими изданиями и веб-сайтами. Еще интереснее то, как распространение истории Гормана, похоже, отражает распространение истории Лаича, вплоть до искажения языка. В исходном материале Гормана студент шутит, что пятно выглядит как «Иисус, позирующий как Фонз из «Счастливых дней»»; после пары «испорченных телефонов» студент «убежден», что это лик Христа. В отчете Metro 2010 года Лаич просто «говорит», что его преследуют; язык быстро меняется так, что Лаич «настаивает», что его дом «бомбардируют». Минутное размышление, таким образом, наводит на мысль, что история Радивое Лаича больше похожа на первоапрельскую шутку, чем на разрешение парадокса Ферми. Поэтому довольно удручающе видеть, как так много новостных агентств сообщают о такой истории прямо и предпочитают помещать ее в рубрику «странное», даже без намека на то, что могут быть задействованы обыденные и земные факторы; грустно читать раздел комментариев в блогах об этой истории и видеть, что на каждого циника, предполагающего, что соседские дети могли бросать камни в дом г-на Лаича, найдется верующий, который принимает это как доказательство «чего-то происходящего»; и жаль видеть, как эта история доходит даже до серьезных источников научной коммуникации без критических замечаний. Многие прекрасные научно-фантастические истории рассказывают о несчастных людях, преследуемых внеземными существами. Но это истории. Нет никаких доказательств того, что такие существа преследуют Радивое Лаича или, действительно, кого-либо из тех других людей, которые утверждают, что их жизнь пострадала от инопланетян. Как и в случае с предыдущими двумя решениями, мы не можем серьезно принять, что что-то подобное может разрешить парадокс.

Решение 4

Они наблюдают за нами с НЛО

Многое можно увидеть, просто наблюдая.

Йоги Берра

Джульетта у Шекспира спрашивает: «Что в имени?» В определенных ситуациях ответ таков: все. Например, на протяжении тысячелетий люди видели странные огни в небе.⁴¹ Этому явлению не уделялось большого внимания, пока огни не получили запоминающееся название. Назовите их «летающими тарелками», и внезапно все заинтересуются.

Мы можем точно датировать момент, когда человек впервые увидел летающую тарелку. 24 июня 1947 года Кеннет Арнольд летел на своем частном самолете⁴² над Каскадными горами в штате Вашингтон. Из кабины он увидел несколько воздушных объектов; приземлившись, он сообщил о своем наблюдении, описав объекты как скачущие, «как тарелки по пруду». Название прижилось. Пресса жаждала сплетен об этих «летающих тарелках», и этот термин нашел отклик у американской публики, нервно вступающей в холодную войну. Многие люди считали само собой разумеющимся, что летающие тарелки пилотировались инопланетянами — либо русскими, либо внеземными. Если летающие тарелки реальны и если они действительно являются космическими кораблями, пилотируемыми инопланетянами, то парадокс Ферми немедленно разрешается. Из всех предложенных разрешений парадокса это, пожалуй, пользуется наибольшей поддержкой среди населения. Как постоянно показывают опросы,⁴³ более трети американцев верят, что летающие тарелки посещают Землю прямо сейчас; доля европейцев, придерживающихся этого убеждения, меньше, но все же значительна. Многие люди даже верят, что летающая тарелка разбилась в Розуэлле, штат Нью-Мексико, в конце июня/начале июля 1947 года (подозрительно близко ко времени наблюдения Арнольда), и что американские военные извлекли тела инопланетян из обломков. Тем не менее, наука — это не демократический процесс. Гипотезы не доказываются или опровергаются путем голосования. Независимо от того, сколько людей верят в истинность той или иной гипотезы, ученые примут гипотезу (и то лишь предварительно) только в том случае, если она объясняет многие факты с минимумом допущений, если она может выдержать энергичную критику и если она не противоречит тому, что уже известно. Итак, вопрос в том, насколько хорошо эта гипотеза — что летающие тарелки являются доказательством внеземных цивилизаций — выдерживает проверку?

Рис. 3.1 НЛО — или это ОЛО? Эта фотография была сделана отдыхающим недалеко от Сент-Остелла в Корнуолле в августе 2011 года. (По совпадению, я отдыхал в Сент-Остелле в этот период, но могу подтвердить, что это не моих рук дело.) Объект полностью идентифицируем: это летящая чайка, выделяющая липкое белое диэлектрическое вещество. Единственная загадка заключается в том, почему GCHQ, британское агентство разведки и безопасности, решило включить его в презентацию об НЛО и использовании Интернета. (Авторство: Первоначальный создатель неизвестен; презентация создана GCHQ и утекла благодаря разоблачителю Эдварду Сноудену)

Прежде чем обсуждать это, я считаю, что лучше использовать нейтральный термин «неопознанный летающий объект», или НЛО, при рассмотрении заявлений о странных огнях или объектах в небе. Термин был введен Эдвардом Руппельтом,⁴⁴ который проводил расследование НЛО для ВВС США. Термины НЛО и летающая тарелка часто используются взаимозаменяемо, что прискорбно, но если использовать его правильно, НЛО — это именно то, что подразумевает его название: воздушное явление, которое не опознано. Все, что мы видим в атмосфере, — это либо НЛО, либо ОЛО (опознанный летающий объект). После расследования НЛО может стать ОЛО; а ОЛО может оказаться летающей тарелкой — но мы можем разумно сделать это определение только после тщательного исследования. Согласно этому определению, неоспоримо, что НЛО существуют. Действительно, хочется сказать, что если вы не видели НЛО, значит, вы недостаточно внимательно смотрели. Небо является местом обитания мириадов интересных явлений, как естественных, так и искусственных. Однако даже при поверхностном рассмотрении большинство НЛО объяснимы — они быстро становятся ОЛО. Например, люди часто принимают Венеру за артефакт; самолеты могут создавать необычные визуальные эффекты; каждый день 4000 тонн внеземной породы и пыли сгорают в атмосфере Земли и производят случайные световые шоу; и так далее. Несколько НЛО будут результатом необычных, но обыденных событий; например, один таинственный свет оказался результатом брошенного в костер мяча для гольфа. Файлы исследователей НЛО должны быть заполнены наблюдениями пораженных людей, заметивших единичные события, подобные этому. Некоторые другие НЛО, несомненно, потребуют тщательного и детального расследования, прежде чем их можно будет классифицировать как ОЛО. Например, миражи «Новая Земля», «Фата-моргана» и «Фата-бромоза», которые обманывали людей на протяжении сотен лет, вызваны относительно редкими атмосферными условиями; возможно, тот же механизм может объяснить некоторые НЛО? Возможно, некоторые из этих странных огней в небе — это лучи автомобильных фар, преломленные через аномальные воздушные условия? Объяснение некоторых НЛО может даже потребовать достижений в науке. Например, явление шаровой молнии все еще плохо изучено и не особенно хорошо исследовано — по иронии судьбы, по тем же причинам, по которым многие ученые чувствуют себя некомфортно с идеей НЛО. Наконец, некоторые НЛО оказываются результатом преднамеренных мистификаций.

Таким образом, после расследования большинство НЛО становятся ОЛО. Но каждый год остается крошечный остаток случаев, в которых не находится рационального объяснения. Мы не должны находить это слишком удивительным. В конце концов, как отмечает известный скептик Роберт Шиффер,⁴⁵ полиция не достигает 100% успеха в раскрытии убийств. Но в то время как общепринято, что не все дела об убийствах будут раскрыты, многие люди считают неприемлемым, что НЛО может остаться неопознанным; они хотят объяснения для всех наблюдений. Как же тогда нам следует пытаться объяснить необъяснимые НЛО? Если бы сообщенный НЛО был просто светом в небе, то можно было бы разумно утверждать, что, каким бы странным ни казался свет, мы не обязаны его объяснять. Жизнь слишком коротка, чтобы ученые объясняли каждый случай каждого явления. Ученый не более обязан объяснять детальные обстоятельства, которые породили конкретный свет в небе, чем он обязан объяснять форму, скажем, странного облачного образования, похожего на Винни-Пуха, которое я вижу из своего окна, пока пишу это. Есть более важные вещи для изучения. Но что, если объяснение требуется? Мое ощущение таково, что нам не нужна новая гипотеза для объяснения остатка наблюдений НЛО: причины, объясняющие большинство НЛО, объяснили бы все НЛО, если бы мы были достаточно умны и имели достаточно ресурсов и терпения для проведения необходимых расследований. Шиффер подчеркивает интересное открытие, что процент явно необъяснимых НЛО мало варьируется в общем количестве наблюдений. Другими словами, будь то напряженный или спокойный год для наблюдений НЛО, соотношение ОЛО/НЛО примерно одинаково — что вряд ли можно было бы ожидать, если бы эти необъяснимые наблюдения НЛО представляли собой инопланетные корабли. Самое простое объяснение этого открытия заключается в том, что, по словам Шиффера, «явно необъяснимый остаток обусловлен по существу случайным характером грубого неверного восприятия и неверного сообщения». Ничто из этого не доказывает, что нас не посещают внеземные цивилизации. (Также это не доказывает, что, когда мы видим НЛО, мы не наблюдаем корабли фей, проявления призраков или спорадическое пересечение существ высших измерений с нашим собственным пространством-временем.) Но и наблюдение НЛО не доказывает, что нас посещают. Железные, неопровержимые наблюдения огней в небе — это именно то: наблюдения огней в небе. Если вы видите странный свет в небе и не можете его объяснить, то вам придется оставить все как есть: вы видели НЛО. Если вы называете этот свет в небе летающей тарелкой, значит, вы его идентифицировали, но без каких-либо оснований для такой идентификации. Существование неопознанных воздушных явлений просто не дает никаких доказательств существования внеземных посещений.

Рис. 3.2 Большинство кругов на полях появляются в южной Англии, но это швейцарская версия. Такой красивый узор не мог быть создан природными явлениями, такими как ветер или дождь. Неужели вывод, следовательно, должен заключаться в том, что он был сделан людьми, а не летающей тарелкой! Едва заметны на фотографии зеваки. В Англии, по крайней мере, можно заработать деньги, проводя экскурсии по особенно замысловатому кругу на полях. (Авторство: Jabberocky)

Конечно, некоторые заявления о летающих тарелках выходят далеко за рамки простых огней в небе. Например, некоторые энтузиасты утверждают, что инопланетные корабли потерпели крушение; инцидент в Розуэлле, упомянутый выше, является наиболее широко разрекламированным случаем. Независимо от того, вероятно ли, что корабль мог успешно преодолеть межзвездные расстояния, но не смог справиться с планетной атмосферой, доказательства всех этих сообщений являются некачественными. Предмет передового оборудования, или кусок неизвестного сплава, или образец инопланетной ткани доказали бы это дело. Вместо этого мы получаем заявления о военных сокрытиях и правительственных заговорах, а в случае Розуэлла — видео вскрытия инопланетянина — видео, которое оказалось (прибыльной) мистификацией. Иногда можно увидеть заявления людей, говорящих, что летающая тарелка приземлилась, инопланетяне высадились и приступили к анальному зондированию, медицинскому осмотру или, как ни странно, к увечью их скота. (Некоторые даже утверждают, как мы видели в Решении 2, что инопланетяне получают работу на Даунинг-стрит или в Белом доме). Вряд ли стоит говорить, что доказательства, необходимые для поддержки таких утверждений, являются неубедительными. Более сдержанное утверждение заключается в том, что инопланетные корабли иногда приземляются без шума и без попыток установить контакт. Рассмотрим, например, феномен кругов на полях. (Круги на полях на самом деле имеют разнообразные формы. Есть шестиугольники на полях, фракталы на полях, «галочки» Nike на полях — но их обычно называют кругами.) Поскольку трудно понять, как сложный узор мог быть отпечатан на поле пшеницы естественным процессом, это было доказательством, по мнению некоторых экспертов по цереологии, что по крайней мере некоторые круги на полях были вызваны летающими тарелками. Мэтью Уильямс, самопровозглашенный создатель кругов на полях, не согласился с этим выводом; он хотел продемонстрировать, что людям довольно легко создавать сложные круги на полях. В 2000 году он доказал свою точку зрения, создав фигуру с 7 вершинами — то, что один ведущий цереолог утверждал, невозможно изготовить. Вооруженный лишь несколькими досками, бамбуковыми палками и фонариком, Уильямс приступил к созданию своей 7-конечной фигуры в течение трех ночей на фермерском поле созревающей пшеницы. Лично я восхищаюсь его преданностью рациональности, но фермер не был впечатлен; не был впечатлен и судья, который вынес штраф в 100 фунтов стерлингов за преступный ущерб и 40 фунтов стерлингов судебных издержек. Уильямс продолжал создавать круги на полях, прекратив свою деятельность только в 2013 году из-за ухудшения сенной лихорадки. К сожалению, даже несмотря на то, что люди признались в создании кругов на полях и показали другим, как это делать, остаются те, кто убежден, что феномен кругов на полях — это необъяснимая и, возможно, необъяснимая загадка. Как можно спорить с людьми, которые так привязаны к определенной идее, кроме как сказать, что при размышлении о явлениях мы должны использовать бритву Оккама?⁴⁶ Одна из формулировок бритвы заключается в том, что объяснения неизвестных явлений следует в первую очередь искать с точки зрения известных величин. Мы можем объяснить круги на полях, увечья скота и другие маргинальные явления с точки зрения известных величин. Нам просто не нужны неизвестные гипотезы для их объяснения. Всякий раз, когда делается экстраординарное заявление о летающих тарелках, не представляется никаких экстраординарных доказательств в поддержку этого заявления. Вместо этого мы получаем ложь, уклонения и мистификации. Гипотеза о летающих тарелках может быть самым популярным объяснением парадокса Ферми, но, безусловно, есть лучшие объяснения.

***

Кстати, я должен заявить здесь, что я видел НЛО, и это остается одним из моих самых ярких воспоминаний. Играя в футбол на улице в детстве — это было до того, как растущее число автомобилей прекратило детские игры на улице — я поднял голову и увидел чисто белый круг размером примерно с полную луну. Выступы по обеим сторонам круга делали его похожим на Сатурн, показывающий свои кольца с ребра. Что бы это ни было, оно, казалось, зависло на несколько секунд, прежде чем умчаться с огромной скоростью. Я был с другом, который тоже видел это и помнит до сих пор. Интересно, что наши воспоминания расходятся: я помню, как оно умчалось влево от нас, пока мы смотрели; мой друг говорит, что оно двинулось вправо от нас. (Люди — плохие наблюдатели, и я по опыту знаю, что я очень плохой наблюдатель. Но я твердо уверен, что оно двинулось влево!) Мы определенно видели что-то в небе в тот день, и я совершенно не представляю, что это было. Но нет, это была не летающая тарелка. Это был просто свет в небе.

Решение 5

Они были здесь и оставили доказательства своего присутствия

Скажи им, что я приходил, и никто не ответил.

Уолтер де ла Мар, «Слушатели»

Доказательств того, что инопланетяне в настоящее время посещают Землю, по сути, не существует. Но, возможно, они посещали Землю или, по крайней мере, нашу Солнечную систему когда-то в прошлом — очень давно, может быть, на той стадии развития человечества, когда никто не мог узнать их такими, какие они есть? Если это случилось, то они могли оставить после себя свидетельства своих технологий, либо здесь, на Земле, либо, по крайней мере, в окрестностях Земли. Есть ли какие-либо доказательства этого? Это важный вопрос, потому что он потенциально может расширить сферу поиска внеземного разума: в дополнение к поиску сигналов (деятельность, которая обсуждается далее в книге), мы могли бы искать следы инопланетных технологий. Давайте пройдемся по Солнечной системе, начиная с дома.

Земля

Предположим, инопланетяне посетили Землю в далеком прошлом — скажем, десятки миллионов лет назад. Могли ли они оставить после себя физические следы, которые могли бы сохраниться? Что ж, это крайне маловероятно. Земля — активная планета, и десятки миллионов лет оледенений, тектонической активности и выветривания стерли бы большинство типов свидетельств. Тем не менее, можно представить себе пару видов деятельности, последствия которых мы, возможно, могли бы обнаружить. Например, некоторые радионуклиды имеют периоды полураспада, измеряемые миллионами лет, поэтому, если бы внеземные посетители сбросили ядерные отходы на меловой ландшафт, это могло бы оставить след, который мы могли бы обнаружить сегодня. (В Окло, Габон, было природное месторождение урана, которое достигло критического состояния, когда возраст Земли составлял примерно две трети от нынешнего; реактор Окло оставил после себя ряд радионуклидов, которые мы можем обнаружить 1,7 миллиарда лет спустя.) Если бы мы нашли следы плутония, например, нам пришлось бы объяснять находку с точки зрения технологической цивилизации — нашей собственной или внеземной: период полураспада плутония таков, что естественных источников этого элемента не существует. Вторым видом деятельности, который мог бы оставить свой след в геологических временных масштабах, была бы крупномасштабная разработка карьеров: если бы инопланетяне прилетели сюда для промышленной добычи полезных ископаемых, то современные геологические исследования в принципе смогли бы обнаружить карьеры (так же, как обнаруживаются кратеры от метеоритов, образовавшиеся миллионы лет назад, даже если они погребены под более поздними слоями). Поиск свидетельств аномальных радионуклидов или древних карьеров почти ничего не будет стоить — геологи в любом случае проводят исследования — так что, даже если шанс что-то найти чрезвычайно мал, наверняка не будет вреда в том, чтобы следить за признаками прошлых внеземных посещений.

Рис. 3.3 Это результат падения метеора, а не космического корабля. Метеор вошел в атмосферу Земли утром 15 февраля 2013 года со скоростью, в 60 раз превышающей скорость звука. Он взорвался в воздухе примерно в 23 км над Челябинском. Это изображение является симуляцией Марка Бослоу, визуализированной Брэдом Карви с использованием суперкомпьютера Национальной лаборатории Сандия. Оригинальная фотография метеора сделана Ольгой Кругловой. (Источник: Sandia Labs)

Если не искать, то и не найдешь. Однако, даже если вы считаете вероятным, что инопланетные промышленники посещали Землю в прошлом (а лично я считаю это крайне маловероятным: не могу представить, зачем разумным существам путешествовать световые годы только ради того, чтобы мыть золото), для обнаружения свидетельств визита потребуется огромная доля удачи. Возможно, были признаки более недавних визитов?

Знаменитое Тунгусское событие 1908 года, взрыв, поваливший десятки миллионов деревьев в сибирской тайге, обладал немалой мощью — эквивалентной примерно 15 миллионам тонн тротила. Однако первые люди, добравшиеся до этого пустынного места, не нашли никаких обломков, которые можно было бы ожидать от наиболее вероятной причины такого события — падения астероида, — поэтому на протяжении многих лет это событие оставалось загадкой. Как только стала очевидной огромная мощь ядерных взрывов, вскоре после Второй мировой войны, распространилось мнение, что Тунгусское событие было ядерным взрывом — аварийной посадкой инопланетного космического корабля с ядерным двигателем. К этой идее отнеслись полусерьезно, и был простой способ ее проверить: отправиться на Тунгуску и поискать следы радиоактивности. Это было сделано, но исследователи не нашли следов радиоактивности, которые остались бы от ядерного двигателя; они также исключили двигатель на антиматерии. Ученые теперь считают, что Тунгусское событие было результатом взрыва в атмосфере каменного метеороида или, возможно, кометы.

Подобные Тунгусскому события происходили в прошлом и будут происходить в будущем. Действительно, примерно в то время, когда я начал думать о втором издании этой книги, российский город Челябинск пострадал от воздушного взрыва. Челябинское событие было ничтожным по сравнению с Тунгусским, но поскольку оно произошло над населенным районом, оно привело к ранениям более 1200 человек. Объясняя Тунгусское и Челябинское события, просто нет необходимости прибегать к гипотезе о сбитом космическом корабле; именно Природа преподносит нам эти захватывающие зрелища. Если космический корабль когда-либо и совершал аварийную посадку в прошлом, мы не нашли доказательств — несмотря на Розуэлл.

У нас может не хватать доказательств существования внеземных карьеров или потерпевших крушение кораблей, но некоторые утверждают, что мы ищем не то. В 1970-х годах Эрих фон Дэникен прославился серией книг, в которых он утверждал, что внеземные посетители построили многие из загадочных сооружений, которые мы видим разбросанными по всему миру — Стоунхендж, линии на плато Наска в Перу, статуи острова Пасхи и так далее. Ни одна из книг не содержала доказательств в поддержку его утверждений, но его многочисленная читающая публика, тем не менее, была достаточно счастлива оставаться с ним во время его длительного тюремного заключения за мошенничество; они поддерживали его после того, как его утверждения были тщательно и полностью развенчаны; только когда им стало скучно, а вкус и стиль изменились, они его бросили. Теперь, как и несколько поп-групп той эпохи, фон Дэникен и его идеи снова в моде, хотя за сорок с лишним лет, прошедших с момента первой публикации книг, он так и не представил никаких доказательств в поддержку своих предположений — то, что сам фон Дэникен весело признает и, кажется, считает несущественным. Поскольку сторонников фон Дэникена вряд ли можно убедить рациональными доводами, мы можем двигаться дальше и признать, что нет никаких доказательств того, что представители ВЦ когда-либо были на Земле. Как всегда, это не означает определенно, что их здесь не было. Но в отсутствие каких-либо доказательств обратного, мы можем с тем же успехом предположить, что Земля осталась нетронутой.

Луна

Луна — гораздо менее активное место, чем Земля. Если бы инопланетяне посетили Луну десятки миллионов лет назад и оставили после себя следы технологической деятельности — такие как крупномасштабная разработка карьеров или сброс радиоактивных отходов, как упоминалось выше, — то есть хороший шанс, что эти следы все еще были бы видны. Сооружениям не пришлось бы противостоять ветру, дождю или оледенению; место сброса радиоактивных отходов не было бы погребено тектоническими процессами. Метеориты время от времени ударяют по поверхности Луны, поднимая пыль и реголит, но если интересующие объекты имеют размер более нескольких метров, то пройдут сотни миллионов лет, прежде чем этот процесс «садоводства» покроет их. Более того, Луна достаточно близка, чтобы мы могли искать доказательства прошлых внеземных посещений. Действительно, мы уже могли бы провести поиск: Лунный орбитальный разведчик НАСА начал картографировать Луну с высоким разрешением в 2009 году. Камеры орбитального аппарата имеют максимальное разрешение 50 см на пиксель, что достаточно для обнаружения свидетельств посещений. (Камеры уже обнаружили свидетельства деятельности на Луне, хотя, конечно, это были человеческие посещения во время программы «Аполлон».) В настоящее время существует ряд весьма эффективных «гражданских научных проектов», в рамках которых представители общественности жертвуют своим временем на различные научные начинания: бывают случаи, когда возможности человеческого мозга по распознаванию образов намного превосходят компьютеры. Что ж, гражданский научный проект, посвященный Лунному орбитальному разведчику, позволил бы нам обыскать всю лунную поверхность в поисках свидетельств прошлой внеземной активности; это было бы недорогим дополнением к программе SETI.

Хотя нет никаких доказательств того, что ВЦ когда-либо посещали наш спутник, стоит упомянуть, что до недавнего времени некоторые люди утверждали, что видели признаки внеземной активности на Луне. В 1953 году, например, астроном Перси Уилкинс обнаружил то, что казалось искусственным сооружением — мост. Когда другие наблюдатели не смогли увидеть структуру через более мощные телескопы, астрономическое сообщество вполне резонно решило, что мост был игрой света. Это не охладило энтузиазма тех, кто верил в Луну как обитель инопланетной жизни. Энтузиасты указывали, что Луна обращена к Земле только одной стороной (точнее, из-за явления либрации мы видим только 59% поверхности Луны). Если мы никогда не видим 41% лунной поверхности, кто знает, что может скрываться на обратной стороне Луны? Лишь в конце 1970-х годов, спустя много времени после того, как многочисленные посадочные модули и орбитальные аппараты наблюдали всю поверхность Луны, энтузиасты «жизни» наконец перестали продвигать идею мостов и других артефактов.

Точки Лагранжа системы Земля-Луна

Как мы увидим позже, можно разумно утверждать, что ВЦ, желающая исследовать нашу Солнечную систему, отправила бы небольшие беспилотные (бези(о)планетные?) зонды, а не флот пилотируемых космических кораблей. Где мы могли бы найти такие зонды? Есть три случая для рассмотрения. Во-первых, зонды могли быть запрограммированы так, чтобы привлекать наше внимание. Поскольку мы не видим никаких свидетельств маяков, можно с уверенностью предположить, что таких зондов здесь нет. Во-вторых, зонды могли быть запрограммированы так, чтобы скрываться от нас. Поскольку мы вряд ли когда-либо найдем такие зонды, нам не нужно тратить время на обсуждение лучшей стратегии их наблюдения. В-третьих, ВЦ могла отправить зонды и не заботиться о том, наблюдают ли их люди.

Рис. 3.4 Пять точек Лагранжа системы Солнце-Земля (не в масштабе). В общем, точки Лагранжа — это места вблизи двух вращающихся масс, где третье, меньшее тело может поддерживать фиксированное расстояние от больших масс. Точки L1, L2 и L3, лежащие на линии, соединяющей две большие массы, нестабильны: после возмущения малое тело будет удаляться от точки Лагранжа. При определенных обстоятельствах точки L4 и L5 стабильны: после возмущения малое тело вернется к точке Лагранжа. Подобная конфигурация существует для системы Земля-Луна: могут ли быть внеземные зонды, припаркованные в этих точках Лагранжа для наблюдения за Землей, так же, как мы паркуем зонды в точках Лагранжа системы Солнце-Земля для наблюдения за Вселенной? (Источник: NASA)

Если это так, где мы могли бы их найти?

Мы можем разумно утверждать, что из всех планет Солнечной системы наша наиболее достойна изучения. Земля — интересная планета по ряду причин — самое главное, насколько нам известно, это единственная планета, на которой есть жизнь. Поэтому зонды, скорее всего, были бы запрограммированы на исследование Земли. (Этот аргумент, конечно, отдает антропоцентризмом. Кто знает, что захочет исследовать инопланетный разум? Кто знает, какую технологию он может использовать? Но такая логика — это все, что у нас есть, поэтому мы ничего не теряем, если продолжим рассуждение и посмотрим, к чему оно нас приведет.) Поверхность Земли была бы плохим местом для долгосрочных исследований нашей планеты. Имело бы больше смысла наблюдать всю планету из космоса, где солнечная энергия более доступна, и где нет необходимости защищать зонд от последствий геологической активности Земли.

Несколько типов орбит подходят для парковки наблюдательного зонда, но, пожалуй, самыми известными являются точки Лагранжа. Если малая масса находится вблизи двух гораздо больших вращающихся масс, то существует пять точек, в которых малая масса может вращаться на фиксированном расстоянии от больших масс. Эти пять точек Лагранжа отмечают положения, где гравитационное притяжение двух больших масс точно уравновешивает центростремительную силу, необходимую для вращения вместе с ними. Три точки Лагранжа — L1, L2 и L3 — нестабильны: подтолкните малую массу, и она удалится от точки L. Но L4 и L5 стабильны: подтолкните малую массу, и она вернется к точке L. (Точнее, L4 и L5 стабильны только в том случае, если самое массивное из трех тел по крайней мере в 24,96 раза массивнее промежуточного тела. Это условие выполняется в системе Солнце-Земля, поскольку Солнце намного массивнее Земли. Условие также выполняется в системе Земля-Луна, поскольку Земля в 81 раз массивнее Луны. Гравитационное влияние Солнца имеет тенденцию дестабилизировать точки L4 и L5 системы Земля-Луна; однако оно размывает стабильные точки в объемы пространства, в которых существуют стабильные орбиты.)

Спутники в точках Лагранжа системы Солнце-Земля: В точке L1 находятся спутники ACE, SOHO и WIND — с этой точки обзора спутники имеют непрерывный вид на Солнце. Точка L2 была домом для нескольких громких астрономических миссий, включая WMAP, космическую обсерваторию Планк и космический телескоп Гершель — эти спутники наблюдали Вселенную с беспрецедентной детализацией, и планируется еще много миссий в L2. Обратите внимание, что, хотя точки L1 и L2 нестабильны, возможно найти орбиты вокруг этих точек, которые позволяют космическому аппарату оставаться на месте, затрачивая лишь небольшое количество энергии. Космические агентства вряд ли найдут применение точке L3 системы Солнце-Земля, поскольку она находится на противоположной стороне Солнца от Земли. Области вокруг L4 и L5 содержат межпланетную пыль и по крайней мере один астероид.

Космические агентства НАСА и ЕКА уже активно используют парковочные возможности, предоставляемые точками Лагранжа системы Солнце-Земля. Если НАСА и ЕКА находят удобным использовать эти точки, то, возможно, ВЦ тоже поступили бы так. Возможно, мы могли бы найти зонды в точках Лагранжа системы Земля-Луна? В частности, возможно, мы могли бы найти зонды в точках L4 и L5, поскольку в этих местах зонды в принципе могли бы вести наблюдения в течение длительных периодов времени, не затрачивая слишком много энергии. Что ж, по крайней мере один целенаправленный поиск был проведен. Кроме того, астрономы уже изучили точки L4 и L5 системы Земля-Луна, поскольку эти точки интересны с общеастрономической точки зрения. Ни в целенаправленном поиске, ни в общих сканированиях никаких свидетельств зондов найдено не было. Более того, недавнее исследование показало, что точки L4 и L5 в системе Земля-Луна могут не обеспечивать той стабильной точки обзора, которую когда-то предполагали. Если бы нужно было учитывать только Землю и Луну, то L4 и L5 действительно были бы стабильны. Но Солнечная система содержит и другие объекты. Оказывается, слабое гравитационное притяжение других планет нарушает стабильность точек Лагранжа, и любой зонд, помещенный в L4 или L5, в конечном итоге плавно уплывет. Было бы странно, если бы мы нашли там свидетельства внеземных зондов.

Все чаще сканируются другие околоземные орбиты — на этот раз астрономами, ищущими потенциально опасные астероиды. В качестве побочного продукта этого исследования мы могли бы надеяться найти артефакты; однако до сих пор ничего не найдено. Зонды излучали бы тепло, но никаких аномальных инфракрасных сигналов не наблюдалось; можно было бы ожидать, что зонды будут передавать сообщения своим создателям, но таких передач обнаружено не было. Некоторые люди утверждали, что явление радиоэхо с большой задержкой (LDE) — эхо, которое появляется через 3–15 секунд после передачи радиосигнала, — лучше всего объясняется электромагнитными передачами от зондов ВЦ. Явление LDE наблюдается с зари радио, и оно остается несколько загадочным. Радиоэхо от Луны является обычным явлением, но это не может объяснить явление LDE, потому что эхо появляется через 2,7 секунды после передачи основного сигнала — это время, которое требуется свету, чтобы долететь до Луны и обратно. Точно так же Венера, ближайшая планета, не может быть виновником: эхо появляется только через 4 минуты после основного сигнала. Одно из объяснений заключается в том, что эхо — это радиовозвраты от зондов ВЦ, находящихся за пределами расстояния до Луны. Более прозаичное объяснение состоит в том, что это природное явление, вызванное плазмой и пылью в верхних слоях атмосферы Земли.

Хотя поиск околоземных зондов не завершен — действительно, поиск едва начался, поскольку Земля могла бы быть залита сигналами на определенных частотах, и мы не обязательно знали бы о них, — все наблюдения на сегодняшний день дали отрицательный результат. Наши телескопы время от времени обнаруживали передачи от зондов в глубинах нашей Солнечной системы — но это передачи от наших собственных космических аппаратов.

Марс

Как мы увидим позже, есть веские причины предполагать, что Марс мог сыграть роль в развитии жизни на Земле. Но мог ли он быть домом для своей собственной жизни и своей собственной технологической цивилизации?

Марс действительно долгое время считался домом для жизни, но большая часть шумихи возникла из-за неправильного перевода. Джованни Скиапарелли в серии наблюдений, начавшихся в 1877 году, увидел на Марсе особенности, которые он назвал «canali» — итальянское слово, означающее «каналы» или «протоки». Из его записей ясно, что, называя эти особенности, Скиапарелли думал, что их сформировали природные процессы. Англоязычные астрономы, однако, перевели это слово как «canals» — искусственные сооружения, соединяющие два водоема. Персиваль Ловелл также видел особенности поверхности, зафиксированные Скиапарелли, и в итоге насчитал их 437. Однако Ловелл не признавал, что работал на пределе возможностей наблюдения; он не осознавал, что эволюция настроила зрительную систему человека на поиск знакомых черт в случайных узорах. Он убедился, что видит искусственно построенные линейные каналы, и предположил, что каналы снабжают водой пустынный мир из полярных шапок. Понятие каналов и так было в общественном сознании — Суэцкий канал, современное чудо света, открылся для судоходства в 1869 году, — и широкая публика была охвачена возможностью того, что марсианские каналы построили разумные существа. Писатели-фантасты быстро использовали это как источник сюжетов. Это была популярная и романтическая идея, и даже в 1960 году на некоторых картах планеты были показаны оазисы и каналы. Несколько астрономов продолжали верить, что сезонные изменения отметин на марсианской поверхности могут быть связаны с изменением растительного покрова.

Рис. 3.5 Четыре лика Марса, сфотографированные космическим телескопом Хаббл 30 марта 1997 года. Признаков каналов нет. (Источник: Фил Джеймс (Университет Толедо), Тодд Клэнси (Институт космических наук), Стив Ли (Университет Колорадо) и NASA/ESA)

Между тем, в начале 1960-х годов Шкловский обсудил особенность орбиты Фобоса, большего из двух спутников Марса, и предложил гениальное объяснение. Орбита Фобоса затухает. Особенность заключалась в том, что, согласно наблюдениям астронома Бевана Шарплесса в 1940-х годах, скорость затухания было трудно объяснить. Было предложено несколько механизмов — влияние гипотетического большого марсианского магнитного поля, приливное взаимодействие с Марсом, возможное солнечное влияние, — но ни один из них не был осуществим. Не подходило и очевидное объяснение, а именно то, что Фобос проходит через тонкие внешние области марсианской атмосферы, потому что атмосферное сопротивление не повлияло бы на камень размером с Фобос в той степени, которую наблюдал Шарплесс. Дерзкий Шкловский задался вопросом, не полый ли Фобос. Полый Фобос был бы менее массивным, чем предполагал бы его размер, поэтому на его орбиту гораздо сильнее влияла бы марсианская атмосфера. Если бы Фобос действительно был полым, то он не мог бы быть естественным: поэтому Шкловский предположил, что спутник был искусственным — продуктом марсианской цивилизации. (Это было предположение более образное, чем что-либо в книгах фон Дэникена, но оно основывалось на лучших доступных данных наблюдений.) Шкловский думал, что спутник был запущен миллионы лет назад, но другие ученые считали, что запуск мог быть более недавним. Фрэнк Солсбери указал, что два марсианских спутника были открыты в 1877 году Асафом Холлом, который использовал 26-дюймовый телескоп. Пятнадцатью годами ранее, когда Генрих д’Арре направил более крупный телескоп на красную планету, условия для наблюдения Марса были лучше. Как мог д’Арре не увидеть спутники в 1862 году? Возможно ли, спросил Солсбери, что спутники были искусственными, запущенными где-то между 1862 и 1877 годами?

Рис. 3.6 Персиваль Ловелл в 1914 году, использующий 24-дюймовый рефрактор в обсерватории Ловелла. (Фотограф неизвестен)

Романтическая идея о развитой марсианской цивилизации, способной строить каналы и запускать спутники, не пережила 1960-х годов. Ей положили конец, когда ранние космические аппараты «Маринер» пролетели на близком расстоянии, передав фотографии, на которых не было видно ни одного из каналов, виденных Ловеллом. Посадочные модули «Викинг» 1976 года и миссии «Патфайндер» и «Марс Глобал Сервейор» 1997 года также не обнаружили каналов. Точно так же пролетные миссии не увидели ничего искусственного в Фобосе. Это небольшой испещренный кратерами кусок скалы — возможно, захваченный астероид (хотя происхождение двух марсианских спутников остается предметом исследований). Более того, хотя его орбита действительно затухает, недавние измерения показывают, что скорость затухания составляет лишь половину той, что рассчитал Шарплесс. Вооружившись этим улучшенным измерением, теоретики теперь могут объяснить происхождение сопротивления, действующего на Фобос: это результат приливного взаимодействия с Марсом. (Фобос приближается к Марсу примерно на 1 дюйм каждый год. Спутник столкнется с Марсом где-то в течение следующих 40 миллионов лет, оставив бассейн размером с Бельгию. Хотя 40 миллионов лет — это короткий срок по астрономическим меркам, это долгое время по человеческим меркам. Жаль — это было бы захватывающее событие.)

Свидетельства от различных пролетных, орбитальных и посадочных миссий почти убили веру в древнюю марсианскую цивилизацию. Почти, но не совсем. В 1976 году «Викинг» сфотографировал район Кидония на Марсе, и НАСА вскоре после этого опубликовало фотографии. Почти сразу же энтузиасты указали, что на одной из фотографий низкого разрешения, казалось, было видно человеческое лицо. Можно было различить глаз, рот и ноздрю (хотя энтузиасты часто забывали указать, что «ноздря» на самом деле была артефактом способа обработки изображения и не соответствовала никакой физической структуре на Марсе). Лицо было большим, примерно квадрат со стороной 1 км, и казалось высеченным из камня. Ученые НАСА подчеркнули, что это естественное образование; изображение было просто результатом падения солнечного света на холм одним марсианским днем. Другие утверждали, что образование было искусственной структурой; каменное «лицо» было доказательством того, что Марс когда-то был домом для древней цивилизации.

Рис. 3.7 Фобос, больший из двух спутников Марса, представляет собой скалу картофелевидной формы размером примерно 16 на 10 миль. Вполне возможно, это захваченный астероид. Буква N на изображении отмечает северный полюс. (Источник: Г. Нойкум (FU Berlin) и др., Mars Explorer, DLR, ESA)

Рис. 3.8 «Лицо» на Марсе. Это изображение низкого разрешения содержит много черных точек, которые являются артефактами методов обработки изображений, использованных Лабораторией реактивного движения, и не соответствуют какой-либо марсианской особенности. (Источник: NASA)

Рис. 3.9 Это щит? Это след ноги? Это Чубакка? Изображение региона Кидония с высоким разрешением, на этот раз сделанное Mars Global Surveyor в 1998 году, не показывает никаких признаков лица. (Источник: NASA/JPL)

Если вы достаточно долго и усердно ищете в большом наборе случайных данных, удобно игнорируя те расположения данных, которые не представляют интереса, и не определяя заранее, что вы ищете, то в конце концов вы найдете что-то примечательное. Поверхность Марса покрывает 150 миллионов км²; было бы странно, если бы один из этих квадратных километров смутно не напоминал что-то знакомое. Планетологи утверждали, что марсианское «лицо» имеет такое же значение, как узоры, которые вы видите в углях костра. Это был еще один случай, когда наблюдатель навязывал смысл бессмысленному узору.

Mars Global Surveyor снова посетил район Кидония и сделал более детальную фотографию. Доказательства существования лица, конечно, испарились. (Справедливости ради стоит отметить, что освещение на двух фотографиях разное. Тем не менее, современные методы компьютерной обработки изображений могут сохранить детали фотографии Global Surveyor, имитируя при этом объект в том же дневном свете, который видел «Викинг». Если я прищуру глаза, то с трудом могу разглядеть Чубакку из «Звездных войн» — но не человеческое лицо.)

Астероиды

Майкл Пападжианнис утверждал, что нам нужно исключить возможность пребывания ВЦ (внеземных цивилизаций) в Поясе Астероидов, прежде чем мы сможем заключить, что их нет здесь, в Солнечной системе. Пояс Астероидов был бы идеальным местом для ВЦ для создания космических колоний. Они могли бы добывать природные ресурсы на астероидах, и у них были бы обильные запасы солнечной энергии. Кто знает — возможно, фрагментация компонентов Пояса Астероидов является результатом крупномасштабных проектов добычи полезных ископаемых ВЦ? Если бы космические колонии находились в Поясе Астероидов, мы бы не обязательно знали о них: аппараты размером, скажем, 1 км или меньше было бы трудно отличить от естественных астероидов.

С другой стороны, если они действительно находятся в Поясе Астероидов, возникают вопросы. Почему мы не обнаружили утечки электромагнитного излучения? Почему мы не наблюдали ни одного объекта, обладающего эффективной температурой выше, чем это оправдано его расстоянием от Солнца? И почему, если они там, они решили так долго хранить молчание?

Внешняя Солнечная система

За пределами астероидов мы видим многочисленные «аномалии», такие как наклон оси Урана или ретроградная орбита Тритона, которые, если бы мы были так склонны, могли бы быть восприняты как свидетельство вмешательства ВЦ. А за орбитой Нептуна, на расстоянии примерно от 30 до 50 астрономических единиц от Солнца, лежит Пояс Койпера. В Поясе Койпера было обнаружено более тысячи объектов, и считается, что Пояс содержит более ста тысяч объектов. Большинство из них малы; самый большой — Плутон, который в 2006 году был бесславно понижен в статусе с планеты до простого транснептунового объекта. До его переклассификации Дэвид Стивенсон предположил, что необычная орбита Плутона может быть результатом проекта астроинженерии. Однако все эти «аномалии» — наклон Урана, ретроградное движение Тритона, эксцентричная и наклонная орбита Плутона — можно объяснить более прозаично как результат столкновений и взаимодействий, имевших место в ранней истории Солнечной системы. Просто нет необходимости прибегать к другим объяснениям. Тем не менее, объекты Пояса Койпера могут играть роль в поиске ВЦ. В 2012 году гарвардский астроном Абрахам Лёб и принстонский астроном Эдвин Тёрнер опубликовали статью, в которой указали, что биологические существа, как только они достигают определенного уровня технологической цивилизации, вероятно, будут искусственно освещать свою родную планету во время темной фазы ее суточного цикла (другими словами, они будут включать свет ночью). Наша собственная цивилизация использует два типа ночного освещения — квантовое (от устройств, таких как светодиоды и люминесцентные лампы) и тепловое (лампы накаливания) — и оба типа имеют спектральную сигнатуру, которая сильно отличается от естественного излучения, которое исходит от естественно теплого объекта, такого как планета. Если бы мы могли обнаружить утечку от искусственного освещения, то мы могли бы сделать вывод о присутствии ВЦ. Представьте себе город размером с Токио на объекте пояса Койпера, и предположим, что его ночное освещение находится на том же уровне, что и современный Токио. Лёб и Тёрнер показали, что существующие телескопы могли бы обнаружить это искусственное освещение. Мы могли бы использовать эту технику для поиска цивилизаций в Поясе Койпера прямо сейчас. (Отрицательный результат, как всегда, ничего не докажет: пришельцы могли бы экранировать излучение от нас, или быть приспособлены к низким уровням освещенности, или использовать технологии, которые мы даже не можем себе представить…)

В десять раз дальше внешнего края Пояса Койпера лежит зона, которая, можно утверждать, предлагает довольно логичное место для поиска зондов в нашей Солнечной системе. Аргумент начинается с наблюдаемого факта, что путь светового луча изгибается, если он проходит вблизи большой массы. Теория общей относительности Эйнштейна объясняет, почему это должно происходить: масса заставляет пространство искривляться, и световые лучи просто следуют за кривизной. Путь светового луча также изгибается, если он проходит через оптическую линзу. «Механизм изгиба», задействованный в этих двух случаях, конечно, совершенно разный, но в принципе возможно, чтобы достаточно большая масса собирала свет в фокусе так же, как линза может собирать свет в фокусе — тогда масса действует как гравитационная линза. В 1979 году фон Эшлеман, профессор электротехники в Стэнфордском университете, применил теорию гравитационного линзирования к случаю Солнца. Он показал, что если бы телескоп можно было разместить на расстоянии 548 а.е. от Солнца — почти в 14 раз дальше расстояния между Солнцем и Плутоном — то он смог бы воспользоваться увеличением, обеспечиваемым гравитационной линзой Солнца. (Расстояние в 548 а.е., рассчитанное Эшлеманом, является минимальным расстоянием, на котором Солнце создает гравитационную линзу. По мере удаления за это минимальное расстояние обнаруживается бесконечное число фокусных точек во всех направлениях. Действительно, телескоп лучше было бы разместить, скажем, на 1000 а.е., так как на таком большом расстоянии было бы меньше необходимости компенсировать осложняющие эффекты солнечной короны. Но это всего лишь детали.)

Оптические и гравитационные линзы Когда свет попадает на границу между областями, в которых он имеет разные скорости распространения, он имеет тенденцию изгибаться в сторону области, в которой он движется медленнее. (Это похоже на вождение автомобиля, когда колеса с ближней стороны попадают на участок снега. Колеса на дороге вращаются быстрее, чем колеса на снегу, и автомобиль поворачивает — его начинает заносить.) Поскольку свет распространяется в стекле намного медленнее, чем в воздухе, световой луч изгибается при переходе из воздуха в стекло. Величина изгиба зависит от угла, под которым свет падает на стекло, но если правильно придать форму линзе, можно сделать так, что все световые лучи, попадающие на стекло, будут изгибаться таким образом, чтобы сойтись в одной точке: фокусной точке. Механизм изгиба отличается, когда речь идет о гравитации: световые лучи изгибаются вблизи большой массы, потому что само пространство искривлено присутствием массы. Световой луч следует по кратчайшему пути через пространство, но вблизи большой массы кратчайший путь изогнут. Однако, хотя механизм и отличается, конечный результат может быть тем же.

Телескоп, базирующийся в фокальной точке Солнца, был бы мечтой астронома: он мог бы изучать далекие планеты, звезды и галактики с невероятной детализацией. Его также можно было бы использовать как мощный инструмент в поисках внеземного разума, как указал итальянский астроном Клаудио Макконе, который, возможно, больше, чем кто-либо другой, отстаивал важность фокальной точки Солнца для будущих астрономических миссий. Макконе также показал, что огромное усиление передачи в звездных гравитационных линзирующих системах позволяет осуществлять связь между близлежащими звездами, используя только умеренные мощности передатчиков; усиление действительно поразительно.

Какое отношение все это имеет к поиску свидетельств внеземной жизни? Ну, предположим, ВЦ отправляется исследовать Галактику с помощью зондов (мы рассмотрим конкретные модели исследования позже в книге). Связь между зондом и родительской цивилизацией, предположительно, будет происходить, но разумная стратегия связи заключалась бы в том, чтобы зонд поддерживал связь с соседними звездными системами, а не с исходной системой. (Структура Млечного Пути в сочетании с его большими размерами по сравнению с предельной скоростью света означает, что было бы трудно поддерживать прямую связь с родной системой. Мало того, стратегия связи, основанная на использовании исходной системы в качестве центрального узла, означает, что вся сеть зондов окажется под угрозой, если исходная цивилизация рухнет, мигрирует или просто потеряет интерес.) И самый простой способ, которым относительно небольшой объект мог бы общаться на межзвездных расстояниях, — это использование гравитационных линз, любезно предоставленных Природой. Другими словами, если исследовательские зонды находятся или находились здесь, в Солнечной системе, то мы, скорее всего, нашли бы коммуникационные зонды в этих фокальных точках Солнца — 1000 а.е. представляется разумным расстоянием, которое позволяет обмениваться информацией с соседними звездными системами. Это предложение бельгийского астрофизика Микаэля Жийона предоставляет простой способ направить поиск зондов, потому что для любой конкретной близлежащей звезды мы можем легко рассчитать местоположение соответствующих точек в пространстве.

К сожалению, как указывает сам Жийон, было бы трудно найти зонды, даже если бы мы знали, где искать. Предположим, зонд использовал солнечный парус для обеспечения своей движущей силы. (Зонду пришлось бы компенсировать крошечное, но не совсем незначительное гравитационное притяжение Солнца. У ВЦ, конечно, мог быть доступ к источникам энергии, о которых мы можем только мечтать, но давайте предположим, что зонд использует большой парус для улавливания солнечной энергии. Это был бы лучший сценарий с точки зрения наших шансов на их наблюдение.) Оказывается, для зонда такой же массы, как космический аппарат «Вояджер», потребовался бы круглый солнечный парус радиусом около 500 м. Тогда возникает вопрос: можем ли мы обнаружить солнечный парус такого размера с расстояния 1000 а.е.? К сожалению, даже с впечатляющими обсерваториями, которые планируются (например, Европейский чрезвычайно большой телескоп), будет невозможно напрямую сфотографировать такой объект.

Зонд был бы просто слишком тусклым. Вторая возможность заключалась бы в использовании метода затмения и поиске падения яркости далекой звезды, которое произошло бы, когда зонд проходил перед ней. Оказывается, это тоже неосуществимо: изменение яркости было бы слишком маленьким, слишком мимолетным. Итак, сделав вывод, что солнечные фокальные области близлежащих звезд являются хорошим местом для поиска зондов, должны ли мы теперь признать, что не можем их искать? Ну, у Жийона есть еще три предложения. Во-первых, мы могли бы отправить туда свои собственные зонды и осмотреться. Однако две миссии «Вояджер» стартовали в 1977 году, и на момент написания статьи одна из них находится на расстоянии 127 а.е. от Солнца, а другая — на расстоянии 104 а.е. Пройдет много времени, прежде чем один из наших космических аппаратов достигнет 1000 а.е. Во-вторых, мы могли бы искать утечку излучения от зондов. Это возможно в принципе, но крайне маловероятно на практике. В-третьих, мы могли бы взять инициативу на себя и попытаться связаться с зондами напрямую — «ткнуть» их радиовспышкой и прислушаться к реакции. На мой взгляд, этот третий вариант является единственным реалистичным вариантом поиска таких зондов, по крайней мере, с технологиями, которые будут доступны нам в ближайшие пару десятилетий. Давайте отправим им сообщение и посмотрим, ответят ли они. Если ответят, мир изменится. Если мы услышим только тишину, что, как я сильно подозреваю, и произойдет… что ж, мы вернемся туда, откуда начали.

Когда мы начинаем обсуждать Пояс Койпера и солнечные фокальные области, мы начинаем осознавать, насколько велика Солнечная система. Внутри сферы, охватывающей орбиту Плутона, находится 50 миллиардов миллиардов миллиардов кубических миль пространства; а Солнечная система простирается до Облака Оорта комет, почти на световой год от Солнца. Шансы случайно найти небольшой инопланетный артефакт практически равны нулю. Только если артефакт привлечет к себе внимание — возможно, подав нам сигнал или находясь в видимом месте, — мы его обнаружим. Поэтому мы не можем исключить возможность того, что наблюдательные зонды когда-то были в Солнечной системе, и даже того, что они все еще здесь. Некоторые утверждают, что пока мы не можем исключить эту возможность, парадокса Ферми не существует. Однако мы можем с уверенностью сказать, что никаких доказательств существования инопланетных артефактов пока не обнаружено. Конечно, имеет смысл их искать: как я уже упоминал, поиск был бы недорогим, и хотя шанс на успех чрезвычайно низок, выигрыш от успеха чрезвычайно высок. Но пока мы их не наблюдаем, почему мы должны предполагать, что они здесь?

Возможно, мы ищем совсем не там. Дискуссия вращалась вокруг инопланетных артефактов — свидетельств инженерных объектов. Возможно, ВЦ были здесь и оставили информацию, а не вещи? В занимательной научно-фантастической истории 1950-х годов предполагалось, что причина, по которой так много людей не любят пауков, заключается в том, что класс Паукообразных состоит из инопланетных существ. Их привезли сюда на каком-то космическом корабле, а затем они сбежали; люди, инстинктивно распознавая инопланетное происхождение пауков, отшатываются от них. (Само собой разумеется, пауки не инопланетяне. Как мы увидим позже, в Решении 64, вся жизнь на этой планете связана. Как бы вы ни не любили пауков, вы делите с ними значительную часть своей ДНК.) В 1970-х годах некоторые ученые наконец догнали писателей-фантастов и высказали предположение, что биологический материал может нести закодированное сообщение от ВЦ. Теоретически это было бы возможно: в конце концов, весь смысл ДНК в том, что она кодирует информацию. Действительно, генетический код может оставаться неизменным миллиарды лет, и все же его можно было бы легко изменить, если бы кто-то захотел встроить какой-либо сигнал.

Сообщение, закодированное в ДНК, кажется маловероятным каналом связи. Во-первых, отправитель мог бы передать сообщение только на планету, обладающую той же биохимией. (В нашем случае биохимия отправителя должна была бы основываться на L-аминокислотах, синтез белка должен был бы основываться на том же генетическом коде, что и наш, и так далее.) Даже если бы получатель мог отличить естественную последовательность от искусственной, сообщение могло бы исказиться из-за случайных мутаций, и отправитель не имел бы возможности это предотвратить. Превратности эволюции могли бы стереть сообщение полностью. Тем не менее, геномная ДНК уже используется здесь, на Земле, для хранения информации, так что не исключено, что другие могли встроить сообщение. Было проведено несколько исследований для проверки этой идеи, и анализ определенных типов вирусной ДНК не выявил ничего похожего на искусственный паттерн. Теперь, когда биологи секвенировали весь геном нескольких существ, включая человека, можно было бы провести более детальные поиски закодированных сообщений. Такие поиски, должно быть, находятся в конце списка приоритетов для генетиков, но в конце концов кто-нибудь просеет данные генома в поисках паттернов. Мое предположение таково, что паттерны будут найдены, но у них будет тот же источник, что и у марсианских каналов и лица на Кидонии. Такие паттерны являются свидетельством разума — но со стороны наблюдателя у телескопа или микроскопа.

Решение 6

Они существуют, и это мы — Мы все инопланетяне!

Мне следовало бы знать, какой плод родится из такого семени.

Лорд Байрон, «Паломничество Чайльд-Гарольда»

В обсуждении Решения 5 мы рассмотрели идею о том, что ВЦ могли закодировать сообщение в ДНК земных организмов. Хотя это маловероятно, более широкая версия этой идеи, как ни парадоксально, более правдоподобна. С каждым прорывом в изучении генетики становится все более очевидным, что вся жизнь на этой планете глубоко связана. Возможно, отдельные виды не являются инопланетными, но мы не можем исключить возможность того, что все виды произошли из одного и того же внеземного источника. Возможно, сама жизнь — это послание. Возможно, мы все инопланетяне.

Идея о том, что жизнь зародилась где-то еще и была каким-то образом перенесена на Землю, стара. Понятие панспермии — буквально «семена повсюду» — вероятно, восходит к Анаксагору. Однако только в XIX веке, благодаря работам Берцелиуса, Рихтера, Гельмгольца и других, гипотеза панспермии приняла современную форму. Ученые того времени обсуждали различные формы панспермии. Лорд Кельвин, например, в своем обращении к Британскому обществу содействия развитию науки в 1871 году размышлял о том, может ли жизнь распространяться в космосе на метеоритных камнях — литопанспермия. Однако именно книга Аррениуса 1908 года популяризировала идею панспермии. Аррениус предположил, что Вселенная полна живых спор, которые перемещаются в космосе под давлением звездного света — радиопанспермия. Некоторые споры упали на раннюю Землю, расцвели и эволюционировали в жизнь, которую мы видим сегодня.

Как мы обсудим более подробно позже (см. Решение 64), одна из глубоких загадок происхождения жизни — это почти неприличная поспешность, с которой она возникла на Земле. Кажется, едва ли хватило времени, чтобы случайные физические и химические процессы породили жизнь из кусков неодушевленной материи. Идея панспермии привлекательна, поскольку она устраняет проблему временных рамок: жизнь упала на Землю «готовой». Тем не менее, гипотеза Аррениуса быстро вышла из моды по нескольким причинам. Одной из причин, по которой от этой идеи отказались, была трудность представить себе споры, достаточно выносливые, чтобы выдержать суровые условия многовекового путешествия в космосе; в частности, космическое излучение, несомненно, оказалось бы смертельным для спор. Другая причина заключалась в том, что она просто переносила проблему конечного происхождения жизни с Земли куда-то в космос (конечно, было бы неплохо знать, где зародилась жизнь, хотя бы для того, чтобы установить исторический факт).

Идея о том, что в космосе может существовать микробная жизнь, не исчезла полностью. Например, Хойл и Викрамасингхе отстаивали идею о том, что микробы путешествуют на Землю на кометах, вызывая периодические массовые вспышки болезней.

Этому утверждению придали некоторую достоверность открытие того, что бактерии путешествовали на Луну на беспилотных лунных посадочных модулях и все еще были живы, когда их вернули на Землю астронавты «Аполлона». Совсем недавно исследователи изучали способность некоторых экстремофилов — микроорганизмов, которые могут процветать в чрезвычайно суровых земных условиях, — выдерживать условия, существующие в космосе. Эксперименты показали, что экстремофильные микроорганизмы, защищенные микроразмерными углеродистыми зернами, могут выдерживать часы интенсивного излучения от синхротронного источника — эквивалент накопленной дозы облучения от миллионов лет солнечной радиации. Таким образом, микролитопанспермия — перенос микробной жизни на мелких пылинках, а не на крупных валунах — представляется еще одной возможностью. Даже если процесс панспермии слишком разрушителен для того, чтобы жизнь могла перемещаться с одной планеты на другую (в конце концов, организмам пришлось бы справляться не только с суровыми условиями космоса; им также пришлось бы пережить удары, связанные с выбросом с одной родной планеты, посадкой на другую и прохождением через обе планетарные атмосферы), возможно, по крайней мере, генетической информации от инактивированных вирусоподобных организмов или мертвых бактериальных фрагментов могло быть достаточно, чтобы «запустить» жизнь на Земле — некропанспермия.

Хотя панспермия, возможно, и не является основным направлением биологической мысли, эта гипотеза, безусловно, не была исключена. Если она окажется верной, то шансы на то, что жизнь является частым явлением во Вселенной, значительно возрастут (хотя это не обязательно говорит что-либо о существовании или отсутствии разумной жизни и ВЦ). Однако в 1973 году Крик и Оргел опубликовали идею направленной панспермии: панспермия плюс разум, как выразился Дайсон. Крик и Оргел считали, что вероятность того, что жизнеспособные микроорганизмы приземлятся на Землю после межзвездного путешествия, измеряемого световыми годами, мала. Но преднамеренное засеивание — это другое. Направленная панспермия — это предположение, что древняя ВЦ преднамеренно направила споры к планетам с условиями, благоприятными для выживания жизни. Возможно, примитивная жизнь не прибыла сюда случайно внутри метеорита; возможно, ее прислали сюда с помощью зонда. (Зачем ВЦ засеивать планеты таким образом? Возможно, они готовили планеты к последующей колонизации, но каким-то образом не удосужились колонизировать Землю. Возможно, они проводили грандиозные астробиологические эксперименты. Возможно, они столкнулись с глобальной катастрофой и хотели обеспечить выживание своего генетического материала. Кто может сказать?)

Трудно понять, как проверить гипотезу направленной панспермии. Спустя миллиарды лет после события, как мы можем отличить примитивную жизнь, возникшую из первичного бульона, примитивную жизнь, прибывшую внутри метеорита, или примитивную жизнь, прибывшую космическим зондом? В своей статье Крик и Оргел утверждали, что направленная панспермия могла бы разрешить некоторые загадки. Например, почему на Земле существует только один генетический код? Универсальный код естественным образом вытекает из того, что вся жизнь на Земле представляет собой клон, полученный из одного набора микроорганизмов. Другой аргумент, предлагаемый в поддержку этой идеи, связан с зависимостью многих ферментов от молибдена. Этот металл довольно редок — он занимает 56-е место по распространенности элементов в земной коре, и тем не менее он играет важную биохимическую роль. Это несколько странное положение дел было бы менее удивительным, если бы жизнь на Земле произошла от системы, в которой молибден был гораздо более распространен. Конечно, у биохимиков есть более ортодоксальные ответы на эти загадки, и поэтому доказательства в пользу направленной панспермии слабы. Если биологи разработают убедительную теорию того, как жизнь возникла естественным путем из материалов, доступных на первобытной Земле, то панспермия — направленная или иная — была бы ненужной. Или же Крик и Оргел когда-нибудь окажутся правы: мы можем даже встретить ВЦ, которые засеяли нашу часть Галактики. Гипотеза направленной панспермии остается возможным разрешением парадокса Ферми. Где они? Они здесь, потому что мы инопланетяне.

Решение 7

Сценарий зоопарка

Кто-то сказал мне, что все это происходит в зоопарке. Я верю в это, я верю, что это правда.

Пол Саймон, «В зоопарке»

Сценарий зоопарка был предложен Джоном Боллом в 1973 году как средство разрешения парадокса Ферми. На самом деле, Болл назвал это «гипотезой зоопарка»; варианты этой идеи, некоторые из которых описаны ниже, также называют себя «гипотезами», и они появляются как таковые в литературе. Я предпочитаю называть их сценариями, потому что в науке гипотеза обычно подразумевает предположение, сформулированное таким образом, чтобы его можно было проверить. Как мы увидим, предположение Болла в его основной форме проверить нельзя. Это не означает, что сценарий зоопарка неверен, нелогичен или каким-то образом более маловероятен, чем другие объяснения. Мы уже сталкивались с идеями, которые гораздо более неправдоподобны, чем предположение Болла. Проблема в том, что мы не можем легко его опровергнуть.

Болл предположил, что ВЦ повсеместны; многие технологические цивилизации будут стагнировать или столкнутся с разрушением (изнутри или извне), но некоторые будут развивать свой уровень технологий со временем. Рассуждая по аналогии с земными цивилизациями, он пришел к выводу, что нам нужно рассматривать только самые технологически развитые цивилизации. Эти ВЦ будут в некотором смысле контролировать вселенную, потому что менее развитые будут уничтожены, приручены или ассимилированы.

Важным вопросом становится: как высокоразвитые ВЦ решат использовать свою власть? Рассуждая по аналогии с тем, как человечество использует свою власть над миром природы, где мы выделяем дикие территории, заповедники и зоопарки, чтобы другие виды могли развиваться естественным образом, Болл предположил, что Земля находится в дикой зоне, отведенной для нас ВЦ. Причина, по которой, кажется, нет взаимодействия между ними и нами, заключается в том, что они не хотят, чтобы их нашли, и у них есть технологические возможности, чтобы гарантировать, что мы их не найдем. Сценарий зоопарка включал идею о том, что продвинутые ВЦ просто наблюдают за нами. (Варианты этой идеи были менее привлекательны; сценарий лаборатории представлял бы нас объектами лабораторных экспериментов.)

Эта общая идея имеет долгую историю в научной фантастике, предшествующую публикации Болла. Например, в «Звездном пути» была «Главная директива», которая гласила, что Федерация не должна вмешиваться в естественное развитие планеты. (Директива, конечно, чаще нарушалась, чем соблюдалась, поскольку сценаристам нужно было создавать сюжеты.) А до этого ведущий научно-фантастический журнал 1950-х годов, Astounding, под сильным, но донкихотским руководством Джона Кэмпбелла, установил троп Земли под карантином — либо потому, что ВЦ защищали нас, либо, что чаще, потому, что человечество представляло для них угрозу. Можно также утверждать, что решение парадокса Циолковским, а именно, что ВЦ отложили Землю в сторону, чтобы позволить человечеству развиться до состояния совершенства, содержит семена сценария зоопарка.

Верующие в летающие тарелки склонны отдавать предпочтение сценарию зоопарка, как будто он легитимизирует их веру. Тем не менее, сценарий зоопарка конкретно предсказывает, что мы не должны видеть летающие тарелки или любые другие проявления превосходящих технологий. Если летающие тарелки — это космические корабли, то сценарий зоопарка неверен. (Джеймс Дирдорф предложил вариант идеи Болла, известный как сценарий «дырявого эмбарго», который совместим с наблюдениями летающих тарелок. Идея заключается в том, что продвинутые и доброжелательные ВЦ ввели эмбарго на официальный контакт с человечеством. Но эмбарго не полное: инопланетяне контактируют с теми гражданами, чьи истории вряд ли будут заслуживать доверия у ученых и правительства. Инопланетяне хотят медленно подготовить нас к шоку, который может наступить позже, когда они раскроют себя. Предложение Дирдорфа настолько ненаучно — хотя опять же, не обязательно неверно, — что, вероятно, не заслуживает даже термина «сценарий».)

Сценарий зоопарка подвергался критике по нескольким причинам. Главный недостаток, на мой взгляд, заключается в том, что он никуда нас не ведет: это не проверяемая гипотеза. Хорошая гипотеза порождает идеи для наблюдений, которые могут ее подтвердить или опровергнуть, и при этом порождает новые гипотезы. Трудно придумать какое-либо наблюдение, которое могло бы проверить достоверность этого предположения. Его единственное предсказание заключается в том, что мы не найдем ВЦ, но неспособность их найти вряд ли подтверждает первоначальное утверждение. Есть что-то неудовлетворительное в подходе, при котором, как бы усердно мы ни искали, как бы тщательно мы ни искали, отсутствие ВЦ объясняется просто тем, что они не хотят, чтобы мы их видели. (Я могу объяснить отсутствие наблюдательных свидетельств фей на дне моего сада тем, что они становятся невидимыми всякий раз, когда люди смотрят в их сторону. Независимо от того, существуют ли феи, это плохой вид объяснения с научной точки зрения.)

Другие критиковали сценарий на том основании, что он антропоцентричен. Почему ВЦ вообще должны интересоваться таким видом, как мы? (Предполагая, конечно, что их интересуем именно мы, а не дельфины, обезьяны или пчелы…) Поскольку у нас нет представления о том, что может развлекать инопланетные разумы, я полагаю, мы не можем исключить возможность того, что Земля — по какой-либо причине — была отведена в качестве галактического эквивалента национального парка. Однако еще одна слабость заключается в том, что сценарий зоопарка не объясняет, почему инопланетяне не колонизировали Землю задолго до появления сложных форм жизни: сценарий может описывать реакцию этически продвинутых ВЦ на открытие разумной жизни на Земле, но была бы эта реакция такой же, если бы речь шла только о примитивных одноклеточных организмах? Более серьезная критика заключается в том, что достаточно одной ВЦ нарушить эмбарго, всего одной незрелой цивилизации, которая решит просунуть пальцы сквозь прутья клетки, чтобы мы увидели их здесь, на Земле. Кроме того, он не объясняет, почему мы не наблюдаем никаких свидетельств их присутствия там, в Галактике. Предложение здесь состоит в том, что разумная жизнь повсеместна, так где же их проекты астроинженерии? Где их коммуникации? Одно дело — держать Землю свободной от развития, но совсем другое — прекращать всякую деятельность из-за нас. Наконец, сценарий страдает так же, как и все решения парадокса Ферми, которые зависят от мотиваций инопланетных разумов. Он предполагает, что все ВЦ во все времена ведут себя одинаково по отношению к нам.

Расширенная версия этой идеи, известная как сценарий запрета, пытается обобщить идею Болла и устранить некоторые слабые места.

Решение 8

Сценарий запрета

Вечно отсутствующий, вечно близкий.

Франц Казинци, «Разлука»

Сценарий запрета — расширенная форма сценария зоопарка, которая объясняет, почему все планеты, несущие жизнь, а не только Земля, являются запретной зоной, — был предложен в 1987 году Мартином Фоггом.

Фогг представил результаты простой модели возникновения, расширения и взаимодействия ранних галактических цивилизаций. Как и многие авторы до него, он обнаружил, что при использовании правдоподобных значений параметров модели Галактика быстро заполняется разумными видами. В зависимости от параметров либо несколько видов доминируют с большими «империями», либо существует много различных меньших «империй». Вывод модели Фогга заключается в том, что, каково бы ни было значение параметров, ВЦ колонизировали бы Галактику еще до формирования нашей Солнечной системы.

Фогг утверждает, что как только фаза колонизации закончится и почти каждая звезда будет поддерживать разумные формы жизни, Галактика войдет в новую эру «устойчивого состояния». Экспансионистское стремление угаснет, и проблемы агрессии, территориальности и роста населения будут решены. Распределение разума станет все более смешанным и однородным, а эра устойчивого состояния станет веком коммуникации. Согласно модели, мы находимся на миллиарды лет в этой (прекрасно звучащей) эре.

Если сценарий, описанный Фоггом, верен, то Земля находится в сфере влияния одной или нескольких продвинутых ВЦ. Так почему же они не захватили власть? Он утверждает, что в эру устойчивого состояния знание будет самым ценным ресурсом. У продвинутых ВЦ была бы причина оставить планету, несущую жизнь, в покое, хотя бы потому, что планета будет предоставлять невозобновляемый источник информации. И жертва жизненным пространством не обязательно должна быть велика. Как указал Азимов, ВЦ могли выйти за пределы необходимости обитания на планетах. Если ВЦ могут путешествовать между звездами в космических ковчегах, то им не нужно посещать звезды, подобные Солнцу; любая звезда подойдет, а яркие звезды типа O могут быть лучшими. Такие космические ковчеги могли бы поэтому, в принципе, избегать звезд, подобных Солнцу, с обитаемыми планетами. Фогг предполагает, что количество звезд, которых ВЦ должны избегать, может быть небольшим: он дает цифру 0,6% для доли звезд, обладающих планетой, несущей жизнь. (Эта цифра, конечно, спорна.) Оставление небольшого числа систем нетронутыми — это небольшая цена за информационное содержание, которым в конечном итоге будут обладать их планеты, несущие жизнь.

Итак, в эру устойчивого состояния, эру, в которой ВЦ общаются друг с другом и согласовываются общие подходы, «Галактический Клуб» соглашается не вмешиваться в уже заселенные планеты. По словам Ньюмена и Сагана, устанавливается Codex Galactica. Предположение Фогга заключается в том, что Солнечная система была помещена под запрет, когда миллиарды лет назад ВЦ посетили Землю и обнаружили примитивные организмы. С тех пор организмы на Земле живут в зоопарке — изучаются из-за сложных информационных паттернов, которые они генерируют.

На мой взгляд, некоторые предпосылки, лежащие в основе сценария запрета, неубедительны. Взять хотя бы одну: я считаю, что культурная однородность, которую предполагает Фогг, вряд ли наступит. Я нахожу неправдоподобным, что истинно чуждые разумы, если они существуют, могут общаться настолько эффективно, что достигают «повышенного уровня понимания [и] взаимного согласия».

Рис. 3.10 Галактика, подобная нашему Млечному Пути, обычно имеет диаметр 100 000 световых лет. Показанная здесь галактика NGC 2841 еще больше — 150 000 световых лет в поперечнике. Сценарий запрета требует, чтобы «Галактический Клуб» мог обеспечивать соблюдение своих правил и традиций от одного конца галактики до другого. В релятивистской вселенной этого чрезвычайно трудно достичь. (Фото: NASA/ESA/Hubble Heritage Collaboration)

Проблемы в создании трансгалактической системы связи выходят далеко за рамки простых трудностей перевода. Например, дифференциальное вращение Галактики заставляет звезду, подобную Солнцу, двигаться относительно других звезд. Пятьдесят миллионов лет назад Земля могла находиться в регионе Галактики, где смотрители зоопарка были педантичны; сейчас же мы могли бы входить в регион, где смотрители зоопарка эволюционировали и решили взять небольшой отпуск. Если бы они это сделали, кто еще узнал бы? И что могли бы сделать другие члены Галактического Клуба, чтобы остановить это? Мы живем во вселенной, которая обладает ограничением скорости для потока информации, и это делает галактическую культурную однородность чрезвычайно трудной для достижения. Макдональдс мог завоевать мир, но он не завоюет Галактику.

Так что даже не ставя под сомнение детальные параметры и допущения, лежащие в основе компьютерной модели Фогга, выводы остаются спорными. Оставив эти оговорки в стороне, сценарий запрета страдает от некоторых критических замечаний, направленных против исходного сценария зоопарка. В частности, кажется, нет способа узнать, находимся ли мы под запретом (пока, возможно, мы не продвинемся достаточно как вид, чтобы быть избранными в члены Галактического Клуба), поэтому нет проверяемых предсказаний. Сценарий также предполагает, что продвинутые ВЦ на всех этапах своей собственной эволюции могут скрывать свою деятельность от нас. Ну, возможно, они могут. Но если Галактика действительно кишит древними ВЦ, как предполагается, разве мы не увидели бы время от времени грандиозную астроинженерную структуру или не перехватили бы случайный кусок межзвездных сплетен? Поместить планету под запрет — это одно; скрыть все свидетельства их существования — это другое. Наконец, как обсуждалось выше, даже если бы в устойчивую эру Галактики была установлена глубокая коммуникация, действительно ли возникло бы единообразие мотивов в отношении планет, несущих жизнь? Существования всего одной продвинутой ВЦ, которая не разделяет обсуждаемые ценности, могло бы быть достаточно, чтобы опровергнуть сценарий.

Решение 9

Гипотеза планетария

Реальны сны Богов.

Джон Китс, «Ламия», I

Стивен Бакстер предложил интересный вариант сценария зоопарка. Он называет его гипотезой планетария. Это предположение гораздо более дикое, чем идея Болла, но оно заслуживает термина «гипотеза», а не «сценарий», потому что предлагает проверяемые предсказания. Возможно ли, спрашивает Бакстер, что мир, в котором мы живем, — это симуляция, «планетарий» виртуальной реальности, спроектированный так, чтобы создать у нас иллюзию, что вселенная лишена разумной жизни?

Физика, лежащая в основе такой идеи, имеет современный оттенок. Действительно, гипотеза планетария могла быть разумно предложена только в последние годы — времена, когда наблюдался невероятный рост мощности компьютеров. И все же концепция «вещи не то, чем кажутся», лежащая в основе гипотезы планетария, является устоявшимся тропом научной фантастики. В повести Хайнлайна «Вселенная» обитатели корабля поколений (см. стр. 79) обнаруживают вселенную за пределами своего судна. В беззаботном рассказе Азимова, написанном за два года до того, как советские спутники сфотографировали обратную сторону Луны, первые астронавты, облетевшие Луну, находят не испещренную кратерами поверхность, а огромное полотно, подпертое брусьями: «путешествие» было симуляцией, позволившей психологам изучить влияние лунной миссии на экипаж. Герой «Новостей с улицы Д», гораздо более мрачной истории Эндрю Вайнера, обнаруживает, что вся его знакомая, но странно ограниченная вселенная является продуктом компьютерной программы. Совсем недавно основные средства массовой информации исследовали концепцию взаимодействия людей с различными спроектированными реальностями. Несколько эпизодов телешоу «Звездный путь: Следующее поколение», например, происходили на «голодеке» — технологии, которая эмулировала материальные объекты, с которыми пользователи могли взаимодействовать. В фильме «Матрица» люди были насильственно погружены в виртуальную реальность, на этот раз с помощью технологии, в которой мозг стимулировался непосредственно имплантатами.

Рис. 3.11 В хорошо спроектированном планетарии мы можем потеряться в реалистичном представлении вселенной. (Фото: любезно предоставлено Carl Zeiss)

Главный герой фильма «Шоу Трумана» был невольным участником телешоу, в котором он жил внутри спроектированной реальности; в этом случае это была «низкотехнологичная» реальность, фальшивый город под раскрашенным куполом, спроектированным продюсерами шоу.

Многие из этих историй и фильмов обладают завораживающим качеством, возможно, потому, что они затрагивают вопросы глубокой философской значимости. В конце концов, вопросы о природе реальности и о том, как каждый из нас воспринимает внешнюю вселенную, обеспечивали философов работой на протяжении тысячелетий. Гипотеза планетария предполагает, что наше общепринятое понимание внешней вселенной может быть ошибочным. Насколько именно ошибочным, зависит от типа планетария, который ВЦ предоставили нам («низкотехнологичный», как в «Трумане», или «высокотехнологичный», как в «Матрице»), а также от его масштаба — положения границы между человеческим сознанием и внешней «реальностью».

Гипотеза планетария, доведенная до крайности, схожа с солипсизмом. Истинный солипсист считает, что все, что он испытывает — люди, события, объекты, — является частью содержания его сознания, а не внешней реальностью, в которой мы все участвуем. Дело не только в том, что его разум — единственный существующий. (Единственный выживший после какой-либо планетарной катастрофы мог бы быть прав, если бы считал, что его разум — единственный, и тем не менее он не обязательно был бы солипсистом.) Скорее, истинный солипсист в принципе не может придать никакого значения идее о том, что другие разумы испытывают мысли и эмоции. Это эгоцентрический взгляд на вселенную. Самый экстремальный планетарий, следовательно, заключался бы в том, что ВЦ генерирует искусственную вселенную непосредственно в мое сознание. Вселенная кажется мне пустой, потому что ВЦ по какой-то причине хочет обмануть меня, заставив так думать.

Солипсизм, похоже, никуда не ведет и редко защищается напрямую. (Истинный солипсист, защищая свою философию, предположительно, должен информировать своих оппонентов, что их не существует, что кажется довольно нелепым.) Менее экстремальные планетарии все еще имеют солипсистский оттенок, но немного менее возмутительны. Например, возможно, мы, люди, реальны, но некоторые или все объекты, которые мы видим вокруг себя, являются симуляциями — как голодек в «Звездном пути». Или, возможно, реальность состоит из всего на Земле плюс тех мест в Солнечной системе, которые мы посетили, но звезды и галактики симулированы — как крупномасштабная версия купола «Шоу Трумана».

Бритва Оккама дает нам основание отвергнуть все эти планетарии. Предположим, вы бросаете мяч и наблюдаете его параболическую траекторию: вы придете к выводу, что мяч — это автономный объект, подчиняющийся закону тяготения Ньютона. Альтернатива — что некая система (будь то индивидуальное сознание или сложный генератор виртуальной реальности) содержит законы, имитирующие свойства мяча и его движение под действием силы тяжести, — является более сложным объяснением того же явления. Оба объяснения соответствуют наблюдениям. Но бритва Оккама говорит нам использовать самое простое объяснение, которым в данном случае является то, что мяч «реален». Он имеет автономное существование. Мы можем привести тот же аргумент относительно наших наблюдений за вселенной.

С другой стороны, если мы готовы на время отложить бритву Оккама и отнестись к гипотезе планетария серьезно, Бакстер показывает, как мы можем проверить, живем ли мы в определенных типах спроектированной реальности. Это шаг вперед по сравнению с оригинальными сценариями зоопарка и запрета, ни один из которых не делает жестких предсказаний.

Бакстер указывает, что фундаментальным требованием планетария является то, что научные эксперименты всегда должны давать последовательные результаты. (На данном этапе мы не спрашиваем, зачем ВЦ утруждать себя симуляцией вселенной для нашей пользы. Достаточно отметить, что идеальная симуляция системы — другими словами, симуляция, которую нельзя отличить от исходной физической системы любым мыслимым тестом, — теоретически может быть создана.) Если эксперимент выявляет несоответствия в ткани реальности, то мы можем прийти к постулированию существования «внешнего мира».

Физики могут рассчитать информационные и энергетические потребности, необходимые для создания идеальной симуляции любого заданного размера. Поэтому мы можем спросить, обладает ли ВЦ способностью удовлетворить энергетические потребности для построения любого конкретного планетария. (Мы должны предположить, что проектировщики планетария подчиняются тем же законам физики, что и мы. Если они не ограничены физикой — если, например, они могут изменять значение постоянной Больцмана, — то мы не можем продолжать этот аргумент.)

Предел Бекенштейна Якоб Бекенштейн показал, как квантовая физика накладывает ограничение на количество информации, которое может кодировать физическая система. Соотношения неопределенности показывают, что количество информации внутри системы радиусом R (в метрах) и массой M (в килограммах) никогда не может быть больше, чем масса, умноженная на радиус, умноженная на константу (которая имеет значение около 2,5 × 10^43 бит на метр на килограмм). Природа позволяет кодировать удивительное количество информации до достижения предела Бекенштейна. Например, атом водорода может кодировать около 1 Мб информации. Типичный человек может кодировать около 10^39 Мб информации — гораздо больше информации, чем может обработать любой существующий жесткий диск. Естественные физические системы, по-видимому, кодируют гораздо меньше информации, чем позволяет Природа. Но предел Бекенштейна дает проектировщикам планетариев широкие возможности для создания идеальных симуляций различного размера и масштаба.

Стандартные термодинамические расчеты дают нам энергию, необходимую для построения идеальной симуляции любого конкретного размера и массы. Оказывается, цивилизация типа KI могла бы создать идеальную симуляцию около 10 000 км² поверхности Земли и высотой около 1 км. Другими словами, цивилизация типа KI не могла бы создать идеальную симуляцию древней шумерской империи, не говоря уже о нашем нынешнем мире. Проектировщик планетария мог бы обмануть жителей Шумера с помощью неидеальной симуляции; было бы ненужно эмулировать материал на глубине 200 м под поверхностью Земли, например, поскольку люди того времени вряд ли копали так глубоко. Различные трюки и уловки также были бы доступны программисту планетария — но обратите внимание, что результирующая симуляция не была бы идеальной, и в принципе могло бы обнаружиться несоответствие. Главный герой «Новостей с улицы Д» Вайнера оказывается именно в такой ситуации.

Цивилизация типа KII могла бы создать симуляцию, чтобы обмануть Колумба. Но путешествия капитана Кука могли бы выявить несоответствия в их конструкции планетария.

Цивилизация типа KIII могла бы создать идеальную симуляцию объема радиусом около 100 а.е. Это большое расстояние, и когда я писал первое издание этой книги, наша цивилизация не могла проверить, является ли наша вселенная «реальной» или результатом симуляции, разработанной цивилизацией KIII. Но ситуация изменилась. «Вояджер-1» уже находится на расстоянии 127 а.е. от дома, и он не врезался в металлическую стену, выкрашенную в черный цвет! Мы знаем, что не живем в идеальной симуляции. Мы все еще можем жить в симуляции, которая менее чем идеальна; в конце концов, только два космических аппарата «Вояджер» пролетели дальше 100 а.е. Строители планетария могли сэкономить на симуляции некоторых аспектов реальности, чтобы расширить границу своей симуляции. Но это не может быть идеальная симуляция; наши инструменты в принципе могут обнаружить несоответствия в такой симуляции более низкого качества.

Гипотеза планетария противоречит как бритве Оккама, так и нашей базовой интуиции о том, как устроена Вселенная. Предполагать, что цивилизация типа III пойдет на такие усилия просто чтобы убедить нас, что наша Вселенная пуста, граничит с паранойей. Сам Бакстер выдвинул это лишь как возможность, которую следует исключить (и я уверен, что он не считает ее истинной). Но, по крайней мере, мы в конечном итоге сможем ее исключить. В ближайшие десятилетия, по мере того как мы будем исследовать все большую часть Вселенной и проверять ткань реальности на все больших масштабах расстояний, мы либо обнаружим несоответствие в симуляции, либо будем вынуждены признать, что Вселенная «реальна». И если окажется, что Вселенная «реальна» — на что, я уверен, большинство читателей поставило бы ⁹³ — тогда нам придется искать разрешение парадокса Ферми в другом месте.

Решение 10

Бог существует

Случайность — это, возможно, псевдоним Бога, когда он не хочет подписываться. Анатоль Франс, Сад Эпикура

Некоторые предполагают, что ученые SETI занимаются теологическим поиском: поскольку внеземные цивилизации (ВЦ), вероятно, значительно опережают нас, они будут почти всеведущими, всемогущими существами. Мы бы считали их богами. Многие ученые SETI не согласились бы: технология ВЦ действительно может быть настолько продвинутой, что она, по выражению Кларка, неотличима от магии, но, безусловно, мы знаем достаточно, чтобы считать этих существ искусными инженерами. В худшем случае, мы бы смотрели на них как на чудотворцев. Мы знаем достаточно, чтобы не считать их богами.⁹⁴

Другие утверждают, что Бог — создатель нашей Вселенной — существует. И поскольку Бог вездесущ, наш поиск внеземного разума был бы удовлетворен, если бы мы нашли Бога. Я безнадежно неквалифицирован, чтобы спорить по этим пунктам. Однако существует предположение из области теоретической физики, которое, если оно окажется верным, могло бы продемонстрировать существование многих других вселенных, благоприятных для развития ВЦ; еще более спекулятивное предположение состоит в том, что одна из этих цивилизаций создала нашу собственную Вселенную. Они, в некотором смысле, были бы Богом. Эта работа весьма спекулятивна, но теория делает определенное предсказание, которое можно проверить. Аргумент следующий.

«Теория всего», которую физики ищут десятилетиями, — это физическая теория, объединяющая гравитацию с другими силами и объясняющая наблюдаемые взаимосвязи между различными силами. Теория всего ответила бы на фундаментальные вопросы физики; на любой тип вопроса, который мог бы задать физик, в принципе можно было бы ответить в терминах этой теории. На практике большинство вопросов не объяснялись бы с точки зрения высших принципов, точно так же, как современные проблемы синтеза белка не требуют для своего решения знания квантовой хромодинамики. И теория всего, безусловно, не обязана объяснять любовь, истину или красоту. Но теория должна объяснять работу черных дыр, элементарных частиц и рождение Вселенной.

В настоящее время лучшим кандидатом на окончательную теорию является так называемая М-теория. (Еще в XIX веке физики думали, что находятся на грани создания теории всего, поэтому всегда лучше относиться к таким вещам с долей скептицизма.) Математика М-теории чрезвычайно сложна; действительно, большая часть математического аппарата, необходимого для развития теории, еще не изобретена. Однако предположим, что в ближайшие несколько десятилетий М-теория будет разработана до высокой степени сложности. Объяснит ли она «все»? Возможно, объяснит; на это надеется большинство работающих в этой области. Тем не менее, есть признаки того, что теория — какой бы она ни оказалась — будет иметь ряд параметров, таких как массы фундаментальных частиц и относительные силы фундаментальных взаимодействий, значения которых должны быть введены в теорию «вручную». Уравнения нашей окончательной теории могут говорить, например, что масса электрона должна быть ненулевой, но неясно, скажут ли они что-либо о том, почему его масса должна быть такой крошечной: $1 0^{-22}$ в естественных единицах. Может оказаться, что масса электрона и различные другие параметры теории могли принимать любое значение.

Если теория всего не сможет объяснить, почему фундаментальные величины принимают наблюдаемые нами значения, если теория самосогласована независимо от того, какие числа мы подставляем для различных свободных параметров, то у нас будет окончательная теория, описывающая множество возможных вселенных. Каждая вселенная имела бы разные значения для различных фундаментальных параметров. Действительно, по ряду причин понятие мультивселенной все серьезнее воспринимается физиками. Как же, однако, физики могут начать отвечать на совершенно резонный вопрос, такой как: «Почему масса, связанная с космологической постоянной, равна $1 0^{-60}$ в естественных единицах, тогда как мы наивно ожидали бы, что ее масса будет около 1?» Как нам действовать дальше?

Один из подходов — сказать, что значения параметров были установлены случайно. Как, однако, мы можем объяснить тот факт, что наблюдаемые значения этих параметров, по-видимому, необходимы для жизни? Можно немного поиграть с параметрами, но не сильно: жизнь требует химии, химия требует звезд, звезды требуют галактик… и все это требует, чтобы параметры находились в узком диапазоне значений. Уменьшите силу сильного взаимодействия, скажем, в четыре раза, и стабильные ядра не смогут существовать: у нас не было бы звезд. Измените космологическую постоянную, скажем, в 10 раз, и вы получите вселенную, совершенно непохожую на ту, в которой мы живем. Физик Ли Смолин оценивает вероятность выбора случайного набора параметров, порождающего вселенную, благоприятную для жизни, как 1 к $1 0^{229}$ .⁹⁵ Если оценка Смолина верна, то мы просто не можем уповать на удачу.

Шанс 1 к $1 0^{229}$ Трудно передать, насколько фантастически маловероятно возникновение шанса 1 к $1 0^{229}$ . Например, представьте, что у вас есть один билет в космической лотерее, шансы в которой примерно такие же, как в Национальной лотерее Великобритании: около 1 к 13 миллионам. Вы можете подумать, что стоит поучаствовать: вы вряд ли выиграете, но, эй, кто-то же должен. Теперь предположим, что организаторы этой космической лотереи — скупые существа. Их лотерея разыгрывалась раз в секунду, каждую секунду, с момента зарождения Вселенной около 13 миллиардов лет назад — так что было примерно $1 0^{17}$ розыгрышей. Но они выплачивают выигрыш только по одному из этих розыгрышей; все остальные розыгрыши недействительны, и они оставляют деньги себе. Таким образом, существует только один шанс из ста миллионов миллиардов, что ваш билет имеет право на участие в розыгрыше призов; и даже если он имеет право, шанс на выигрыш составляет всего 1 к 13 миллионам. С такими шансами даже самый оптимистичный игрок наверняка не стал бы участвовать. Но шанс выиграть в такую лотерею даже близко не передает абсолютной невероятности выпадения шанса 1 к $1 0^{229}$ . Фактически, только экономист мог бы счесть такое событие вероятным: объясняя плохие показатели хедж-фонда во время финансового кризиса 2007 года, финансовый директор Goldman Sachs сказал, что «мы наблюдали отклонения в 25 стандартных отклонений несколько дней подряд». Забудьте о нескольких днях подряд — вы могли бы ожидать увидеть отклонение в 25 стандартных отклонений в один торговый день из $3, 1 \times 1 0^{136}$ .

Второй подход заключается в использовании некоторой формы антропного принципа (подробнее об этом принципе см. стр. 214). Другими словами, мы могли бы утверждать, что параметры настроены на эти маловероятные значения для того, чтобы могли существовать разумные существа. Возможно, Бог явно установил параметры, чтобы создать вселенную с жизнью; или, придерживаясь менее теологической точки зрения, возможно, мультивселенная содержит огромное количество вселенных, каждая из которых имеет свои законы и константы физики. Тогда мы должны оказаться во вселенной, где параметры благоприятны для жизни — в конце концов, мы вряд ли можем оказаться во вселенной, где физика не позволяет существовать жизни. Многие ученые испытывают смутное беспокойство по поводу таких аргументов, поскольку таким образом можно объяснить что угодно; рассуждать так — это почти отказ от научной ответственности. Кроме того, постоянная критика антропного подхода заключается в том, что, за парой спорных исключений, он не дает предсказаний, которые можно было бы проверить наблюдением.

Третий подход, продвигаемый Смолиным, заключается в применении эволюционных идей Дарвина к космологии.⁹⁵ Уравнения не могут объяснить, почему физические параметры имеют точно настроенные значения, такие как $1 0^{-60}$ , но эволюционные процессы могут. Смолин предполагает, что физические константы, а возможно, даже законы физики, эволюционировали до своей нынешней формы через процесс, сходный с мутацией и естественным отбором.

Как это возможно? Ключевое предположение Смолина состоит в том, что образование черной дыры в одной вселенной порождает другую, отличную, расширяющуюся вселенную. Далее он предполагает, что фундаментальные параметры дочерней вселенной немного отличаются от параметров родительской вселенной. Таким образом, этот процесс весьма похож на мутацию в биологии: дочерний организм имеет генотип, сходный с родительским, но может быть небольшое изменение. В этой картине, таким образом, вселенная, в которой мы живем, была порождена образованием черной дыры в родительской вселенной с физическими константами, подобными нашим.

[Рис. 3.12] Художественное изображение черной дыры в галактике MCG-6-30-15. Ядра большинства галактик содержат сверхмассивные черные дыры. Может ли каждая из этих черных дыр создавать вселенную с физическими параметрами, подобными нашим? Если да, то наша вселенная могла породить миллиарды подобных вселенных. Черные дыры, образовавшиеся в результате коллапса звезд, встречаются даже чаще, чем сверхмассивные черные дыры. Если эти объекты создают новые вселенные, то наша собственная вселенная может иметь миллиард миллиардов потомков! (Предоставлено: NASA)

Вселенная с параметрами, допускающими образование черных дыр, имеет потомков, которые, в свою очередь, будут производить черные дыры. Вселенная с параметрами, которые приводят к малому или полному отсутствию образования черных дыр, будет производить мало или совсем не производить потомков. Очень быстро, независимо от того, насколько точно должны быть настроены параметры, вселенные с параметрами, приводящими к образованию черных дыр, начнут доминировать: выберите вселенную случайным образом, и шансы будут подавляющими, что вы выберете вселенную, в которой образуется много черных дыр.

Насколько нам известно, наиболее эффективный способ для вселенной естественным образом производить черные дыры — это гравитационный коллапс звезд. Например, наша собственная вселенная создаст до $1 0^{18}$ черных дыр и, таким образом, по картине Смолина, дочерних вселенных через звездный коллапс. Итак, какими бы «невероятными» ни были значения фундаментальных физических параметров, позволяющих формироваться звездам, мы ожидаем, что космическая эволюция породит преобладание вселенных, в которых бесчисленное множество звезд. А вселенная с физическими параметрами, дающими начало звездам, — это вселенная, которая неизбежно имеет тяжелые ядра, химию и достаточно длинные временные масштабы для возникновения сложных явлений. Другими словами, это вселенная, которая может обладать жизнью. Обратите внимание, что тонкая настройка констант осуществляется в пользу производства черных дыр, а не производства жизни. В картине Смолина жизнь — это просто случайное следствие вселенной, обладающей достаточной сложностью, чтобы допустить образование черных дыр.

Это может звучать как чистая спекуляция, и так оно и есть. Нет никаких доказательств (и, возможно, никогда не будет), что образование черной дыры создает другую расширяющуюся вселенную. Даже если новая вселенная действительно образуется, мы не можем ответить на многие вопросы, которые хотели бы задать. (Как именно изменяются физические параметры при рождении каждой дочерней вселенной? Всегда ли одна черная дыра порождает одну вселенную? Играет ли роль масса черной дыры? А ее вращение? Что происходит, если сливаются несколько черных дыр? И так далее, и так далее.) Пока у нас нет квантовой теории гравитации, мы даже не можем приступить к решению таких вопросов. Тем не менее, идея Смолина обладает определенной привлекательностью: она связывает ключевые научные идеи — эволюцию, теорию относительности и квантовую теорию — для объяснения давней загадки значений фундаментальных параметров физики. Более того, она делает конкретный прогноз ⁹⁶, предсказание, по которому теорию можно проверить. Предсказание заключается в том, что, поскольку мы живем во вселенной, которая создает много черных дыр, и, следовательно, можем предположить, что фундаментальные параметры близки к оптимальным для образования черных дыр, изменение любого из фундаментальных параметров привело бы к вселенной с меньшим количеством черных дыр.

В нескольких случаях физикам удалось рассчитать, что произошло бы, если бы фундаментальный параметр отличался от наблюдаемого значения. В каждом случае это действительно привело бы к уменьшению числа черных дыр, образующихся в результате звездного коллапса. В настоящее время, однако, мы недостаточно понимаем астрофизику, чтобы рассчитать эффекты изменения всех параметров. Идея Смолина не подтверждена и не опровергнута; она остается интригующей спекуляцией.

И каково отношение всего этого к проблеме внеземного разума? Что ж, Эдвард Харрисон делает спекуляцию еще на шаг дальше.⁹⁷ Он тоже подчеркивает давнюю загадку того, почему физические константы кажутся как раз подходящими для развития и поддержания органической жизни. Теория Смолина частично объясняет эту загадку, но Харрисон утверждает, что связь между образованием черных дыр и условиями, необходимыми для жизни, слишком слаба. Предположим, однако, что когда-нибудь в будущем идея Смолина превратится в устоявшуюся космологическую теорию. Тогда, предполагает Харрисон, мы могли бы прийти к убеждению, что нам следует создавать как можно больше черных дыр, ибо тем самым мы увеличили бы вероятность того, что другие вселенные могли бы содержать разумную жизнь. Более того, технологической цивилизации не нужно заморачиваться со звездным коллапсом, чтобы создать черную дыру. Возможно, что, построив Большой адронный коллайдер, люди уже обладают машиной для генерации черных дыр — это были бы крошечные черные дыры, но это, предположительно, не имеет значения. Возможно, мы уже обладаем технологией для создания вселенных целыми ведрами; более технологически развитая цивилизация, чем наша, наверняка сможет генерировать огромное количество черных дыр. Если в будущем мы сможем создавать дочерние вселенные, возможно, наша собственная вселенная была создана разумной жизнью. Возможно, Бог трудился не шесть дней; возможно, это была ВЦ, во вселенной с фундаментальными физическими параметрами, очень похожими на наши, которая трудилась над созданием черной дыры — черной дыры, которая привела к образованию нашей вселенной и, в конечном счете, нас.

Я не уверен, сможет ли когда-либо предположение Харрисона разрешить парадокс Ферми к всеобщему удовлетворению. Могла ли ВЦ передать информацию через «отскок», создающий другую вселенную? Если нет, как мы могли бы когда-либо узнать, была ли наша вселенная искусственно создана в лаборатории внутри какой-то другой вселенной? Однако мысль о том, что они могли бы передать сообщение, интригует. Если бы мы нашли такое сообщение, то знали бы, что даже если наша вселенная лишена какой-либо другой разумной жизни, мы не одиноки в мультивселенной.

4 Они существуют, но мы их еще не видели и не слышали

Позиция, которую многие ученые занимают по вопросу внеземной жизни, такова. Галактика содержит миллиарды обитаемых, землеподобных планет. На некоторых из этих планет, возможно, на десятках тысяч из них, существует жизнь. И на некоторых из этих планет существуют ВЦ, технологически значительно опережающие нашу собственную. Этот вывод, по-видимому, следует из Принципа Посредственности — представления о том, что Земля является типичной планетой, вращающейся вокруг звезды обычного типа в ординарной части Галактики. Этот принцип хорошо служил науке со времен Коперника. Ученые, занимающие эту позицию, однако, должны ответить на вопрос Ферми. Если ВЦ существуют, то почему их здесь нет? По крайней мере, почему мы о них не слышали?

Существует множество ответов, варьирующихся от технологических (например, межзвездные путешествия невозможны) до практических (например, связь на межзвездных расстояниях по своей сути затруднена) и социологических (например, все общества, достаточно развитые для разработки межзвездных путешествий или связи на межзвездных расстояниях, неизбежно самоуничтожаются). В этой главе обсуждаются 40 решений парадокса, утверждающих, что «они» существуют, но существуют технологические, практические, социологические или иные причины, по которым на сегодняшний день у нас нет доказательств существования внеземных цивилизаций.

Одной из слабостей некоторых из этих решений парадокса, особенно социологических аргументов, является то, что для ответа на вопрос Ферми они должны применяться к каждой ВЦ. Я оставляю читателю решить, могут ли такие ответы разрешить парадокс, по отдельности или в комбинации.

Несколько предложений в этой главе основаны на наблюдении, что здесь, на Земле, желание и способность выполнять вычисления неуклонно растут. Если эта тенденция сохранится, кто знает, куда она нас приведет? Если развитые ВЦ мотивированы желанием максимизировать вычисления, кто знает, куда приведет их это желание? В качестве примера того, как вычисления могут помочь разрешить парадокс Ферми, рассмотрим гипотезу эстивации (летней спячки) Андерса Сандберга, Стюарта Армстронга и Милана Чирковича. Эстивация (не расстраивайтесь, мне тоже пришлось посмотреть) — это период длительного оцепенения, в который впадают некоторые существа. В отличие от гибернации (зимней спячки), которая является реакцией на зимний холод, эстивация является реакцией на жару или засуху и поэтому чаще всего наблюдается в летние месяцы. Сандберг и его коллеги указывают, что стоимость заданного объема (необратимых) вычислений пропорциональна температуре. Один джоуль энергии сегодня купит вам определенный объем вычислений. Однако, если вы подождете, Вселенная расширится и при этом остынет, и этот джоуль энергии будет стоить больше с точки зрения вычислений, которые он может купить. С точки зрения объема вычислений, который может быть выполнен, имеет огромную ценность ожидание перед тем, как решить использовать свой энергетический запас; если вы подождете триллион лет, вы выиграете примерно в $1 0^{30}$ раз.

Итак, вот идея: цивилизации, мотивированные желанием максимизировать вычисления, колонизируют определенную часть вселенной, чтобы получить доступ к достаточному количеству сырья, а затем впадают в эстивацию, пока не станет рациональным использовать эти ресурсы для вычислений. Мы не видим ВЦ сейчас, потому что они «спят», укрываясь от невыносимой жары нашей современной вселенной.

К этому аргументу необходимо добавить ряд других элементов, чтобы гипотеза эстивации полностью ответила на вопрос Ферми. Сандберг и его коллеги в настоящее время разрабатывают эти элементы, пока я пишу это, поэтому я не могу представить ее здесь как отдельное решение. Тем не менее, по мере того как наше собственное общество становится все более цифровым, я уверен, что все больше людей будут задаваться вопросом, играют ли вычисления роль в разрешении парадокса Ферми — через эстивацию, через стремительный рывок к Сингулярности или, что более вероятно, через какой-то другой механизм, о котором нам еще предстоит мечтать.

Решение 11

Звезды очень далеко

…между звездами, какие расстояния.

Райнер Мария Рильке, Сонеты к Орфею, Часть 2, XX

Возможно, самое простое решение парадокса Ферми заключается в том, что расстояния между звездами слишком велики, чтобы позволить межзвездные путешествия. Возможно, независимо от того, насколько технологически развитым становится вид, он не может преодолеть барьер межзвездного расстояния. (Это объяснило бы, почему ВЦ нас не посетили, но не обязательно, почему мы о них не слышали. Но давайте пока отложим эту критику в сторону.)

То, что звезды далеко, само по себе не делает межзвездные путешествия недостижимыми. Безусловно, возможно построить судно, которое сможет покинуть планетную систему, а затем путешествовать через межзвездное пространство. Возьмем нашу Солнечную систему в качестве примера: ее вторая космическая скорость, начиная с расстояния Земли от Солнца, составляет 42 км/с. Другими словами, если мы запустим судно со скоростью 42 км/с относительно Солнца, то оно сможет вырваться из тисков гравитационного влияния Солнца. Оно может стать звездолетом. Без проблем: НАСА уже построило несколько таких аппаратов. С нашей нынешней технологией нам приходится немного хитрить и использовать гравитационную помощь планет: так называемый «эффект пращи» необходим для разгона медленно движущегося аппарата до второй космической скорости. Но, как бы мы ни достигли этого, факт в том, что с нашим нынешним уровнем технологий мы можем достичь межзвездного пространства.

«Вояджер-1», запущенный в сентябре 1977 года, облетел внешние планеты, прежде чем отправиться в космос. В феврале 1998 года он стал самым удаленным искусственным объектом, и на момент написания статьи, в июне 2014 года, он находится чуть более чем в 127 а.е. от Солнца — в четыре раза дальше, чем самая дальняя планета, Нептун. Если только инопланетные зонды не подберут его, как это случилось с вымышленным «Вояджером-6» в фильме «Звездный путь: Фильм», он в конечном итоге совершит свое ближайшее сближение со звездой — он пролетит в пределах 1,6 световых лет от невзрачной звезды M4 под названием AC+79 3888. Беда в том, что «Вояджеру» потребуется ⁹⁹ десятки тысяч лет, чтобы достичь своего ближайшего сближения со звездой. И в этом заключается трудность межзвездных путешествий: если не двигаться быстро, время в пути будет долгим.

Лучший способ оценить скорость звездолета — это выразить ее в долях c, скорости света,¹⁰⁰ поскольку c — это универсальный предел скорости. Скорость света в вакууме составляет 299 792,458 км/с. Таким образом, «Вояджер-1», который на момент написания статьи удаляется от Солнца со скоростью 17,26 км/с, движется всего лишь со скоростью 0,000058c. Звезды так широко разнесены, что предпочтительным методом представления межзвездных расстояний является использование светового года: расстояния, которое свет проходит за один год. Например, ближайшая к нашему Солнцу ¹⁰¹ звезда — Проксима Центавра, которая находится на расстоянии 4,22 световых лет. Таким образом, самому быстрому возможному «аппарату» — фотонам света — требуется более 4 лет, чтобы достичь ближайшей звезды; «Вояджеру-1», если бы он двигался в этом направлении, потребовалось бы почти 73 000 лет, чтобы совершить то же путешествие. Еще один способ оценить эти цифры — осознать, что после десятилетий путешествия «Вояджер-1» находится всего в 17,6 световых часах; намного меньше светового дня. Именно огромное время в пути при движении со скоростью ниже световой заставляет многих комментаторов заключать, что межзвездные путешествия, хотя, возможно, и не являются теоретически невозможными, непрактичны.

Но, возможно, исследование Галактики, даже со скоростями «Вояджера», возможно. Еще в 1929 году Джон Бернал предложил идею ¹⁰² «корабля поколений» или «космического ковчега»: медленно движущегося автономного аппарата, который фактически представлял бы собой целый мир для своих пассажиров. После старта с родной планеты многие поколения пассажиров жили бы и умирали, прежде чем корабль достиг бы места назначения. Идея Бернала была замечательно инсценирована в рассказе Хайнлайна «Вселенная». ¹⁰³ Другая возможность заключалась бы в том, чтобы поместить пассажиров в анабиоз, как в фильме «Чужой», и оживить их по прибытии. Было даже предложено транспортировать замороженные эмбрионы на медленно движущихся аппаратах, а затем выращивать их в искусственных матках в конце пути. И понятие направленной панспермии (стр. 60) не предполагает использования релятивистских космических кораблей; Галактику можно было бы засеять с помощью медленно движущихся зондов.

Однако кажется очевидным, что нам нужно строить аппараты, которые могут путешествовать со значительной долей скорости света, если мы хотим достичь звезд за разумное время. Даже тогда время в пути было бы долгим в масштабе индивидуальной человеческой жизни. Например, игнорируя время ускорения и замедления в начале и конце пути, кораблю, движущемуся с огромной скоростью 0,1c, потребуется 105 лет, чтобы достичь Эпсилона Эридана, одной из ближайших звезд, подобных Солнцу. Немногие члены экипажа, впервые увидевшие свою новую звезду, помнили бы звезду, которую они покинули. Но обязательно ли это проблема? Говоря о времени в пути, мы склонны предполагать, что люди предпочтут не проводить столько лет своей жизни вдали от дома. Но мы основываем это предположение на нынешней продолжительности человеческой жизни. Получив дипломы, несколько моих более предприимчивых современников решили потратить год — что составляет примерно 2% их взрослой жизни — просто путешествуя по миру. Если бы продолжительность человеческой жизни увеличилась, скажем, в десять раз, и можно было бы достичь истинно релятивистских скоростей, тогда, возможно, предприимчивая душа была бы вполне готова потратить всего лишь десятилетие своей жизни на путешествие к звездам. Есть вещи, которые мы можем узнать ¹⁰⁴ вещи, которые мы можем испытать, только отправившись туда и изучая части вселенной на месте; одного этого факта может быть достаточно, чтобы соблазнить людей отправиться в путешествие. Возможно, даже столетнее путешествие не будет редкостью. Кто знает? Как всегда, трудно судить о будущей деятельности на основе нынешних технологий.

Упомянутое выше время в пути — 105 лет до Эпсилона Эридана при 0,1c — это время, которое измерили бы земные наблюдатели. Люди на корабле измерили бы немного меньший интервал из-за эффекта замедления времени специальной теории относительности. Замедление времени — еще одно из необычных следствий специальной теории относительности. Точно так же, как масса движущихся объектов увеличивается, так и движущиеся часы замедляются. Чем быстрее часы движутся относительно наблюдателя здесь, на Земле, скажем, тем медленнее эти часы кажутся идущими по сравнению с часами, которые несет земной наблюдатель. Мы вправе игнорировать эффекты замедления времени для бортовых наблюдателей, путешествующих со скоростью 0,1c, поскольку эффект составляет всего около 0,5%. Однако чем ближе скорость к c, тем заметнее эффект. Кораблю, летящему к Эпсилону Эридана со скоростью 0,999c, потребовалось бы 10,5 лет для завершения путешествия, измеренного земными наблюдателями, но для члена экипажа путешествие заняло бы всего 171 день! Если бы можно было путешествовать со скоростями, бесконечно малыми по сравнению с c, то для путешественника путешествие заняло бы всего лишь долю секунды. Путешествие к самым далеким галактикам было бы возможно в течение человеческой жизни ¹⁰⁵ — хотя для земных наблюдателей путешествие заняло бы так много времени, что сама Земля погибла бы в предсмертных муках Солнца.

Какова вероятность того, что разумный вид сможет разработать методы межзвездных путешествий на разумных скоростях? (Под «разумной» я подразумеваю любую скорость, которая позволяет миссии достичь ближайших звезд за сотни, а не десятки тысяч лет.

[Рис. 4.1] 110-метровый космический корабль «Аполлон-11» был запущен со стартовой площадки A стартового комплекса 39 Космического центра Кеннеди в 09:32 16 июля 1969 года. На борту находились астронавты Армстронг, Олдрин и Коллинз. Этот аппарат, первым доставивший людей на другой мир, был бы непрактичен для межзвездных путешествий. (Предоставлено: NASA)

Высокорелятивистские скорости были бы предпочтительнее, конечно, поскольку они сделали бы звезды доступными для людей, живущих человеческую жизнь. Но корабль, покидающий Солнечную систему со скоростью 0,01c, достигнет ближайшей звезды примерно за 430 лет, что делает звезды доступными для кораблей поколений.) Чтобы ответить на это, нам нужно рассмотреть различные технологии космических путешествий, которые были предложены. Здесь я даю лишь краткий обзор; примечания в последующей главе указывают на дополнительные ресурсы. (Обратите внимание, что если технологически развитые ВЦ в настоящее время имеют космические корабли, движущиеся с релятивистскими скоростями, то мы могли бы их обнаружить106 по тому, как свет отражается от кораблей. Сгустки материи обычно не движутся со скоростями 0,1–0,5c, поэтому, если бы мы заметили доплеровский сдвиг, связанный с отражением от такого быстро движущегося объекта, мы вполне могли бы заключить, что он имеет искусственное происхождение.)

Хотя я концентрируюсь здесь на методах движения, стоит помнить, что есть и другие факторы, которые следует учитывать. Например, звездолет, летящий на высоких скоростях, подвергался бы яростной бомбардировке: крошечные частицы пыли из межзвездной среды передавали бы большое количество энергии структуре звездолета. Защита конструкции от такой эрозии и защита экипажа от более коварной проблемы бомбардировки космическими лучами потребовали бы сложной защиты. Существует также проблема навигации:¹⁰⁷ звезды движутся с разными скоростями в трех измерениях, что затрудняет встречу медленной миссии с конкретной звездой. Тем не менее, эти проблемы спорны, если не существует систем, способных разогнать корабль до звезд. Если межзвездные путешествия навсегда останутся непрактичными, то, возможно, у нас есть решение парадокса Ферми.

Ракеты

Первоначальная идея большинства людей о двигательной установке звездолета — это автономная ракета. Привычные химические ракеты, используемые НАСА и ЕКА для запуска спутников, получают всю свою энергию и рабочее тело из бортовых запасов. Рассмотрим, например, миссии «Аполлон». Многоступенчатые ракеты «Сатурн-V» сжигали жидкое топливо: смесь керосина с жидким кислородом для первой ступени и жидкий водород с жидким кислородом для второй ступени. Выхлоп от этих химических реакций был достаточен для достижения Луны, но этот подход просто нецелесообразен для межзвездных путешествий. Проксима Центавра в 100 миллионов раз дальше Луны: керосиновые баки, необходимые для ее достижения, были бы огромными! Тем не менее, возможно использование вариаций на эту тему. На протяжении десятилетий ученые рассматривали различные альтернативы химическим ракетам. Ионная ракета, например, выбрасывала бы заряженные атомы для создания тяги; ракета на ядерном синтезе генерировала бы высокоскоростной выхлоп частиц с помощью управляемых термоядерных реакций. Возможно, самая смелая возможность — это антиматерийная ракета, впервые предложенная в 1953 году Ойгеном Зенгером.¹⁰⁸ Когда частица материи вступает в контакт со своей античастицей, и частица, и античастица взаимно аннигилируют и производят энергию. Правильно выберите исходные частицы, и, возможно, удастся направить продукты аннигиляции в направленный выхлоп. Хотя дальнейший анализ показал, что первоначальная конструкция Зенгера не могла быть успешной, достижения в физике антиматерии, сделанные в последние десятилетия, стимулировали предложения, которые однажды могут привести к созданию антиматерийной ракеты.

Термоядерные прямоточные двигатели

Сама концепция использования автономной ракеты, которая должна нести источник энергии и полезную нагрузку, может быть неуместна при размышлении о межзвездных путешествиях. Было бы гораздо эффективнее использовать двигательную установку, которая не требует от корабля нести собственное топливо. В 1960 году Роберт Бассард предположил, что термоядерный прямоточный двигатель ¹⁰⁹ может проложить путь к звездам. Пространство между звездами далеко не пусто: существует межзвездная среда, состоящая в основном из водорода. Прямоточный двигатель использовал бы электромагнитное поле для сбора этого водорода и направления его в бортовой термоядерный реактор, который, в свою очередь, «сжигал» бы водород в термоядерных реакциях для создания тяги. Как и в случае с конструкцией антиматериальной ракеты Зенгера, предложение Бассарда о термоядерном прямоточном двигателе страдает от множества практических трудностей, и маловероятно, что первоначальная идея могла бы быть реализована. Тем не менее, несколько исследований предложили методы усовершенствования конструкции. Возможно, одна из этих конструкций в конечном итоге сможет лечь в основу действующего звездолета. Энтузиастов по-прежнему привлекает возможность прямоточного двигателя, потому что теоретически он мог бы достичь скоростей, близких к c, всего за несколько месяцев.

Лазерные паруса

В 1970-х годах американский физик Роберт Форвард начал рассматривать ¹¹⁰ возможность использования лазерного паруса как средства достижения ближайших звезд. Представьте себе огромный «парус», прикрепленный к космическому кораблю, и представьте гигантский лазер на солнечной энергии, направляющий узкий луч излучения на корабль. Фотоны из луча оказывали бы крошечное давление на парус, и корабль мягко подталкивался бы к звездам. Лазерный парус мог бы разгоняться до чрезвычайно высоких скоростей; торможение было бы сложнее, хотя механизмы замедления были предложены. Идея Форварда была усовершенствована за последние десятилетия, и энтузиасты разработали схемы ¹¹¹ использования лазерных парусов как для односторонней колонизационной миссии, так и для путешествия к звездам и обратно. Парус был бы дорогим ¹¹² по крайней мере, с нашим нынешним уровнем технологий, но он кажется технически осуществимым и позволил бы достичь скоростей 0,3c.