Энрико Ферми как-то раз за обедом в компании коллег-физиков поднял вопрос о том, почему мы до сих пор не нашли и не встретили никаких инопланетян. Сначала разговор шёл об участившихся свидетельствах о наблюдении «летающих тарелочек», а потом учёные начали обсуждать внеземную жизнь. В какой-то момент Ферми спросил: «А где все?» Его сотрапезники рассмеялись в ответ, но затем этот вопрос стал будоражить умы многих людей.
Родился т. н. «парадокс Ферми» — можно выдвинуть множество аргументов в пользу того, что в нашей Галактике должна существовать достаточно продвинутая внеземная цивилизация (и не одна), способная расселиться по множеству планет у множества звёзд, и каким-то образом обнаружить своё присутствие для других обитателей. Однако все эти аргументы разбиваются о простую практическую проверку — несмотря на все наши технологические достижения, мы до сих пор не получили ни одного неопровержимого свидетельства подобной деятельности.
Попыток выдвинуть гипотезы, объясняющие парадокс, было множество. Среди них:
- уникальность Земли, то есть банально отсутствие других планет с жизнью — по крайней мере, в Млечном Пути; также возможно, что мы тут просто первые,
- развитые цивилизации могли покинуть Млечный Путь, например, через червоточины, отправившись в какие-то более интересные или комфортные для жизни места,
- цивилизация, достигая определённого уровня технологического развития, самоуничтожается,
- цивилизацию рано или поздно выкашивает какая-нибудь эпидемия,
- развитые цивилизации используют средства связи, которые для нас неизвестны и потому невидимы,
- цивилизации специально прячутся ото всех, чтобы их никто не нашёл,
- цивилизация рано или поздно уходит в виртуальный цифровой мир, и физическая экспансия становится ненужной,
- развитые цивилизации не вмешиваются в развитие новых, пока те не достигнут определённого порога, скрываясь до поры до времени,
- цивилизации по какой-то причине впадают в спячку — например, ждут охлаждения Вселенной,
- высокоразвитая цивилизация специально поместила нас в некий аналог планетария, скрывая своё присутствие и, возможно, присутствие других цивилизаций,
- мы живём в компьютерной симуляции…
Мы можем с уверенностью сказать, что только в нашей Галактике существует плюс-минус 20 миллиардов планет размером с Землю, состоящих из элементов, аналогичных нашему миру, находящихся на нужном расстоянии от родительской звезды и имеющих жидкую воду на своей поверхности, а также атмосферу, подобную земной. Но на скольких из этих планет есть жизнь? Это может быть большинство из них, многие из них или только крошечная часть. А из тех, где есть жизнь, на скольких развилась сложная, дифференцированная, разумная и технологически продвинутая жизнь?
Оценить возможное количество наших соседей ещё в 1960-х годах попытался доктор Фрэнк Дональд Дрейк (профессор астрономии и астрофизики калифорнийского университета Санта-Крус). Он написал формулу, определяющую количество развитых цивилизаций в Млечном Пути:
N = R × fp × ne × fl × fi × fc × L,
где:
- N — количество разумных цивилизаций, готовых вступить в контакт,
- R — количество звёзд, образующихся в год в нашей галактике,
- fp — доля солнцеподобных звёзд, обладающих планетами,
- ne — среднее количество планет (и спутников) с подходящими условиями для зарождения цивилизации на звезду, обладающую планетами,
- fl — вероятность зарождения жизни на планете с подходящими условиями,
- fi — вероятность возникновения разумных форм жизни на планете, на которой есть жизнь,
- fc — отношение количества планет, разумные жители которых способны к контакту и ищут его, к количеству планет, на которых есть разумная жизнь,
- L — время, в течение которого разумная жизнь существует, может вступить в контакт и хочет этого.
Проблема в том, что значение, и даже границы большинства параметров этого уравнения нам неизвестны — поэтому, манипулируя ими, можно получить очень большой разброс оценки количества разумных цивилизаций, кроме нашей — от очень малого до десятков тысяч. Если подставить в уравнение наиболее достоверные на сегодняшний день значения параметров, получим
N = 7 × 0,5 × 0,012 × 0,13 × 0,01 × 0,01 × 10 000 = 0,00546
И это, к сожалению (или к счастью — зависит от того, хотите вы встретить инопланетян, или боитесь) очень мало.
Сами мы пока не умеем путешествовать к другим звёздам, по крайней мере, за разумное время. Вполне возможно, скорость света остаётся тем самым жёстким параметром, накладывающим ограничение на распространение высокоразвитых цивилизаций в пространстве. Правила специальной теории относительности немного противоречат здравому смыслу, поскольку они гласят, что движение, время и расстояние относительны для каждого наблюдателя, и не существует такого понятия, как «абсолютное» движение, время или расстояние, которое можно измерить и с которым согласятся все наблюдатели. Единственная вещь, которая, как ни странно, является абсолютной, — это скорость света, которую все наблюдатели всегда будут измерять с одним и тем же значением: 299 792 458 м/с.
И всё это верно для частиц с положительной массой покоя. А у всех известных нам пока частиц масса покоя может быть либо положительной (для кварков и антикварков, нейтрино и антинейтрино, заряженных лептонов и антилептонов и т. д.), либо нулевой (для безмассовых частиц, таких как фотон, глюон или гравитационные волны, квантовым аналогом которых является гравитон). Но есть ещё одна возможность, которая может существовать в рамках нашей Вселенной: тахионы, частицы с мнимой массой, где мнимое число i определяется как √(-1).
Хотя существование тахионов не доказано, они обладают крайне странным и противоречащим здравому смыслу свойством: чем больше энергии вы вкладываете в тахион, тем ближе и ближе он приближается к скорости света, как и обычная материя. Только для тахиона скорость света приближается не снизу, а сверху. Другими словами, и самый медленный тахион, и самая быстрая частица с положительной массой приближаются к одной и той же скорости, которую они никогда не смогут достичь, — скорости света.
Если у вас есть частица с положительной массой, и вы отнимаете у неё всё больше и больше кинетической энергии, её скорость падает, и может упасть до нуля, если у неё вообще нет кинетической энергии (или импульса). Но для тахиона, то есть частицы с мнимой массой, чем больше кинетической энергии вы отнимаете, тем быстрее он движется: вплоть до бесконечной скорости для тахионной частицы, не имеющей кинетической энергии (или импульса), присущей ей вообще. Хотя нет никаких доказательств того, что тахионы могут существовать (или существуют), если мы вдруг найдём возможности работать с состоянием отрицательной энергии или с мнимой массой, это дало бы нам способность перемещаться в пространстве быстрее света. Но, возможно, эти теоретические построения не находят отражения в реальности, поэтому инопланетяне так до нас и не добрались.
Но даже если физическая встреча (пока) остаётся невозможной, у нас есть варианты хотя бы убедиться в наличии инопланетной жизни, что уже станет гигантским достижением для нашей науки. Над этим, конечно же, в первую очередь работает проект поиска внеземного разума SETI. Это собирательный термин для обозначения научных поисков разумной внеземной жизни, например, мониторинга электромагнитного излучения в поисках признаков передач от цивилизаций на других планетах.
Научные исследования начались вскоре после появления радио в начале 1900-х годов, а целенаправленные международные усилия ведутся с 1980-х годов. В 2015 году Стивен Хокинг и израильский миллиардер Юрий Мильнер объявили о проекте Breakthrough Listen Project, десятилетней попытке обнаружить сигналы от близких звёзд стоимостью 100 миллионов долларов.
Кроме поиска радиосигналов, пришедших к нам от других цивилизаций, предлагаются и другие способы обнаружения внеземной жизни. И хотя возможности наших оптических телескопов фундаментально ограничены, в этом деле нам могут помочь определённые физические явления — например, гравитационное линзирование.
Гравитационное линзирование — удивительное явление, возникновение которого впервые было предсказано в рамках общей теории относительности Эйнштейна более ста лет назад. Основная идея заключается в том, что материя и энергия во всех своих формах могут изгибать и искажать саму ткань пространства-времени от своего присутствия. Чем больше массы и энергии собрано в одном месте, тем сильнее искажается кривизна пространства. Когда свет от фонового источника проходит через это искривлённое пространство, он изгибается, искажается, растягивается на большую площадь и увеличивается. В зависимости от расположения источника, наблюдателя и массы, которая производит линзирование, возможны увеличения в сотни, тысячи и даже больше раз.
Наше Солнце стало источником первого наблюдаемого явления гравитационного линзирования: свет фоновых звёзд, проходящих вблизи лимба Солнца во время полного солнечного затмения, отклонялся от своего реального положения. Хотя эффект был предсказан как очень незначительный — менее 2 угловых секунд (где каждая угловая секунда равна 1/3600 градуса) на краю солнечной фотосферы, — он был замечен, и оказалось, что он согласуется с предсказаниями Эйнштейна, опровергая ньютоновскую альтернативу. С тех пор гравитационное линзирование стало известным и полезным явлением в астрономии: самые массивные гравитационные линзы часто открывают самые слабые и далёкие объекты, которые в противном случае были бы неясны из-за наших нынешних технологических ограничений.
Для гравитационной линзы с массой нашего Солнца такое фокусное расстояние означает расстояние, которое по крайней мере, в 547 раз дальше от Солнца, чем Земля в настоящее время. Другими словами, если мы называем расстояние между Землёй и Солнцем астрономической единицей (A.U.), то нам нужно отправить космический аппарат на расстояние не менее 548 A.U. от Солнца, чтобы получить преимущество от использования Солнца для гравитационного линзирования интересующей нас цели. Как было недавно подсчитано в предложении проекта для НАСА, космический аппарат, который мы сможем припарковать на таком расстоянии, поставить на одну линию с Солнцем и интересующей нас экзопланетой, и оснастить необходимым оборудованием, таким как коронограф, камерой для получения изображений и достаточно большим главным зеркалом, мы сможем получить изображение экзопланеты размером с Землю, находящейся на расстоянии в 100 световых лет от нас, с разрешением всего несколько десятков километров на пиксель. Это соответствует разрешению около 0,1 миллиардной доли секунды дуги, и означает улучшение разрешающей способности примерно в 1 000 000 раз по сравнению с лучшими современными телескопами, которые были разработаны, планируются и строятся в настоящее время. Идея создания солнечного гравитационного телескопа открывает невероятно широкие возможности для изучения нашей Вселенной, и к ней не стоит относиться легкомысленно.
Польза от осознания того, что мы не одиноки во Вселенной, была бы неизмеримой. Возможно, благодаря этому мы узнаем, как выжить в условиях огромных экологических угроз, которые стоят перед нами: опасные астероиды, меняющийся климат, разрушительные погодные явления. Возможно, нам предстоит извлечь ещё более важные уроки о том, как преодолеть нашу собственную неполноценность как человеческих существ: великая задача выйти за пределы нашей первобытной природы. Возможно, другие цивилизации могут предложить нам истории успеха, рассказывая о том, как на заре своего технологического становления они преодолевали такие проблемы, как чрезмерное потребление ресурсов, решение краткосрочных задач в ущерб стратегическому планированию, болезни, голод и т. п.
Многие из нас могут представить себе два разных варианта развития событий для человеческой цивилизации. Есть тот, которого мы должны стремиться избежать: в нём мы прибегаем к междоусобицам, ссоримся из-за ограниченных ресурсов нашего мира, скатываемся к идеологическим войнам и обеспечиваем себе окончательное уничтожение. Если мы так и не найдём жизнь за пределами Земли — не найдём никого, с кем можно было бы общаться, обмениваться информацией и культурой и кто дал бы нам надежду на то, что у человечества есть будущее среди звёзд, — возможно, вымирание действительно будет нашим наиболее вероятным исходом.
Но есть и другой возможный исход для человечества: будущее, в котором мы соберёмся вместе, чтобы противостоять гигантским проблемам, стоящим перед людьми, окружающей средой, планетой Земля и нашим долгосрочным будущим. Возможно, открытие жизни за пределами Земли — а в перспективе и одной или нескольких разумных внеземных цивилизаций — даст нам не только руководство и знания, необходимые для преодоления трудностей роста, но и нечто гораздо более грандиозное, чем любые земные достижения, на которые можно надеяться. А пока этот день не наступил, нам придётся учиться жить и выживать самостоятельно.
© 2024 ООО «МТ ФИНАНС»
Telegram-канал со скидками, розыгрышами призов и новостями IT 💻
