Чтобы представить себе встречу с высшим внеземным разумом, давайте сначала попробуем ответить на очень необычный вопрос: каковы должны быть условия для зарождения разумных существ, подобных нам? Что нужно сделать для их создания? Ответ очевиден – первым делом сотворить все, что нас окружает: пространство, время, элементарные частицы, атомы, планеты и звезды.Начнем с физического пространства. Мы обитаем в евклидовом пространстве трех измерений (длина, высота, ширина). Теоретики, правда, предсказывают, что наш мир имеет больше измерений. Но все эти дополнительные измерения свернуты в точку, как пружины (физики говорят – компактифицированы), и проявляют себя только в квантовых явлениях. Если же пространство будет иметь всего одно или два измерения, то в нем, по современным представлениям, сложные белковые структуры, из которых состоит наш организм, окажутся нежизнеспособны. Кроме того, именно при трех измерениях пространства орбиты планет, звезд в галактиках и самих галактик в Метагалактике устойчивы – при числе измерений больше трех планеты, как доказал известный физик Пауль Эренфест в начале ХХ столетия, не смогут удержаться около звезд. Даже небольшое изменение орбиты планеты приведет к ее падению на звезду или к вылету в межзвездное пространство. Аналогично, неустойчивыми будут и атомы с их ядрами и электронами.
Есть еще одна, особая, координата – время, которое по неведомым нам причинам течет только в одну сторону. Без этой координаты в мире не было бы развития и эволюционных изменений.
Создав трехмерное пространство и одномерное время (в теории относительности они объединены в четырехмерное пространство Минковского), можно приступать к «взрыву». Речь идет о моделировании в космических масштабах Большого взрыва, из которого родилась наша Вселенная. Здесь мы сразу же сталкиваемся с интригующей загадкой: почему при Большом взрыве материи образовалось чуть-чуть больше, чем антиматерии, хотя из соображений симметрии при рождении нашего мира частиц и античастиц должно было появиться поровну. Последнее стало бы катастрофой для землян – по прошествии некоторого времени все протоны и антипротоны, а также электроны и позитроны аннигилировали бы между собой, оставив на просторах пустой Вселенной одни кванты света и нейтрино.
Приступая к созданию атомов, необходимо помнить, что для жизни белковых существ нужны тяжелые элементы типа углерода, который содержит 12 протонов в ядре. Протоны, имея одинаковый заряд, отталкиваются друг от друга, а значит, такое ядро мгновенно распадется. Для обеспечения стабильности ядер нужны нейтроны. Однако нейтрон распадается на протон, электрон и антинейтрино. Получается, что все нейтроны, рожденные в тот момент, когда Вселенная была горячей, должны распасться в дальнейшем. Но нейтроны нужны для образования ядер гелия еще до появления первых звезд. Дело в том, что ядерные реакции в звездах чувствительны к начальному составу вещества, и если гелий будет отсутствовать в момент рождения звезд, то темп термоядерных процессов в звездах изменится, в результате чего углерода, кислорода и других тяжелых элементов окажется слишком мало.
Именно в результате первичного нуклеосинтеза (при температуре около миллиарда градусов Кельвина) появляется стабильный гелий. Ядерные реакции могли бы и в дальнейшем постепенно увеличивать массы ядер, но «утяжеление» ядер со временем прекращается по нескольким причинам. Во-первых, в результате расширения пространства расстояние между частицами возрастает, и вероятность их столкновения уменьшается. Во-вторых, вследствие того же расширения энергии ядерных частиц для их слияния становится недостаточно.
Чтобы появились планеты с живыми организмами, Вселенная должна охлаждаться, но при низких температурах ядерные реакции прекращаются, и тяжелые элементы не синтезируются. Для их появления нужны звезды, которые выполняют сразу две важнейшие функции: все ядра, более сложные, чем гелий, образуются в результате реакций внутри звезд, и эти же ядерные реакции дают энергию, несущую тепло и свет живым существам на планетах.
Самые первые звезды возникли через двести миллионов лет после начала Большого взрыва. Они быстро преобразовали первичный газ в более тяжелые элементы и взорвались, разбросав их по всей Вселенной, – так их вещество вошло в состав окружающих нас звезд и планет.
Из возникших после взрывов газовых облаков образовывалось новое поколение звезд, готовое согревать своим теплом зарождающуюся жизнь. Причем это уже были не только одинокие светила, но и окруженные планетами звезды. Первые звезды состояли из ядер атомов водорода и гелия, а звезды следующих поколений уже обогащены тяжелыми элементами.
Таким образом, создание Вселенной, содержащей планеты и звезды, даже без разумных существ, – невероятно сложный процесс. Мы об этом не задумываемся в повседневной жизни, но, оказывается, все предметы, окружающие нас, да и мы сами, состоят из элементов, миллиарды лет назад родившихся в недрах звезд.
Белковая жизнь возможна лишь в небольшом интервале температур – от 250 до 320 по Кельвину. Для обеспечения этих условий орбита планеты должна быть такой, чтобы ее средняя температура попадала в этот интервал, кроме этого желательно, чтобы орбита была почти круглой, иначе зимы будут долгими и холодными и все живое вымерзнет. А те, кто выживут зимой, вряд ли перенесут слишком горячее лето. Расчеты показывают, что изменение орбиты Земли всего лишь на несколько процентов может фатально отразиться на живых существах. Существует теория, что и ночное светило – Луна, как дополнительный к Солнцу источник сил, вызывающих морские приливы, тоже нужна для появления и эволюции человека разумного.
Ученые пока только предполагают, как происходило зарождение жизни на Земле и как неживая материя превратилась в живых существ. Многие химики и биологи уверены, что никакой другой естественной формы существования mirtajn.com живых существ, кроме как на основе углеродсодержащих соединений, нет. Да и без такой уникальной жидкости, как вода, ни возникновение, ни существование органической материи невозможны. Мы видим, интервал комфортных условий для возникновения живых существ достаточно узок, и его не так просто реализовать. Даже в тщательно сконструированной вселенной появление разумной жизни автоматически не гарантируется.
Допустим, условия для возникновения разумной жизни все-таки созданы, и вот возник Разум. Каковы дальнейшие перспективы у такой цивилизации? И сколько подобных ей в наблюдаемой части Вселенной? С научной точки зрения здесь мы вступаем в наиболее туманную область исследований с удивительно бедным экспериментальным материалом. По большому счету имеется всего два бесспорных факта: во Вселенной существует по крайней мере одна цивилизация – земная, и, хотя свойства Вселенной, как предполагают ученые, одинаковы во всех ее уголках, следов других цивилизаций пока не обнаружено. Тем не менее наиболее любознательная часть человечества крайне заинтересована поиском возможных соседей по космосу и ведет в этом направлении интенсивную деятельность.
Современные модели эволюции Вселенной предоставляют на выбор несколько сценариев будущего, и, честно говоря, все они не дают оснований для особого оптимизма. Основной сценарий состоит в том, что наша Вселенная будет вечно расширяться и охлаждаться. В конечном итоге останутся только элементарные частицы, включая нейтрино, фотоны и электроны с протонами. Никаких звезд и планет не сохранится среди хаоса случайно блуждающих частиц, разделенных огромными расстояниями.
Некоторые космологи прогнозирует другую грозную опасность – так называемый Большой Разрыв. Эта идея основывается на предположении, что величина взаимодействия между частицами, благодаря которому существуют все структуры, начиная с атомов, со временем уменьшается. В какой-то момент, когда взаимодействие станет слишком слабым, произойдет распад всех жизненно важных объектов, и Разума в том числе. И это будет настоящая катастрофа.
Но предположим, что развитие идет по наиболее вероятному и благоприятному первому сценарию. Тогда главная проблема – откуда в будущем черпать энергию? Никаких привычных источников не осталось, температура практически абсолютный нуль. Но жизнь, что бы под этим ни подразумевалось, сопряжена с энергетическими затратами, и восполнение их – важнейшая задача.
Для борьбы с дефицитом энергии можно понижать температуру разумных существ. Это значительно сэкономит запас энергии, поскольку тепловые потери, связанные с электрическим сопротивлением, падают при низких температурах. Правда, к биологическим структурам такой подход малоприменим даже с учетом опыта зимней спячки земных животных.
Конечно, приспосабливаясь к низким температурам, придется пойти на некоторые жертвы. Например, надо будет найти более удобное убежище для Разума, нежели мозг, и полностью перестроить тело, которое является всего лишь защитной оболочкой для Разума. Разрабатываемые сегодня сверхпроводящие и квантовые компьютеры – очень даже подходящее место для обитания Сверхразума будущего, обрабатывающего информацию, практически не расходуя драгоценную энергию.
Любопытную возможность спасения будущей человеческой цивилизации представляет современная теория гравитации. Теоретически могут существовать такие необычные объекты, как, например, черные дыры с некоторой плотностью энергии внутри (в модели обычной черной дыры вся масса сосредоточена в центре). Время в таких объектах течет совсем не так, как вдали от них. Поэтому, стоит только оказаться внутри них, и можно продлить свое существование как угодно долго. Для стороннего наблюдателя время жизни обитателя черной дыры ограниченно, но для тех, кто находится внутри нее, время течет по-другому, и по их часам они будут жить бесконечно долго, зато внешний мир перестанет для них существовать еще при прохождении «границы» такой черной дыры.
Возможно, в нашей Вселенной существуют (или могут быть искусственно созданы) такие любопытные объекты, как «кротовые норы», соединяющие разные участки нашего четырехмерного пространства-времени между собой или даже наш мир с другими мирами. Тогда ничто не помешает неограниченному по времени существования Разуму свободно путешествовать по различным mirtajn.com вселенным, выбирая благоприятное место обитания. Более того, разобравшись с тем, как рождаются вселенные и почему у них бывают различные свойства, сверхцивилизация может заняться поиском готовых и созданием новых миров, более приспособленных для жизни и не подверженных разного рода катаклизмам, присущим миру нашему.
Обо всем этом, и не только, в свое время размышлял лауреат Нобелевской премии академик В. Л. Гинзбург в глубокой, хоть и полемической статье «Законы физики и проблема внеземных цивилизаций»:
…законы физики, биологии и т. д. устанавливаются на основе наблюдения или изучения ограниченного (а практически даже сравнительно небольшого) числа объектов. Затем принимается, что для всех таких же объектов и в тех же условиях должны наблюдаться установленные законы. Частным случаем такого общего подхода является утверждение об одинаковости всех электронов, атомов водорода и т. д. Близкие основания имеет уверенность в невозможности непорочного зачатия (для человека), хотя логически такой процесс вполне возможен и наблюдается (речь идет о партеногенезе) даже для столь сложных организмов, каким является индюшка. Несомненно, иначе поступать нельзя, и используемая экстраполяция оправданна. Но полезно все же не забывать, сколь далеко мы экстраполируем, какой это смелый в известном смысле шаг. Например, в Галактике имеется порядка 1070 электронов и протонов, а мы считаем их одинаковыми на основании изучения лишь неизмеримо меньшего числа таких частиц. Так или иначе, если мы считаем данный физический закон твердо установленным в земных условиях, то с такой же степенью уверенности можем считать его справедливым и на удаленных планетах в предположении, что они находятся в тех же или достаточно близких условиях. Эта оговорка включает близость во времени, поскольку в эволюционной космологии ряд законов и величин, вообще говоря, может зависеть от времени. Более конкретно, существуют, например, космологические схемы, в которых от времени зависит гравитационная «постоянная» Поскольку обсуждается в первую очередь возможность связи с цивилизациями, находящимися сравнительно близко к Солнцу (скажем, на расстоянии меньше 1000 световых лет), допустимым в принципе изменением законов физики со временем в обсуждаемом плане можно пренебречь. (Ситуация практически не изменяется, если речь идет о «связи» со сравнительно близкими галактиками.)
Здесь Виталий Лазаревич делает очень важное замечание о том, что законы физики, названные выше твердо установленными в земных условиях, все же установлены лишь с ограниченной точностью и для некоторой ограниченной области условий. При этом он считает, что вопрос о точности закона включает в себя также некоторые высказывания о невозможности «запретить» крайне маловероятные события. Например, все имеющиеся данные подтверждают закон сохранения барионного заряда, или, в применении к атомной физике, можно сказать, закон сохранения числа нуклонов:
Допустим, однако, что крайне редко (по нашим земным масштабам) могут «из ничего» рождаться атомы водорода или отдельно протоны и электроны. Именно подобное предположение лежит в основе так называемой стационарной космологии. При этом для сохранения стационарности (для постоянства средней плотности вещества в пространстве) в единице объема за единицу времени должно «рождаться» вещество с массой порядка 10 – 46 г/(см 3 с), что отвечает появлению одного атома водорода в год в объеме, равном 1 км 3 . Но в mirtajn.com таком объеме при атмосферном давлении находилось бы 2 , 7 ? 1034 молекул водорода. Насколько я могу себе представить, никакие земные наблюдения не противоречат подобной возможности, хотя, быть может, из косвенных соображений и можно было бы существенно ограничить вероятность появления новых атомов. Во всяком случае, для опровержения стационарной космологии такие аргументы, насколько известно, не привлекались, а речь шла о данных внегалактической астрономии и обнаружении реликтового теплового микроволнового излучения. Все эти данные свидетельствуют в пользу эволюционной космологии и тем самым в известных пределах опровергают предположение о рождении нового вещества.
Здесь, разумеется, это предположение было упомянуто лишь в качестве примера. Смысл примера заключается, очевидно, в том, что и на Земле, и на удаленных планетах нельзя исключать возможности появления каких-то очень редких (маловероятных) событий, не предусмотренных известными физическими законами. Не думаю, чтобы это обстоятельство представляло особый интерес в обсуждаемом плане, но все же его роль для процессов мутационного типа (а быть может, и для зарождения жизни) не исключена. При этом, как уже подчеркивалось, здесь нет никакой разницы между Землей и удаленными планетами.
Другой аспект вопроса о точности физических законов состоит в том, что эти законы имеют, вообще говоря, ограниченную область применимости в смысле рассматриваемых физических условий. Так, мы не знаем сколько-либо надежно поведения вещества при плотностях ? > ?я=3 ·1014 г/см 3 (здесь ?я – плотность в атомных ядрах). Поэтому имеются неясности принципиального mirtajn.com характера в отношении центральных областей нейтронных звезд, где как раз ? > ?я (для достаточно массивных нейтронных звезд). Другой пример – несомненная, на мой взгляд, неприменимость обычных (классических) уравнений общей теории относительности при сверхвысоких плотностях, которые должны иметь место вблизи классических сингулярностей. Но все это, очевидно, не имеет никакого отношения к объектам, состоящим из атомов и молекул, т. е. все это несущественно на уровне любых сколько-нибудь реальных «цивилизаций молекулярного типа».
Тут академик Гинзбург делает существенную оговорку: сам вопрос о «немолекулярных» цивилизациях упомянут им лишь для полноты картины, а реальных поводов даже думать о таких цивилизациях в настоящее время он совершенно не видит. Иными словами, у нас есть все основания ограничиться обсуждением «молекулярных» цивилизаций. А при их рассмотрении, по глубокому убеждению Виталия Лазаревича, мы можем полностью доверять только известной нам «земной» физике, тем более что она еще не встретилась ни с какими явными ограничениями в применении ко всем известным астрофизическим объектам. Далее академик Гинзбург приходит к интереснейшей гипотезе «квазижизни» на основе сверхпроводящих элементов и соединений. Отметим, что эта очень необычная гипотеза уже обыгрывалась в фантастике совершенно парадоксальным образом.
Здесь нет возможности останавливаться на проблеме высокотемпературной сверхпроводимости более подробно, и хотелось бы лишь подчеркнуть, что в настоящее время вопрос о максимально достижимом значении Tc для земных условий (имеются в виду атмосферное или сравнимое с ним давление, система металлического типа и т. п.) остается неясным. Вполне возможно тем не менее, хотя и отнюдь не доказано, что значение Tc может достигать комнатной температуры, особенно для сложных слоистых или нитевидных mirtajn.com соединений. Но именно слоистые и нитевидные соединения и структуры встречаются в биологии. Поэтому известной уже физике никак не противоречит возможность того, что на других планетах живые существа в значительной своей части состоят из сверхпроводящих веществ, созданных в результате биологической эволюции. Подчеркну, что это не более чем гипотеза, лишь не противоречащая современным представлениям физики твердого тела. Быть может, в дальнейшем будет доказано, что высокотемпературные сверхпроводники в интересующих нас условиях существовать не могут (тем самым проблема высокотемпературной сверхпроводимости будет решена отрицательным образом). Но сколько-нибудь надежно обосновать такой вывод в ближайшие годы вряд ли удастся, даже если не будет достигнут успех на пути существенного повышения Tc. Поэтому мы должны считаться с тем, что в распоряжении представителей внеземной цивилизации имеются высокотемпературные сверхпроводники, да и многие другие экзотические или гипотетические по земным меркам вещества.
Таким образом, отрицание возможности встретиться на других обитаемых планетах с отличными от наших фундаментальными законами физики действительно закрывает двери для совсем уже безудержного фантазирования, но тем не менее оставляет еще очень широкий простор для научных гипотез и предположений, касающихся поведения систем из многих частиц. К числу таких систем относятся различные, более или менее сложные твердые тела и жидкости, не говоря уже о всех живых организмах.
А пока попробуем понять, каковы все-таки у нас шансы встретиться с внеземным разумом. Для анализа вероятности такой встречи возьмем нашу стомиллиардную Галактику и проследим расширение сферы обитания старейшей цивилизации. Первые звезды зажглись в Млечном Пути 10 миллиардов лет назад. Следовательно, старейшая цивилизация опередит нас на 5 миллиардов лет. Предположим, что працивилизацией снаряжаются три корабля, летящие в разные стороны, с одной тысячей поселенцев и необходимой техникой. Корабли долетят до ближайших планетных систем, учитывая среднее расстояние между звездами и реальную скорость корабля (10 000 км/с), через столетие. Пусть через триста лет они повторят межзвездный прыжок – отправят еще три таких же корабля. Так поселенцы будут распространяться по Галактике со скоростью 1 парсек в 400 лет. Размер нашей Галактики – 50 килопарсек, и, чтобы заселить ее всю, потребуется «всего» 20 миллионов лет. Причем эта цифра получена с большим запасом, поскольку солидное число звезд сосредоточено близко к центру Галактики и расстояние mirtajn.com между ними гораздо меньше 1 парсека. Кроме того, далеко не все звезды имеют подходящие планеты, и на их заселение время потрачено не будет. Если число звезд в Галактике и галактик в нашей Вселенной ограниченно, то число различных вселенных, по-видимому, бесконечно. И тогда, как бы ни была мала вероятность появления жизни в одной вселенной, в бесконечно большом количестве миров она возникает со стопроцентной вероятностью. Простейшие оценочные расчеты показывают, что за десять миллиардов лет существования наша Галактика могла быть полностью колонизирована всего одной цивилизацией. В этом случае мы появились бы уже после заселения всех подходящих планет. Где же искать этих таинственных колонистов, история которых исчисляется миллиардами лет? Почему они не вступают с нами в контакт и поиски следов их жизнедеятельности пока безуспешны? Человеческое сообщество еще очень молодо, и нам трудно представить себе мораль и логику поступков незнакомой цивилизации возрастом в несколько миллиардов лет, а также отношение ее представителей к нам. А может, наше одиночество во Вселенной лишь кажущееся и более развитые цивилизации просто не вмешиваются в нашу жизнь?