«Если», 2003 № 01

2000 лет назад философ Метродий задал вопрос: «Разумно ли полагать, что на большом поле взойдет лишь один колос, а в бесконечной Вселенной найдется только один обитаемый мир?» 500 лет назад Джордано Бруно предсказал, что существует множество планет, где живут разумные существа. 50 лет назад физик Энрико Ферми задал вопрос: «Если это так, то где они?» Через 25 лет радиоастроном Иосиф Шкловский ответил: инопланетян не существует, поскольку Вселенная молчит. Сегодня взгляд на проблему внеземного разума не столь пессимистичен… Мы предлагаем компендиум статьи, автор которой прежде работал в НАСА, а ныне является президентом Марсианского общества.

Теперь мы знаем, что Вселенная — плодородное поле. До 1990-х педанты утверждали, что Солнечная система уникальна, поскольку других звезд с планетами никто не видел. Но всего за десяток лет в нашей галактике нашлось более дюжины планетарных систем! Согласно новым воззрениям, большинство звезд имеют планеты, процесс формирования которых тесно связан с формированием самой звезды.

Мы знаем также, что 3,8 млрд лет назад — сразу после жестокой метеоритной бомбардировки юной Солнечной системы — на Земле уже существовала жизнь. Вся дальнейшая история земной жизни доказывает: однажды возникнув, она проявляет упорную тенденцию к развитию, усложнению, активности, разнообразию и обретению разума.

Опираясь на все наши знания о жизни и эволюции, мы вправе предположить, что не только жизнь, но и разум — не редкость во Вселенной. Если учесть, что мы, невзирая на относительно примитивный уровень земных технологий, уже сейчас хорошо представляем, какими инженерными средствами можно обеспечить межзвездные перелеты, вывод напрашивается сам собой: в Млечном Пути почти наверняка существуют разумные расы, путешествующие меж звезд! И мы можем их встретить, когда выйдем в глубокий космос.

Наша галактика существует около 10 млрд лет, в ней 400 млрд звезд, диаметр ее спирали — 100 000 световых лет (св.л.). Если некая технологическая цивилизация начнет экспансию со скоростью 0,5 % от скорости света, то ей понадобится не более 20 млн лет (всего 0,2 % возраста галактики), чтобы оккупировать весь Млечный Путь целиком. Словом, чужаки уже давно должны были добраться до Земли, однако этого не произошло. Почему?

Очевидно, что проблема не так проста, как прикинул на пальцах Ферми. В 1961 году радиоастроном Фрэнк Дрейк в чисто педагогических целях составил специальное уравнение, где каждый фактор, влияющий на появление внеземных цивилизаций, представлен в наглядном виде. В основу он положил такой постулат: частота, с которой возникают технологические цивилизации, в стабильных условиях равна частоте, с которой они погибают.

Итак, если N — число технологических цивилизаций в галактике, a L — средний срок жизни такой цивилизации, то отношение N/L определяет частоту исчезновения технологических цивилизаций.

А как насчет их появления? Пусть R. — частота, с которой формируются звезды в нашей галактике; fp — фракция (относительное число) звезд с планетами; пе — среднее число планет с подходящими для жизни условиями у такой звезды; f — фракция планет, где действительно появилась биосфера; fj — фракция биосферных планет, где возник разум; fc — фракция таких планет, где разумные существа развили технологии, позволяющие осуществить межзвездную коммуникацию.

В итоге получается следующее уравнение:

N/L = R.fp ne f, fj fc

Поскольку здесь присутствует N (число технологических цивилизаций в нашей галактике), сразу нашлись желающие это число так или иначе подсчитать. Если принять L = 50 000 лет (вдесятеро больше известной науке земной истории), R. = 10 звезд в год, fp = 0,5, а каждый из оставшихся факторов приравнять к 0,2, то получим N = 400. Иначе говоря, одну технологическую цивилизацию на 1 млрд звезд, причем ближайшая из них удалена от нас на 4300 св.л.

Однако такие расчеты при любых значениях переменных принципиально неверны, поскольку Дрейк вовсе не предназначал свое «педагогическое орудие» для вычислений.

Уравнение Дрейка предполагает, что разум и техническая цивилизация лишь однажды могут появиться на планете, имеющей зрелую биосферу. Это, конечно, не так: звездам для развития требуются миллиарды лет, разным видам существ — миллионы, а цивилизациям — всего лишь тысячи. Нет почти никаких сомнений в том, что если наша цивилизация вдруг потерпит сокрушительный крах, но часть человечества уцелеет, то через тысячу лет на Земле будет новая глобальная цивилизация.

Даже если все люди погибнут в результате, скажем, падения астероида, история разума на Земле не закончится. 65 млн лет назад такая катастрофа погубила динозавров. Через 5 млн лет после нее планету уже заполонили новые, бурно развивающиеся виды млекопитающих. Через 35 млн лет после катастрофы появились предки Homo sapiens, которые были тогда ничуть не умнее выдры. Еще через 30 млн лет человечество преодолело притяжение Земли и вышло в открытый космос!

Вряд ли земной биосфере понадобится больше времени, чтобы снабдить возможностями Homo sapiens иные виды млекопитающих, переживших катаклизм (баловнями эволюции, вероятно, станут животные, ведущие ночной или водный образ жизни). 30 млн лет — сущий пустяк по сравнению с миллиардами, которые потребны природе для создания биосферы с нуля.

Уравнение Дрейка не учитывает, что и жизнь, и цивилизации способны преодолевать межзвездное пространство.

Бактерии на Земле вездесущи и обладают интересными свойствами. Они выживают и в вакууме, и под слоем льда или пыли толщиной в пару микрон, и под жестким космическим ультрафиолетом. Они невероятно устойчивы к радиации: чтобы полностью стерилизовать культуру Micrococcus, требуется свыше 10 млн рад (смертельная доза для человека — 1000 рад). Споры бактерий, извлеченные из янтаря (возрастом 90 млн лет) и пермских осадочных пород (230 млн лет), с легкостью возвратились к жизни.

Выходит, что бактерии, появившиеся на заре земной жизни, великолепно приспособлены к космическому путешествию. Почему?

Консервативное объяснение: естественный отбор. При метеоритных бомбардировках юной Земли микроорганизмы выбрасывались за пределы атмосферы вместе с щебнем. В космосе выживали лишь те, что смогли адаптироваться к новым условиям, а те из них, которые со временем вернулись на Землю, имели уже значительное эволюционное преимущество.

Прогрессивный взгляд: биоинженерное конструирование. Микроорганизмы суть нанороботы, созданные разумной внеземной расой, заинтересованной в распространении жизни в галактике. Любопытно, что на Земле не обнаружено никаких предшественников бактерий, т. е. базы для их эволюции. Это первая форма земной жизни, однако, хотя бактерии называют простейшими, на самом деле они невероятно сложны для того, чтобы возникнуть на основе простых химических реакций.

Имея нанороботов, запрограммированных нужным образом, мы могли бы посылать их в отдаленные планетарные системы, чтобы те уже на месте реконструировали людей. Так можно обеспечить экстенсивную колонизацию галактики человечеством при минимальных энергетических затратах.

Более гибкий подход заключается в том, чтобы вписать в геном микроорганизмов некий спецкод. Он определяет направление эволюции в сторону разума, допуская при этом широкую вариативность растений, животных и разумных существ применительно к местным условиям.

Теория панспермии не объясняет, как живое возникло из неживого, но весьма существенна для определения частоты зарождения биосфер. Даже если панспермии не было 3,8 млрд лет назад, когда на Земле появились простейшие, теперь она наверняка существует, и одним из ее центров является наша планета.

Часть микроорганизмов, выброшенных за пределы земной атмосферы, покидает Солнечную систему, дрейфуя со скоростью примерно 30 км/с (орбитальная скорость Земли). Чтобы добраться до ближайших звезд, им потребуется около 50 ООО лет: доза облучения за этот период — всего 1 млн рад. Каждая планета, где приживутся гости с Земли, в свою очередь, станет центром панспермии.

Теоретически можно оценить время, за которое потомки земных бактерий заполонят весь Млечный Путь. Это примерно 1 млрд лет.

Очевидно, почти на каждой планете, где пребиотические условия приемлемы для микроорганизмов, начинает развиваться биосфера. Однако устойчивой, а затем и зрелой она станет лишь тогда, когда включатся глобальные процессы саморегуляции на базе обратных связей. Так, на Земле «парниковый эффект» от преизбытка СO2 в атмосфере был компенсирован развитием растений, потребляющих углекислый газ и выделяющих кислород.

Уравнение Дрейка сильно недооценивает возможность возникновения жизни и разума. Посчитаем заново, опираясь на тот факт, что 10 % звезд нашей галактики — «подходящие» для развития технологических цивилизаций. Это одиночные желтые светила типа G (как наше Солнце) или оранжевые типа К (их впятеро больше желтых). Почти все они, по современным понятиям, имеют планеты.

N и L — то же, что в первом уравнении; ns — число звезд в нашей галактике (400 млрд); fg — фракция «подходящих» звезд (оценка 0,1, или 10 %); fb — фракция этих звезд, имеющих планеты с активными биосферами (оценка 0,1); fm — зрелая фракция этих биосфер (оценка 0,5); пь — число активных зрелых биосфер, способных породить технологическую цивилизацию (зависит от предыдущих четырех факторов). Наконец, tr — время регенерации поврежденной зрелой биосферы (оценка 10–40 млн лет, в среднем 20 млн лет).

В итоге: N/L = ns fg fb fm /tr = п^Д При значении L = 50 ООО лет получается, что в настоящее время в Млечном Пути действуют 5 млн технологических цивилизаций, то есть одна на 80 000 звезд. А ближайший центр такой цивилизации, с учетом распределения звезд в нашем регионе галактики, может обнаружиться в 185 св.л. от Земли.

Развитые цивилизации рано или поздно выходят в глубокий космос, и мы вправе предположить note 16, что период экспансии занимает в среднем половину их жизни, т. е. L/2. Корабли с термоядерным приводом, согласно современной физике, способны развивать до 5 % от скорости света. При такой технической оснащенности (в детали мы не вдаемся) средняя скорость V, с которой цивилизация распространяется от своего центра, составит 0,25 % от скорости света.

Итак, типичная технологическая цивилизация за время экспансии способна освоить домен (то есть зону влияния) радиусом VL/2 = 62,5 св.л. А ближайший к нам аванпост такой цивилизации может обнаружиться на расстоянии 122,5 св.л. (185 — 62,5).

Разумеется, нельзя утверждать, что эти вычисления точны, поскольку для относительно верной оценки L и V у нас слишком мало информации. Если, сохранив численные оценки всех прочих параметров, мы произведем расчеты с тремя разными значениями L (10 000 лет, 50 000, 200 000) и тремя значениями V (0,001 св.л., 0,0025, 0,005), то получим поразительный результат: оказывается, та или иная длительность жизни типичной цивилизации кардинальным образом изменяет ситуацию в галактике! (Все нижеприведенные цифры относятся к нашему региону Млечного Пути; в ядре галактики, где звезды расположены очень густо, те же эффекты соответствуют намного меньшим значениям L.)

Если цивилизации «маложивущие» (L < 10 000 лет), то их не более 1 млн и расстояние между их центрами (316 св.л.) во много раз больше, чем радиусы их доменов (5—25 св.л.). Значит, прямые контакты между космическими соседями либо единичны, либо вообще не происходят.

Если цивилизации «среднеживущие» (N = 5 млн; L = 50 000 лет), то их центры разделяет 185 св.л.: это больше радиусов их доменов (25—125 св.л.), но не намного. Аванпосты же соседей могут оказаться гораздо ближе друг к другу (60 св.л. при V = 0,005 св.л.). Прямые контакты реально осуществимы, но вряд ли происходят часто и регулярно.

Если цивилизации «долгоживущие» (L > 200 000 лет), то их не менее 20 млн! При хорошей скорости экспансии (от 0,0025 до 0,005 св.л.) в галактике будет цивилизовано 10 % звезд, и все они обзаведутся собственными доменами. Расстояние между центрами цивилизаций 130 св.л., а радиусы их доменов в 2–4 раза больше (250–500 св.л.). При столь плотной упаковке частые прямые контакты между цивилизованными соседями попросту неизбежны! Оптимистичный вариант, но мы все-таки не знаем, каково на самом деле значение L.

Цивилизацию первого типа (планетарную) может уничтожить падение астероида, или пандемия, или ядерный конфликт и т. п. Цивилизация второго типа (солярная система) может погибнуть в межпланетной войне, от собственного светила, ставшего Новой, и т. д. Но что может разрушить межзвездную цивилизацию третьего типа, колонизировавшую несколько сотен звездных систем?

1. Другая цивилизация третьего типа.

2. Плохие мемы (идеи) В основе большинства катаклизмов земной истории лежали именно они: так, мем нацизма едва не привел европейскую цивилизацию к самопожиранию.

3. Биологическая эволюция. В процессе эволюционного развития разумная раса может приобрести совершенно новые интересы вместо космической экспансии и самой технологической цивилизации. Или же она может создать для себя столь идеальные условия обитания, что со временем, изнежившись, окажется не в состоянии совладать с катастрофической неожиданностью.

Тем или другим способом, но каждая межзвездная цивилизация приходит к концу, в противном случае Земля кишела бы чужаками. Значение L всегда конечно, но как его оценить? Что ж, если род человеческий уже существует 200 000 лет, аналогичная оценка L вовсе не кажется невероятной. И если это так, то ближайший аванпост нечеловеческой цивилизации расположен не слишком далеко от нас.

Отдавая должное энтузиастам прошлых лет, следует заметить, что пресловутая «частота водорода» (1420 МГц, или 21 см), на которую были настроены первые радиотелескопы, отнюдь не самый лучший выбор для межзвездной коммуникации note 17 Дело даже не в высоком уровне фонового шума, а в том, что скорость передачи на волне 21 см не превышает 1,4 бит/с. Для волны 3,5 см — это уже 50 бит/с, для миллиметровой — 61 тыс. бит/с.

У радиопередач есть также коренной недостаток: они оповещают если не полгалактики, то значительную ее часть. Люди обычно не предназначают свои разговоры для подслушивания, и то же, очевидно, справедливо для переговоров разных цивилизаций. Тут весьма удобен оптический лазер: на волне 0,5 микрона можно передавать 6 млн бит/с; к тому же узкий световой луч не перехватишь со стороны.

Неудивительно, что поиск радиопередач чужаков, начатый еще в 1959-м, до сих пор не принес результата. Невзирая на новейшие 28-миллионоканальные радиотелескопы, которые за день прослушивают 2 млрд частот между 1000 и 3000 МГц. Нулевой результат не означает, что таких передач вовсе нет, просто слишком много факторов должно совпасть, чтобы их услышать.

В общем, нам пора уже сменить стратегию и вместо внеземных цивилизаций искать их межзвездные корабли. Каждый тип космического двигателя (а они нам принципиально известны) характеризуется особым спектром своих высокоэнергетических выбросов. Эти выбросы можно отследить и оптическими, и радиотелескопами, так что попробовать стоит.

Цивилизации, оперирующие огромными количествами энергии, потребной для межзвездных путешествий, неизбежно обладают деструктивным потенциалом астрономических масштабов. Никакая разумная раса не сможет долго продержаться в ипостаси цивилизации третьего типа, если не накопит достаточно мудрости, чтобы предвидеть отдаленные последствия собственных действий.

Все цивилизации по-своему уникальны. Мудрость в том, чтобы не препятствовать развитию новой цивилизации, так как в перспективе она принесет соседям несравнимо больше пользы, чем лишний кусок «космической недвижимости». Может случиться, что юная цивилизация третьего типа станет проявлять агрессивность, и тогда мудрость, возможно, состоит в том, чтобы уничтожить ее совместными усилиями… Мудро всемерно оберегать богатые биосферы, способные породить разум, и реформировать скудные, чтобы сделать их пригодными для жизни. Высшая мудрость заключается в том, что ни одна разумная раса не станет вредить другой ради преходящей выгоды.

Зрелые цивилизации третьего типа добровольно руководствуются принципом «не навреди». Поэтому общегалактическая цивилизация может быть только их содружеством, а не империей, разросшейся из одного центра путем завоеваний.

Мы — цивилизация первого типа, однако уже готовы приступить к освоению Солнечной системы. Но даже когда мы построим межпланетную цивилизацию, контакт с суперцивилизацией третьего типа окажется для человечества не столько полезным, сколько психологически разрушительным (вспомним о печальных примерах контакта примитивных культур с европейской цивилизацией).

Наша психология такова, что людям необходимо самоуважение. Человечество не сможет смириться с мыслью, что мы — существа низшего порядка, и спокойно продолжать свое существование. Конечно, нетрудно хоть сейчас отключить все радиотелескопы, но тем самым мы априорно признаем собственную неполноценность.

Единственный выход для человеческой расы — расти, развиваться и наконец повзрослеть.

Откажемся от детского убеждения, что наша Земля — пуп Вселенной, а мы — великолепные сосуды разума. Наша гордость и достоинство в ином: человечество есть уникальная, драгоценная и никем не заменимая часть колоссального целого, к которому мы должны присоединиться как равные. Для этого от нас потребуется разумная зрелость не только в технологической сфере, но и в этической. То есть мы сами должны стать цивилизацией третьего типа!

Если мирный Галактический клуб все же не образовался и в галактике то и дело вспыхивают междоусобные войны, статус суперцивилизации — единственный залог нашего выживания. Человечеству необходимо стать таким, чтобы другие цивилизации третьего типа видели в нас крайне полезных союзников и весьма нежелательных врагов.

В любом случае (даже если инопланетян вообще не существует) мы обязаны стать цивилизацией третьего типа ради своего собственного блага.

Подготовила Людмила ЩЕКОТОВА

Экспертиза темы

Инопланетяне — неотъемлемая часть мифологии НФ. И все-таки для вас лично инопланетный разум, некое межзвездное сообщество — всего лишь литературный прием или очевидный факт?

Кир БУЛЫЧЁВ:

Мое отношение к пришельцам как к факту исчерпывается фразой актера Филиппова из «Карнавальной ночи»: «Есть ли жизнь на Марсе, нет ли жизни на Марсе — науке это неизвестно».

Иное дело, феномен инопланетянина в художественном творчестве. Одна из основных ветвей фантастической литературы связана с освоением Вселенной. Соответственно, ее гипотетическими обитателями.

До конца второй мировой войны пришельцы не высовывались из книжек, большей частью ужастиков. Осознание существования в мире фантастического, то есть могущего в одночасье погибнуть от атомной бомбы, родило «летающую тарелочку» и ее обитателя; реже — космическую угрозу, чаще — псевдодемиурга: «Я не спускаю с вас, люди, глаз!».

Общественное сознание, в свою очередь, включило обратную связь. Инопланетянин занял на несколько лет господствующие позиции в фантастической литературе.

По окончании этого периода пришельцы, ранее сыпавшиеся на поля Оклахомщины, как лягушки, отступили на периферию фантастической литературы — в сатиру, притчу, пародию…

Владимир ВАСИЛЬЕВ:

И прием, и очевидный факт. В самом деле, одиноки ли мы во Вселенной? Не думаю. Наше с вами существование — лучшее тому подтверждение. Все, что произошло однажды, имеет бездну шансов повториться в той или иной вариации. Вселенная бесконечна. Наивно думать, будто Земля и ее обитатели — нечто уникальное. Я убежден, что жизнь встречается во Вселенной сплошь и рядом. Резонный вопрос: а почему же мы до сих пор не встретили пилотов «летающих тарелочек» и прочие инопланетные миссии? Рискну задать встречный вопрос: а сами мы много миров посетили? Много открыли миссий на иных мирах? Вот то-то.

Скорее всего, жизнь и разум распространены во Вселенной достаточно широко. А тот факт, что мы до сих пор не нашли никаких подтверждений этому, говорит лишь о невозможности межзвездных перелетов и межгалактических коммуникаций. Мы обречены на одиночество в густозаселенной Вселенной. Нас много, но нас разделяют бесконечности. Все, что нам остается, это мечтать о технологии нуль-перехода или о ее появлении у одной из достаточно близких цивилизаций.

Кроме того, разум — штука невероятно злая и невероятно коварная. Почему-то быстрее всего развиваются военные технологии — способы наиболее экономного убийства как можно большего числа себе подобных. Поэтому, даже возникнув и развившись, разум, скорее всего, обречен на самоуничтожение гораздо раньше, чем появится возможность контакта с космическими соседями.

По большому счету, вопрос уникальности или же обычности жизни и разума во Вселенной относится к разряду чисто умозрительных — при любом варианте на Земле ничего не изменится.

Александр ГРОМОВ:

Оставим в стороне философские споры о том, что такое разум — интуитивно это более или менее понятно. Можно придерживаться такой точки зрения: поскольку на Земле существует разумная жизнь, а «Вселенная ужасно велика», следует считать, что где-нибудь обязательно живут наши братья (или враги — как получится) по разуму, пока не будет доказано обратное. Противоположная точка зрения столь же почтенна, хотя в последнее время заметно трещит по швам: большинство новооткрытых экзопланет имеет неподходящие для развития жизни орбиты (да, большинство, но не все!); вероятность «случайного» создания осмысленной нуклеотидной последовательности до смешного мала (хотя открытие роли гиперциклов убивает наповал эту самую «случайность»); во Вселенной не найдены тепловые источники, идентифицируемые как сферы Дайсона (а почему, собственно, продвинутый разум должен пойти столь «лобовым» путем, как создание вокруг звезды упомянутой сферы?), и так далее. Выбор между этими двумя точками зрения — пока лишь вопрос веры, а вера, как известно, есть категория совести, а не науки.

Многим людям без точного знания жизнь не в жизнь — они непременно желают ЗНАТЬ или хотя бы ВЕРИТЬ, если наука не может вручить каждому точный ответ. Что до меня, то я довольно спокойно отношусь к тому, что чего-то не знаю и не узнаю, вероятно, до конца жизни. Это не отсутствие любознательности — я просто не требую невозможного. Разумные инопланетяне МОГУТ существовать — мне как фантасту этого достаточно, тем более что фантастика вообще с большой непринужденностью оперирует категориями, нарушающими самые элементарные физические принципы. Кто же мешает фантасту оперировать инопланетянами, которые вроде бы никаких принципов не нарушают?

Не приемлю разговоров о том, что фантастика должна-де готовить человечество к встрече с «жестокими чудесами грядущего». Никому и ничего она не должна, она лишь призвана будоражить воображение описанием того, чего нет (иначе это не фантастика), и быть занимательной (иначе не станут читать). Всевозможные диковинные инопланетяне — законный атрибут занимательности. А если фантастика к тому же желает быть высокой литературой, то инопланетяне ей нужны с единственной целью — с их помощью разобраться в том, КТО МЫ САМИ ТАКИЕ. Очень показательно, что Лему для этого понадобился дико контрастный «набор инструментов»: принципиально чуждый человеку Океан и более чем антропоморфная Хари.