SETI: Поиск Внеземного Разума

После первых экспериментов по поиску монохроматических сигналов ВЦ (В. С. Троицкий) и попыток обнаружения сверхцивилизаций (СТА 102) внимание исследователей обратилось к задаче поиска импульсных сигналов. Идея использования импульсных сигналов в качестве позывных для межзвездной связи была высказана Н. С. Кардашевым в 1965 г. на 5-й радиоастономической конференции в Харькове и затем развивалась в работах Л. М. Гиндилиса[339] и Н. Т. Петровича[340]. В те годы поиск импульсных сигналов стимулировался также попытками обнаружения естественных импульсных источников в связи с предполагавшейся возможностью существования радиовсплесков, сопровождающих всплески гравитационных волн, обнаруженных, как тогда полагали, Вебером.

7.2.1. Поиск импульсных позывных с ненаправленными антеннами.

Поиск проводился двумя группами: нижегородской группой (НИРФИ) под руководством В. С. Троицкого и московской группой (ГАИШ, ИКИ) под руководством Н. С. Кардашева. Наблюдения велись с помощью ненаправленных антенн на нескольких частотах в сантиметровом и дециметровом диапазоне волн. Конечно, чувствительность при ненаправленном приеме крайне низка, и можно было надеяться обнаружить таким методом только очень мощные сигналы.

В НИРФИ поиск был начат на волне 50 см, а затем после обнаружения спорадического радиоизлучения на этой волне диапазон поиска был расширен и наблюдения стали проводиться на волнах 30 см, 16 см, 8 см и 3 см. Для того чтобы исключить местные помехи, использовались одновременные наблюдения в нескольких далеко разнесенных пунктах. Считалось, что если сигнал зарегистрирован в одно и то же время в нескольких пунктах, то это не может быть местная помеха. Вероятность случайного совпадения учитывалась. В течение 1969-1970 гг. наблюдения проводились на Дальнем Востоке (Уссурийск), в Горьковской области (Пустынь), в Мурманской области (Тулома) и в Крыму (Кара-Даг). В 1972 г. наряду с наземными пунктами на территории Советского Союза было организовано наблюдение на борту научно-исследовательского судна «Академик Курчатов», совершавшего рейс в экваториальных водах Атлантики. Поиски привели к обнаружению ранее неизвестного спорадического радиоизлучения, генерируемого в верхних слоях ионосферы и в магнитосфере Земли под воздействием солнечных корпускулярных потоков[341]. Это интересный «побочный продукт» исследований. Но сами долгожданные сигналы так и не были обнаружены.

Нс удалось обнаружить их и московской группе. Применяемая здесь методика несколько отличалась от нижегородской: для выделения импульсов космического происхождения наряду с совпадением по времени в разных пунктах предполагалось использовать запаздывание низкочастотных составляющих сигнала относительно высокочастотных из-за дисперсии в межзвездной среде. С этой целью использовался приемник, состоящий из нескольких спектральных каналов. Если импульс пришел из дальнего Космоса, то он сначала должен был появиться в высокочастотном канале и лишь затем, после некоторой задержки, — в низкочастотном. Величина задержки позволила бы оценить расстояние до источника сигнала. Этот метод получил название метод синхронного дисперсионного приема[342]. Приемник состоял из широкополосного малошумящего усилителя, работающего в диапазоне 350-550 МГц и четырех фильтров с полосой 5 Мгц, настроенных на частоты 371, 408, 458, 535 МГц. Сигнал принимался одновременно во всей полосе и в узкополосных фильтрах. Наблюдения проводились осенью 1972 г. в двух пунктах — на Кавказе и на Памире, а также в 1973 г. на Кавказе, Камчатке и на борту АМС «Марс-7». Бортовые исследования поводились совместно с французскими учеными (Ж. Стейнберг и др.). На Кавказе и Камчатке, помимо приемников, работающих в диапазоне 350-550 МГц, использовались приемники на частотах 38 и 60 МГц, на которых работали радиометры АМС «Марс-7». В результате этих исследований было выявлено несколько типов совпадающих сигналов, часть из них соответствует спорадическому излучению Солнца, часть связана с излучением ИСЗ.

С середины 1970-х годов синхронные наблюдения импульсных сигналов с ненаправленными антеннами прекратились. В ИКИ метод синхронного дисперсионного приема стал использоваться в сочетании с направленными антеннами (РТ-22, Крым-Серпухов). В НИРФИ регистрация спорадического излучения с ненаправленной антенной продолжалась лишь в одном пункте (Кара-Даг).

7.2.2. Исследование статистической структуры излучения мазерных источников ОН.

История и уроки исследования радиоисточника СТА 102 (см. гл. 1) еще раз со всей остротой поставили вопрос о критериях искусственного источника. Эта проблема широко обсуждалась на семинарах SETI в 1960-1970-е годы. Постепенно все более четко стала вырисовываться ограниченность радиоастрономических критериев и необходимость разработки более строгих, однозначных критериев искусственного источника. Одно из направлений связано с разработкой критериев, основанных на исследовании статистической структуры сигнала. Речь идет о том, что сигналы, генерируемые радиопередатчиками, по своим статистическим характеристикам (например, по распределению амплитуд) отличаются от чисто шумового сигнала. А поскольку все естественные источники радиоизлучения имеют шумовую природу, то появляется возможность отличить их от источников искусственного происхождения, которые должны иметь нешумовые характеристики. Впервые на такую возможность указал М. Голей[343]. Позднее этот вопрос анализировался В. И. Слышем[344], Л. И. Гудзенко и Б. Н. Пановкиным[345], В. И. Сифоровым[346]. Надо сказать, что экспериментальное изучение статистической структуры сигнала применительно к космическим радиоисточникам, учитывая малое отношение сигнал/шум, представляет собой весьма сложную задачу и требует применения специальной аппаратуры. Тем не менее, такая попытка была предпринята группой московских радиоастрономов под руководством Н. С. Кардашева.

В качестве первых кандидатов были выбраны источники когерентного мазерного радиоизлучения ОН, поскольку для них прежде всего можно было ожидать отклонения от характеристик гауссова шума. Специальная приставка к радиометру была разработана Г. М. Рудницким. Наблюдения проводились М. И. Пащенко, Г. М. Рудницким, В. И. Слышем и Е. Е. Лехтом на Большом радиотелескопе в Нансе (Франция) с участием французских исследователей. Первые наблюдения были проведены в декабре 1970 г. Исследовались источники W 3, NGC 6334 A, Sgr В2, W 49, VY Большого Пса. Ни для одного из них не было обнаружено заметных отклонений от гауссова распределения амплитуд[347]. В апреле-мае 1972 г. были проведены новые наблюдения мазерных источников ОН на том же радиотелескопе со значительно лучшим отношением сигнал/шум. Результаты подтвердили вывод предыдущей работы[348]. Позднее авторы наряду с распределением амплитуд исследовали также распределение интервалов времени между нулями сигнала[349]. Эти исследования также подтвердили первоначальный вывод о шумоподобном характере мазерного излучения ОН. Другим объектом, который проверялся на соответствие статистическому критерию искусственности, был центр нашей Галактики. Согласно гипотезе Кардашева, именно здесь, в центре Галактики, может находиться мощная Сверхцивилизация. В 1972 г. Н. С. Кардашев и М. В. Попов с сотрудниками исследовали статистическую структуру излучения центра Галактики. Были обнаружены отклонения от нормального распределения для флуктуаций интенсивности непрерывного спектра на волне 3,5 см[350]. Этот результат требовал проверки, но повторить эксперимент не удалось.

Более углубленный анализ показал, что статистические критерии, как и радиоастрономические, не вполне однозначны. С одной стороны, некоторые естественные источники когерентного излучения, в принципе, могут иметь негауссовы характеристики (например, мазерные источники ОН, хотя для них это не подтвердилось). С другой стороны, если цивилизация-отправитель использует при передаче оптимальные коды, го такой сигнал, согласно теореме Шеннона, по своим статистическим свойствам неотличим от шума. Мы касались этого вопроса в гл. 6.

7.2.3. Оптимальный диапазон для межзвездной связи.

Много внимания в первые десятилетия исследований SETI в СССР уделялось вопросу об оптимальном диапазоне волн для межзвездной связи. Детальный анализ был выполнен Кардашевым[351]. Его подход состоял в следующем (мы частично касались этой проблемы в гл 1). При выборе оптимального диапазона следует ориентироваться не на временные преимущества, возникающие благодаря прогрессу тех или иных технических средств связи, а на принципиальные ограничения, лежащие в природе вещей и общие для любой цивилизации. Таковы, например, шумы в линии связи. Принципиально неустранимым источником шума при связи между космическими цивилизациями является излучение фона и квантовые флуктуации исследуемого сигнала. Современные данные о шумах фона суммированы на рис. 7.2.1. Кардашев рассмотрел два случая: 1) поиск позывных и 2) прием информативной передачи. В первом случае информативность канала связи не имеет решающего значения, задача сводится к определению диапазона спектра, в котором может быть обеспечено максимальное отношение сигнал/шум. Во втором случае задача ставится таким образом: задан спектр интенсивности космических шумов I_ν , и полный интегральный поток F в точке наблюдения; требуется определить оптимальное распределение энергии передатчика по спектру, так чтобы обеспечить максимальную скорость передачи информации. Решение этой задачи показало, что в обоих случаях существенная часть спектра искусственного источника лежит в радиодиапазоне, а при не очень больших потоках F (т. е. в случае дальней передачи) спектр целиком лежит в радиодиапазоне, охватывая область от дециметровых до миллиметровых волн. При этом предполагалось, что адресат неизвестен и поиск ведется по всему небу.

Рис. 7.2.1. Шумы фона в радиодиапазоне. По горизонтальной оси отложена частота электромагнитных волн (нижняя шкала) или длина волны (верхняя шкала); по вертикальной оси — шумовая температура фона в кельвинах, характеризующая интенсивность шума. Основные составляющие: галактический радиошум, излучение земной атмосферы и реликтовый фон. В коротковолновой области начинают сказываться шумы, связанные с квантовыми флуктуациями. Отмечена линия водорода Н и линия позитрония в области около 1,5 мм

Позднее Кардашев рассмотрел случай, когда поиск ведется от определенных объектов. В этом случае необходимо учитывать радиоизлучение фона в окрестности рассматриваемого источника, а также рассеяние радиоволн в окружающей его плазме. В качестве подходящих объектов он рассматривал центр Галактики, ядра других галактик и квазары. Анализ показал, что в этом случае оптимальной оказывается область максимума интенсивности реликтового фона вблизи λ = 1,7 мм. Поиск сигналов от звезд при условии использования взаимнонаправленного канала также приводит к миллиметровому диапазону вблизи λ = 1,5 мм. Как раз в этом диапазоне находится линия позитрония λ = 1,47 мм, которую можно рассматривать как удобный репер, аналогичный линии 21 см в дециметровом диапазоне. На основании этих соображений Кардашев пришел к выводу, что для изотропно излучающего передатчика оптимальной является длина волны 21 см, а для направленного излучения 1,5 мм[352]. На преимущество мм-диапазона, исходя из энергетических соображений, указывал В. С. Троицкий[353]. Согласно расчетам автора, оптимальная длина волны для передачи импульсных сигналов с компенсирующими задержками также находится в миллиметровой области (λ = 5,35 мм, ν = 56 ГГц)[354].

Еще один подход к выбору частоты для межзвездной связи был предложен в 1991 г. В. С. Стрельницким и Л. М. Гиндилисом[355]. Анализ тонкой и сверхтонкой структуры возбужденного уровня n = 2 атома водорода показывает, что этот уровень распадается на 6 подуровней, при переходе между которыми возникает 6 спектральных линий. Все они попадают в радиодиапазон: три линии имеют частоты около 1 ГГц и три — около 10 ГГц. Ряд обстоятельств делает эти линии привлекательными для межзвездной связи. Во-первых, в отличие от линии 21 см (1420 МГц) основного уровня водорода n = 1, эти линии не подвержены помехам со стороны галактического радиоизлучения. Во-вторых, использование сразу шести линий дает богатые возможности для кодирования семантической информации.

Поскольку оптимальный диапазон волн нуждается в защитных мероприятиях, были предприняты соответствующие шаги в этом направлении: советские представители в Международном Союзе Электросвязи внесли предложения о защите частот для межзвездной связи. Они нашли отражение в Регламенте радиосвязи и других документах Международного Консультативного Комитета Радиосвязи (МККР). Несмотря на принятые решения, реальная ситуация с помехами на Земле и в околоземном космическом пространстве остается неблагоприятной, и имеется устойчивая тенденция ее ухудшения в будущем. Радикальное решение этой задачи возможно лишь на обратной стороне Луны, экранированной от радиоизлучений с Земли и околоземных орбит. В начале 1970-х годов Б. А. Дубинский предложил на МККР новый подход к выделению частот в экранированной зоне Луны: вместо обычного выделения отдельных частотных полос для различных космических служб связи и радиоастрономии считать весь спектр радиочастот в этой зоне предназначенным для радиоастрономии и других пассивных радиофизических исследований, включая SETI. В результате активной разъяснительной работы этот подход был признан, и в 1979 г. Всемирная Административная Конференция по радиосвязи включила в Регламент радиосвязи специальное постановление, которое является юридической основой признания экранированной зоны Луны заповедником для пассивных радиоисследований. Это решение одновременно является мерой по защите окружающей среды.

7.2.4. Радиосвязная стратегия SETI.

Основные направления радиосвязной стратегии SETI были сформулированы еще на 1-м Всесоюзном совещании по поиску внеземных цивилизаций в 1964 г. Одно направление, связанное с поисками цивилизаций нашего и несколько более высокого уровня, ориентировалось на поиск узконаправленного и узкополосного излучения; другое ориентировалось на поиск сигналов от Сверхцивилизаций (см. гл.1). Несколько интересных идей относительно поиска сигналов ВЦ были высказаны П. В. Маковецким. Главная трудность состоит в неопределенности всех существенных параметров сигнала. Маковецкий предположил, что ВЦ осуществляют передачу позывных в виде узкополосных синусоидальных сигналов на частотах πF_H и F_H/π, где F_H — частота радиолинии водорода 21 см. По его мнению, это не только сокращает неопределенность в частоте, но и позволяет установить искусственный характер сигнала[356]. Для сокращения неопределенности во времени он предложил использовать синхронизацию по вспышкам сверхновых и новых звезд. Как раз незадолго перед этим, в 1975 г., произошла вспышка Новой в созвездии Лебедя.

Маковецкий рассчитал моменты связи для нескольких ближайших звезд, используя в качеств «синхросигнала» вспышку Новой лебедя 1975 г.[357] В сентябре 1978 г. в рассчитанные им даты на радиотелескопе РАТАН-600 были предприняты поиски сигнала от Летящей звезды Барнарда, но эти попытки не увенчались успехом. Наконец, для сокращения неопределенности направления он предложил сосредоточить поиск в направлении некоторых особых важных объектов, которые предположительно должны быть известны для всех цивилизаций Галактики и могут использоваться ими в качестве «естественных маяков» для указания направления[358]. Наиболее полно стратегия Маковецкого изложена в его работе[359].

В отличие от стратегии Маковецкого, которая основана на использовании «безмодуляционных» позывных, предназначенных только для обнаружения искусственного источника, Н. Т. Петрович рассмотрел метод передачи модулированных сигналов, позволяющих передавать информацию по каналу SETI[360]. Для того чтобы исключить искажение сигнала в межзвездной среде, Петрович предложил использовать относительные методы модуляции, при которых информация кодируется не абсолютным значением параметра сигнала, а его относительным значением по отношению к значению того же параметра, передаваемого в соседнем интервале времени или на соседней несущей частоте. Наибольшей помехоустойчивостью обладают фазоманипулированные сигналы ОФМ, успешно применяемые в наземных и космических линиях связи. Поскольку, по мнению Петровича, трудно ожидать, что ВЦ используют сверхмощные передатчики, позволяющие получить высокое отношение сигнал/шум в точке приема, необходимо рассчитывать на прием сигнала ниже уровня шума. Можно думать, что, понимая это, цивилизация-отправитель, чтобы облегчить обнаружение сигнала, вводит модуляцию несущей частоты медленным периодическим процессом. Одновременное использование абсолютного метода для периодической модуляции частоты и относительного метода для манипуляции фазы позволяет сконструировать универсальный сигнал, в котором с помощью фазовой манипуляции можно передавать двоичную информацию. В зависимости от отношения сигнал/шум в точке приема и совершенства приемной техники может быть выделен либо только периодический процесс, либо также и передаваемая информация. Проблема обнаружения внутренних сигналов («подслушивание») анализировалась А. В. Архиповым[361]. Он рассмотрел возможность обнаружения сигналов аналогичных земному телевидению в диапазоне 10²—10³ МГц. Полагая, что полная мощность, которой располагает ВЦ, составляет 10²⁵ Вт (цивилизация II типа по Кардашеву) и на радиоизлучение в указанном диапазоне тратится такая же доля полной мощности, как и на Земле, он получил оценку мощности излучения ВЦ в данном диапазоне ~ 4 • 10¹⁹ Вт. На расстоянии 20 пк это дает плотность потока 1 Ян, что не представляет труда для обнаружения. Далее Архипов предположил, что ВЦ из экологических соображений располагает свою «промышленную зону» вдали от планет, на расстоянии 1000 а. с. от звезды. Тогда с расстояния 20 пк она будет видна на угловом расстоянии порядка одной минуты от звезды. Архипов проанализировал каталог близких (M < 20 пк) звезд и каталог радиоисточников на частоте 408 МГц и нашел четыре случая попадания источника в заданную окрестность (1 угловая минута) звезд спектрального класса F8V—K0V. Вероятность случайной проекции, но его оценкам, составляет 2 • 10^-4. Подобные объекты могут представлять интерес для программы SETI. Некоторые зарубежные исследователи внесли объекты Архипова в свою программу поиска.

7.2.5. Поиск оптических сигналов.

Наряду с поисками радиосигналов. В СССР велись поиски сигналов в оптическом диапазоне. Они были начаты в 1970-х годах в Специальной астрофизической обсерватории (САО) АН СССР под руководством Виктория Фавловича Шварцмана, блестящего астрофизика, глубокого мыслителя и большого энтузиаста SETI. Был создан уникальный комплекс аппаратуры, позволяющий анализировать сверхбыструю оптическую переменность, на временных интервалах от 10^-7 с до 100 с. Он использовался как для решения астрофизических задач, так и для поиска сигналов ВЦ в оптическом диапазоне. Исследования велись в рамках программы «Многоканальный анализ наносекундных изменений яркости», сокращенно МАНИЯ[362], отчего исследователей стали шутливо называть «маньяками». Применительно к сигналам ВЦ ставилась задача поиска сверхузких эмиссионных линий шириной до 10^-6 ангстрем, либо импульсного лазерного излучения. Был составлен список объектов, перспективных, с точки зрения поиска ВЦ. По мнению Шварцмана, наибольший интерес представляют радиоизлучающие объекты с континуальным оптическим спектром (РОКОСы). Они характеризуются переменным во времени оптическим и радиоизлучением, а в спектре их отсутствуют линии каких бы то ни было химических элементов. Природа этих объектов неизвестна.

Первые наблюдения по программе МАНИЯ были проведены в 1973-1974 гг. с помощью телескопа «Цейс-600»[363], а с 1978 г. они велись также на самом крупном в СССР (и в то время самом крупном в мире) 6-метровом телескопе БТА[364]. Анализ наблюдений не обнаружил сигналов, которые можно было приписать ВЦ. Поскольку все записи были сохранены на магнитных носителях предполагалась их повторная обработка по более сложным алгоритмам. Необходимо отметить высокий экспериментальный уровень, на котором были выполнены эти исследования, и очень серьезное теоретическое обоснование. Важным достоинством их является удачное сочетание поисков ВЦ с актуальными астрофизическими задачами, что позволяет избежать психологических трудностей, связанных с отрицательными результатами поиска сигналов.

7.2.6. Поиск астроинженерной деятельности.

Наряду с поисками сигналов исследования по проблеме связи с внеземными цивилизациями в СССР включали также поиск астроинженерной деятельности ВЦ. Эта проблема исследовалась С. А. Капланом, Н. С. Кардашевым и В. И. Слышем. В последние годы интересные результаты были получены Н. С. Кардашевым и М. Ю. Тимофеевым. Мы рассказывали об этом в гл. 1.

7.2.7. Каталог SETI-объектов.

В начале 1980-х годов, по инициативе Н. С. Кардашева, была предпринята попытка отбора перспективных с точки зрения SETI объектов. В рамках этой программы В. А. Захожай и Т. В. Рузмайкина проанализировали список ближайших звезд (с расстоянием до 10 пк) и выбрали из него кандидатов для поиска планетных систем[365]. Конечно, сейчас после обнаружения внесолнечных планет эта работа в значительной мере потеряла свою актуальность. Более интересный результат получил В. Г. Сурдин. Он рассмотрел условия в шаровых скоплениях и показал, что у звезд шаровых скоплений возможно существование планет земного типа. Поскольку расстояния между звездами в шаровых скоплениях не велики, обитающие на этих планетах разумные существа легко могли бы установить между собой радиосвязь. Сурдин отобрал из каталога шаровых скоплений, насчитывающего 130 объектов, кандидатов для поиска (перехвата) сигналов межзвездной связи[366]. К сожалению, дальнейшего развития эта программа в нашей стране не получила.

7.2.8. Радиолокация точек Лагранжа.

В 1980-81 гг. в НИРФИ была выполнена работа по радиолокации точек Лагранжа L₄ , L₅ в системе Земля-Луна с целью поиска зондов ВЦ в окрестности этих точек[367] (см. § 1.13). Эксперимент проводился на частоте 9,3 МГц в ночное время. Радиосигналы формировались в виде импульсов длительностью 1 с, разделенных промежутком в 4 с. Эффективная мощность составляла 25 МВт. Прием ответных сигналов проводился в полосе 1,5 кГц с постоянной времени 0,2 с. Длительность одного сеанса, определяемая временем прохождения либрационной точки через диаграмму антенны, составляла 40 минут. Всего было проведено около 25 сеансов. Не обнаружено никаких следов отраженного сигнала, вдвое превышающего уровень космического фона.

7.2.9. Радиотелескопы для SETI.

Существенные преимущества для решения задач SETI представляет вынос радиотелескопа за пределы земной атмосферы. Это позволяет исключить поглощение радиоволн в атмосфере Земли и шумы, обусловленные излучением атмосферы. Кроме того, для орбитального радиотелескопа не действуют ограничения на размер поверхности, связанные с ее деформацией под действием собственного веса. Это дает возможности создавать в Космосе очень крупные системы. Проект космического радиотелескопа диаметром более 1 км разработан в 1970-х годах в ИКИ АН СССР при участии организаций промышленности под руководством Н. С. Кардашева. Такой телескоп должен собираться на орбите из отдельных блоков и поверхность его может неограниченно наращиваться[368]. Важной вехой на пути реализации этих планов стал запуск в СССР в июне 1979 г. первого космического радиотелескопа КРТ-10 диаметром 10 м. В дальнейшем это направление продолжало развиваться в рамках проекта РАДИОАСТРОН[369]. Перспективы использования космической радиоастрономии для целей SETI были проанализированы Г. С. Царевским[370].

В 1980-х годах В НИРФИ под руководством В. С. Троицкого была разработана система «Обзор», предназначенная для поиска сигналов ВЦ с неизвестного направления[371]. Система должна была состоять из нескольких десятков небольших радиотелескопов диаметром порядка 2 м, работающих в диапазоне 52 см. Диаграмма каждой антенны около 15°, и в совокупности они должны были перекрыть весь небесный свод. Приемная аппаратура позволяла обеспечить прием сигналов круговой и линейной поляризации. Общая полоса анализа составляла 2 МГц. Каждый приемник, соединенный с соответствующей антенной, должен был иметь 10 спектральных каналов шириной по 200 кГц. Расчетная чувствительность по потоку должна была быть порядка 10^-19 Вт/м². Одновременно с этой многоэлементной системой малонаправленных антенн предполагалось использовать еще два радиотелескопа с всенаправленными дипольными антеннами. Один из них планировалось оборудовать многоканальным приемником с полосой каждого канала 100 Гц и с более высокой чувствительностью до 10^-20 Вт/м²; другой предназначался для детального исследования поляризационных свойств излучения (он позволял измерять все параметры Стокса принимаемого радиоизлучения). Проект предусматривал постепенное наращивание числа антенн в системе. Предполагалось, что к 1990 г. начнутся наблюдения с 20 лучами, а к 1995 г. число лучей будет доведено до 100.

По чувствительности и числу приемных каналов система «Обзор» значительно уступает таким проектам, как SERENDIP, SENTINEL (см. § 1.9). Преимущество ее в том, что она обеспечивает одновременное перекрытие всего неба, что чрезвычайно важно, когда направление прихода сигнала неизвестно. По сравнению с ранее проводившимися в СССР поисками сигналов от всего неба с помощью всенаправленных антенн, система «Обзор» позволила бы не только значительно повысить чувствительность, но и более уверенно выделять различные типы сигналов (земные помехи, ИСЗ, ионосфера, Солнце и др.). К сожалению, эта скромная, недорогая и вполне осуществимая система не была реализована, так как Троицкому не удалось найти необходимые средства.

Большие надежды связывались с радиотелескопом РТ-70, к сооружению которого в 1980-х годах приступил коллектив ИКИ АН СССР под руководством Н. С. Кардашева[372]. Этот гигантский телескоп диаметром 70 м был рассчитан на предельную волну 1 мм, что давало возможность проводить наблюдения в линии позитрония 1,47 мм, которая, как отмечалась выше, представляет интерес для SETI. Кроме того, РТ-70 предполагалось использовать в системе наземно-космического радиоинтерферометра с очень высоким разрешением, что открывало перспективу обнаружения астроинженерных конструкций. Сооружение РТ-70 велось в горном районе Узбекистана на плато Суффа на высоте более 2000 м над уровнем моря. Распад Советского Союза и общий хаос, охвативший нашу страну, не позволили реализовать эти планы.

7.3.1. Множественность обитаемых миров. «Парадокс Ферми».

В 1975 г. на Зеленчукской школе-семинаре CETI И. С. Шкловский выступил с концепцией уникальности нашей земной цивилизации. В 1976 г. он опубликовал в «Вопросах философии» статью с обоснованием своей точки зрения. Эта работа, возрождавшая старый спор о множественности обитаемых миров, явилась отражением тех трудностей (объективных и субъективных), с которыми столкнулась проблема SETI в процессе своего развития. Концепция уникальности не получила поддержки со стороны специалистов в области SETI. С критикой ее выступили Н. С. Кардашев, В. С. Троицкий и др. Интересная полемика по этой проблеме между И. Шкловским и С. Лемом опубликована в журнале «Знание-сила» в 1977 г. Мы рассказывали об этих дискуссиях в § 4.4.

Возникшая дискуссия потребовала более строгого подхода к оценке числа коммуникативных цивилизаций. Пример такого подхода, основанного на использовании статистических методов, содержится в работах Л. М. Гиндилиса и Б. Н. Пановкина[373] (см. п. 4.3.4). Другой подход был продемонстрирован Л. С. Марочником и Л. М. Мухиным[374]. Они оценили число цивилизаций в Галактике, исхода из развиваемых ими представлений о том, что жизнь возникает в узкой кольцевой зоне Галактики, вблизи области коротации (где спиральные рукава неподвижны относительно звезд), а время жизни цивилизаций определяется временем движения звезды по галактической орбите между соседними спиральными рукавами. Полученная ими оценка (верхний предел): 4 • 10⁷ цивилизаций в Галактике.

В связи с проблемой «космического чуда», на отсутствии которого в значительной мере строится концепция уникальности, В. С. Троицкий детально проанализировал возможность создания мощных всенаправленных маяков-передатчиков для межзвездной связи и пришел к выводу, что необходимость сохранения околозвездной среды обитания приводит к энергетическим ограничениям, которые не позволяют реализовать достаточно мощный передатчик, соответствующий цивилизациям II и III типа по Кардашеву. С другой стороны, для преодоления АС-парадокса Троицкий выдвинул совершенно новую оригинальную концепцию одновременного и однократного происхождения жизни во Вселенной. Мы рассказывали об этом в гл. 6. Анализ проблемы множественности обитаемых миров (включая АС-парадокс) был выполнен в 1988 г. Л. М. Гиндилисом[375].

7.3.2. Модели развития космических цивилизаций.

Две стратегии SETI, сформировавшиеся еще на 1-м Всесоюзном совещании по внеземным цивилизациям (Бюракан, 1964), основывались на двух различных концепциях развития ВЦ. Одна из них исходит из того, что энергетический уровень цивилизаций ограничен определенными физическими и экологическими причинами, благодаря чему трудно ожидать, что будут использоваться сверхмощные передатчики, значительно превышающие уровень энергопотребления для планетной цивилизации порядка 10¹⁴ Вт. Эта концепция развивалась В. С. Троицким. Другая концепция, которую развивает H. С. Кардашев, допускает возможность достижения гораздо более высокого уровня энергетики, вплоть до 10³⁸ Вт, сравнимого с энергопотреблением целых галактик. По мнению Кардашева, цивилизации должны стремиться к объединению в компактные системы, чтобы собрать все свои ресурсы в относительно небольшом числе объектов (гипотеза «урбанизации»). Он рассмотрел шесть различных сценариев развития цивилизаций, в которых объединение происходит на различных пространственных масштабах. Наиболее вероятным, по его мнению, является объединение цивилизаций в предельно больших масштабах порядка 1-10 млрд св. лет[376].

Более общий подход, основанный на системном анализе, содержится в работах Л. В. Лескова. Мы рассказывали о них в гл. 5.

7.3.3. Проблемы контакта.

Важнейшим аспектом контакта между цивилизациями является возможность взаимопонимания при различной системе понятий. В 1970-х годах Б. Н. Пановкин активно разрабатывал эту проблему. Он пришел к выводу, что контакт между цивилизациями по каналам связи (вне общей производственной деятельности по преобразованию окружающей среды) невозможен. Хотя его точка зрения является спорной (мы касались этого вопроса в гл. 6), критика общепринятых, часто весьма упрощенных взглядов, проведенная Пановкиным, оказалась весьма полезной, она стимулировала ряд плодотворных дискуссий и способствовала более правильной оценке реального состояния проблемы. Еще одно направление развивалось в Институте кибернетики Академии наук Украины под руководством И. М. Крейн. Она рассматривала контакт с внеземными цивилизациями как частный случай более общей проблемы — контакта с высокоорганизованными системами. Мы подобно обсуждали идеи И. М. Крейн в § 5.1 в связи с определением понятия «космическая цивилизация». Упомянем еще три работы, связанные с контактом и разработкой языков-посредников[377].

Проблема языка для связи с космическими цивилизациями рассматривалась Б. В. Сухотиным[378]. Он не ставил цель построения специального языка для связи с ВЦ, а решал другую задачу — дешифровки сообщения, полученного по каналам межзвездной связи. Поскольку о языке отправителя нам ничего неизвестно, Сухотин сформулировал задачу в предельно общем виде: задан некий произвольный текст, написанный неизвестными символами на неизвестном языке, мы не знаем, используются ли буквы, иероглифы или что-то иное, не знаем, как выделяются такие части речи, как «слова», «предложения», «абзацы». Требуется расшифровать этот текст, выделить содержащуюся в нем информацию. Сухотин разработал ряд алгоритмов для решения этой задачи. К сожалению, после его безвременного ухода из жизни эта работы никем не продолжались.

Обстоятельный философский анализ проблемы контакта с ВЦ выполнен В. В. Рубцовым и А. Д. Урсулом[379].

7.3.4. Межзвездные перелеты.

В 1970-х годах в СССР получили развитие исследования, связанные с разработкой релятивистской теории межзвездных полетов (У. Н. Закиров, Б. К. Федюшин и др.)[380]. Это самостоятельное научное направление, не обязательно связанное с SETI. В 1970-х годах Закиров представил несколько докладов на ежегодные конгрессы Международной федерации астронавтики, в которых рассматривалась задача о посылке зонда на поиски внеземных цивилизаций. Совместно с М. Я. Маровым он разработал схему полета к ближайшим звездам[381]. Используется пятиступенчатая ракета массой около 3000 т с полезной нагрузкой 450 кг, которая стартует с орбиты искусственного спутника Земли. Одновременно посылаются две такие ракеты, из которых одна служит дозаправщиком. Она присоединяется к основной раке те после выхода за пределы Солнечной системы. Это позволяет развить скорость 0,4 с и достигнуть окрестностей ближайших звезд за время жизни одного поколения. В полете должны решаться следующие задачи: изучение физических характеристик межзвездной среды, обнаружение планетных систем у других звезд, обнаружение сигналов ВЦ и попытка установления контакта с ними. С этой целью в составе оборудования зонда предусматривается радиомаяк, который будет «ощупывать» пространство. Если использовать 30-метровую антенну, то для связи на волне 21 см в пределах 10 св. лет достаточна мощность передатчика около 200 Вт. Удельная плотность научной аппаратуры по отношению к общей массе корабля должна составлять 40%. Авторы полагают, что в целом подобный проект вполне реализуем.

В. Г. Сурдин рассмотрел более общую задачу — путешествия в пределах Галактики с использованием гравитационного маневра около одиночных и кратных звезд различных типов. Он пришел к выводу, что наилучшие условия для этого реализуются в ядрах шаровых скоплений[382]. Поскольку и расстояния между звездами там невелики, то межзвездные сообщения для жителей шаровых скоплений (если они существуют!) не представляют проблемы.

7.3.5. Философия и SETI.

Изучение возможностей связи с внеземными цивилизациями приводит к постановке ряда вопросов общенаучного и философского порядка. Многие из них обсуждались на ежегодных Чтениях в Калуге, посвященных разработке научного наследия и развитию идей К Э. Циолковского. Авторитет Циолковского позволял касаться таких вопросов, обсуждать которые в то время было не принято. Материалы этих обсуждений опубликованы в трудах Чтений. Несколько полезных дискуссий по философских аспектам проблемы SETI, организованных Институтом философии АН СССР, нашли отражение в книге[383].

7.3.6. Является ли SETI проблемой астрофизики или культуры в целом?

Так назывался доклад, с которым В. Ф. Шварцман выступил на Зеленчукской школе-семинаре CETI в 1975 г. В нем Шварцман, демонстрируя превосходную эрудицию во многих областях науки, философии и искусства, обосновал важнейшую мысль о том, что проблема SETI — не только общенаучная и философская проблема, но проблема всей человеческой культуры. Эта очевидная мысль показалась многим не просто спорной, но и абсурдной. Статья Шварцмана даже не была включена в Труды Зеленчукского семинара и была опубликована позднее[384]. В той же работе Шварцман развил глубокие идеи об использовании музыки и игр в межзвездных посланиях. Мы рассказывали об этом в § 1.14.

Общий упадок науки в России после 1991 г. в результате проведения «демократических» реформ не мог не сказаться и на состоянии SETI. Однако благодаря энтузиазму исследователей поиски полностью не прекратились. В 1990-х годах экспериментальные исследования развивались в нескольких направлениях: 1) поиск радиосигналов от солнцеподобных звезд, 2) поиск оптических сигналов, 3) поиск сфер Дайсона и 4) передача радиосообщений внеземным цивилизациям. Кроме того, были выполнены интересные теоретические исследования.

7.4.1. Поиск радиосигналов от солнцеподобных звезд.

Эту программу под названием «Зодиак» ведет Л. Н. Филиппова при поддержке НКЦ SETI и САО РАН. Первые радионаблюдения солнцеподобных звезд по программе «Зодиак» были проведены в октябре 1989 г. и продолжались в последующие годы. В наблюдениях и обработке принимали участие И. В. Госачинский, О. В. Верходанов, H. Н. Бурсов, М. Г. Мингалиев, В. А. Столяров и другие сотрудники САО. Для поиска отобраны 29 звезд из списка Д. Содерблома, расположенные вблизи эклиптики (в пределах 14 градусов от нее) и несколько ближайших к нам звезд солнечного типа. Наблюдения проводятся на радиотелескопе РАТАН-600. Используются два режима: режим прохождения, когда продолжительность наблюдения каждой звезды определяется временем ее прохождения через диаграмму антенны, и режим скольжения, позволяющий увеличить время наблюдения. Недостаток первого метода в какой-то мере «компенсируется» тем, что здесь наблюдения ведутся одновременно на нескольких волнах сантиметрового и дециметрового диапазонов: 1,38; 2,7; 3,9; 7,6; 13 и 31 см. Наблюдения в режиме скольжения ведутся на волне 21 см. Всего за период с 1989 по 1999 гг. на РАТАН-600 наблюдались 35 солнцеподобных звезд, из которых у 5 звезд имеются планеты. Часть звезд наблюдалась повторно в различные сезоны. Несколько звезд наблюдались также в оптическом диапазоне с помощью 6-метрового телескопа БТА. Со списком звезд, наблюдавшихся в 1998-1999 гг. можно познакомиться в Интернете на страничке «Russian SETI» (http://infml.sai.msu.ru/SETI). Ни у одной из исследованных звезд не было обнаружено превышение потока излучения над шумами. Определенный интерес вызывает звезда W 252. По координатам она почта совпадает с инфракрасным источником F06522+2526 из каталога IRAS, что может указывать (хотя и не обязательно!) на астроинженерную деятельность высокоразвитой ВЦ. Профиль линии водорода в направлении на эту звезду, полученный И. В. Госачинским, показал усиление радиосигнала в одном из спектральных каналов. Заманчиво было бы приписать этот сигнал ВЦ, но, скорее всего, как считают исследователи, причиной его служит водородное облако, наблюдаемое в направлении W 252. В 1998 г. по инициативе С. Ф. Лихачева (АКЦ ФИАН) 4 звезды из списка Л. Н. Филиповой были включены в программу VLBI эксперимента INTAS-98. Наблюдения проводились на волне 18 см с помощью крупных радиотелескопов, включенных в интерферометрическую сеть и расположенных на территории США, России, Италии, Южной Африки и Китая: Arecibo (305 м), Green Bank (43 м), Медвежьи Озера (64 м), Светлое (32 м), Пущино (22 м), Medicina (32 м), HartRAO (25 м), Urumqi (25 м).

7.4.2. Поиск оптических сигналов продолжается.

В 1990-е годы в САО была продолжена программа поиска оптических сигналов, начатая еще В. Ф. Шварцманом. После его преждевременного ухода из жизни эту работу возглавил ближайший сотрудник Шварцмана — Г. М. Бескин. Прежде всего был расширен список объектов для поиска ВЦ. Применительно к цивилизациям I типа (сравнимых с нашей земной цивилизацией) — это звезды спектральных классов F9V—G5V в окрестностях Солнца, с расстоянием до 25 пк; для сверхцивилизаций II и III типа — объекты с необычными характеристиками, в частности, не имеющие спектральных линий. К последним относятся белые карлики DC-типа и так называемы РОКОСы, о которых мы упоминали выше. Полный список объектов включает 161 звезду солнечного тапа (при этом особое внимание уделялось звездам с планетными системами), 110 DC-карликов и 80 РОКОСов. Проведены наблюдения примерно по 20 объектов каждого типа. Ни от одного из них ожидаемые сигналы не были обнаружены. Это позволило дать оценку относительной мощности редких вспышек и верхний предел мощности гипотетических лазеров ВЦ[385]. Несмотря на отсутствие положительных результатов группа Бескина продолжает поиск, расширяются списки объектов-кандидатов SETI, совершенствуется аппаратура. В начале 1990-х годов комплект аппаратуры МАНИЯ был установлен на 2-метровом телескопе CASLEO в Аргентине, с помощью которого проведены наблюдения объектов южного неба.

7.4.3. Поиск сфер Дайсона.

Программа ведется в АКЦ ФИАН под руководством Н. С. Кардашева, основной исполнитель М. Ю. Тимофеев. Проведен анализ каталога инфракрасных объектов, полученных с помощью спутника IRAS, и отобраны кандидаты в СД[386]. Мы рассказывали об этой работе в § 1.12.

7.4.4. Передача радиосообщеиий внеземным цивилизациям.

Если в предыдущие десятилетия эксперименты в области SETI в СССР и России ограничивались только поисками сигналов, то в 1990-е годы были предприняты попытки послать радиосообщение внеземным цивилизациям[387]. Об этом мы рассказывали в гл. 1.

7.4.5. Стратегия SETI.

Н. Т. Петрович продолжил разработку стратегии поиска сигналов ВЦ под шумами[388]. Он исходит из того, что обе цивилизации — отправитель и получатель — должны учитывать особенности обнаружения слабых сигналов и делать шаги навстречу друг другу (принцип конвергенции). Единственный способ обнаружения такого сигнала на приемной стороне состоит в использовании метода накопления, т. е. выделение и суммирование большого числа образцов зарегистрированного излучения, представляющего собой смесь сигнала и шума. При этом отношение сигнал/шум на выходе накопителя возрастает с увеличением числа отсчетов (образцов), и при достаточно большом числе отсчетов сигнал на выходе может превысить шум. Это должна учитывать цивилизация-отправитель, посылая сигналы, которые допускают использование метода накопления. То есть каждая смысловая посылка должна многократно повторяться или удлиняться. Расчеты показывают, что при мощности передатчика, сравнимой с достигнутой на Земле, метод накопления позволяет осуществлять передачу и прием сигналов в пределах всей Галактики.

Согласно принципу конвергенции, на передаче может использоваться простейший двоичный код (0,1). Ноль «передается» отсутствием излучения, а для передачи «1» используется либо достаточно длительные отрезки синусоидального сигнала, либо периодическая последовательность импульсов той же длительности. Применение импульсных последовательностей предпочтительнее. С помощью компьютерной обработки, применяя преобразование Фурье, можно не только установить, имеется ли под шумом периодическая последовательность импульсов, но и определить частоту их следования. Затем, настраивая фильтр на данную частоту, нетрудно осуществить накопление сигнала.

Удлинение каждой смысловой посылки приводит к увеличению общего времени поиска. Этого можно избежать, если прием ведется одновременно на много антенн (с приемниками), разнесенных в пространстве для декорреляции шумов. Образцы сигнала (точнее, смесь сигнала и шума), принятые различными антеннами, суммируются, и при большом числе антенн сигнал на выходе превышает шум. Еще один путь накопления сигнала можно реализовать, передавая сигнал одновременно на многих частотах и, соответственно, принимая его на многих приемниках с последующим суммированием. В этом случае разнос приемников по пространству не требуется. Наконец, шансы на установление контакта еще больше повышаются, когда на передаче осуществляется повторение сигналов как по времени, так и по частоте. В этом случае передающая система должна состоять из множества передатчиков и антенн, работающих на разных частотах и синхронно излучающих импульсы в одном заданном направлении. Петрович называет такую систему «энергетической пушкой» или «Космической Катюшей».

В свою очередь, цивилизация-получатель должна учитывать ожидаемые характеристики сигнала и применять соответствующую аппаратуру. Возможно, одна из причин того, что сигналы до сих пор не удалось обнаружить, считает Петрович, состоит в том, что метод накопления при поиске не использовался или использовался неэффективно.

Возможность обнаружения сигнала ниже уровня шума позволяет создать схему построения галактической связи, где вместо остронаправленных антенн (для концентрации энергии в заданном направлении) используются мало направленные (или даже всенаправленные) антенны. Это резко снижает мощность сигнала на приеме, но зато позволяет охватить сразу много потенциальных абонентов и тем увеличивает вероятность установления связи. Снижение мощности сигнала на приеме компенсируется увеличением его энергии за счет увеличения длительности посылки «1» или «0», что эквивалентно увеличению мощности сигнала на передаче или увеличению направленности передающей и приемной антенн.

Ряд новых идей, связанных с обнаружением радиоизлучения ВЦ, выдвинул А. В. Архипов из Харьковского радиоастрономического института (Украина). Так, он полагает, что для защиты астроинженерных сооружений от ионизирующего излучения своей звезды цивилизация может создать вокруг них искусственную магнитосферу. Взаимодействие магнитосферы с межпланетной плазмой должно приводить к генерации нетеплового циклотронного радиоизлучения в диапазоне декаметровых волн. Обнаружение такого радиоизлучения могло бы служить указанием на то, что мы имеем дело с искусственной магнитосферой. Проанализировав данные обзора неба на радиотелескопе УГР-2 и сравнив их с каталогом близких звезд, Архипов выделил источник GR 0752-01, совпадающий по координатам с одиночной звездой HD 64606 спектрального класса G8V, находящейся на расстоянии 19 пк от Солнца. Его можно рассматривать в качестве возможного кандидата в SETI-объекты.

Еще одна стратегия поиска, предложенная Архиповым, связана с перехватом радиокоммуникаций зонда ВЦ, находящегося в Солнечной системе. Поиск подобных зондов считается одним из признанных направлений SETI. При этом обычно рассматривается поиск информационных сигналов зонда, адресованных нашей цивилизации. Архипов рассмотрел более реалистическую задачу — перехват радиоизлучения, связанного с радиолокацией окружающего пространства или посылкой информационных сигналов, адресованных родительской цивилизации. Выполненный им анализ показывает, что перехват можно считать практически осуществимым, если используется всенаправленная система обнаружения типа «Обзор» или «Аргус», и если зонд находится в пределах системы Земля-Луна.

7.4.6. Поиск артефактов.

Помимо поисков радиоизлучения, Архипов развивает «нетрадиционную» стратегию поиска ВЦ, связанную с обнаружением артефактов на Земле и Луне. Он проанализировал условия попадания и хранения чужих артефактов на Земле и Луне и пришел к выводу, что их можно обнаружить. Задача разбивается на две части, два самостоятельных направления. Первое связано с возможными исследовательскими миссиями ВЦ в Солнечной системе, второе — с обнаружением отходов их космической деятельности, не зависящей от каких бы то ни было проектов поиска иной жизни. Наилучшие условия для поиска артефактов первого типа реализуются на Луне. Подробно изучив процессы перемещения и захоронения артефактов на лунной поверхности под действием метеоритной бомбардировки, Архипов не только показал принципиальную возможность их обнаружения, но и сформулировал принципы лунной археологии, что может представлять интерес не только для SETI, но и для проектов освоения Луны. Он выделил наиболее перспективные районы для археологической разведки Луны и некоторые типы формаций на ее поверхности, нуждающиеся в археологическом исследовании. Архипов описал также ряд феноменов на Луне, интересных с точки зрения SETI, в том числе «быстродействующие образования» на лунном диске, наблюдавшиеся за последние два столетия.

Второе направление связано с проблемой «космического мусора». Архипов показал, что значительная доля «мусора», связанного с космической деятельностью цивилизаций, — от 3% до 15% — выбрасывается в межзвездную среду и может попадать в область обитания другой цивилизации.

Он оценил частоту попадания чужих артефактов на границу земной атмосферы, вероятность их «выживания» при прохождении через атмосферу и пришел к выводу, что они могут достигать поверхности Земли. В связи с этим Архипов обращает внимание на необходимость исследования так называемых «псевдометеоритов» и «ископаемых артефактов», что, конечно, имеет важное значение, какова бы ни оказалась природа этих явлений.

Возможность загрязнения Земли (и других планетных систем) отходами космической деятельности ВЦ позволяет по-новому рассмотрен» проблему панспермии (перенос жизни с планеты на планету). Благодаря утечке «мусора» вокруг каждой «техногенной» звезды существует так называемая «нестерильная зона». Вследствие движения Солнечной системы в Галактике она пересекает нестерильные зоны различных звезд, при этом нестерильные артефакты попадают в земную атмосферу и могут достигать поверхности Земли. Причем определенная доля микроорганизмов выживает при торможении в атмосфере, что и приводит к инфицированию планеты. То же самое будет иметь место для других планетных систем. По оценкам Архипова, для инфицирования земноподобной планеты достаточно, чтобы темп производства космического мусора составлял 0,7 % от темпа производства его нашей цивилизацией. При этом порядка 10⁵ звезд могли бы инфицировать Землю за время се существования. Этот результат имеет важное, принципиальное значение, но следует иметь в виду, что он справедлив при условии, если современный путь развития нашей цивилизации типичен для других цивилизаций Галактики. Можно думать, что земная цивилизация (если она сохранится) освоит со временем безотходные технологии, и производство космического мусора будет сведено практически к нулю. Тем не менее, результат Архипова представляет несомненный интерес.

Все эти исследования, выполненные в основном в 1990-е годы, Архипов опубликовал в многочисленных статьях, как в русскоязычных, так и в зарубежных журналах. Обобщение их содержится в его кандидатской диссертации «Новые подходы к проблеме поиска внеземных цивилизаций» (Киев, 1998), а в популярном изложении с ними можно познакомиться по его книге «Селениты» (М., 1998).

Одним из видов артефакта можно считать радиоэхо с длительными задержками. Р. Т. Файзуллин, математик из Омска, предложил принципиально новый подход к дешифровке задержек эха. Мы подробно рассказывали об этом в § 1.13.

Наряду с продолжением экспериментальных работ и сопутствующих им исследований последнее десятилетие XX века характеризовалось попытками переосмыслить основания проблемы SETI и некоторыми новыми идеями и подходами к проблеме.

7.4.7. Аксиоматика SETI.

Учитывая трудности, с которыми сталкиваются исследователи SETI при попытках дать естественнонаучное (или философское) истолкование основных используемых понятий, С. Ф. Лихачев пошел по пути их аксиоматического введения[389]. Например, жизнь он рассматривает как «неопределимое понятие», существующее в качестве некоторого свойства Вселенной. Затем, пользуясь аппаратом теории множеств, вводятся понятия «разумная жизнь», «сфера распространения разума», «пространство поиска разумной жизни», «канал связи» между цивилизациями и «контакт». После определения понятий вводятся аксиомы SETI. Лихачев рассматривает три группы аксиом: аксиомы существования, аксиомы проявления и аксиомы контакта. Далее он анализирует основные параметры поиска и дает формулу для оценки вероятности обнаружения сигнала в том или ином конкретном проекте SETI. В заключение формулируется «Глобальная стратегия SETI» и «Локальная программа SETI», рассчитанная на 10-15 лет.

7.4.8. Последняя работа В. С. Троицкого: происхождение жизни во Вселенной; теория населенности Галактики.

В 1995 г. в книге «Астрономия и современная картина мира», изданной Институтом философии РАН, опубликована статья В. С. Троицкого «Внеземные цивилизации и опыт». Она вышла в свет уже после ухода Троицкого из жизни. В этой статье он обосновал ранее выдвинутые им идеи о происхождении жизни во Вселенной и теории населенности Галактики.

Общепринятые представления о возникновении и развитии цивилизаций исходят из предположения, что цивилизации возникают непрерывно. Это вытекает из того факта, что во Вселенной происходит непрерывное рождение звезд. Одни звезды заканчивают свою эволюцию, другие возникают вновь из межзвездной среды. В нашей Галактике в год рождается порядка 10 звезд с планетными системами. По мере того как на планетах созревают необходимые условия, на них возникает жизнь и по прошествии миллиардов лет биологической эволюции появляются разумные существа и технологические цивилизации.

Троицкий отказался от представления о непрерывном происхождении жизни во Вселенной и предположил, что жизнь возникает однократно и одновременно во всей Вселенной, т. е. в узком интервале времени ее жизни, на тех планетах, где к тому времени создались необходимые физико-химические условия. Ни раньше, ни позже этого момента жизнь во Вселенной не возникает, хотя планеты с подходящими физико-химическими условиями продолжают образовываться. Обосновывая это предположение, Троицкий ссылается на то, что скачок от неживого к живому до сих пор остается непонятым и необъясненным. Еще более непонятно, почему мы должны считать, что такой скачок возможен всегда, независимо от стадии развития Вселенной. Скорее наоборот — указывает Троицкий — возникновение такой сложной формы организации, как жизнь, должно зависеть от фазы развития Вселенной. Например, можно предположить, что она возникает только при определенных свойствах пространства-времени, при определенном значении реликтового фона и т. д. Гипотеза непрерывного возникновения жизни базируется на представлении о том, что жизнь связана только со структурой молекул, но, возможно, не меньшее значение имеет структура пространства и времени, определяющаяся состоянием расширяющейся Вселенной. «Мы не удивляемся, — пишет Троицкий, — общепринятому положению, что материя во Вселенной, в известной нам конкретной форме, не рождается непрерывно, а начала развиваться от элементарных частиц с момента «большого взрыва». Однако почему-то мы должны считать, что жизнь — самое сложное явление материального мира творится непрерывно по мере создания подходящих материальных условий» (с. 242). Концепция однократного, мгновенного происхождения жизни на определенной стадии развития Вселенной не противоречит никаким известным физическим законам — подчеркивает Троицкий. Она, во всяком случае, не более произвольна, чем гипотеза непрерывного происхождения жизни.

Из гипотезы одновременного и однократного происхождения жизни можно вывести важные следствия. Прежде всего из нее вытекает, что жизнь всюду во Вселенной, как и на Земле, возникла около 4 млрд лет тому назад. Если среднее время эволюции для всех цивилизаций принять равным земному, т. е. 4 млрд лет, то это означает, что цивилизации начинают возникать во Вселенной вблизи настоящего момента. В действительности, конечно, время эволюции для разных цивилизаций различно. Поэтому существуют цивилизации разного возраста, как более молодые, так и более старые, чем наша. Но дисперсия возрастов в этом случае будет меньше, чем в предположении непрерывного происхождения жизни.

Далее, поскольку число мест (планет), где одновременно возникла жизнь, конечно, то и число цивилизаций, которые развиваются на этих планетах, не превышает числа таких планет. При неограниченном времени жизни цивилизаций их число не растет неограниченно со временем, как в формуле Дрейка, а стремится к пределу, определяемому числом планет, на которых возникла жизнь. При конечном сроке жизни цивилизаций их число, согласно формуле Дрейка, остается постоянным и определяется временем жизни цивилизаций. По формулам Троицкого при конечном сроке жизни цивилизаций их число со временем стремится к нулю, так как цивилизации постепенно вымирают, а новые уже не нарождаются. Таким образом, теория Троицкого приводит к совершенно другим закономерностям роста населения Галактики со временем. Представляется, что его гипотеза имеет большое общенаучное и философское значение и она заслуживает серьезного внимания.

7.4.9. Семантическая Вселенная Лескова.

В гл. 5 мы рассказывали о моделях космических цивилизаций, которые разрабатывались Л. В. Лесковым. В 1990-е годы он предложил новый подход к проблеме в целом[390]. Отсутствие положительных результатов SETI приводит, по мнению Лескова, к необходимости поиска альтернативных решений. Не сворачивая ведущихся исследований, считает он, надо подумать о принципиально новых путях. В основе предлагаемого им подхода лежит представление о бинарной структуре Мироздания и о роли сознания как важнейшего фактора Универсума.

Опираясь на работы известного московского математика В. В. Налимова о существовании семантического поля как определенного слоя реальности, на работы Н. И. Кобозева, теорию торсионных полей и другие новейшие достижения в теории физического вакуума, Лесков выдвигает бинарную модель Мироздания. В основе ее лежит представление о том, что Вселенная (Универсум) содержит два слоя реальности: мир материальных объектов и информационное или семантическое поле. Физическим референтом (носителем) семантического поля, согласно Лескову, является определенная разновидность вакуума, точнее вакуумно-подобное состояние, которое он назвал «мэоном» (что по-гречески означает «вакуум»). Мэон может взаимодействовать с элементарными частицами вещества, участвуя таким образом в актах энерго-информационного обмена. Сознание, носителем которого является мозг, выполняет функции оператора информации, или биокомпьютера, обеспечивая взаимосвязь с семантическим потенциалом мэона. Эту модель Лесков назвал мэон-биокомпьютерной концепцией или сокращенно МБК-концепцией. Согласно МБК-концепции, Вселенная, Универсум, представляет собой двустороннее единство. Одна «сторона» соответствует трехмерному физическому миру, другая — семантическому пространству мэона.

МБК-концепция позволяет указать принципиально новый канал связи между ВЦ, основанный на использовании мэона как носителя информационного потенциала. Преимущества этого канала определяются тем, что, во-первых, отпадает необходимость в значительных энергозатратах, во-вторых, отсутствует временной барьер, так как скорость передачи сигналов может на много порядков превышать световую. Это не противоречит теории относительности, ибо семантическое поле выходит за пределы области ее применимости. По мнению Лескова, центр тяжести исследований в области SETI будет смещаться из области электромагнитных излучений в новую область вакуумной технологии. Это не означает, подчеркивает он, что надо свернуть работу на основе традиционных радиоастрономических методов. Но целесообразно, в рамках существующей программы SETI, развернуть исследования в новом направлении. Вакуумный раздел программы SETI, согласно Лескову, должен включать следующие вопросы: развитие информационных аспектов теории вакуума, включая проблему кодирования и декодирования информации; взаимодействие вакуумного дальнодействия с электромагнитным полем; исследование космического шумового фона и выделение надшумовой компоненты; исследование эффекта Козырева и его следствий. Сюда следует также отнести исследование биологических и психофизиологических эффектов, обусловленных свойствами вакуума, и установление их возможной связи с проблемой SETI. Новое направление программы SETI должно носить комплексный характер. Целесообразно включить в нее не только вопросы когерентной связи, но и теоретические исследования возможных сценариев эволюции космических цивилизаций.

7.4.10. Космический субъект, Быстрый барстер и черные дыры.

В гл. 5 мы рассказывали о модели Космического субъекта, разработанной В. А. Лефевром. В последние годы Лефевр привлек к этим исследованиям известного московского астронома Ю. Н. Ефремова. В своем подходе к проблеме Лефевр и Ефремов исходят из очень важного положения: они считают, что поиск космических цивилизаций приобретет статус строго научной задачи, если удастся создать теоретическую модель мира, естественной компонентой которой стал бы разумный субъект. Такая модель должна связать феномен разума с физической картиной Вселенной и указать нам возможные наблюдаемые признаки искусственной деятельности[391]. Обращаясь в связи с этим к модели Лефевра, они отмечают, что математическая структура ее является инвариантом, т. е. универсальным описанием любой высокоразвитой системы, обладающей главной особенностью человека — субъективным внутренним миром и способностью его многократно отражать. Тогда естественно предположить, что, создавая свое внешнее самоописание, система пользуется языком этого инварианта. В частности, они обращают внимание на рентгеновский источник МХВ 1730-335, так называемый Быстрый барстер (ББ), в излучении которого проявляются закономерности модели Лефевра.

Источник МХВ 1730-335 — один из 125 известных маломассивных рентгеновских двойных звезд. Примерно у 50 из них всплески рентгеновского излучения связаны с термоядерной активностью на поверхности нейтронных звезд. Уникальная особенность Быстрого барстера, которая и послужила причиной его названия, состоит в том, что он производит очень быстрые повторяющиеся вспышки, имеющие некоторые регулярные структуры. Активность его носит периодический характер и длится от 2 до 6 недель с интервалами около 6 месяцев. В период активности он и дает быстрые вспышки, которые имеют некоторые черты сходства с психологической активностью субъекта в модели Лефевра.

Действительно, различные вспышки ББ имеют разную длительность, однако профили их подобны. Если нормировать длительность вспышки по отношению к интервалу между двумя пиками, то получится инвариантный нормированный профиль. Высота пиков в этом профиле образует двойную геометрическую прогрессию с одним и тем же показателем а = 0,57: одна прогрессия для нечетных пиков и одна — для четных. Но, как мы видели в § 5.5, именно такая двойная прогрессия характеризует работу тепловых машин в термодинамической модели рефлексирующего субъекта: одна прогрессия для машин с четными номерами и одна — для машин с нечетными номерами. Другая особенность Быстрого барстера состоит в том, что для коротких вспышек, длительностью менее 25 с, в спектре мощности отношение центральных частот спектральных пиков приблизительно постоянно для всех вспышек и равно 1,59, что близко к значению золотого сечения. Интересно, что если отбросить наблюдения с большой ошибкой, оставив только те, для которых средняя квадратическая ошибка не превышает 0,02, то отношение частот станет равным 1,61, т. е. еще больше приблизится к золотому отношению. Напомним, что золотое отношение получается в модели Лефевра в том случае, когда субъект делает выбор при отсутствии объективных критериев.

Таким образом, двойная геометрическая прогрессия и золотое сечение появляются совместно как в модели космического субъекта Лефевра, так и в характеристиках излучения Быстрого барстера. Возникает вопрос, что может означать связь между высотами пиков ББ и работой, произведенной системой тепловых машин в модели Лефевра? Возможны два варианта: 1) пики генерируются неким физическим процессом, аналогичным тому, который действует в цепи тепловых машин; 2) форма профиля есть специальный сигнал, содержащий информацию о познавательном процессе, связанном как с двойной геометрической прогрессией, так и с золотым сечением. В последнем случае физический механизм, генерирующий наблюдаемый профиль вспышки, может существенно отличаться от механизма действия цепочки тепловых машин. Второй вариант представляется предпочтительным, так как высоты пиков напрямую не связаны с энергией, излучаемой ББ, поскольку рассматривается не реальная вспышка, а некий осредненный нормированный профиль. Имеются и некоторые другие аналогии, на которых мы останавливаться не будем. Все это может указывать на внутреннюю схожесть между активностью ББ и психологической (познавательной) активностью субъекта.

Удивительные свойства Быстрого барстера заинтересовали ученика 8 класса одной из московских школ Егора Киселева. В октябре 1999 г. он был участником смены юных астрономов во Всероссийском детском центре «Орленок», где и узнал о замечательном рентгеновском источнике от педагога Л. Н. Филипповой. Лилия Николаевна предложила Егору попробовать переложить излучение Быстрого барстера на музыку. С помощью астрономов из ГАИШ он вооружился опубликованными в научной литературе фотографиями оригинальных записей рентгеновского излучения ББ и взялся за работу. Он измерил амплитуды пиков на записи и расстояния между ними. Амплитуды были выражены в относительных единицах, по отношению к максимальной амплитуде. Так получились отношения: 4/7, 5/7, 3/7 .... Пик высотой 4/7 Егор принял за ноту ми второй октавы; разницу в 1 /7 — за полутон. Ритм определялся расстоянием между пиками: ноты, длящиеся 144 с, — целые, 72 с — половинки и т.д. Получилась музыка. Егор докладывал о своей работе на семинаре Научно-культурного центра SETI в ГАИШ, а затем опубликовал варианты полученных им мотивов в педагогическом вестнике «Три ключа» (Киселев Е. «Песня» Быстрого барстера //Три ключа. Вып. 4. — М., 2000. С. 108-109). Вот что пишет он в этой статье: «На втором этапе работы, произведя более точные измерения амплитуд и освободив мелодию от всяких ритмических и мелодических ограничений, я услышал произведения древнего фольклорного жанра. Здесь нет привычного нашему уху мажора и минора, а звучит, скорее, лидийский, фригийский, локрийский лады и их комбинация — система ладов, лежащих в основе древнего фольклора. По характеру музыка также напоминает фольклор. Русская народная песня «Звенят звоны» напоминает «песню» Быстрого барстера. <...> Похоже звучат шаманские камлания, восточные напевы и древнеиндийские раги».

Быстрый барстер расположен в шаровом скоплении Liler 1. Недавно вблизи него обнаружен переменный радиоисточник, положение которого точно совпадает с центом скопления (сам ББ сдвинут от него на 8 секунд). Поведение радиоисточника (вкл/выкл) коррелирует с соответствующим поведением рентгеновского излучения ББ. Вероятность случайного совпадения составляет 1,6 %. Это делает ситуацию еще более привлекательной с точки зрения гипотезы артефакта.

Но, пожалуй, наиболее впечатляющим, является приложение модели Космического субъекта к черным дырам (ЧД). Лефевр и Ефремов обращают внимание на удивительную параллель между внутренним миром черной дыры в модели Керра и психологической моделью рефлексирующего, т. е. многократно осознающего себя субъекта. В модели субъекта возникает последовательность образов самого себя, которые имеются у субъекта. При этом каждый образ является «смесью» двух состояний — позитивного и негативного. В модели черной дыры Р. Керра «внутренность» ЧД представляет собой сложную систему бесконечных вселенных, в которых существуют свои ЧД. Можно выделить в такой системе набор ЧД, последовательно вложенных друг в друга. По некоторым моделям внутри каждой ЧД существует пара вселенных, в одной их которых расстояния измеряются положительными числами, а в другой — отрицательными. Между этими вселенными («позитивной» и «негативной» находится сингулярность, где плотность вещества и кривизна пространства обращаются в бесконечность. Важно понять, что для внешнего наблюдателя эта внутренняя структура черной дыры совершенно недоступна, так же как внутренний мир субъекта тоже недоступен для внешнего наблюдателя.

Одна из проблем в теории черных дыр связана с «информационным парадоксом» — исчезновением информации при прохождении вещества через горизонт ЧД. В голографической модели ЧД информационный парадокс удается снять: информация не исчезает, а оседает на оболочке-горизонте.

При этом количество осевшей информации всегда в точности равно количеству информации в веществе, прошедшем через горизонт. Получается, что оболочка ЧД представляет собой «текст», фиксирующий структуру потока вещества, прошедшего через горизонт. Но это только для внешнего наблюдателя. Для внутреннего наблюдателя, свободно падающего к центру ЧД, никакого информационного слоя на ее горизонте не существует.

Итак, в обеих моделях (ЧД и субъекта) имеется последовательность вложенных друг в друга элементов, связанных с позициями наблюдателей, каждый элемент содержит в себе несимметричную пару (позитивная и негативная вселенные в ЧД и позитивное и негативное состояние субъекта в психологической модели). Эти аналогии представляются весьма многозначительными.

7.4.11. Космология и SETI. Зеркальное вещество и топологические туннели.

Новые интересные соображения о возможных путях эволюции ВЦ и вытекающей отсюда стратегии их поиска развивает в последние годы Н. С. Кардашев на основе анализа современных космологических данных[392]. Прежде всего он обращает внимание на неожиданное и очень важное открытие — обнаружение твердого пылевого вещества в самых далеких галактиках. Отсюда вытекает, что строительный материал для формирования планет типа Земли был готов уже спустя 1 миллиард лет со времени начала расширения нашей Вселенной. Если считать время, прошедшее от сформирования Земли до появления на ней современной цивилизации (5 млрд лет) типичным и для других областей Вселенной, то можно заключить, что первые цивилизации во Вселенной появились спустя 6 млрд лет после начала расширения, т. е. они на 7 млрд лет старше нашей (принимая возраст нашей Вселенной 13 млрд лет). Уровень развития подобных цивилизаций трудно себе представить! Но согласно современным космологическим воззрениям, наша Вселенная — лишь одна из многих мини-вселенных, возникающих из «кипящего» физического вакуума. В совокупности все эти вселенные образуют «Большую Вселенную», которая существует бесконечно. Следовательно, в ней могут существовать цивилизации любого возраста.

Считается, что различные мини-вселенные не взаимодействуют между собой. Кардашев полагает, что при определенных условиях такое взаимодействие все же возможно. Это зависит от топологической структуры пространства. В ряде теоретических работ показана возможность существования топологических туннелей, соединяющих любые сколь угодно отдаленные области Метагалактики или различные мини-вселенные в Большой Вселенной. Система из двух туннелей, обеспечивающая движение вещества и излучения в прямом и обратном направлениях, для внешнего наблюдателя будет весьма сходной с двойной системой, состоящей из черной и белой дыры. Через аналог черной дыры возможен проход из одной части нашей Вселенной в другую ее часть или в другую вселенную. Через аналог белой дыры возможен доступ к нам из отдаленных областей нашей Вселенной или из других вселенных[393]. Мы рассказывали об этих идея Кардашева в § 1.15. Отметим, что идея топологических туннелей использована в романе «Контакт» известного американского астрофизика Карла Сагана.

Второе обстоятельство, на которое обращает внимание Кардашев, это известная проблема «скрытой массы». В гл. 2 мы уже обращали внимание на тот поразительный факт, что все наши знания о Вселенной основаны на изучении лишь 5 % ее массы, состоящей из обычного вещества (в основном, это барионы, образующие ядра атомов водорода, гелия и других химических элементов). А 95 % массы относится к ненаблюдаемой материи, природа которой пока неизвестна. Кардашев полагает, что значительная часть скрытой материи может быть связана с так называемым зеркальным веществом. Современная физика элементарных частиц принимает в качестве фундаментального постулата симметрию между правым и левым. Отсюда следует, что каждая частица должна иметь зеркальный аналог. Из них могут быть образованы зеркальные атомы, молекулы, звезды, галактики и ... внеземные цивилизации. При этом частицы и другие объекты нашего мира могут взаимодействовать с зеркальными только гравитационно. В зеркальной Вселенной должен быть свой спектр электромагнитного излучения, но для нас он невидим и необнаружим никакими приборами. Зеркальная материя может располагаться в отдельных областях пространства, а может быть перемешана с нормальной материей. Обсуждалась возможность существования зеркальных объектов в виде двойных звезд, одна из которых или обе — зеркальные, а также возможность существования зеркальных объектов внутри Солнца и Земли. Возможен ли обмен информацией между нашим и зеркальным миром?

Поскольку зеркальная материя взаимодействует с нашей только гравитационно, то и обмен информацией с зеркальными цивилизациями возможен тоже только с помощью гравитации. Простейший способ контакта — воздействие зеркальных масс на наши гравиметры (и наоборот) с близких расстояний. При больших расстояниях передача и прием информации возможен с помощью гравитационных волн.

Впрочем, Кардашев указывает еще на одну возможность, связанную с излучением Хокинга черными дырами. Это излучение имеет три составляющие: электромагнитную, гравитационную и корпускулярную. При наличии зеркальной материи излучение Хокинга удваивается. Если можно управлять излучением Хокинга за счет изменения массы черной дыры (путем изменения темпа аккреции), то таким путем можно передавать информацию и с помощью электромагнитного излучения.

7.4.12. Научно открываемый Бог.

В средине 1990-х годов В. М. Липунов опубликовал вызвавшую широкий резонанс статью под названием «Научно открываемый Бог»[394]. Он совершенно справедливо обращает внимание на то, что, вопреки существующему предубеждению, в допущении существования Сверхразума нет ничего ненаучного. Действительно, время существования Вселенной (10¹⁰ лет) на 8 порядков превосходит характерное время развития технологической цивилизации (100 лет). Это значит, что за время существования Вселенной цивилизации могут достигать уровня, который в 10^43000000(!) раз превышает уровень развития нашей цивилизации. Проблема, к которой приводит бесконечность, или практическая бесконечность существования Вселенной, сводится к тому, что природа, имеющая возможность бесконечно долго рождать жизнь, рано или поздно должна произвести на свет Сверхразум. Это, как подчеркивает Липунов, хорошо понимал К. Э. Циолковский. Его идея о Разумной Вселенной вполне естественна для научного подхода. Если Вселенная жила бесконечно долго, она неизбежно должна была породить Сверхразум. И хотя время существования нашей Вселенной не бесконечно велико, у природы (с точки зрения современной квантовой космологии) было и есть бесконечное число возможностей для создания вселенных тапа нашей и, следовательно, для возникновения жизни, разума и Сверхразума. Таким образом, последовательно проводя материалистическую, атеистическую, научную точку зрения, мы, тем не менее, открываем Бога, научно обоснованного Бога.

К аналогичному выводу, исходя из других соображений, пришел Г. М. Идлис. Ему удалось математически показать, что на различных уровнях организации материи — физическом, физико-химическом, химико-биологическом и даже психологическом (т. е. сознательном, разумном) — в специфической для каждого уровня форме, проявляются единые фундаментальные законы, определяющие строение материи на этих уровнях. При этом на «психологическом» уровне с математической необходимостью возникает «всемогущий и всеобъемлющий» Высший Разум, который необходим для полной гармонии всех фундаментальных структурных элементов материи». Важно подчеркнуть, что этот вывод получен не путем философского умозрения, а на основе строго научного анализа (см. Кузнецов В. И., Идлис Г. М., Гущина В. Н. Естествознание. — М., 1996. С. 80-164. Книга издана от имени Российской Академии наук).

В связи с проблемой Высшего Разума Липунов обращает внимание на замечание А. Эйнштейна о познаваемости мира. Априори можно было бы ожидать, что мир устроен хаотически и тогда его нельзя познать с помощью мышления. Но физические теории показывают обратное. Эйнштейн считал, что в этом состоит настоящее «чудо»; и чем дольше развиваются наши знания, тем волшебнее становится чудо. Обсуждая эти идеи Эйнштейна, Липунов подчеркивает, что нельзя одновременно признавать бесконечную сложность мира и успешную его познаваемость и при этом не признавать существование Сверхразума.

Обсуждение проблемы Высшего Разума в значительной степени стимулировалось проблематикой антропного принципа (АП) и астросоциологического парадокса (АСП). Анализу последнего посвящены работы Л. М. Гиндилиса[395] и А. С. Язева[396]. Философские аспекты проблемы SETI разрабатывались В. В. Казютинским. Полученные им результаты обобщены в его докторской диссертации «Традиции и революция в современной астрономии» (М., 1999).