Межгалактические перелёты радикально осложняют парадокс Ферми
Многие считают, что парадокс Ферми в его нынешнем виде весьма не просто разрешить. Пристегните ремни: его сложность подняли на значительно более высокий уровень.
Стюарт Армстронг (Stuart Armstrong) и Андерс Сэндберг (Anders Sandberg) из Оксфордского университета (Великобритания) утверждают, что нашли способ сделать и без того загадочный парадокс Ферми намного более загадочным и ограничить количество возможных разумных цивилизаций до менее чем одной на галактику.
Как это у них получилось? Авторы оценили число звёзд в Млечном Пути в 250 млрд, а общее число звёзд в наблюдаемой Вселенной в 200 млрд раз бóльшим, чем первое число (примерно 50 секстиллионов), и планетные системы у них являются скорее правилом, нежели исключением. Даже оценивая вероятность появления разумной жизни у каждой звезды в одну миллиардную — притом что в единственной хорошо известной нам системе эта вероятность оказалась равна единице, — получается, что в одной только нашей Галактике есть сотни разумных видов.
Андерс Сандберг: «Скажем, раса склизких пришельцев захочет обратить всю Вселенную в парковку или в один огромный рекламный билборд. У других видов тут же появится множество отличных причин для расширения, даже если их самих ни колонизация, ни захват Вселенной вовсе не интересуют». Именно так вышли в космос Сев. Корея и Иран, поэтому сей сценарий «принудительной космической экспансии» выглядит чертовски реалистичным. (Здесь и ниже иллюстрации NASA, S. Armstrong et al.)
Здорово осложняет ситуацию и то, что Земля кажется довольно поздней планетой своего типа: средний возраст планет земной группы, по ряду оценок, на 1,8 ± 0,9 млрд лет больше. В принципе, из этого следует, что мы значительно отстаём по уровню развития от большинства из этих сотен цивилизаций, в ряде случаев — на миллиарды лет.
В то же время даже при сравнительно медленной колонизации на кораблях, скорости которых значительно ниже световой (что представимо даже на сегодняшнем технологическом уровне), все существующие модели предсказывают полную колонизацию галактики даже одним разумным видом за срок от 50 млн до 1 млрд лет. То есть и в самом консервативном сценарии даже один вид уже заселил бы Млечный Путь дважды, а 250 видов успели бы сделать это множество раз. Тем не менее никаких следов такой колонизации в Солнечной системе нет, утверждают учёные.
Авторы не пытаются найти решение парадокса: наоборот, они хотят «заострить» его. Исходя из уровня развития современного человечества, они задаются вопросом о том, какие именно технологии могут быть использованы нами для запусков разведывательных зондов и затем колонизационных кораблей к другим галактикам. Ранее, напомним, начиная с того же Ферми, для простоты расчётов предполагалось, что межгалактическая колонизация попросту невозможна.
Как замечают Армстронг и Сэндберг, 50% проблемы — разгон до значительных скоростей — в принципе решаемы уже на сегодня. К примеру, отмечают они, такие зонды имеет смысл запускать с тел с пониженной гравитацией вроде астероидов или Луны с помощью линейных электромагнитных ускорителей большой длины. Человечество будущего может делать это на Меркурии, где солнечная постоянная крайне высока и даже небольшое количество солнечных батарей даст нужное количество энергии. Торможение межзвёздным газом оценивается как пренебрежимо малое.
Сложнее ситуация с преднамеренным торможением в конце пути: даже термоядерные двигатели для торможения зонда/корабля колонистов в другой галактике потребуют бездны топлива. Сценарии же разгона зондов лазерным лучом не решают проблему торможения, ведь в другой галактике встречного лазерного луча не будет.
Но здесь есть сравнительно простой выход, считают учёные, и это магнитный парус. Создание электромагнитного поля значительного диаметра перед носом любого корабля будет вызывать его торможение потоками набегающих частиц и магнитным полем, присущим каждой галактике. Таким образом, торможение после галактического перелёта потребует лишь поддержания собственного электромагнитного поля скромных размеров, что энергетически сравнительно малозатратно. Кроме того, для путешествия даже к ближайшей крупной галактике — Туманности Андромеды — следует учитывать влияние расширения Вселенной, которое заметно снизит скорость зонда ещё до его вхождения в соседнюю галактику.
Сходные предположения относятся и к массовой колонизации иных галактик. Её энергетической базой могут послужить разные варианты сферы Дайсона, групп роботизированных самовоспроизводящихся кораблей с солнечными батареями, окружающих звезду и снабжающих энергией человечество. Такой рой Дайсона не будет испытывать структурных нагрузок сферы, и его элементы можно разместить не за орбитой Земли, где им придётся иметь площадь в сотни квадриллионов километров, а значительно ближе к Солнцу, близко к его полярным регионам, оставляя лишь зазор для освещения планет. Там рою Дайсона достаточно будет занять площадь в считанные квадриллионы или даже сотни триллионов квадратных километров, что позволит создать его быстрее и с меньшими усилиями.
Сферу Дайсона вовсе необязательно делать единой структурой, которая неизбежно распадётся под нагрузками. Она может быть состоящей из отдельных модулей со слегка разными орбитами, носящимися в считанных миллионах километрах от Солнца и не заслоняющих ту небольшую часть его света, что падает на Землю и планеты.
После завершения колонизации Галактики (от 50 млн лет, помните?) количество доступных планетарных систем может оказаться равным числу всех наблюдаемых галактик во Вселенной, то есть в принципе достижим вариант, когда будет начата колонизация сразу всех видимых галактик.
Чтобы проиллюстрировать темпы такой межгалактической экспансии, авторы составили таблицу, в которой посчитали, с какой скоростью иногалактические цивилизации, возникшие 1–5 млрд лет назад, колонизировали бы Млечный Путь из других галактик, двигаясь с разными скоростями. Даже в самом умеренном случае движения со скоростью в 50% от световой, начав колонизацию один миллиард лет назад, нас достигли бы уже 263 000 иногалактических волн. Начав такие действия 2 млрд лет назад, до нас добрались бы 2,57 млн чужих цивилизаций.
Цивилизации, возникшие миллиарды лет назад, достигли бы Земли уже бессчётные миллионы раз. Если мы — зоопарк, то решение о его создании было принято задолго до появления людей.
Иными словами, за этот срок все пригодные планеты Млечного Пути были бы колонизированы без единого исключения. На фоне высокой конкуренции между претендентами на колонизацию это вряд ли оставило бы нам пространство для появления. Следовательно, не только в нашей Галактике, но и в огромном количестве галактик-соседей никакой разумной жизни нет (кроме нас).
У этого анализа есть одно уязвимое место: иногалактические цивилизации должны хотеть массовой колонизации всей окружающей Вселенной, иначе расчёты технологической возможности такого шага оказываются бесполезными. В то же время в истории человечества всего одна цивилизация — современная западная — вела, скажем, активную межконтинентальную экспансию посредством дальних морских путешествий, которые можно отдалённо представить аналогом дальних космических путешествий будущего. Отчего бы не предположить, что остальные цивилизации окажутся подобными китайской, индийской и пр., то есть будут лишены мотивов для массового освоения галактик?
Как отмечают авторы, проблема таких контраргументов в том, что они предполагают единство мотивов для всех вышеперечисленных миллионов иногалактических цивилизаций. Но в такое единство трудно поверить: даже если большинство цивилизаций «против» экспансии, совершенно ничтожное меньшинство — по сути, даже одна цивилизация экспансионистского толка — нарушит весь баланс, начав колонизацию первой. После этого даже многие неэкспансионистские миры захотят освоить как можно больше галактик, чтобы не оказаться в решительном меньшинстве перед активными конкурентами.
Наконец, экспансия просто рациональна: вид, живущий на одной планете, постоянно подвержен угрозе полного уничтожения взрывом близкой сверхновой или гамма-вспышкой — событиями, которые в ряде случаев происходят довольно внезапно. Даже если какая-то цивилизация колонизировала галактику в целом, она всё ещё может быть уничтожена внутренними вооруженными конфликтами или межвидовыми войнами с другими развитыми цивилизациями. В то же время после колонизации других галактик эта вероятность становится исчезающей малой: нарастающее расширение Вселенной означает, что через некоторое время другие галактики просто исчезнут за космическим горизонтом событий, и попасть в них из родительской галактики будет невозможно без сверхсветового движения.
Как отмечают авторы работы, даже если в той или иной цивилизации будет решено запретить экспансию (по любым идеологически ли религиозным мотивам), действительно продвинутый технологически вид рано или поздно столкнётся с ситуацией, когда даже отдельная общественно-политическая группа, захотевшая устроить колонию, сможет сделать это, после чего самовоспроизводящиеся зонды и колонизационные корабли, принадлежащие инакомыслящим, в кратчайшие сроки начнут нашествие, которое было невозможно в родительской цивилизации. Заметим, что сходный сценарий с диссидентами-колонизаторами неоднократно имел место в человеческой истории, и его действительно нельзя исключать (именно ему обязан возникновением, к примеру, Карфаген).
Как не дать таким диссидентам начать заселение Вселенной? Есть только один способ: доминирующая группа, выступающая против колонизации, в качестве лучшего метода борьбы может выбрать превентивный контроль. Для этого ей придётся послать «полицейские» зонды, целью которых будет уничтожение диссидентских кораблей и тех же конкурирующих цивилизаций. Но таких зондов нужно очень много в каждой планетной системе. А значит, и в нашей тоже. Скрыть их следы весьма сложно, поэтому, заключают авторы, ничего из вышеописанной картины просто нет: разумных инопланетян нет ни в нашей Галактике, ни в миллионах других.
Почему? Учёные подчёркивают, что это крайне тревожащий вопрос. Если их нет потому, что при возникновении жизни существует некий фильтр, делающий факт такого возникновения чрезвычайно маловероятным, то причин беспокоиться нет. Однако на сегодня у человечества нет данных о том, что процесс зарождения жизни на землеподобной планете маловероятен.
Есть и другое объяснение: «великий фильтр разумной жизни» находится не у истоков жизни вообще, а у конца жизненного пути разумных видов. Какие-то причины могут привести к их лёгкому вымиранию в сравнительно короткие сроки, причём непременно до начала массовой экспансии. В самом деле, уже после колонизации хотя бы миллиарда планетных систем полное истребление разумного вида как внутренними войнами, так и внешними столкновениями будет очень трудно объяснить.
Возможность существования «великого фильтра разумных видов», делающего лёгким их полное вымирание, очень беспокоит авторов исследования. Если ранее можно было сказать, что «великого фильтра» нет, а человечеству просто повезло возникнуть в той галактике, где других разумных видов случайно не оказалось, то теперь, после обоснования относительной возможности межгалактических перелётов надежды на такое стечение обстоятельств, как считают учёные, нет.
Следовательно, в других галактиках тоже может не быть разумных существ, и это один из признаков «великого фильтра», в какой бы момент истории он ни срабатывал.
Правда, исследователи отмечают, что их работа не отменяет возможности сценария «уже здесь». То есть зонды уже были в окрестностях Солнечной системы, но решили отказаться от её колонизации, поскольку разумные существа, определявшие их программу, решились на невмешательство в дела земной жизни (гипотеза зоопарка).
Стюарт Армстронг (Stuart Armstrong) и Андерс Сэндберг (Anders Sandberg) из Оксфордского университета (Великобритания) утверждают, что нашли способ сделать и без того загадочный парадокс Ферми намного более загадочным и ограничить количество возможных разумных цивилизаций до менее чем одной на галактику.
Как это у них получилось? Авторы оценили число звёзд в Млечном Пути в 250 млрд, а общее число звёзд в наблюдаемой Вселенной в 200 млрд раз бóльшим, чем первое число (примерно 50 секстиллионов), и планетные системы у них являются скорее правилом, нежели исключением. Даже оценивая вероятность появления разумной жизни у каждой звезды в одну миллиардную — притом что в единственной хорошо известной нам системе эта вероятность оказалась равна единице, — получается, что в одной только нашей Галактике есть сотни разумных видов.
Андерс Сандберг: «Скажем, раса склизких пришельцев захочет обратить всю Вселенную в парковку или в один огромный рекламный билборд. У других видов тут же появится множество отличных причин для расширения, даже если их самих ни колонизация, ни захват Вселенной вовсе не интересуют». Именно так вышли в космос Сев. Корея и Иран, поэтому сей сценарий «принудительной космической экспансии» выглядит чертовски реалистичным. (Здесь и ниже иллюстрации NASA, S. Armstrong et al.)
Здорово осложняет ситуацию и то, что Земля кажется довольно поздней планетой своего типа: средний возраст планет земной группы, по ряду оценок, на 1,8 ± 0,9 млрд лет больше. В принципе, из этого следует, что мы значительно отстаём по уровню развития от большинства из этих сотен цивилизаций, в ряде случаев — на миллиарды лет.
В то же время даже при сравнительно медленной колонизации на кораблях, скорости которых значительно ниже световой (что представимо даже на сегодняшнем технологическом уровне), все существующие модели предсказывают полную колонизацию галактики даже одним разумным видом за срок от 50 млн до 1 млрд лет. То есть и в самом консервативном сценарии даже один вид уже заселил бы Млечный Путь дважды, а 250 видов успели бы сделать это множество раз. Тем не менее никаких следов такой колонизации в Солнечной системе нет, утверждают учёные.
Авторы не пытаются найти решение парадокса: наоборот, они хотят «заострить» его. Исходя из уровня развития современного человечества, они задаются вопросом о том, какие именно технологии могут быть использованы нами для запусков разведывательных зондов и затем колонизационных кораблей к другим галактикам. Ранее, напомним, начиная с того же Ферми, для простоты расчётов предполагалось, что межгалактическая колонизация попросту невозможна.
Как замечают Армстронг и Сэндберг, 50% проблемы — разгон до значительных скоростей — в принципе решаемы уже на сегодня. К примеру, отмечают они, такие зонды имеет смысл запускать с тел с пониженной гравитацией вроде астероидов или Луны с помощью линейных электромагнитных ускорителей большой длины. Человечество будущего может делать это на Меркурии, где солнечная постоянная крайне высока и даже небольшое количество солнечных батарей даст нужное количество энергии. Торможение межзвёздным газом оценивается как пренебрежимо малое.
Сложнее ситуация с преднамеренным торможением в конце пути: даже термоядерные двигатели для торможения зонда/корабля колонистов в другой галактике потребуют бездны топлива. Сценарии же разгона зондов лазерным лучом не решают проблему торможения, ведь в другой галактике встречного лазерного луча не будет.
Но здесь есть сравнительно простой выход, считают учёные, и это магнитный парус. Создание электромагнитного поля значительного диаметра перед носом любого корабля будет вызывать его торможение потоками набегающих частиц и магнитным полем, присущим каждой галактике. Таким образом, торможение после галактического перелёта потребует лишь поддержания собственного электромагнитного поля скромных размеров, что энергетически сравнительно малозатратно. Кроме того, для путешествия даже к ближайшей крупной галактике — Туманности Андромеды — следует учитывать влияние расширения Вселенной, которое заметно снизит скорость зонда ещё до его вхождения в соседнюю галактику.
Сходные предположения относятся и к массовой колонизации иных галактик. Её энергетической базой могут послужить разные варианты сферы Дайсона, групп роботизированных самовоспроизводящихся кораблей с солнечными батареями, окружающих звезду и снабжающих энергией человечество. Такой рой Дайсона не будет испытывать структурных нагрузок сферы, и его элементы можно разместить не за орбитой Земли, где им придётся иметь площадь в сотни квадриллионов километров, а значительно ближе к Солнцу, близко к его полярным регионам, оставляя лишь зазор для освещения планет. Там рою Дайсона достаточно будет занять площадь в считанные квадриллионы или даже сотни триллионов квадратных километров, что позволит создать его быстрее и с меньшими усилиями.
Сферу Дайсона вовсе необязательно делать единой структурой, которая неизбежно распадётся под нагрузками. Она может быть состоящей из отдельных модулей со слегка разными орбитами, носящимися в считанных миллионах километрах от Солнца и не заслоняющих ту небольшую часть его света, что падает на Землю и планеты.
После завершения колонизации Галактики (от 50 млн лет, помните?) количество доступных планетарных систем может оказаться равным числу всех наблюдаемых галактик во Вселенной, то есть в принципе достижим вариант, когда будет начата колонизация сразу всех видимых галактик.
Чтобы проиллюстрировать темпы такой межгалактической экспансии, авторы составили таблицу, в которой посчитали, с какой скоростью иногалактические цивилизации, возникшие 1–5 млрд лет назад, колонизировали бы Млечный Путь из других галактик, двигаясь с разными скоростями. Даже в самом умеренном случае движения со скоростью в 50% от световой, начав колонизацию один миллиард лет назад, нас достигли бы уже 263 000 иногалактических волн. Начав такие действия 2 млрд лет назад, до нас добрались бы 2,57 млн чужих цивилизаций.
Цивилизации, возникшие миллиарды лет назад, достигли бы Земли уже бессчётные миллионы раз. Если мы — зоопарк, то решение о его создании было принято задолго до появления людей.
Иными словами, за этот срок все пригодные планеты Млечного Пути были бы колонизированы без единого исключения. На фоне высокой конкуренции между претендентами на колонизацию это вряд ли оставило бы нам пространство для появления. Следовательно, не только в нашей Галактике, но и в огромном количестве галактик-соседей никакой разумной жизни нет (кроме нас).
У этого анализа есть одно уязвимое место: иногалактические цивилизации должны хотеть массовой колонизации всей окружающей Вселенной, иначе расчёты технологической возможности такого шага оказываются бесполезными. В то же время в истории человечества всего одна цивилизация — современная западная — вела, скажем, активную межконтинентальную экспансию посредством дальних морских путешествий, которые можно отдалённо представить аналогом дальних космических путешествий будущего. Отчего бы не предположить, что остальные цивилизации окажутся подобными китайской, индийской и пр., то есть будут лишены мотивов для массового освоения галактик?
Как отмечают авторы, проблема таких контраргументов в том, что они предполагают единство мотивов для всех вышеперечисленных миллионов иногалактических цивилизаций. Но в такое единство трудно поверить: даже если большинство цивилизаций «против» экспансии, совершенно ничтожное меньшинство — по сути, даже одна цивилизация экспансионистского толка — нарушит весь баланс, начав колонизацию первой. После этого даже многие неэкспансионистские миры захотят освоить как можно больше галактик, чтобы не оказаться в решительном меньшинстве перед активными конкурентами.
Наконец, экспансия просто рациональна: вид, живущий на одной планете, постоянно подвержен угрозе полного уничтожения взрывом близкой сверхновой или гамма-вспышкой — событиями, которые в ряде случаев происходят довольно внезапно. Даже если какая-то цивилизация колонизировала галактику в целом, она всё ещё может быть уничтожена внутренними вооруженными конфликтами или межвидовыми войнами с другими развитыми цивилизациями. В то же время после колонизации других галактик эта вероятность становится исчезающей малой: нарастающее расширение Вселенной означает, что через некоторое время другие галактики просто исчезнут за космическим горизонтом событий, и попасть в них из родительской галактики будет невозможно без сверхсветового движения.
Как отмечают авторы работы, даже если в той или иной цивилизации будет решено запретить экспансию (по любым идеологически ли религиозным мотивам), действительно продвинутый технологически вид рано или поздно столкнётся с ситуацией, когда даже отдельная общественно-политическая группа, захотевшая устроить колонию, сможет сделать это, после чего самовоспроизводящиеся зонды и колонизационные корабли, принадлежащие инакомыслящим, в кратчайшие сроки начнут нашествие, которое было невозможно в родительской цивилизации. Заметим, что сходный сценарий с диссидентами-колонизаторами неоднократно имел место в человеческой истории, и его действительно нельзя исключать (именно ему обязан возникновением, к примеру, Карфаген).
Как не дать таким диссидентам начать заселение Вселенной? Есть только один способ: доминирующая группа, выступающая против колонизации, в качестве лучшего метода борьбы может выбрать превентивный контроль. Для этого ей придётся послать «полицейские» зонды, целью которых будет уничтожение диссидентских кораблей и тех же конкурирующих цивилизаций. Но таких зондов нужно очень много в каждой планетной системе. А значит, и в нашей тоже. Скрыть их следы весьма сложно, поэтому, заключают авторы, ничего из вышеописанной картины просто нет: разумных инопланетян нет ни в нашей Галактике, ни в миллионах других.
Почему? Учёные подчёркивают, что это крайне тревожащий вопрос. Если их нет потому, что при возникновении жизни существует некий фильтр, делающий факт такого возникновения чрезвычайно маловероятным, то причин беспокоиться нет. Однако на сегодня у человечества нет данных о том, что процесс зарождения жизни на землеподобной планете маловероятен.
Есть и другое объяснение: «великий фильтр разумной жизни» находится не у истоков жизни вообще, а у конца жизненного пути разумных видов. Какие-то причины могут привести к их лёгкому вымиранию в сравнительно короткие сроки, причём непременно до начала массовой экспансии. В самом деле, уже после колонизации хотя бы миллиарда планетных систем полное истребление разумного вида как внутренними войнами, так и внешними столкновениями будет очень трудно объяснить.
Возможность существования «великого фильтра разумных видов», делающего лёгким их полное вымирание, очень беспокоит авторов исследования. Если ранее можно было сказать, что «великого фильтра» нет, а человечеству просто повезло возникнуть в той галактике, где других разумных видов случайно не оказалось, то теперь, после обоснования относительной возможности межгалактических перелётов надежды на такое стечение обстоятельств, как считают учёные, нет.
Следовательно, в других галактиках тоже может не быть разумных существ, и это один из признаков «великого фильтра», в какой бы момент истории он ни срабатывал.
Правда, исследователи отмечают, что их работа не отменяет возможности сценария «уже здесь». То есть зонды уже были в окрестностях Солнечной системы, но решили отказаться от её колонизации, поскольку разумные существа, определявшие их программу, решились на невмешательство в дела земной жизни (гипотеза зоопарка).