Парадокс Ферми – вовсе не парадокс, а вопрос; в чём он состоит, и как его решать (часть 1)

Принято считать, что Энрико Ферми первым описал парадокс, носящий теперь его имя. Парадокс заключается в следующем – можно выдвинуть множество аргументов в пользу того, что в нашей Галактике должна существовать достаточно продвинутая внеземная цивилизация (и не одна), способная расселиться по множеству планет у множества звёзд, и каким-то образом обнаружить своё присутствие для других обитателей. Однако все эти аргументы разбиваются о простую практическую проверку – несмотря на все наши технологические достижения, мы до сих пор не получили ни одного неопровержимого свидетельства подобной деятельности.

Однако на самом деле всё немного сложнее.

Энрико Ферми – американский физик итальянского происхождения, один из создателей первого в мире ядерного реактора. Он внёс огромный большой вклад в развитие ядерной физики, физики элементарных частиц, квантовой и статистической механики, и считается одним из «отцов атомной бомбы».
Физик Эрик Джонс опубликовал свои исследования, связанные с разговором, в котором Ферми высказывался на тему существования иных цивилизаций. Поскольку тема была не очень серьёзной, и не связанной с ядерной физикой, разговор, конечно же, происходил за обедом. Об этом разговоре, к сожалению, известно только через третьих лиц. Как утверждается, как-то раз в 1950-м году в университете за обедом встретились физики Эмил Конопинский, Эдвард Теллер и Герберт Йорк – и сам Энрико Ферми, разумеется.

Конопинский вспоминал, что началом разговора послужили многочисленные свидетельства очевидцев о наблюдении неопознанных летающих объектов – тема в 1950-е годы весьма популярная (скептики презрительно называли эти объекты «летающими тарелочками»). В шутку обсудили карикатуру, посвящённую актуальной тогда проблеме, освещавшейся в газетах – в Нью-Йорке куда-то пропадали с улиц мусорные контейнеры, и карикатурист изобразил в одном из номеров инопланетян, таскающих эти контейнеры в свой космический корабль. Постепенно разговор перешёл на тему того, могут ли материальные объекты перемещаться быстрее скорости света. И внезапно Ферми удивил всех присутствовавших вопросом: «А где все?»

Будучи умными людьми, присутствующие сразу же поняли, что имеет в виду Ферми, и, в частности из-за того, что все поняли смысл этого внезапного вопроса, он был встречен дружным смехом. Однако современной формулировки «парадокса» сам Ферми никогда не давал.

Правда, Йорк утверждает, что Ферми затем провёл более конкретные вычисления, перемножая вероятности появления землеподобных планет, возникновения на них жизни, появления разумной жизни, появления и длительности существования высоких технологий – и в результате пришёл к выводу, что визит инопланетян на Землю уже давно должен был произойти, причём не один раз. Йорк говорит, что Ферми тогда же выдвинул несколько предположений, объясняющих, почему этого не произошло. «Либо межзвёздные перелёты невозможны, либо они не стоят затраченных усилий, либо технологически развитые цивилизации долго не живут».

Получается, что сам Ферми вообще не рассматривал эту тему, как парадокс. Он просто задал вопрос: «А где все?» и попытался найти на него ответ. Примерно той же линии рассуждений придерживается и Роберт Х. Грэй, американский аналитик, писатель и астроном. Он опубликовал работу, в которой подробно доказывает, что Ферми не формулировал этот парадокс, и что сама эта тема парадоксом не является.

Рассуждения в ключе «поскольку к нам не прилетели инопланетяне, их не существует» опубликовал астроном Майкл Харт более 25 лет спустя той встречи за обедом. Затем в 1980-м году идею развил космолог Фрэнк Типлер. При этом их аргументацию нельзя назвать парадоксом – разве что поспешным выводом. Так что «парадокс Ферми» на самом деле следовало бы назвать «гипотезой Харта-Типлера», а часто встречающееся мнение о том, что Ферми сомневался в существовании внеземных цивилизаций, неверно: Ферми лишь ставил под сомнение возможность межзвёздных перелётов, перемещения материальных объектов со скоростью, превышающей световую.

Что до существования жизни на других планетах, то на эту тему размышляли и другие великие мыслители, задолго до Ферми. Например, Константин Эдуардович Циолковский в своём очерке «Планеты заселены живыми существами» описывает возникновение такой жизни как нечто само собой разумеющееся, как гипотезу, которая почти наверняка правдива.

А через 10 лет после рассуждений Ферми доктор Фрэнк Дональд Дрейк, профессор астрономии и астрофизики калифорнийского университета в Санта-Круз, решил формализовать этот вопрос и записал своё знаменитое уравнение, попытавшись определить число внеземных цивилизаций в Галактике, с которыми у человечества есть шанс вступить в контакт. Вероятность в нём получалась через перемножение скорости звездообразования, доли звёзд, обладающих планетами, вероятности возникновения на планетах разумной жизни, и т.п. – всего 7 параметров.

К сожалению, истинного значения большинства этих параметров мы не знаем, а открытия в космологии примерно раз в десять лет кардинально меняют наше представление по крайней мере об одном из них. Поэтому все оценки количества таких цивилизаций имеют огромный разброс. Судя по всему, гадать об истинной величине этих параметров нам предстоит ещё довольно долго.

И всё же – «а где все?»

Гипотеза уникальной Земли

Возможно, наша Земля и возникшая на ней жизнь – невероятно редкое и уникальное явление. Например, Солнечная система уже много сотен миллионов лет находится в промежутке между спиральными рукавами галактики, что позволяет нам избегать губительного излучения, возникающего при взрывах сверхновых. Подобный взрыв, произойди он достаточно близко от нас, вполне способен уничтожить всё живое на планете.

Удачное столкновение с небесным телом привело к появлению Луны. Та, в свою очередь, стабилизировала прецессию земной оси и организовала нам приливы и отливы – возможно, эти процессы очень важны для возникновения и поддержания жизни.

Кроме того, сам вопрос возникновения жизни пока не решён окончательно – неизвестно, является ли это закономерным процессом или очень редкой случайностью. Поэтому, внеземных цивилизаций, по крайней мере, в нашей Галактике, может просто не существовать. Это самый простой и в каком-то смысле грустный вывод.

Кротовые норы к лучшей жизни

Академик Николай Семёнович Кардашёв (создатель шкалы развития цивилизаций) как-то выдвинул предположение о том, что высокоразвитые цивилизации могли воспользоваться «кротовыми норами» (своего рода «туннелями в пространстве»), чтобы переместиться в другие вселенные – возможно, им, по его словам, «там более надежно и комфортно жить».

Склонность к самоуничтожению

По одной из гипотез, цивилизация, достигающая высокого уровня развития, рано или поздно сталкивается со слишком опасными технологиями (ядерное оружие, научные эксперименты с чем-то вроде чёрных дыр, биотехнологии, искусственные вирусы, и т.п.), которые в итоге приводят к её уничтожению.

Эпидемия

Актуальная в наше время версия гласит, что рано или поздно развитую цивилизацию может выкосить эпидемия, возбудитель которой появится либо естественным, либо искусственным путём. В результате цивилизация либо откатится на примитивный уровень развития, либо полностью исчезнет.

Невидимость

Вероятно, межзвёздные перелёты действительно невозможны, а никаких «кротовых нор» не существует. Но тогда мы должны были бы уже перехватить какие-нибудь радиосигналы — сообщения, которыми обмениваются представители этих цивилизаций, или просто радиоследы их деятельности. Однако высокоразвитые цивилизации могут использовать ещё не открытые нами способы связи, или их деятельность может быть настолько масштабной, что мы воспринимаем её как часть природных явлений.

Правда, как в начале 1960-х годов заметил немецкий астрофизик, радиоастроном, теоретик космонавтики и SETI Себастьян фон Хорнер, располагая столь несовершенными и не приспособленными специально для поиска искусственных радиосигналов инструментами, невозможно заявлять о том, что «молчание Вселенной» — экспериментально установленный факт. А астроном Карл Саган говорил, что «отсутствие доказательства не является доказательством отсутствия».

При этом, по мнению канадского популяризатора науки Скотта Сазерленда, на 2014 год обнаружен единственный сигнал, который с некоторой вероятностью можно считать искусственным внеземным — это сигнал «Wow!».

«Тёмный лес»

Концепцию предложил китайский писатель-фантаст Лю Цысинь. Конкуренция за ресурсы или конфликты на другой почве могут приводить к тому, что развитые цивилизации стараются как можно тщательнее прятаться от всех остальных – конкурентов и потенциальных противников. Естественно, что и мы их деятельность в таком случае обнаружить не можем.

Виртуальные миры

Английский писатель-фантаст Чарльз Стросс предположил, что естественным путём развития цивилизации является наращивание вычислительных мощностей. В пределе цивилизация формирует в родной системе мощнейший вычислительный кластер, использующий, например, почти всю энергию звезды (по схеме «сферы Дайсона»), и полностью уходит в виртуальный мир, существуя в нём в цифровом виде. Физическая экспансия за пределы подобной системы становится ненужной.

Этический кодекс Галактики

Вероятно, цивилизация или цивилизации в нашей Галактике развились настолько, что пришли к выводу о необходимости ввести запрет на контакт с разумной жизнью и попытки вмешаться в развитие цивилизации до тех пор, пока она сама не освоит межзвёздные перелёты или не достигнет определённого уровня развития, параметры которого нам неизвестны.

Великий фильтр

Робин Д. Хенсон, пытаясь понять, почему мы не видим свидетельств существования инопланетян, поставил под сомнение высокие оценки вероятности существования технологически развитых внеземных цивилизаций. Неизвестные в настоящее время науке факторы могут уменьшать вероятность зарождения и развития форм жизни до состояния, когда следы их деятельности могут быть заметны посторонним наблюдателям.

Хенсон оценил эволюционные этапы, необходимые для появления межзвёздной цивилизации:

  1. Возникновение звёздной системы с планетами, на которых возможно появление жизни.
  2. Появление на одной из планет самовоспроизводящихся молекул (например, РНК).
  3. Появление простой одноклеточной жизни (прокариоты).
  4. Появление сложной одноклеточной жизни (эукариоты).
  5. Возникновение полового размножения.
  6. Появление многоклеточных организмов.
  7. Возникновение животных с развитым мозгом, которые используют орудия труда.
  8. Достижениe текущего состояния человечества.
  9. Распространение цивилизации через процесс колонизации космоса.

Судя по всему, вероятность прохождения одного из этих этапов крайне мала – эту гипотезу Хенсон назвал «великим фильтром».

Летняя спячка

В 2017 году учёные из Оксфордского «Института будущего человечества» – научные сотрудники Андерс Сэндберг и Стюарт Армстронг, а также астроном, астрофизик и философ Милан Чиркович – предложили свой вариант ответа на вопрос Ферми. Их работа «То не мертво, что вечно может спать: гипотеза летней спячки для парадокса Ферми» являлась развитием предыдущей работы от 2013 года, в которой они утверждают, что продвинутая цивилизация без особых проблем сможет не только колонизировать галактику, но и перемещаться между галактиками.

По последним оценкам только в наблюдаемой части Вселенной существует порядка 2 трлн галактик, большинство из которых образовалось порядка 13 млрд лет назад. Наверняка уж в какой-то из них должна была возникнуть цивилизация III типа (по шкале Кардашёва). А не видим мы эти цивилизации, утверждают авторы работы, из-за принципа Ландауэра. Согласно ему, любая вычислительная система в процессе работы обязательно увеличивает энтропию (выделяет тепло) пропорционально количеству обрабатываемой информации. И при использовании каких-либо мегаструктур, потребляющих энергию – сфера Дайсона, мозг-матрёшка, и т.д. – тепловые потери должны быть огромными.

Авторы работы отмечают тот факт, что согласно современным представлениям Вселенная постепенно и необратимо охлаждается. Наиболее реальным сценарием считается тепловая смерть Вселенной, также известная, как «Большое замерзание». Чем меньше температура Вселенной, тем эффективнее будут работать вычислительные мегаструктуры – причём эффективность будет расти экспоненциально. Авторы подсчитали, что задолго до «Большого замерзания», примерно через 10-12 лет, вычисления станут эффективнее в 1030 раз. А раз так, то высокоразвитация цивилизация может просто впасть в «летнюю спячку», дожидаясь более холодных времён, оставаясь в таком состоянии невидимой для внешних наблюдателей.

Продолжение следует…

Читайте так же:

  • Тиньков высказал мнение по причинам срыва сделки с ЯндексомТиньков высказал мнение по причинам срыва сделки с Яндексом Основатель Тинькофф Банка и предприниматель Олег Тиньков к причинам срыва сделки TCS Group с Яндексом отнес рост акций группы и позицию менеджмента компании. По мнению бизнесмена, менеджмент Яндекса испугался его прихода и «заболтал» Аркадия Воложа, сооснователя компании, чтобы не […]
  • Дорожная карта TSMC обещает техпроцесс 3 нм в первом квартале 2023 годаДорожная карта TSMC обещает техпроцесс 3 нм в первом квартале 2023 года TSMC рассказала о планах производства чипов по новейшим технологическим процессам. В ближайшие годы компания начнет выпуск чипов на основе техпроцесса 3 нм, а позже начнет работу над 2 нм.Технология TSMC N3 обещает повышение производительности на 10%-15% при меньшем энергопотреблении (до […]
  • Google обновил способы показа специальных предложений в ПокупкахGoogle обновил способы показа специальных предложений в Покупках Чтобы поддержать компании в праздничном сезоне, Google обновил способы показа специальных предложений в Google Покупках, а также добавил новую страницу статистики для отслеживания эффективности этих предложений. Еще одним нововведением стала возможность синхронизации магазина с Google […]
  • Проверить контент сайта на уникальность онлайнПроверить контент сайта на уникальность онлайн Уникальность контента-это ценный инструмент, влияющий на позиционирование компании. Уникальность обеспечивает хорошую индексацию сайта, указывает пользователям на ценность информации. Товаров или услуг и улучшает общее восприятие бренда. Это широкое понятие, которое включает в себя не […]