Парадокс Ферми

Тим Урбан

Примечание редакции. Публикуем интересную статью автора популярного блога Waitbutwhy Тима Урбана о возможности / невозможности обнаружения внеземных цивилизаций.

Каждый из нас чувствует что-то особенное, когда находится в таком месте, откуда хорошо видно звёздное небо, смотрит вверх и видит там картину наподобие этой.

Некоторых традиционно поражает эпическая красота либо потрясают невообразимые просторы Вселенной. Лично у меня начинается старый добрый экзистенциальный кризис, отягощённый странным поведением на протяжении последующих полутора часов. Но равнодушным не останется никто.

А физик Энрико Ферми задался вопросом «Где они?».

Усеянное звёздами небо кажется безбрежным, но на самом деле мы видим только наших ближайших соседей. В самые тёмные ночи можем разглядеть всего около 2500 звёзд (приблизительно одна стомиллионная часть от общего их количества в нашей галактике), и почти все они находятся в пределах сферы радиусом 1000 световых лет (это 1% от диаметра Млечного Пути). Таким образом, в действительности мы видим только это.

Изображение галактики: Nick Risinger

Когда сталкиваешься с темой звёзд и галактик, рано или поздно обязательно возникает вопрос, который волнует многих людей: существует ли где-то там другая разумная жизнь? Ну что ж, давайте немножко посчитаем.

Количество звёзд в нашей галактике (100–400 миллиардов) приблизительно равно количеству галактик в наблюдаемой Вселенной, таким образом, на каждую звезду в колоссальном Млечном Пути приходится целая галактика. Если посчитать всё вместе, то общее количество звёзд во Вселенной будет находиться в диапазоне от 10²² до 10²⁴, что, в свою очередь, означает, что на каждую песчинку на каждом земном пляже приходится по десять тысяч звёзд.

Научный мир не пришёл к единому мнению относительно процентного содержания звёзд солнечного типа (схожих по размеру, температуре и светимости с Солнцем) в общей массе звёзд — обычно их долю оценивают в пределах от 5% до 20%. Если мы принимаем самую скромную оценку (5%) и нижнюю границу диапазона общего количества звёзд (10²²), то это даёт нам приблизительно 500 квинтиллионов, или 500 миллиардов миллиардов звёзд солнечного типа.

Также ведутся дебаты о том, какая доля таких звёзд обладает планетными системами, содержащими естественные астрономические объекты наподобие Земли (температурные условия на которых позволяют воде находиться в жидком состоянии и потенциально поддерживать существование жизни, как на нашей планете). Некоторые учёные утверждают, что как минимум половина, но давайте примем для наших расчётов консервативные 22%, которые даёт нам недавнее исследование, опубликованное в PNAS(официальное издание Академии наук США). Это позволит предположить, что потенциально обитаемые землеподобные планеты обращаются вокруг, по крайней мере, 1% звёзд во Вселенной, то есть суммарно мы предполагаем существование 100 миллиардов миллиардов таких планет.

Итак, на каждую песчинку на каждом земном пляже приходится 100 землеподобных планет. Задумайтесь об этом, когда будете на пляже в следующий раз.

Двигаясь вперёд, нам не остаётся иного выбора, кроме как полностью перевести наши рассуждения в спекулятивную плоскость. Давайте представим, что после миллиардов лет существования на 1% от общего количества землеподобных планет появляются какие-то формы жизни (таким образом, каждая песчинка будет представлять одну такую планету). И, в свою очередь, на 1% уже от этого количества жизнь развивается до разумного уровня, как здесь, на Земле. Это будет означать, что в наблюдаемой Вселенной теоретически существует по меньшей мере 10 квадриллионов, или 10 миллионов миллиардов разумных цивилизаций.

Возвращаясь конкретно к нашей галактике и сделав все те же расчёты с применением самых скромных оценок количества звёзд в Млечном Пути (100 миллиардов), мы получаем приблизительно 1 миллиард землеподобных планет и 100 тысяч разумных цивилизаций только в нашей галактике.

Проект SETI («Поиск инопланетного разума») — организация, созданная для поиска сигналов от другой разумной жизни. Если мы правы в расчётах и в нашей галактике как минимум 100 тысяч разумных цивилизаций, и хотя бы часть из них пытаются связаться с другими цивилизациями, используя радиоволны, лазерные лучи или какие-либо другие способы, то не должна ли была, например, вот эта Сверхбольшая антенная решётка принять эти сигналы?

Но не приняла. Ни одного. Никогда.

Где они?

Чем дальше, тем интереснее. Наше Солнце относительно молодо на фоне общего возраста Вселенной. Существуют множество более старых звёзд солнечного типа, вокруг которых вращаются соответствующего возраста землеподобные планеты, что в теории означает возможность существования цивилизаций, далеко опередивших нашу. В качестве примера давайте сравним нашу Землю (возрастом 4,54 миллиарда лет) с гипотетической планетой Х (возрастом 8 миллиардов лет).

Если планета Х имела схожую историю с Землёй, давайте представим, на каком уровне развития её цивилизация будет сейчас (используем оранжевый отрезок времени для понимания, насколько огромен зелёный отрезок).

Технологии и знания цивилизации, всего лишь на 1 000 лет опередившей нашу, будут такими же шокирующими для нас, каким стал бы наш мир для человека из средневековья. Цивилизация, опередившая нашу на 1 миллион лет, возможно, будет настолько же непостижимой для нас, насколько мы непостижимы для шимпанзе. А планета Х на 3,4 миллиарда лет впереди нас…

Есть такое понятие, как шкала Кардашёва, которая делит разумные цивилизации на 3 обширные категории, основываясь на количестве энергии, используемой ими:

– цивилизация типа 1 имеет возможность использовать всю энергию своей планеты. Мы с вами не вполне тип 1, но близко (Карл Саган вывел формулу на основе этой шкалы, согласно которой мы — цивилизация типа 0.7);

– цивилизация типа 2 способна использовать всю энергию своей звезды. Наши ничтожные мозги первого типа не способны представить, как это можно осуществить, но мы стараемся изо всех сил, воображая вещи наподобие сферы Дайсона;

– цивилизация типа 3 оставляет в стороне два предыдущих типа. Такая цивилизация имеет доступ к энергии, сравнимой с энергией всей галактики.

Если такой уровень развития представляется вам невероятным, вспомните уже упомянутую планету Х и 3,4 миллиарда лет форы. Если цивилизация на планете Х подобна нашей и её существование не прервалось на пути к типу 3, то вполне резонно предположить, что на данном этапе она способна к межзвёздным путешествиям, а, возможно, уже и колонизирует галактику.

Один из гипотетических сценариев галактической колонизации выглядит так: строится аппарат, способный переместиться к планете в другой звёздной системе, затем после прибытия на протяжении 500 или около того лет аппарат самовоспроизводится в 2-х экземплярах, используя для этого ресурсы новой планеты, и в итоге 2 реплики аппарата отправляются в последующие звёздные системы. Даже при скоростях, далёких от световой, процесс колонизации всей галактики по такому сценарию займёт всего лишь 3,75 миллиона лет — мгновение ока по сравнению с миллиардами лет.

Источник: Scientific American: “Where Are They?”

Продолжаем наши спекуляции: если хотя бы 1% от общего числа разумных цивилизаций просуществует достаточно долго для того, чтобы стать потенциально способным колонизировать галактику с цивилизацией типа 3, то наши расчёты дают нам как минимум 1000 подобных цивилизаций только в нашей галактике. Принимая во внимание теоретическое энергетическое могущество таких цивилизаций, их присутствие достаточно сильно бросалось бы в глаза. Но на данный момент мы ничего не видим, ничего не слышим и никто так и не прилетел к нам в гости.

Продолжение следует.

Со второй частью материала можете ознакомиться здесь.

Перевод с английского: Антон Пальянов.

Источник: Waitbutwhy.