Если Вселенная изобилует инопланетянами… Где все? - Уэбб Стивен - Страница 10

Рис. 2.4 По причинам, понятным только им, инопланетяне возвращаются на свою родную планету с мусорными баками, принадлежащими Департаменту санитарии Нью-Йорка. (Источник: The New Yorker Collection 1950, художник Алан Данн, с cartoonbank.com; все права защищены)

Ни Ферми, ни другие никогда не публиковали эти расчеты, но мы можем сделать разумное предположение о ходе его мыслей. Сначала он должен был сделать оценку числа ВЦ (внеземных цивилизаций) в Галактике, и это то, что мы можем оценить сами. В конце концов, вопрос «Сколько существует развитых коммуникативных внеземных цивилизаций в Галактике?» — это типичный вопрос Ферми!

Рис. 2.5 Эдвард Теллер (слева) с Ферми в 1951 году, вскоре после того, как Ферми впервые задал свой вопрос. (Источник: Американский институт физики, Визуальные архивы Эмилио Сегре)

Вопрос Ферми: Сколько существует цивилизаций, способных к общению?

Представим число коммуникативных ВЦ в Галактике символом N. Чтобы оценить N, нам сначала нужно знать годовую скорость R формирования звезд в Галактике. Нам также нужно знать долю fₚ звезд, обладающих планетами, и, для звезд с планетами, число nₑ планет с подходящими для жизни условиями. Нам также нужна доля fₗ подходящих планет, на которых действительно развивается жизнь; доля fᵢ этих планет, на которых жизнь развивает интеллект; и доля fc разумных форм жизни, которые развивают культуру, способную к межзвездной коммуникации. Наконец, нам нужно знать время L, в годах, которое такая культура будет посвящать коммуникации. Умножив все эти факторы вместе, мы получим оценку для N. Мы можем записать это как простое уравнение:

N = R × fₚ × nₑ × fₗ× fᵢ × fc × L.

Обратите внимание, что уравнение, показанное в предыдущем блоке, а именно

N = R × fₚ × nₑ × fₗ × fᵢ × fc × L.

является не более «правильным» уравнением для числа коммуникативных ВЦ, чем

N = pc × nf × fₚ × nₜ × R

является уравнением для числа настройщиков пианино в Чикаго. Тем не менее, если мы присвоим разумные значения различным факторам в уравнении — всегда с пониманием того, что такие значения могут и будут меняться по мере роста наших знаний, — мы получим грубую оценку числа ВЦ в Галактике. Трудность, с которой мы сталкиваемся, заключается в разной степени нашего незнания различных членов уравнения. Когда астрономов просят предоставить значения для этих членов, их ответы варьируются от «Мы достаточно уверены» (для фактора R) до «Мы уточним это в течение следующих нескольких десятилетий» (для фактора nₑ) до «Откуда, черт возьми, нам знать?» (для фактора L). По крайней мере, когда мы пытаемся оценить число настройщиков пианино в Чикаго, мы можем быть достаточно уверены, что наши различные под-оценки не являются дико ошибочными; такой уверенности не может быть в нашей оценке числа коммуникативных ВЦ. Тем не менее, в отсутствие каких-либо определенных знаний о ВЦ, как еще мы можем действовать? (Уравнение выше, кстати, достигло определенного культового статуса в науке; оно известно как уравнение Дрейка, в честь радиоастронома[17] Фрэнка Дрейка, который первым явно использовал его. Уравнение Дрейка было центральным пунктом чрезвычайно влиятельной конференции по поиску внеземного разума, состоявшейся в Грин-Бэнк в 1961 году — через одиннадцать лет после замечания Ферми.)

Рис. 2.6 Герберт Йорк, один из собеседников Ферми за обедом. (Источник: Американский институт физики, Визуальные архивы Эмилио Сегре)

В 1950 году Ферми знал бы гораздо меньше о различных факторах, играющих роль в приведенном выше «уравнении», чем мы сейчас, но он, безусловно, мог сделать некоторые разумные предположения — руководствуясь, как и он, Принципом Посредственности: нет ничего особенного в Земле или нашей Солнечной системе. Если бы он предположил скорость звездообразования в 1 звезду в год, он бы не слишком ошибся. Значения fₚ = 0,5 (половина звезд имеет планеты) и nₑ = 2 (звезды с планетами в среднем имеют по 2 планеты с благоприятными для жизни условиями) кажутся вполне разумными. Остальные факторы гораздо более субъективны; если бы он был оптимистом, Ферми, возможно, выбрал бы fₗ = 1 (каждая планета, на которой может развиться жизнь, разовьет ее), fᵢ = 1 (как только жизнь разовьется, разумная жизнь непременно последует), fc = 0,1 (1 из 10 разумных форм жизни разовьет цивилизацию, способную и желающую общаться) и L = 106 (цивилизации остаются в фазе коммуникации около 1 миллиона лет). Если бы Ферми рассуждал таким образом, он пришел бы к оценке N = 106. Другими словами, прямо сейчас может существовать миллион цивилизаций, пытающихся связаться с нами. Некоторые из них должны быть гораздо более технологически развитыми, чем мы. Так почему мы их не слышим?

Рис. 2.7 Эмиль Конопински (крайний слева), еще один из собеседников Ферми за обедом. (Источник: Американский институт физики, Визуальные архивы Эмилио Сегре)

Рис. 2.8 Уравнение Дрейка — это способ оценки числа коммуникативных цивилизаций в Галактике. Дрейк разработал уравнение так, чтобы оно могло лечь в основу повестки дня первой в истории встречи SETI, состоявшейся в 1961 году в NRAO Грин-Бэнк, Западная Вирджиния. Эта памятная доска находится на той же стене, где висела доска, на которой впервые было написано уравнение. (Источник: SETI League)

Действительно, продолжая эту линию рассуждений, почему их до сих пор нет? Если некоторые цивилизации существуют чрезвычайно долго, то мы могли бы ожидать, что они колонизируют Галактику — и сделали бы это еще до того, как на Земле развилась многоклеточная жизнь. Галактика должна кишить внеземными цивилизациями. Однако мы не видим никаких признаков их существования. Мы должны были бы знать об их существовании, но не знаем. Где они? Заманчиво рассматривать это как всего лишь мимолетный вопрос о межзвездных путешествиях, но можно явно сформулировать этот аргумент как парадокс[18], и мы можем быть достаточно уверены, что Ферми оценил бы парадоксальный аспект своего вопроса. Где все? Это парадокс Ферми.

Обратите внимание, что парадокс заключается не в том, что внеземные цивилизации не существуют. (Я понятия не имею, верил ли Ферми в существование внеземного разума, но подозреваю, что, как и многие физики, он верил.) Скорее, парадокс — или, по крайней мере, расширенная версия парадокса, которая отмечает, что они не только не здесь, но и что мы не слышали от них и не видели никаких свидетельств их деятельности в Галактике, — заключается в том, что мы не наблюдаем никаких их признаков, хотя могли бы ожидать этого. Одно из объяснений парадокса действительно заключается в том, что мы — единственная развитая цивилизация, но это лишь одно из нескольких объяснений.

∗∗∗

Мы можем оценить силу парадокса Ферми, когда поймем, что он был независимо открыт четыре раза: его, возможно, правильнее было бы называть парадоксом Циолковского-Ферми-Вьюинга-Харта.

Константин Циолковский, научный провидец,[19] разработавший теоретические основы космических полетов еще в 1903 году, глубоко верил в монистическую доктрину о том, что конечная реальность полностью состоит из одной субстанции. Если все части Вселенной одинаковы, следовало, что должны существовать другие планетные системы, подобные нашей, и что некоторые из этих планет будут обладать жизнью. Однако, что вполне естественно, учитывая его интерес к деталям космических полетов, Циолковский также твердо верил, что человечество построит среды обитания в Солнечной системе, а затем двинется в космос. Его чувства были выражены в его знаменитой фразе: «Земля — колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели». Монист в нем побуждал его утверждать, что если мы расширяемся в космос, то все эти другие виды должны делать то же самое. Логика неоспорима, и Циолковский осознавал, что это ведет к парадоксу при одновременном утверждении, что человечество будет расширяться в космос и что Вселенная полна разумной жизни. В 1933 году, задолго до того, как Ферми задал свой вопрос, Циолковский указал, что люди отрицают существование ВЦ, потому что (i) если бы такие цивилизации существовали, то их представители посетили бы Землю, и (ii) если бы такие цивилизации существовали, то они дали бы нам какой-то знак своего существования. Это не только четкое изложение парадокса, Циолковский предложил решение: он верил, что развитые разумы — «совершенные небесные существа» — считают человечество еще не готовым к посещению.