Внеземные цивилизации-вероятность существования
По вопросу о множественности миров до сих пор высказываются противоположные точки зрения. Так, член-корреспондент АН СССР И. С. Шкловский выдвинул ряд серьезных доводов в пользу того, что мы практически одиноки во Вселенной. Возражая ему, член-корреспондент АН СССР Н. С. Кардашев сформулировал другую точку зрения, согласно которой число космический цивилизаций, даже существующих одновременно, может быть значительным ". Для оценки числа цивилизаций, находящихся на таком же, как мы, или на более высоком уровне технического развития, часто используют формулу, предложенную Ф. Дрейком. Согласно этой формуле, число цивилизаций N в Галактике, достигших такого уровня развития, представляет собой произведение семи сомножителей: N=R*fp*ne*fl*fi*fc*L, где R - скорость образования звезд в Галактике, fp -доля звезд, обладающих планетными системами, nе - среднее число планет в таких системах, пригодных для жизни, fl-доля планет, на которых действительно возникла жизнь, fi-доля планет, на которых появились разумные формы жизни, fc-доля планет, на которых цивилизация достигла уровня технического развития, позволяющего вступить в контакт с другими цивилизациями, L-средняя продолжительность существования таких цивилизаций.
Коэффициенты, входящие в формулу Дрейка, подробно обсуждались во время Первой советско-американской конференции по проблеме внеземных цивилизаций (Бюракам, сентябрь 1971 года).
Задача, которую поставил перед собой автор статьи, - ввести в формулу Дрейка еще один коэффициент, учитывающий вероятность достижения цивилизацией соответствующего этим стадиям уровня энергопотребления. Уровень развития космической цивилизации можно характеризовать величиной потребляемой ею энергии. Согласно классификации, предложенной Н. С. Кардашевым, цивилизации I, II и III типа - это цивилизации, вышедшие на уровень энергопотребления в масштабе своей планеты, звезды или галактики в целом (соответственно, 10^24 эрг/с, 4*10^33 эрг/с и 4*10^44 эрг/с). Рассмотрим проблемы, возникающие перед цивилизацией, которая уже овладела энергией в масштабе собственной планеты и вышла на рубеж превращения в цивилизацию II или III типа. Известны различные предложения, как овладеть значительной частью энергии, излучаемой звездой. Одно из них-соорудить вокруг Солнце гигантскую сферу радиусом около 1 а. е. ("сфера Дайсона"). Если, например, согласно оценкам И. С. Шкловского, для сооружения такой сферы использовать массу Юпитера, то над каждым квадратным сантиметром ее поверхности находилось бы около 200 г вещества. Иными словами, толщина сферы составила бы 100-200 см. Юпитер, как и другие планеты-гиганты, состоит, по всей вероятности, главным образом из легких газов, которые вряд ли пригодны в качестве строительного материала для таких сооружений. Если все же попытаться реализовать подобный проект, использовав вещество планет земной группы и спутников планет-гигантов, то толщина сферы окажется лишь порядка 1 см. Предположим, что некоторая часть цивилизаций все-таки достигла первой стадии. Овладев ресурсами и энергией собственной планеты, она, видимо, попытается овладеть также и энергией, излучаемой своей звездой.
Такой процесс освоения цивилизацией космического пространства вокруг центральной звезды будет носить в значительной степени экстенсивный характер (количественное расширение, а не качественное). Но динамические системы, развивающиеся по экстенсивным законам, давно стали предметом математического анализа. При этом следует учитывать некоторые закономерности эволюции цивилизации, хорошо известные применительно к истории человечества, но, по всей вероятности, носящие более общий характер. Первая из них состоит в неравномерности развития, в различии скоростей сложных научно-технических, социальных, демографических, экологических и других процессов, сопровождающих это развитие. Вторая закономерность связана с ограниченностью природных и иных ресурсов, которыми располагает развивающаяся цивилизация (выше мы привели конкретный пример таких ограничений).
Динамические системы, развивающиеся по экстенсивным законам в условиях ограниченности ресурсов и различных скоростей характерных процессов, подвержены неустойчивости развития и возникновению различного рода кризисных ситуаций. Чтобы преодолеть подобные кризисные ситуации и обеспечить стабильность дикамическбй системы, необходимо ввести в нее регулирующие воздействия. Укажем для примера работу В. А. Егорова с соавторами, в которой применительно к земной цивилизации в качестве таких регулирующих факторов рассматриваются восстановление природных ресурсов и уничтожение загрязнений". Поскольку введение таких факторов требует значительных затрат, экстенсивное развитие цивилизации может замедлиться или прекратиться вовсе. Переход к космическим масштабам может привести лишь к количественным изменениям в сделанных выводах. Скорее всего, продолжающаяся космическая экспансия цивилизации потребует все более значительного усиления управляющих и регулирующих воздействий на систему, необходимых для предотвращения тех или иных критических ситуаций. Поэтому неясно, насколько значительна часть цивилизаций, которые предпочтут пойти на риск повторения таких ситуаций ради дальнейшего продвижения к поставленной цели - овладению энергией своего солнца, по сравнению с теми, которые выберут не столь увлекательное, но более устойчивое будущее.
Сделаем следующий шаг и рассмотрим сложности, связанные с выходом цивилизации к ближайшим звездам. Отметим прежде всего тот факт, что космическая деятельность цивилизации неизбежно имеет двойственный характер; с одной стороны, она связана с развитием науки, с получением новой информации о природе, а с другой,-с индустриализацией космического пространства, то есть с промышленным освоением рассеянных в нем источников энергии и материальных ресурсов.
Учитывая современный уровень развития космонавтики и перспективы ее прогресса в обозримом будущем, можно считать, что по крайней мере на начальном этапе перехода от второй к третьей стадии своего развития цивилизации не следует возлагать сколько-нибудь значительных надежд на использование звезд в своих производственных целях. Допустим, что часть цивилизаций, преодолев вторую стадию своего развития, устремилась к третьей-к овладению всеми энергетическими ресурсами своей галактики. Согласно оценкам И. С. Шкловского, такси процесс "диффузии" цивилизации II типа в галактику требует "освоения" за один земной год порядка 20000 звезд.
Задумаемся, что означает эта цифра, "Освоить" - это не только заселить планеты, изменить их климат, приспособить физические условия, построить вокруг каждой звезды колоссальные сооружения вроде "сферы Дайсона" или иных космических поселений. "Освоить" - это еще и включить вновь приобретенные космические территории в состав растущей цивилизации, сделать всеобщим достоянием сведения о новой звездной системе, 6 ее особенностях и ресурсах. "Освоить" - это наладить регулярный обмен материальными ценностями ; чего-то первопроходцам будет неизбежно не хватать, чем-то в порядке компенсации они смогут снабжать соседей. И весь этот громадный объем работы за один только оборот Земли вокруг своего светила, затерянного где-то на окраине одной из галактик? И все это повторить десять, двадцать тысяч раз в год?
Впрочем, все эти соображения можно отвергнуть, вспомнив о могуществе цивилизаций, о действиях которых мы, ничтоже сумняшеся, взялись судить. С этим нельзя не согласиться. Действительно, трудно вообразить себя на месте существ, достигших подобного могущества. Но поставленная нами цель состоит не в исследовании условий существования подобных цивилизаций, а в оценке вероятности их возникновения. Поскольку же мы, со всей очевидностью, находимся к началу звездного пути намного ближе, нежели к его триумфальному завершению, то для первого, начального этапа их деятельности наши земные критические соображения приобретают значительно больший вес, чем это может показаться.
Допустим, что в безбрежных просторах Вселенной нашлось некоторое число цивилизаций, которым удалось каким-то неизвестным нам путем преодолеть трудности перехода к третьей стадии. Возможно, они сделают и следующий шаг-попытаются заселить соседние галактики. Следуя установившейся терминологии, мы можем присвоить цивилизации, отважившейся на этот новый смелый штурм, наименование цивилизации IV типа.
Но, учитывая все проанализированные выше трудности, более логично предположить, что наши гипотетические астроинженеры попытаются искать выход на каких-то совсем иных путях, принципиально отличных от чисто арифметического освоения безграничных космических пространств и потребления энергии в галактических масштабах.
Вернемся теперь к вопросу, который был сформулирован в начале статьи, и попытаемся выяснить, каким образом на основании качественного анализа трудностей, с которыми неизбежно должны столкнуться цивилизации, выбравшие стратегию неограниченной космической "экспансии", можно сделать какие-то численные оценки. Прежде всего, из приведенного анализа можно сделать один качественный вывод: вероятность f выхода цивилизации на уровень энергопотребления Е - это некоторая функция самой величины Е. Что касается попыток каким-либо образом конкретизировать вид этой функциональной зависимости и подсчитать с ее помощью поправки, которые необходимо ввести в формулу Дрейка, то они по необходимости могут носить характер чисто личностных экспертных оценок,
Автор предлагает оценивать указанную вероятность по формуле; f = exp (-0,7*1g E/E0). где Ео=10^24 эрг/с-энергопотребление в масштабах планеты. С помощью этой формулы получаем для цивилизации 1 типа (E=-Eo) fi=1, 2 типа- f2=10^-3 и 3 типа-f3=10^-6.
По мнению специалистов, в нашей Галактике за время ее жизни возможно существование около 10^5 цивилизаций, а продолжительность жизни каждой из них в среднем порядка 10^5 лет. Учитывая, что возраст Галактики 10^9 лет, и принимая во внимание значения коэффициента f, находим, что одновременно с земной цивилизацией в Галактике могут существовать 10 цивилизаций 1 типа, а цивилизаций 2 и 3 типа нет вовсе.
Подтверждают ли сделанные оценки мнение о малой заселенности Космоса и о нашем "практическом одиночестве" во Вселенной? Ни в коей мере. Напротив, сами проанализированные выше трудности и кризисные ситуации, которые ожидают цивилизацию, избравшую путь неограниченной космической "экспансии", подсказывают ответ на вопрос, как избежать этих трудностей. Для этого достаточно отказаться от подобной стратегии и сделать выбор в пользу интенсивного, а не экстенсивного развития цивилизации.
Профессор Л.В. ЛЕСКОВ
