Как долго существуют цивилизации? Что радиомолчание Млечного Пути говорит о будущем человечества
Наша галактика, Млечный Путь, состоит из сотен миллиардов звезд. Современные астрономические наблюдения доказывают, что формирование планет — это стандартный космический процесс. Вокруг значительной части звезд вращаются каменистые планеты, чьи орбиты пролегают в так называемой зоне обитаемости. На этих планетах температуры позволяют воде сохраняться в жидком состоянии, а химический состав включает все необходимые элементы для формирования органических соединений. Учитывая возраст галактики, эволюция должна была неоднократно привести к появлению разумных видов, способных выйти в космос или хотя бы заявить о своем существовании с помощью радиосигналов.
Однако космос молчит. За десятилетия работы астрономических программ, направленных на поиск внеземного разума (SETI), исследователи не зафиксировали ни одного искусственного электромагнитного сигнала.
Это противоречие между математической вероятностью существования инопланетной жизни и полным отсутствием доказательств ее присутствия называется парадоксом Ферми. В своей новой научной работе астрофизики Сохраб Рахвар и Шахин Роухани предложили аналитическое решение этой проблемы. Ученые доказали: если разумная жизнь во Вселенной возникает часто, то отсутствие контакта означает, что технологическая фаза развития любой цивилизации длится крайне недолго.
Биологическая неизбежность разума
Чтобы сделать свои расчеты максимально надежными, авторы исследования приняли за основу оптимистичный сценарий астробиологии. Они предположили, что процесс превращения неживой материи в первые биологические клетки неизбежно запускается на любой планете, где есть вода и стабильные условия.
В качестве модели исследователи использовали историю Земли. Наша планета сформировалась около 4,5 миллиардов лет назад, и как только ее кора остыла, примерно 3,8 миллиарда лет назад на ней появилась первая клеточная жизнь. Дальнейший процесс усложнения организмов занял огромное время. Потребовалось около двух миллиардов лет на появление клеток с ядром (эукариотов) и еще полтора миллиарда лет на формирование многоклеточной жизни. Развитие сопровождалось глобальными катастрофами: изменением состава атмосферы, ледниковыми периодами и массовыми вымираниями из-за падения астероидов. Тем не менее, биологическая сложность видов неуклонно возрастала. Около 2,6 миллиона лет назад предки человека начали использовать орудия труда, а примерно 300 тысяч лет назад сформировался вид Homo sapiens.
Логика ученых сводится к следующему: если биологическая эволюция на Земле, несмотря на все препятствия, привела к появлению технологического разума, то этот процесс должен повторяться и в других звездных системах. Опираясь на данные современных телескопов, физики оценивают количество подходящих для жизни каменистых планет в нашей галактике в диапазоне от ста тысяч до десятков миллионов.
Следовательно, Млечный Путь должен быть наполнен цивилизациями, находящимися на разных стадиях развития. Возникает вопрос: почему мы их не видим?
Физические пределы контакта
Чтобы ответить на этот вопрос, Рахвар и Роухани проанализировали физические возможности межзвездной коммуникации. У любой развитой цивилизации есть два гипотетических способа заявить о себе: отправить космические аппараты или использовать электромагнитные волны (радиосигналы, лазеры).
Физическое перемещение в космосе крайне ограничено. Расстояния между звездами огромны. Даже если предположить, что цивилизация научилась строить корабли, способные лететь со скоростью в 10% от скорости света (около 30 000 километров в секунду), полет к ближайшим звездам займет тысячи лет. Чтобы исследовать хотя бы десятую часть Млечного Пути таким способом, потребуются сотни миллионов лет.
Но электромагнитные сигналы распространяются со скоростью света. Диаметр нашей галактики составляет около 100 тысяч световых лет. Это означает, что радиотелескопы на Земле способны зафиксировать излучение, отправленное из любой точки Млечного Пути за последние 100 тысяч лет. Любое индустриальное общество, активно использующее радиосвязь, неизбежно оставляет за собой расширяющуюся сферу электромагнитного излучения. Если бы в галактике существовали цивилизации, которые транслировали сигналы на протяжении десятков тысяч лет, эти волны уже достигли бы Солнечной системы.
Отсутствие зафиксированных сигналов накладывает жесткое физическое ограничение на наши теоретические расчеты. Мы вынуждены признать, что в обозримом космическом пространстве никто не ведет долговременных трансляций.
Математика выживания
Чтобы перевести это физическое ограничение в конкретные цифры, ученые использовали модифицированное уравнение Дрейка. Это математическая формула, которая позволяет оценить количество одновременно существующих технологических цивилизаций в галактике на основе ряда переменных: количества пригодных планет, вероятности зарождения жизни и времени существования самой цивилизации.
Исследователи задали строгие начальные условия. Во-первых, на данный момент мы наблюдаем только одну технологическую цивилизацию — свою собственную. Во-вторых, мы исходим из того, что разумная жизнь закономерно появляется на всех подходящих для этого планетах.
При таком количестве потенциально обитаемых миров единственная математическая возможность того, что мы сейчас одни, заключается в предельно коротком сроке существования технологической фазы. Ученые рассчитали эту верхнюю границу: она составляет не более 5000 лет.
Эта цифра означает следующее: индустриальные общества могут возникать в галактике постоянно, но они существуют в фазе высокого технологического развития в среднем всего несколько тысячелетий. Они исчезают задолго до того, как свет от их радиопередатчиков успеет пересечь межзвездные расстояния и достичь другой цивилизации.
Рахвар и Роухани также подсчитали условия, необходимые для успешного контакта. Чтобы две развитые цивилизации в галактике имели статистический шанс обнаружить друг друга, их средняя продолжительность жизни должна составлять не менее 200 000 лет. Тот факт, что Земля не зафиксировала ни одного внешнего сигнала, прямо доказывает, что до этого возраста технологические виды не доживают.
Анатомия тишины
Когда астрофизики говорят о «смерти» цивилизации, они не обязательно подразумевают полное биологическое вымирание вида. Речь идет о потере способности поддерживать высокие технологии, строить радиотелескопы и осуществлять космическую деятельность.
Исследователи выделяют два типа факторов, способных прервать технологическую фазу. Первый тип — внешние космические и геологические угрозы: падения крупных астероидов, извержения супервулканов или разрушительные гамма-всплески от далеких звезд.
Второй тип — внутренние угрозы, которые цивилизация создает сама в процессе индустриального развития. Научно-технический прогресс дает виду инструменты колоссальной мощности задолго до того, как общество учится их безопасно контролировать. В этот список входят ядерные технологии, критическое истощение планетарных ресурсов, необратимые изменения климатической системы, глобальные пандемии (в том числе вызванные искусственно созданными патогенами) и потенциальная потеря контроля над развитым искусственным интеллектом.
Даже если часть населения планеты выживает после подобного катаклизма, разрушение сложных экономических и производственных цепочек отбрасывает общество на доиндустриальный уровень. Цивилизация навсегда замолкает для внешних наблюдателей.
Значение для человечества
Выводы Сохраба Рахвара и Шахина Роухани лишают парадокс Ферми статуса философской загадки. Математический анализ показывает, что молчание космоса — это закономерный результат соотношения скорости эволюции и скорости саморазрушения.
Для человечества эти расчеты представляют собой строгий статистический прогноз. Наша цивилизация вступила в технологическую стадию (начало активного использования электричества и радиосвязи) немногим более ста лет назад. Если выведенный астрофизиками предел в 5000 лет верен, то индустриальная фаза развития человечества находится лишь в самом начале своего короткого пути. Статистика космоса беспристрастна: преодолеть этот временной барьер и перейти к долгосрочному устойчивому развитию пока не удалось никому в нашей части Вселенной.
Источник:arXiv