Парадокс Ферми: одиноки ли мы во Вселенной?

Физик Энрико Ферми тоже кое-что почувствовал: «Где все?».

Звездное небо кажется огромным, но все, что мы видим, является частью нашего небольшого дворика. В лучшем случае, когда поблизости нет населенных пунктов совершенно, мы видим порядка 2500 звезд (то есть одну стомиллионную часть звезд нашей галактики), и почти все они находятся менее чем в 1000 световых годах от нас (1% диаметра Млечного Пути). На самом деле мы видим это:

Сталкиваясь с темой звезд и галактик, люди неизбежно начинают задаваться вопросом, «существует ли там разумная жизнь?». Давайте возьмем немного чисел.

В наблюдаемой вселенной почти столько же галактик, сколько звезд в нашей галактике (100 – 400 миллиардов), поэтому на каждую звезду в Млечном Пути есть своя галактика за его пределами. Все вместе они составляют порядка 10^22 – 10^24 звезд в общей сложности, то есть на каждую песчинку на Земле приходится 10 000 звезд там.

Научное сообщество пока не пришло к общему соглашению о том, какой процент этих звезд представлен солнцеподобными (похожими по размерам, температуре и светимости) — мнения обычно сводятся к 5-20%. Если взять самую консервативную оценку (5%) и нижний предел общего числа звезд (10^22), во Вселенной окажется 500 квинтиллионов, или 500 миллиардов миллиардов солнцеподобных звезд.

Имеет место также спор о том, какой процент из этих солнцеподобных звезд будет обладать землеподобной планетой (планетой земного типа, с похожими температурными условиями, позволяющими существование жидкой воды и потенциальной поддержки жизни). Некоторые говорят, что их может доходить до 50%, но консервативная оценка недавнего исследования PNAS показала, что их будет не больше и не меньше 22%. Это позволяет предположить, что потенциально обитаемые землеподобные планеты вращаются по меньшей мере вокруг 1% общего числа звезд во Вселенной — в общей сложности 100 миллиардов миллиардов землеподобных планет.

Итак, есть сотня планет земного типа на каждую песчинку в нашем мире. Подумайте об этом в следующий раз, когда окажетесь на пляже.

Двигаясь дальше, нам не остается ничего иного, как оставаться в рамках сугубой теоретизации. Давайте представим, что после миллиардов лет существования на 1% планет земного типа развилась жизнь (если это правда, каждая песчинка будет представлять собой одну планету с жизнью). И представьте, что на 1% этих планет жизнь сумела добраться до уровня интеллекта, похожего на земной. Это означало бы, что в наблюдаемой вселенной существует 10 квадриллионов, или 10 миллионов миллионов разумных цивилизаций.

Вернемся к нашей галактике и проделаем тот же фокус с нижним пределом оценки звезд в Млечном Пути (100 миллиардов). Получим миллиард планет земного типа и 100 000 разумных цивилизаций только в нашей галактике.

SETI («поиск внеземного разума») — это организация, которая занимается тем, что пытается услышать сигналы другой разумной жизни. Если мы правы и в нашей галактике 100 000 или больше разумных цивилизаций, и хотя бы часть из них посылает радиоволны или лазерные лучи, пытаясь связаться с другими, SETI должна была поймать эти сигналы хотя бы разок.

Но не поймала. Ни одного. Ни разу.

Где все?

Это странно. Наше Солнце — относительно молодое по меркам Вселенной. Есть звезды намного старше с планетами земного типа, которые тоже старше, что в теории должно говорить о существовании цивилизаций, которые намного более развитые, чем наша собственная. К примеру, давайте сравним нашу Землю возрастом в 4,54 миллиарда лет с гипотетический планетой X возрастом в 8 миллиардов лет.

Если у планеты X будет похожая на земную история, давайте взглянем, где должна быть ее цивилизация сегодня (оранжевый промежуток покажет, насколько велик зеленый):

Технологии и знания цивилизации, которая старше нашей на тысячу лет, могут шокировать нас так, как наш мир — человека из средневековья. Цивилизация, которая впереди нас на миллион лет, может быть непонятной для нас, как человеческая культура — для шимпанзе. И планета X, допустим, находится на 3,4 миллиарда лет впереди нас.

Существует так называемая шкала Кардашева, которая поможет нам определить разумные цивилизации в три широких категории в зависимости от количества энергии, которое они используют:

Цивилизация I типа использует всю энергию своей планеты. Мы пока не добрались до цивилизации I типа, но приближаемся к этому (Карл Саган назвал нас цивилизацией 0,7 типа).
Цивилизация II типа использует всю энергию своей родной звезды. Наши слабые мозги с трудом могут представить, как это, но мы попытались, нарисовав что-то вроде Сферы Дайсона. Она поглощает энергию, излучаемую Солнцем, и ее можно перенаправить на нужды цивилизации.

Цивилизация III типа сдувает два предыдущих, используя энергию, сопоставимую с тем, что вырабатывает весь Млечный Путь.

Если в такой уровень развития сложно поверить, не забывайте, что планета X обладает уровнем развития, на 3,4 миллиарда лет превышающим наш. Если цивилизация на планете X была похожа на нашу и смогла развиться до цивилизации III типа, логично предположить, что к нынешнему моменту они точно дошли до межзвездных путешествий, а может, и колонизировали всю галактику.

Одна из гипотез о том, как может происходить колонизация галактики, заключается в создании машины, которая может лететь на другие планеты, проводить 500 лет или около того, занимаясь самовоспроизводством, используя сырые материалы планеты, а затем отправлять две реплики делать то же самое. Даже без того, чтобы путешествовать со скоростью света, этот процесс колонизировал бы целую галактику всего за 3,75 миллиона лет, мгновение по меркам миллиардов лет существования планет.

Продолжаем размышлять. Если 1% разумной жизни выживает достаточно долго, чтобы стать потенциальной колонизирующей галактику цивилизацией III типа, наши расчеты выше наводят на мысли, что только в нашей галактике должно быть не меньше 1000 цивилизацией III типа — и, учитывая мощь таких цивилизаций, их присутствие едва ли осталось бы незамеченным. Но ничего нет, мы ничего не видим, не слышим, никто нас не посещает.

Где же все?

Доброе пожаловать в парадокс Ферми.

У нас нет ответа на парадокс Ферми — лучшее, что мы можем сделать, это «возможные объяснения». И если вы спросите десять разных ученых, вы получите десять разных ответов. Что бы вы подумали о людях прошлого, которые обсуждают, круглая или плоская Земля, вращается вокруг нее Солнце или она вокруг него, дарит ли молнии всемогущий Зевс? Они кажутся такими примитивными и дремучими. То же самое можно сказать о нас, рассуждающих на тему парадокса Ферми.

Глядя на наиболее обсуждаемые возможные объяснения парадокса Ферми, стоит разделить их на две большие категории — те объяснения, которые предполагают, что никаких признаков цивилизаций типа II и III нет, потому что их просто нет, и те, которые предполагают, что мы не видим и не слышим их по некоторым причинам:
I группа объяснений: никаких признаков высших цивилизаций (II и III типа) нет, потому что никаких высших цивилизаций не существует

Те, кто придерживается объяснений I группы, указывают на то, что называется проблемой неисключительности. Она отвергает любую теорию, которая утверждает: «Существуют высшие цивилизации, но ни одна из них не пыталась связаться с нами, потому что все они… ». Люди группы I смотрят на математику, которая говорит, что должны быть тысячи или миллионы высших цивилизаций, поэтому хотя бы одна должна быть исключением из правил. Даже если теория поддерживает существование 99,9% высших цивилизаций, остальной 0,01% будет отличаться, и мы о нем точно узнаем.

Таким образом, говорят приверженцы объяснений первой группы, сверхразвитых цивилизаций не существует. И поскольку расчеты говорят о тысячах таких только в нашей галактике, должно быть что-то еще. И это что-то еще называется Великим фильтром.

Теория Великого фильтра гласит, что в определенной точке от самого зарождения жизни до цивилизации III типа есть некая стена, об которую ударяются практически все жизненные попытки. Это некая ступень в длинном эволюционном процессе, сквозь которую жизнь практически не может пройти. И она называется Великий фильтр.

Если эта теория верна, остается большой вопрос: на каком отрезке времени возникает Великий фильтр?

Оказывается, когда речь заходит о судьбах человечества, этот вопрос становится очень важным. В зависимости от того, где возникает Великий фильтр, мы остаемся с тремя возможными реалиями: мы редкие, мы первые или нам крышка.

1. Мы — редкость (Великий фильтр позади)

Есть надежда, что Великий фильтр остался позади нас — нам удалось его пройти, и это будет означать, что жизни крайне сложно развиться до интеллекта нашего уровня, и происходит это крайне редко. Диаграмма ниже показывает, что только два вида проделали это в прошлом, и мы — один из них.

Этот сценарий мог бы объяснить, почему цивилизаций III типа нет… но он также означал бы, что мы можем быть одним из нескольких исключений. То есть у нас есть надежда. На первый взгляд, это выглядит так же, как люди считали, что Земля находится в центре вселенной 500 лет назад — думали, что они особенные, и мы сегодня тоже можем так подумать. Но так называемый «эффект выборочности наблюдения» говорит, что вне зависимости от того, будет ли наше положение редким или довольно распространенным, мы будем стремиться видеть первое. Это и приводит к тому, что мы допускаем возможность того, что мы особенные.

И если мы особенные, когда именно мы стали особенными — то есть какой шаг мы прошли там, где застревают остальные?

Одна из возможностей: Великий фильтр мог быть в самом начале — таким образом, само начало жизни было крайне необычным событием. Этот вариант хорош, потому что понадобились миллиарды лет, чтобы жизнь наконец появилась, и мы пытались повторить это событие в лаборатории, но у нас ничего не получилось. Если виной всему Великий фильтр, это будет означать не только, что во Вселенной может и не быть разумной жизни, это будет говорить о том, что жизни вообще может и не быть за пределами нашей планеты.

Другая возможность: Великий фильтр мог быть переходом от простых прокариотических клеток к сложным эукариотическим клеткам. После того как прокариоты появляются на свет, им нужно по меньшей мере два миллиарда лет, прежде чем они смогут осуществить эволюционный скачок, стать сложными и заполучить ядро. Если в этом весь Великий фильтр, это может говорить о том, что Вселенная кишит простыми эукариотическими клетками и все.

Есть и ряд других возможностей — некоторые даже считают, что даже наш последний скачок до нынешнего интеллекта может быть признаком Великого фильтра. Хотя скачок от полуразумной жизни (шимпанзе) к разумной жизни (люди) не кажется чудесным шагом, Стивен Пинкер отвергает идею неизбежного «подъема» в процессе эволюции: «Поскольку эволюция не ставит цель, а просто происходит, она использует адаптацию, которая будет полезна для конкретной экологической ниши, и факт того, что она на Земле привела к технологическому разуму, уже сам по себе может говорить о том, что такой результат естественного отбора весьма редок и не является привычным следствием эволюции древа жизни».

Большинство скачков не расценивают как кандидатов на Великий фильтр. Любой возможный Великий фильтр должен быть вещью из разряда один на миллиард, когда должно произойти что-то невероятно странное, чтобы обеспечить сумасшедшее исключение — по этой причине переход от одноклеточной к многоклеточной жизни не берется во внимание, потому что только на нашей планете он произошел 46 раз в виде изолированных событий. По той же причине, если мы найдем окаменевшие эукариотические клетки на Марсе, они не будут признаком Великого фильтра (как и ничто другое, случившееся до этого момента в эволюционной цепочке), — потому что если на Земле и Марсе это произошло, значит, произойдет где-то еще.

Если мы действительно редкость, это может быть из-за странного биологического события, а также связано с тем, что называют гипотезой «редкой Земли», которая говорит, что может быть множество планет земного типа с похожими на земные условия, но отдельные условия на Земле — специфика Солнечной системы, связь с Луной (большая Луна редкость для таких маленьких планет) или что-то в самой планете может сделать ее чрезвычайно дружелюбной для жизни.

2. Мы первые

Приверженцы I группы считают, что если Великий фильтр не позади нас, есть надежда, что условия во Вселенной совсем недавно, впервые с момента Большого Взрыва, стали такими, что позволили развиться разумной жизни. В этом случае мы и многие другие виды могут быть на пути к сверхинтеллекту, и просто до этого никто не дошел. Мы оказались в нужном месте в нужное время, чтобы стать одной из первых сверхразумных цивилизаций.

Один из примеров явления, которое могло бы сделать это объяснение возможным, является распространенность гамма-вспышек, гигантских взрывов, которые мы наблюдаем в далеких галактиках. Точно так же, как юной Земле понадобилось несколько сотен миллионов лет до того, как астероиды и вулканы утихли, открыв дорогу жизни, Вселенная могла быть наполнена катаклизмами вроде гамма-вспышек, которые выжигали все, что время от времени могло стать жизнью, до определенного момента. Теперь, возможно, мы находимся в середине третьей астробиологической стадии перехода, когда жизнь способна развиваться такое долгое время и ей ничто не мешает.

3. Нам крышка (Великий фильтр впереди)

Если мы не редкость и не первые, среди возможных объяснений I группы есть и то, что Великий фильтр нас еще ждет. Возможно, жизнь регулярно развивается до порога, на котором мы стоим, но что-то мешает ей развиваться дальше и дорастать до высшего интеллекта практически во всех случаях — и мы вряд ли станем исключением.

Один из возможных Великих фильтров — регулярно встречающееся катастрофическое природное событие вроде вышеупомянутых гамма-вспышек. Возможно, они еще не завершились, и остается лишь вопрос времени, прежде чем вся жизнь на Земле внезапно поделится на ноль. Другой кандидат — возможная неизбежность самоуничтожения всех развитых цивилизаций после достижения определенного уровня технологий.

Вот почему философ Оксфордского университета Ник Бостром говорит, что «отсутствие новостей — хорошие новости». Открытие даже простейшей жизни на Марсе будет иметь разрушительные последствия, потому что урежет ряд возможных Великих фильтров позади нас. И если мы найдем окаменелости сложной жизни на Марсе, по мнению Бострома, «это будет худшая новость в истории человечества, напечатанная в газете», потому что будет означать, что Великий фильтр почти наверняка будет впереди. Бостром считает, что когда речь заходит о парадоксе Ферми, «тишина ночного неба — золото».

II группа объяснений: цивилизации II и III типа существуют, но есть логические причины того, что мы их не слышим.

II группа объяснений избавляется от какого-либо упоминания нашей редкости или единственности — наоборот, ее последователи верят в принцип посредственности, отправная точка которого — нет ничего редкого в нашей галактике, солнечной системе, планете, уровне интеллекта, пока доказательства не засвидетельствуют обратное. Также они не спешат говорить о том, что отсутствие свидетельств высшего интеллекта говорит об их отсутствии как таковых — и подчеркивают факт, что наш поиск сигналов растянулся всего на 100 световых лет от нас (0,1% галактики). Вот десять возможных объяснений парадокса Ферми с точки зрения II группы.

1. Сверхразумная жизнь уже посещала Землю, задолго до того, как мы появились. В такой схеме вещей живые люди существуют порядка 50 000 лет, что относительно немного. Если контакт произошел до этого, наши гости просто одиноко окунулись в воду, и на этом все. Кроме того, записанная история насчитывает всего 5500 лет — возможно, группа древних племен охотников-собирателей столкнулась с неведомой внеземной фигней, но не нашла способа запомнить или запечатлеть это событие для будущих потомков.

2. Галактика колонизирована, но мы просто живем в какой-то пустынной сельской местности. Американцы могли быть колонизированы европейцами задолго до того, как небольшое племя инуитов в северной Канаде поняло, что это произошло. Может быть и урбанистический момент в колонизации галактики, когда виды собираются по соседству для удобства, и было бы непрактично и бессмысленно пытаться связаться с кем-то в той части спиральной галактики, в которой мы находимся.

3. Вся концепция физической колонизации — забавная идея древности для более продвинутых видов. Помните изображение цивилизации II типа в сфере вокруг своей звезды? Со всей этой энергией они могли бы создать идеальное место для себя, которое удовлетворяло бы всем потребностям. Они могли бы невероятно снизить потребность в ресурсах и жить в своей счастливой утопии, вместо того чтобы исследовать холодную, пустую и неразвитую Вселенную.

Еще более развитая цивилизация могла бы видеть весь физический мир как ужасно примитивное место, давным-давно покорив собственную биологию и загрузив свои мозги в виртуальную реальность, рай для вечной жизни. Жизнь в физическом мире биологии, смертности, желаний и потребностей могла бы показаться примитивной для таких существ, как нам кажется примитивной жизнь в холодном темном океане.

4. Где-то там существуют хищные страшные цивилизации, и самая разумная жизнь знает, что транслировать любой исходящий сигнал, тем самым выдавая свое расположение, крайне неразумно. Этот неприятный момент мог бы объяснить отсутствие любого сигнала, принимаемого спутниками SETI. Это так же могло бы означать, что мы просто наивные новички, которые по глупости своей рискованно выдаем свое местоположение. Есть спор на тему того, стоит ли нам пытаться связаться с внеземной цивилизацией, и большинство людей приходит к выводу, что нет, не стоит. Стивен Хокинг предупреждает: «Если пришельцы посетят нас, последствия будут хуже, чем когда Колумб высадился в Америке, что для коренных американцев было явно не очень хорошо». Даже Карли Саган (который свято верил, что любая развитая цивилизация, освоившая межзвездные путешествия, будет альтруистичной, а не враждебной) назвал практику METI «крайне неразумной и незрелой» и порекомендовал «новорожденным в странном и непонятном космосе сидеть и тихо слушать долгое время, терпеливо обучаясь и впитывая, прежде чем кричать в неизвестность, которую мы не понимаем».

5. Есть только один представитель высшей интеллектуальной жизни — цивилизация «хищников» (вроде людей здесь на Земле) — которая является гораздо более продвинутой, чем все остальные, и удерживается на плаву за счет уничтожения любой разумной цивилизации, как только та достигает определенного уровня развития. Это было бы крайне плохо. Было бы крайне неразумно уничтожать цивилизации, тратя на это ресурсы, потому что большая их часть сама собой вымерла бы. Но после определенного момента разумные виды могут начать размножаться как вирус и вскоре заселить всю галактику. Эта теория подразумевает, что кто бы ни заселил галактику первым, он победит, и ни у кого другого шансов больше нет. Это могло бы объяснить отсутствие активности, потому что свело бы число сверхразумных цивилизаций к одной.

6. Где-то там есть и активность, и шум, но наши технологии слишком примитивны и мы пытаемся услышать не то. Вы заходите в современное здание, включаете рацию и пытаетесь что-то услышать, но все отправляют эсэмэски, и вы решаете, что здание пусто. Или же, как говорил Карл Саган, наши умы могут работать в разы медленнее или быстрее, чем умы других разумных форм: им нужно 12 лет, чтобы сказать «Привет», но когда мы это слышим, для нас это белый шум.

7. Мы контактируем с разумной жизнью, но власти это скрывают. Эта теория совершенно идиотическая, но мы обязаны ее упомянуть.

8. Высшие цивилизации знают о нас и наблюдают за нами («гипотеза зоопарка»). Насколько нам известно, сверхразумные цивилизации существуют в плотно регулируемой галактике, и наша Земля считается чем-то вроде национального заповедника, защищенного и большого, с табличкой «смотреть, но не трогать». Мы не замечаем их, потому что если бы разумный вид хотел бы за нами понаблюдать, он знал бы, как спрятаться от нас с легкостью. Возможно, действительно существует некая «первая директива» из «Звездного пути», которая запрещает сверхразумным существам вступать в какой-либо контакт с младшими видами, пока те не достигнут определенного уровня интеллекта.

9. Высшие цивилизации здесь, вокруг нас. Но мы слишком примитивны, чтобы их воспринимать. Мичио Каку объясняет это так:

«Допустим, у нас есть муравейник в центре леса. Рядом с муравейником построено скоростное шоссе из десяти полос. Вопрос следующий: «Поймут ли муравьи, что такое десятиполосное скоростное шоссе? Смогут ли муравьи понять технологии и намерения существ, которые строят шоссе рядом с ними?».

Таким образом, мы не только не можем уловить сигналы с планеты X, используя наши технологии, мы даже не в силах понять, что делают существа с планеты X. С их стороны, попытка просветить нас была бы похожа на попытку обучить муравьев пользоваться Интернетом.

Это также могло бы ответить на вопрос: «Что ж, если так много невероятных цивилизаций III типа, почему они до сих пор с нами не связались?». Чтобы ответить на этот вопрос, давайте спросим себя: когда Писарро направлялся в Перу, останавливался ли он перед муравейниками, чтобы пообщаться? Был ли он великодушным, пытаясь помочь муравьям в их нелегких делах? Был он враждебным и останавливался время от времени, чтобы сжечь ненавистные муравейники? Или ему было глубоко по барабану? То-то же.

10. Мы совершенно заблуждаемся в своих представлениях о реальности. Есть масса вариантов, которые могли бы полностью поделить на ноль наши представления. Вселенная может быть чем-то вроде голограммы. Или же мы и есть пришельцы, и нас поместили сюда как эксперимент или удобрение. Есть даже шанс, что мы все являемся частью компьютерной симуляции каких-то ученых из другого мира, а другие формы жизни просто не были запрограммированы на появление.

* * *

Поскольку наш путь продолжается, мы продолжаем искать внеземной разум, не совсем понятно, чего ждать. Если мы узнаем, что мы одиноки во Вселенной, или официально войдем в галактическое сообщество, оба варианта одинаково жуткие и одинаково взрывают сознание.

Помимо своего шокирующего фантастического компонента, парадокс Ферми оставляет людей с чувством глубокого смирения. Это не обычное «я микроб и живу три секунды», которое возникает при мысли о Вселенной. Парадокс Ферми оставляет более четкое, персональное смирение, которое может появиться только спустя часы, проведенные за изучением самых невероятных теорий, представленных лучшими учеными, которые постоянно переворачивают сознание и противоречат одна другой. Он напоминает нам, что будущие поколения будут точно так же смотреть на нас, как мы смотрим на людей древности, которые думали, что звезды прикручены к деревянному небосводу, и удивляться: «Ух ты, они реально понятия не имели, что происходит».

Все это бьет по нашей самооценке вместе с беседами о цивилизациях II и III типа. Здесь, на Земле, мы короли своего маленького замка, гордо правящие горсткой глупцов, разделяющих планету вместе с нами. И в этом пузыре нет конкуренции и никто нас не осудит, нам вообще не с кем обсудить проблему бытия, кроме нас самих.

Все это наводит на мысли, что мы, люди, наверное, не так умны, сидим себе на крошечной скале в середине пустынной Вселенной и даже понятия не имеем, что можем ошибаться. Но мы, может, и ошибаемся, давайте не будем об этом забывать в попытках оправдать собственное величие. Мы даже понятия не имеем, что где-то там есть история, в которой мы даже и буквы не представляем — точка, запятая, номер страницы, закладка.

По материалам WaitButWhy.com