Люди много теряют, ожицая исполнения лишь своими путями. Как они будут мыслигь о дальних мирах? Придется изменить многие списки и таб­лицы.

«Знаки Ai ни Йоги»

Относительно распространенности космических цивилизаций сре­ди ученых нет единого мнения. Существуют две противоположные точки зрения. Согласно одной из них, жизнь и разум — это обыч­ные явления в Космосе, имеется множество обитаемых миров, с которыми человечество может попытаться вступить в контакт. Согласно другой точке зрения, жизнь, а тем более разум — крайне редкое, ис­ключительное явление во Вселенной, так что наша цивилизация, воз можно, представлена лишь в «единственном экземпляре».

Каковы аргументы в пользу широкой распространенности кос­мических цивилизаций? В общих чертах они сводятся к следующе­му. В настоящее время астрономическими наблюдениями охвачена область пространства радиусом несколько миллиардов световых лет, в которой находятся 10’° галактик или 1021 звезд. Все данные со­временной астрономии показывают, что в пределах наблюдаемой области Вселенной справедливы основные законы физики; повею ду наблюдается одинаковый в среднем химический состав. Наше Сол­нце — рядовая звезда в рядовой галактике. Нельзя указать ни одно­го существенного физико-химического параметра, который бы по­зволял выделить Солнечную систему среди множества звезд в наблюдаемой области Вселенной. Было бы крайне удивительно, если бы среди этого гигантского количест ва звезд24 только около одной из них, ничем не примечи тельной звезды — нашего Солнца — мог­ла возникнуть жизнь и развиться разум Эти аргументы, по сути, аналогичны тем, которые приводились и в прошлые века, начиная с глубокой древности (см. § 4.1). Дополнительно для обоснования этой точки зрения привлекаются такие соображения: 1) согласно современным космогоническим представлениям, возникновение звезд сопровождаем г я возникновением планетных систем; 2) только в нашей Галактике (не говоря уже о всей видимой Вселенной) со­держатся сотни миллиардов звезд, из которых около 10% подобны Солнцу, таким образом, имеются десятки миллиардов звезд, кото­рые являются подходящими кандидатами на наличие у них планет ных систем; на некоторых из этих планет могут зозникать условия, благоприят ные для зарождения жизни, 3) если заданы благоприяг ные условия и имеется достаточно времени, то на такой планете с неизбежностью должна возникнуть жизнь, первоначально, разуме­ется, в самых простейших формах; 4) как показывает опыт Земли, за несколько миллиардов лет жизнь становится достаточно слож­ной, и если не во всех, то в значительном числе случаев она должна подойти к развитию разума, культуры, цивилизации.

Сторонники уникальности чашей цивилизации обычно подчер кивают чрезвычайную сложность процесса происхождения жизни, необходимость совпадения целого ряда благоприятных обстоя­тельств, что является весьма мало вероятным. С этой точки зрения, происхождение жизни (не говоря уже о разуме) — чудо, так что нашей Земле просто «повезло». С другой стороны, приводятся ар­гументы, связанные с отсутствием во Вселенной «видимых следов» высокоразвитых цивилизаций.

Мы обсудим эти аргументы в еле туютцих параграфах, а сейчас подчеркнем, что приведенные соображения, как «за» так и «про­тив», носят качественный характер. Для проблемы SETI этого не­достаточно. При планировании экспериментов, например, по о о наружению радиосигналов, надо знать, на какую дальность обнару жения мы можем рассчитывать. А для этого надо знать расстояние между цивилизациями, Обнаружение астроинженерной деятельно­сти и возможности прямых контактов также зависят от расстояния между цивилизациями. Как определить это расстояние? Пусть N.,, — Полное число звезд в Галактике, d.,, — среднее расстояние между ними, Nt. — число цивилизаций в Галактике; тогда среднее расстоя­ние d между цивилизациями равно

D = ск Ш / Л’,)1/3. (4.1)

Таким образом, чтобы оценить расстояние между цивилизациями и вытекающую отсюда минимально необходимую дальность обнару жения, надо имен, хотя бьг грубую количественную оценку числа ци­вилизаций. Это принципиальный момент: SETI требует перейти от чисто умозрительных рассуждений о множественности обитаемых миров к количественным оценкам числа внеземных цивилизаций.

Следует уточнить — какие цивилизации мы ищем. В плане SETI представляют интерес только те цивилизации, которые обладают хотя бы потенциальной способностью к контакту. Такие цивилиза­ции мы будем называть коммуникативными. При этом контакт по­нимается здесь в широком емьгеле: это не обязательно обмен ра­диосигналами, но и, например, обнаружение ВЦ по ее астроинже нерной деятельности Поэтому цивилизация, не посылающая никаких сигналов, но активно занимающаяся астроинженерией, так­же относится к числу коммуникативных. Разумеется, после возник­новения коммуникативной цивилизации она не сразу приобретет способность к контакту, для этого требуется пройти определенный период развития. А приобретя такую способность, она утрачивает ее со временем. Это может произойти вследствие гибели цивилиза­ции, потери интереса к передаче сигналов, прекращения астроин-
женсрной деятельности или по каким-либо другим причинам. Вре­мя, в течение которого сохраняется способность к контакту, назо­вем коммуникативной фазой Нас будут интересовать цивилизации, находящиеся в данный момент[170] (одновременно с нами) в комму никативной фазе Определим число таких цивилизаций.

4.3.1. Формула Дрейка. Одна из первых формул для подсчета числа цивилизаций была предложена в начале 1960-х годов Дрей­ком:

Nc(T) = R, J:L.

В этой формуле Л/,(71 — число цивилизаций, существующих в Га­лактике в моменг Т (время 7" о учитывается ог образования Галак­тики); R* — средняя скорость звездообразования: число звезд, воз­никающих в Галактике в единицу времени; Fs — фактор выборки, представляющий собой долю из числа звезд, образующихся за вре­мя от 0 до Т, у которых развиваются коммуникативные цивилиза ции; L — среднее время жизни коммуникативных цивилизаций. Произведение дает скорость образования коммуникативных цивилизаций. Если теперь умножит., эту величину на L, го получим число коммуникативных цивилизаций, одновременно существующих в момент Т. Чтобы получить число цивилизаций, находящихся в момент Тв коммуникативной фазе, надо ту же величину R*JS умно жить на среднюю длительность коммуникативной фазы хс. В фор муле Дрейка используется среднее время жизни L, но при этом не­явно предполагается, что длительность коммуникант в ной фазы равна времени жизни цивилизаций. Што не совсем точно; тем не менее, мы будем использовать формулу Дрейка (4.2), но будем помнить, что под временем жизни коммуникативной цивилизации следует понимать, именно, длительность коммуникативной фазы. То1да NC{T) дает число коммуникативных цивилизаций, находящихся од­новременно с нами в коммуникат ивной фазе.

Так как средняя скорость звездообразования = /V* /Т, то фор­мулу (4.2) можно записать в виде

Лип =

Произведение N*Fx определяет число коммуникативных циви­лизаций, возникающих в Галактике за время ш 0 до Т, а величина L/Tпредставляет собой вероятность того, что любая наугад взятая из этих цивилизаций находится в момент 7"в коммуникативной фазе.

Выражение (4.3) позволяет получить долю цивилизаций по от­ношению к звездам и, следовательно, оценить среднее расстояние между цивилизациями:

D = d*Wf 7)’л. (4.4)

Фактор^, согласно Сагану, можно представить в виде

Fi=fpntpLPiPc; (4-5)

Здесь f — доля звезд, имеющих планетные системы, пе— среднее число планет в планетной системе с благоприятными для возник­новения жизни условиями, pL — вероятность происхождения жиз­ни на планете с подходящими условиями, р, — вероятность проис­хождения разума на обитаемой планете, р( —вероятность возник­новения коммуникативной цивилизации на планете, населенной разумными существами.

С учетом этого выражения для /г формулы (4.2) и (4.3) прини­мают вид

Nc(T) = R*fpnL, PLP, PcL; (4.2А)

NAT) = N* fpnc PL Р, P(.L/T. (4.3А)

Произведение пс— представляет число планет с благоприят­ными д)тя жизни условиями, образующихся в Галактике за время от 0 до Т, a R* Fp NL,— скорость образования таких планет. Вероятности PL, Ph Рс можно трактовать следующим образом. PL определяется отношением числа обитаемых планет, образующихся за время от 0 до Т, к числу планет с подходящими условиями, образующихся за то же время; Р — доля планет, населенных разумными существами, по отношению к обитаемым планетам, Рс — отношение числа коммуни­кативных цивилизаций, образующихся за время от 0 до Т, к числу планет, населенных разумными существами, образующихся за то же время. При этом, поскольку речь идет о вероятности реализации определенного процесса (процесса химической, биологической и социальной эволюции), вероятность его реализации должна зави­сеть от времени. Поэтому надо говорить не просто о вероятности происхождения жизни, возникновения разумных форм жизни и т. д., но о вероятности происхождения за определенное время (более под­робно мы рассмотрим этот вопрос ниже).

Помимо формулы Дрейка, различными авторами были предло­жены иные формулы для подсчета числа цивилизаций. Но проце­дура подсчета, в общем, остается неизменной. Она сводится к сле­дующему. Определим тем или иным способом число подходящих мест, на которых могут возникать коммуникативные цивилизации, отберем из чих те, на которых цивилизации действительно возни кают, и умножим полученное число на вероятность застать цивили­зацию в данный момент в коммуникативной фазе. Соответственно, общая формула для подсчета числа цивилизаций будет иметь вид

1Щ) = N0Fq ; (4.6)

N0 — число подходящих мест (существующих в момент Т либо образующихся за время oi 0 до 7), F—фактор выборки, учитыва­ющий то обстоятельство, то не в каждом подходящем месте воз­никает коммуникативная цивилизация, <у — вероятность того, что любая из Hayi ад взятых коммуникативных цивилизаций находится в момент Т в коммуникативной фазе Применяя разные способы выборки и различные выражения для вероятност и, получают раз­ные модификации с^ормулы (4.6). Сводка основных модис{)ика — ций содержится в нашей статье[171]. Отметим, что F формуле (4.6) отбор осущес твляется по отношению к числу подходящих мест В формуле Дрейка он ведется по отношению к общему числу звезд. Если же вести его по отношению к числу подходящих мест (како­выми в формуле Дрейка являются планеты с подходящими усло­виями), то фактор выборки Сбудет определяться произведением вероятностей F = PL Р, Pt

Описанную процедуру можно применить к любой ограничен­ной области Вселенной. В большинстве случаев она рассматривает­ся применительно к Галактике, Что касается подходящих мест, то хотя при обсуждении этого вопроса рассматривались различные возможности: возникновение жизни на кометах, остывших звездах и в межзвездной среде, обычно при подсчетах числа цивилизаций (как и в формуле Дрейка) в качестве подходящих мест имеются в виду лишь планеты с благоприятными для возникновения жизни условиями. В этом случае N0 = N*Fpnc.

Использование в качестве подходящих мест для возникновения коммуникативных цивилизаций только планет с благоприятными для возникновения жизни условиями означает, конечно, определен ное ограничение возможностей, определенную уступку «планетно­му шовинизму», ибо при этом исключаются разнообразные не пла нетные формы жизни, рассмотренные нами в пунктах 4.2.4 и 4.2.5. Однако такое ограничение, по-видимому, неизбежно, ибо иначе нам грозит опасность сойти с позиций более или менее твердо установ­ленных фактов и знаний и устремиться в лоно ничем не ограничен­ных спекуляций. Просто надо иметь в виду, что оценки, получен ные па основе приведенных формул, в силу отмеченных ограниче­ний, дают только нижнюю границу числа коммуникативных цивилизаций. С учетом не планетных форм жизни они могут быть значительно увеличены.

Надо сказать, что при количественных подсчетах те или иные допу­щения неизбежны: это как раз та цена, которую приходится платить за отказ от умозрительных качественных рассуждений. Строго говоря, раз деление процесса происхождения коммуникативной цивилизации на три этапа жизнь —» разум —» цивилизация, при всей кажущейся очевидности такого подхода, тоже является определенным ограничением[172], тоже пред­ставляет собой известную дань «антропоморфизму», ибо следует тому пути, каким этот процесс прошел на Земле.

Впрочем, не будем преувеличивал степень «антропоморфизма», с которым мы сталкиваемся при использовании формулы Дрейка. В отличие от некоторых более поздних «усовершенствований», где с излишней детализацией выписываются многочисленные сомножите­ли, учитывающие факторы, оказавшие влияние на происхождение жизни на Земле и ход ее эволюции, увенчавшейся появлением совре менного технологического общества, — в формуле Дрейка учитыва­ются только самые важные факторы происхождение жизни, не обя­зательно полностью похожей на нашу; происхождение разума, не обя­зательно точно такого, как наш; происхождение технологии, не обязательно повторяющей наш путь. Вместе с гем эта формула по­зволяет очерт шъ область необходимых исследований: первые два сомножителя (/?* и Fp) от носятся к компетенции астрономии, третий Пе — к компетенции астрономии и биологии; PL — это область пред биологической химии; Р, — область эволюционной биологии; Рс и L относятся к компетенции социальных наук. Одним словом, несмот — ря на неизбежно присущую ей ограниченность, формула Дрейка представляет собой удобный и полезный для анализа инструмент.

4.3.2. Оценка факторов, входящих в формулу Дрейка. Из всех факторов, входящих в формулу Дрейка, на основе современных данных, можно, более или менее точно, оценить только астроно­мические величины: TV*, Т и /?*. С точностью до коэффициента 2 они равны:

N* = 2 ■ 10м звезд, Г= 1010 лет, R* =20 зв./год. (4.7) Оценка остальных факторов менее определенная

Фактор^, по-видимому, близок к единице. Это следует из со временных представлений о формировании планетных систем в едином процессе со звездообразованием. В п. 2.1.3 мы отмечали, что у звезд спектральных классов более поздних, чем F5, на опреде­ленном этапе эволюции сформируется протопланетный диск, кото­рому передается основная доля вращательного момента протозвез­ды. Из этих представлений, подтверждаемых наблюдаемым распре делением скоростей вращения звезд различных спект ральных классов, следует, что все звезды спектральных классов от F5 до М имеют планетные системы. Атак как эти звезды составляют подавляющее большинство (более 99 %) всех звезд Галактики, то можно поло­жить Fp ~ 1.

Дополнительным аргументом в пользу такой оценки является широкая распространенность двойных и кратных систем среди звезд. В п. 2.1.2 мы видели, что от 50 до 70 % звезд представляют собой системы той или иной степени кратности. А по некоторым дан­ным, с учетом звезд малой массы, доля крат ных систем может воз­расти до 90 %. Среди компонентов этих систем встречаются и мас­сивные горячие гиганты, и обычные звезды, и белые карлики, и нейтронные звезды, и «черные дыры». Встречаются среди них и темные спутники, предетавляющие собой промежуточные тела меж­ду планетами и звездами Но коль скоро это так, то естественно до­пустить, что существуют и такие системы, в которых меньшие ком­поненты уже настолько малы, что достигают планетных размеров. В этом смысле одиночные звезды с плане1 ными системами можно рассматривать как предельный случай кратных систем с очень ма­лыми массами компонент. С другой стороны, как мы видели, и в самих кратных системах могут существовать планеты, обращающие­ся сразу вокруг обеих звезд, в случае тесных пар, или вокруг каждо­го из компонент кратной системы, в случае достаточно широких систем. Наконец, наличие богатых семейств спутников у больших планет нашей Солнечной системы тоже говорит о том, что процес­сы фрагментации при образовании небесных тел, по-видимому, достаточно типичны и должны приводить к образованию планет­ных систем у звезд

Но все это качественные соображения. В последние годы они по­лучили наблюдательное подтверждение, когда с помощью инфракрас­ных наблюдений (главным образом, на спутнике «ИРАС») вокруг мно­гих звезд были обнаружены пылевые оболочки, часть из которых пред­ставляют собой формирующиеся протоплансгные диски.

Разумеется, наибольший интерес представляет непосредственное обнаружение уже сформировавшихся планетных систем у других знезд. Эта проблема давно привлекает внимание астрономов. До самого последнего времени она казалась практически неразреши­мой Было предложено немало остроумных методов обнаружения планету других звезд, однако достигнутой точности измерения было недостаточно, чтобы реализовать их на практике, Прорыв был до­стигнут в 90-х годах XX века, и это сразу привело к обнаружению планет у большо1 о числа звезд.

Отметим, что непосредственно наблюдать нланегы даже у самых близких к нам звезд с помощью современных телескопов практи­чески невозможно. Это связано не только с очень малым световым потоком (световой поток от Венеры приблизительно в миллиард раз меньше светового потока ог Солнца), но и с тем, что планета расположена от нас почти точно в том же направлении, что и ее звезда. При таких условиях слабое излучение планеты будет терять­ся в ослепительных лучах ее собственной звезды. Чтобы «убрать» излучение звезды, можно использовать «звездный короно] раф», в котором излучение звезды экранируется аналогично тому, как это делается в солнечных коронографах, позволяющих наблюдать сол нечную корону вне затмения. Правда, надо иметь в виду, что cooi- ношение яркостей солнце/корона на много порядков ниже (благо­приятнее для наблюдения), чем соотношение звезда/планета. Но убрать звездный свет еще недостаточно, надо суметь разделить изоб­ражение звезды и планеты. Для ближайших звезд (и только для них!) это возможно. Однако «звездные коронографы» пока не созданы, и реальные возможности связывают с косвенными методами обна­ружения планет. Основные из них — астрометрический метод и метод лучевых скоростей.

Астрометрический метод состоит в измерении периодических колебаний положения звезды на небесной сфере, обусловленных ее вращением вокруг центра масс системы звезда-планета. Вследствие собственного движения звезды (точнее звезды вместе с ее планет­ной системой) в пространстве, центр тяжести движет :я по небесной севере, «выписывая» плавную траекторию, а звезда из-за вращения вокруг центра масс описывает волнистую линию вокруг этой траек­тории. Колебания звещы (амплитуда волнистой линии) тем боль­ше, чем больше масса планеты по отношению к массе звезды. Этот метод успешно применяется для обнаружения невидимых темных компонент в двойных звездах. Но обнаружение планет из-за их ма­лой массы значительно труднее. Для наземных наблюдений обна­ружение планет этим методом находится на пределе чувствительно­сти современной аппаратуры.

Метод лучевых скоростей состоит в измерении смещения спект­ральных линий в спектре звезды. При вращении вокруг общего цен­тра масс системы звезда в течение одной половины периода удаля­ется от наблюдателя, а в течение другой половины — приближает­ся к нему. Соответственно, спектральные линии смещаются то в красную, то в синюю область спек гра. Измеряя эти смещения, мож­но установить наличие планет, определить период их обращения, массу и друг ие параметры. Именно с помощью этого мет ода и были открыты первые планеты у других звезд.

История обнаружения планет полна драматическими моментами. В 1960 х годах известный американский астроном Ван де Камп сообщил об обнаружении планетной системы у Летящей звезды Барнарда в со­звездии Змееносца. Она названа так потому, что в сравнении с другими звездами очень быстро перемещается (как бы летит) по небесной сфере; угловое перемещение, или, как говорят астрономы, собственное движе ние звезды Барнарда составляет 10 угловых секунд в год! Столь значи­тельное собственное движение указывает на то, что звезда Барнарда на­ходится близко от Солнечной системы, откуда мы ведем свои наблюде ния. Действительно, это третья по близости к нам звезда (после Проксимы и Альфы Центавра), расстояние до нее составляет 1,8 парсека или около 6 св. лет. По физическим характеристикам звезда Барнарда — красный карлик спектрального класса М5 с массой равной 0,15 массы Солнца На основе многолетних наблюдений Ван де Камп обнаружил периодп ческие колебания положения звезды, которые он объяснил наличием невидимого спутника звезды (планеты) с массой в полтора раза больше массы Юпитера, обращающегося вокруг нее по сильно вытянутой эл липтической орбите с периодом около 25 лет

Открытие Ван де Клмпа по времени совпало с началом радиопоисков внеземных цивилизаций. То обстоятельство, что планета была обнаружена у одной из наиболее близких к нам звезд, говорило о том, что планетные системы должны быть Pacnpociраненным явлением Это внушало опти мизм и в отношении поиска сигналов Несколько странным казался боль­шой период и сильно вытянутая эллиптическая орбита, больше напомни ющая орбиты коме Когда эта проблема обсуж, .алась па 1-м Всесоюзном совещании по писку внеземных цивилизаций (1964 г.), проф Б В. Кукар — кин обратил внимапие иа то, что наблюдаемая картина может быть след­ствием наличия не одной, а нескольких планет у шезды Барнарда. В каче стве иллюстрации он рассмотрел, как бы выглядела Солнечная система при наблюдении подобным же методом с другой звезды Поскольку пери­оды двух наиболее массивных планет Солнечной системы — Юпитера и Сатурна примерно соизмеримы (пять оборотов Юпитера составляют 59,3 года, а два оборота Свтурна — 58,9 года), то предполагаемые астрономы с другой звезды из анализа собственного движения Солнца могли бы зак лючить о наличии около него одной планеты-гиганта, движущейся по сильно вытянутой эллиптической орбите с периодом около 60 лет. Конечно, если бы инопланетные астрономы увеличили точность своих наблюдений, то, обнаружив более тонкие ффекты в движении Солнца, они могли бы ус­тановить истинную картину строения Солнечной системы. Нечто похо жее, казалось, произошло и со звездой Барнарда. Повторный более точ иый анализ длительных рядов наблюдений позволил Ван де Кампу выделись в системе Летящей звезды Барнарда две планеты с массами 1,1 и 0,8 мае сы Юпитера, обращающихся вокруг звезды по почти круговым орбитам с периодом 26 н 12 лет на расстоянии от звезды 4,7 и 2,8 а е. После ующие исследования позволили выделить еще одну — трепло планету, причем ока­залось, что расстояния всех трех планет от звезды Барнарда удовлетворя­ют закону Тициуса-Боде, установленному для планет Солнечной систе­мы Наконец, канадские ученые О. Джелсен и Т Ульрих выделили 5 пла нет в системе звезды Барнарда. Все это было очень впечатляющим Ведь если у одной из самых близких к нам звезд имеется планетная система, напоминающая Солнечную, значит, планетные системы должны Зыть весьма распространенным феноменом, ибо иначе трудно представить, как две пла нетные системы могли оказаться практически в одном месте Галактики

К сожалению, в дальнейшем результаты Ван де Кампа подверглись се­рьезному сомнению. В начале 1970-х годов Дж Гейтвуд, в то время моло­дой аспират обсерватории Алл-тени (США), разработал усовершенство ванный астрометрический прибор с компьютерной обработкой данных и, применив его к анализу собственных движений ряда звезд, не подтвердил результат Ван де Капма. Гейтвуд полагал, что его результат вызван инстру­ментальными ошибками Однако Ван де Капм не согласился с таким выво­дом, он продолжал настаивап> на достоверности своих наблюдений.

Вопрос, таким образом, оставался открытым Когда речь идет о ре зультатах, полученных на пределе экспериментальных возможностей, истину установить очень трудно. Необходимо существенное повышение чувствительности методов. Ван дс Камп ушел из жизни в 199Ь г., и как раз в гтот год была от кры та первая из новой серии внесолнечныл планет, уже не вызывающих никаких сомнений, — планета у звезды 51 Пегаса.

Планета у звезды 51 Пегаса была обнаружена методом лучевых скоростей. Долгое время этот метол не давал нужной точности, он позволял регистрировать скорости порядка 500 м/с, а для обнару­жения т, аже такой массивной планеты, каг: Юпитер, у солнцеподоб ной звездьг требовалась скорость 12,5 м/с. Следовательно, необхо димо было существенно повысить чувствительность метода. К нача лу 90-х годов это стало возможно благодаря применению спектрометров нсзого поколения.

Первьгй успех выпал на долю швейцарских исследователей М. Майора и Д. Квелоца. Их спектрометр имел чувствительность 13 м/с и позволял на пределе обнаружить планету типа Юпитера у солнецеподобной звездьг. В 1994 г. они начали наблюдения на вы­соко! орчой обсерватории Верхний Прованс (Франция). В програм­му входил поиск планет у 142 солнцеггодобных звезд из ближайше­го окружения Солнца. В их число входила и звезда 51 Пег аса, рас­положенная на расстоянии около 50 световых лет от Солнца. Неожиданно у этой звездьг была обнаружена довольно значитель­ная лучевая скорость 60 м/с. Скорость периодически менялась с периодом 4,2 дня. Это было невероятно! Ведь период обращения планет составляет годы, а не дни, следовательно, и скорость, обус­ловленная влиянием планет, должна бьгла меняться с годичным пе­риодом Майор и Квелоц решили задержать публикацию своего от­крытия и еще раз все проверить. В июле 1995 г. наблюдения 51 Пегаса были возобновлены. Изменения скорости следовали точно установленному закону. Сомнений не оставалось: это была планет? Масса ее ггорядка массьг Юпитера, а расстояние до звездьг всего 0.05 астрономических единиц (в 20 раз меньше расстояния от Зем­ли до Солнца)! Этим и объясняется столь малый период обраще­ния планеты и большая амплитуда изменения скорости звезды, что облегчило обнаружение планеты, Из-за близости к звезде темпера­тура планеты превышает 1000 К. Поэтому в дальнейшем такие пла­не гъг стали называл «горячими юпитерами».

Осеиыо 1995 г. Майор и Квелоц доложили о своем открытии на конференции в Италии. Весть эта быстро распространилась среди дру­гих исследовательских групп, занимавшихся поисками планетных сие — тем. Среди них была группа из Сан-Францисского университета США (Дж. Марей, П. Батлер и др.), которые проводили наблюдения на Лик ской обсерватории, начиная с 1987 г. К 1994 г. их аппаратура была усовершенствована, и порог чувствительности доведен до 3 м/с. С т; кой чувствительностью можно было бы уверено обнаружить Юпитер с расстояния до 30 световых лет. За много лет наблюдений у них нако­пился очень большой материал. Чтобы сократить время компьютерной обработки, исследователи решили уменьшить число регулярно наблю­давшихся звезд со 120 до 25. Среди отброшенных оказалась и звезда 51 Пегаса’ Получив сообщение об открытии швейцарских ученых, Марси и Батлер немедленно повели наблюдения 51 Пегаса. Открытие под­твердилось. Вскоре о подтверждении сообщили и другие наблюдатели. Получив время на самых мощ компьютерах, Марси и Батлер прове­ли обработку многолетних наблюдений и обнаружили планетные сис­темы еще у нескольких звезд

В последующие годы в поиск включились и другие группы, чис­ло обнаруженных планет быстро росло. К середине ноября 2002 г число планетных систем достигло 87, причем в 11 из них обнару­жено более одной планеты; общее число планет равно 101. Самую свежую и весьма полную информацию о них можно полулить на страничке Интернет «The Extrasolar Planets Encilopaedia» по адре­су: Http://www. obspm. fr/encycl/encycl. html (или по адресу: Http://www. obspm. fr/planets), или, наконец, непосре, (.ственно в Ка­талоге внесолнечных ппанет «Extra Solar Planets Catalog», который является частью Энциклопедии, по адресу: Http://www. obspm. fr/ encycl/catalog. html

Большинство обнаруженных планет относятся к типу «горячий юпитер». Возможно, этот удивительный факт является просто след­ствием наблюдательной селекции: планеты такого типа легче обна­ружить. Но в любом случае наличие планетных систем, которые по своим характеристикам существенно отличаются от Солнечной, яв­ляется важным обстоятельством. Оно указывает на то, что наши представления о происхождении планетных систем нуждаются в коррект ировке. Особый интерес представляют случаи, когда удалось выделить не одну, а несколько планет. Примером может служить система звезды Ипсилон Андромеды (t> And), у которой удалось выделить три планеты с массами 0,71; 2,11 и 4,61 массы Юпитера и радиусом орбиты 0,06; 0,83 и 2,5 а е

Большинство действующих программ рассчитаны на обнаружь ние массивных планет (типа Юпитера). Для обнаружения планет земного типа чувствительности существующей аппаратуры пока не­достаточно. Здесь npo’ DCcc может быть связан с применением ин­терферометров[173]. Уже создан наземный интерферометр, рассмат­ривается проект большого космического интерферометра с 4-мет ровыми телескопами, разнесенными на расстояние 100 м. Недавно НАСА объявило о проекте запуска в 2004 г. астрометрическою спутника, который позволит исследовать 40 миллионов звезд и об­наружить планеты у звезд солнечного типа на расстояниях до 1000 световых лет.

Надо сказать, что обнаружение планеты у звезды 51 Пегаса, стро­го говоря, не было первым надежным обнаружением внесолнеч — ных планет. Это была первая планета, обнаруженная у обычных звезд. Но еще раньше, на несколько лег раньше, планеты были об­наружены у… пульсаров!

Период пульсаров отличается очень высокой стабильностью, вплоть до 10 14 секунды. Это позволяет по изменению периода пуль сара измерять лучевую скорость нейтронной звезды с точностью до 1 см/с (!), что совершенно недоступно дитя обычных,,везд. Еще более точно периодическое смещение нейтронной звезды при вращении ее вокруг общего цент ра масс звезда/планет а может быть определе но по измерению времени прихода отдельных импульсов, что также невозможно для обычных звезд, гак как они не дают импульсного излучения. Все это, в принципе, дает возможность обнаруживать у пульсаров планеты с массой порядка массы Земли. Однако никто не пытался этого делать, так как существование планет у пульсаров казалось совершенно невероятным. Открытие первой планеты у пульсара, как и открытие самих пульсаров, было сделано случайно.

В 1990 г. американский радиоастроном польского происхожде­ния А. Вольцшан на радиотелескопе Аресибо обнаружил слабый пуль­сар PSR 1257+12 с периодом повторения импульсов 6,2 миллисе­кунды. Он находится на расстоянии около 1000 св. лет от Со шца. Анализ вариаций периода пульсара, выполненный совместно с Д. Фрейдом, показал, что вокруг нейтронной звезды вращаются, но крайней мере, три планеты с массами 0,015; 3,4 и 2,8 массы Земли. Планеты обращаются вокруг нейтронной звезды по почти круговым орбитам с радиусом 0,19; 0,36 и 0,47 астрономических единиц и периодом 25,3; 66,5 и 98,2 дней. Интересно, что расстояния планет от звезды пропорциональны расстояниям Меркурия, Венеры и Зем­ли от Солнца (то же относится и к периодам обращения). Эти ре­зультаты были доложены на конференции в 1991 г. Позднее у пуль­сара была обнаружена еще одна далекая планета с массой 100 масс Земли (примерно втрое меньше, чем у Юпитер 0, радиусом орбиты 40 а. е. (примерно, как у Платона) и периодом обращения 170 лет.

Второй пульсар, у которого, возможно, тоже обнару жена пла­нета, — это PSR 0329+54. Он наблюдался в США в 1968-1983 гг. и на Радиоастрономической станции ФИАН в Пущино в 1978- 1994 гг Общий период наблюдений составил, таким образом, 26 лет. Обработав эти многолетние ряды наблюдений Т. В. Ша­банова нашла, что вокруг пульсара обращается, по крайней мере, одна планета с массой около 2 масс Земли, периодом 16,9 лег и радиусом орбиты 7,3 а. е. Возможно, имеется и еще одна планета на расстоянии 2,3 а. е. с периодом обращения около 3 лет. К со­жалению, выводы путинских радиоастрономов не были подтвер ждены другими исследователями, и в интернетовской таблице это обнаружение числится как «весьма сомнительное)-

Еще один весьма далекий пульсар PSR 1828-11, расположенный на расстоянии около 12 тысяч св лет от Солнца, также имеет три планеты с массами 3,12 и 8 масс Земли, обращающихся вокруг пул! сара на расстоянии 0,93; 1,32 и 2,1 а. е. с периодом соответственно 0,68; 1,35 и 2,79 лет. Как и у пульсара PSR 1257+12, у него рассто­яния планет от звезды (и периоды обращения) тоже пропорцио­нальны расстояниям от Солнца (и периодом обращения) Мерку­рия, Венеры и Земли. Данные об этом пульсаре до сих пор осфици — ально не опубликованы, поэтому в интернетовской таблице он числится как «неподтвержденный».

Зато в таблице имеется еще один пульсар с «подтвержденным» обнаружением планеты. Это пульсар PSR В1620-26, тоже весьма далекий, его расстояние от Солнца превышает 12 тыс. св. лет. У него обнаружена одна массивная планета с массой от 1,2 до 6,7 масс Юпитера, расстояние ее от звезды 10-64 а. е., а период обра­щения от 62-389 лет.

Обнаружение планет у пульсаров ставит перед астрофизика­ми весьма сложные проблемы. Ведь нейтронная звезда образует­ся в результате вспышки сверхновой. Надо иметь в виду, что вспыш­ка сверхновой — это гигантский взрыв, при котором выделяется колоссальная энергия. Если у звезды, из которой образовался пуньсар, была до вспышки планетная система, она должна была разрушиться в результате взрыва. Значит, планеты вокруг пульса­ров возникли уже после вспышки. Как именно это произошло, пока не ясно (хотя есть несколько теоретических моделей обра­зования планет на гюслевзрывной стадии). Как бы гам ни было, но наличие планетных систем у таких «экзотических» объектов, как пульсары, наряду с их наличием у обычных звезд, показыва­ет, что планетные системы должны быть широко распростране­ны в Галактике.

Итак, долгие дискуссии, размышленил, споры о существовании планет за пределами Солнечной системы завершены, поиски их увен чались успехом. Несомненно это одно из важнейших астрономи­ческих от крыгий XX века. Символично, что оно было сделано на рубеже веков. Умозрительно существование планет у других звезд казалось очевидным. Но отсутствие прямых доказательств оказыва­ло существенное влияние на научные представления в этой области. Несмотря на то, что при имеющихся средствах планеты просто не могли обнаружить, из отсутствия экспериментальных подтвержде­ний делались далеко идущие выводы — об отсутствии планет или их крайней редкости, об уникальности Солнечной системы в Галакги ке и т. д.

Хотя обнаружение внесолнечных планетных систем несомненно является важным аргументом в пользу их широкой распространен­ности, сам по себе этот факт пока еще не дае г возможности количе­ственно оценить фактор Fp Это можно сделать на основе современ­ных представлений о происхождении планетных систем. А. В. Ту- туков выполнил такую оценку и получил, что у 30% всех звезд в Галактике возникают планетные системы252. При этом общее число планетных систем в Галактике может дос гигать ) 0й.

Рассмотрим теперь следующий фактор пе. При оценке этого фактора (коль скоро мы уже ограничились рассмотрением лишь планетных форм жизни) мы должны прежде всего отобрать те звезды, около которых могут существовать планеты с подходящи ми для возникновения жизни условиями. При отборе таких звезд исключают горячие молодые звезды спектральных классов О, В и А. Это связано с тем, что, как считается, жизнь на планетах может возникнуть и развиться только в период стационарного излучения звезды (когда она находится на главной последовательности). У звезд типа Солнца этот период составляет около 13 млрд лет, а у звезд ранних спектральных классов менее 1 млрд лет. Исходя из

252 Тутуков А. В. Распространенность планетных систем в Галактике //Земля и Вселенна.. 999. № 6. С. 17-24.

14 — 4147 земного опыта это слишком короткий для эволюции срок. На­помним, что на Земле с момента ее образования до появления человека прошло около 4,5 млрд лет. Представим себе звезду спек­трального класса В5, у которой период стационарного излучения составляет всего 108 лет По истечении этого очень короткого пе­риода звезда начинает раздуваться, превращаясь в красного гиган­та, а затем сбрасывает оболочку, обнажая горячее ядро с мощным ультрафиолетовым излучением. Если бы у такой звезды после ее образования начался процесс зарождения жизни, она неминуемо погибла бы в ходе переживаемых звездой катаклизмов. Мы уже не говорим о случае, когда звезда заканчивает свою эволюцию, вспы­хивая как сверхновая. Впрочем, доля звезд ранних спектральных классов пренебрежимо мала; кроме того, они, как уже отмечалось выше, скорее всего, не имеют планетных систем, так что их исклю­чение не приводит ни к какому дополнительному отбору. При более осторожном подходе исключаются также красные карлики спектрального класса М. Время жизни их на главной последова­тельности достаточно велико (много больше, чем для звезд сол­нечного типа), но считается, что они дают слишком мало тепла и света, чтобы эффективно поддерживать жизнь на своих планетах. Остаются звезды спектральных классов F, G и К (точнее, от F5 до К5), которые по своим характеристикам близки к Солнцу. Доля этих звезд составляет около 20 %. Но это еще не все. Для того чтобы поддержать жизнь, планета должна иметь устойчивую ор­биту вокруг звезды. Как мы видели, значительное число звезд вхо ди г в состав двойных и кратных систем. В таких системах не все! да возможны устойчивые планетные орбиты С некоторой степенью произвола полагают, что условие устойчивости выполняется при­мерно для половины подходящих звезд.

Теперь надо выбрать условия уже внутри самой планетной систе­мы Для этого мы должны исходить из определенных представлений о том, какие условия необходимы для возникновения и развития жизни. А это неи? бежно приводит к вопросу, который нам, возмож­но, хотелось бы избежать — о формах и субстрате внеземной жизни. Желая сохранить твердую почву под ногами и следуя уже избранно­му пути, мы вынуждены ограничиться единственно известной нам формой жизни и в качестве «нормы существования» принять усло­вия, необходимые для возникновения и развития водно-углеродной, белково-нуклеиновой жизни. Таким путем мы найдем, по крайней мере, нижнюю границу интересующего нас фактора.

Ч гобы обеспечить необходимый температурный режим, плане­та должна находиться в пределах гак называемой «зоны жизни» или экосферы (см. § 3.2). Размеры ее зависят от температуры централг ной звезды. Так, для Солнца экосфера простирается от 0,7 а. е. до 1,3 а. е., а для красного карлика класса М 5 — приблизительно от 0,02 до 0,05 а. е. Кроме того, масса планеты (как уже отмечалось в предыдущем параграфе) должна быть достаточна для удержания ат­мосферы, но не слишком велика. Оба эти условия приводят к том)-, что планета подходящих размеров должна находиться на подходя­щем расстоянии от своей (везды. Какова вероятность выполнения этих условий? В Солнечной системе из 9 планет лишь одна -— наша Земля — находится в пределах зоны жизни[174] и имеет к тому же подходящие размеры. Исходя из этого можно заключить, что для Солнечной системы вероятность нахождения подходящей планеты в подходящем месте составляет приблизительно 0,1. Можно при­нять эту оценку в качестве типичной для других планетных систем. Пусть п — среднее число планет в планетной системе (по аналогии Солнечной системой можно принять п ~ 10), тогда:

Отметим, что некоторые авторы учитывают’ долю звезд подхо­дящих спектральных классов и долю подходящих звезд с устойчи­выми планетными орбитами при оценке срактора^. Поэтому для сопоставления результатов различных авторов удобней использо­вать величинуЭта величина приводится в 3-м столбце табли­цы 4.3.1 (см. с. 429).

Перейдем теперь к оценке вероятностей PL, Р,, Рс. Начнем с Вероятности происхождения жизни PL. В п. 4.2.3 мы познакоми­лись с тем, как образу ются основные «строительные блоки» биохи­мии (аминокислоты, нуклеотиды и т. д.) и как из этих «кирпичи — ковч путем полимеризации возникают более сложные органичес­кие молекулы. Но там же мы отмечали, что до сих пор остаются полностью неясными последующие этапы происхождения жизни. Прежде всего — каким образом «запускается» механизм наследствен­ности, как возникают системы такого уровня сложности, начиная с которого вступает в силу естественный отбор, характерный для живых систем.

Существует точка зрения (и она активно пропагандируется в по­пулярной литературе), согласно которой образование первых бел­ковых молекул и первых молекул ДНК произошло чисто случай­но — путем случайного сочетания имевшихся в первобытном океа­не простых молекул. А так как вероятность случайного образования достаточно сложных систем (какими, несомненно, являются живые системы) исчезающе мала, то, с этой точки зрения, происхождение жизни на Земле является чудом, повторение которого где либо в другом месте Вселенной крайне маловероятно. Рассмотрим в каче­стве иллюстрации вероятность случайного образования одного из хорошо известных белков — гемоглобина. Молекула гемоглобина состоит из 4-х полипептидных цепей по 150 элементов (звеньев) в каждой цепи. Всего, таким образом, имеется 600 звеньев, каждое звено — это молекула той или иной аминокислоты. Поскольку в состав живых организмов входят 20 различных аминокислот, то число всевозможных комбинаций из 20 аминокислот при длине цепочки 600 звеньев равно 20’00, и вероятность чисто случайного образования молекулы гемоглобина составляет 1/2О600 = 10 7!t0 (!) •— число практически не отличающееся от нуля. Если же принять во внимание все существующие в природе аминокислоты, а не только те, что входят в состав живых организмов (ведь первоначальный отбор должен был производиться из всех аминокислот), то вероят­ность упадет до величины Ю-1200. И это для простейшего из белков! Если же взять молекулу ДНК, входяшл ю в состав наших хромосом, то вероятность ее чисто случайного возникновения равна 4"410 = QO"2-4’10 — величина, которая «доказывает» абсолютную не­возможность происхождения человека.

Ошибочность подобной аргументации состоит в том, что такой чисто комбинаторный подход не применим к процессу формиро­вания сложной высокоорганизованной системы. На основе простой комбинаторики исходных элементов невозможно за разумное вре­мя получить не только белковую молекулу, но и более простые сис­темы, существующие в природе. Процесс формирования сложной системы гшо. екаег таким образом, что на каждой стадии такого процесса образуются промежуточные подсистемы с присущими им структурными особенностями, благодаря которым на последующих этапах уже не могут реализоваться любые комбинации исходных элементов. Реализуются только некоторые, «разрешенные» комби­нации, а это сокращав общее число комбинаций, повышает веро­ятность реализации процесса (или сокращает время его реализации). Согласно теории Дж. Бернала (1901-1971), существенную роль в этом процессе играет иерархическое строение возникающих струк­тур, каждая из которых включает в себя структуры и процессы, суще­ствующие на более низком уровне. В результате число возможных путей формирования некоторой структуры высшей сложности из ее элементов (субструктур) уменьшае тся, а вероятность образования слож­ной структуры возрастает по сравнению с тем, чго имеет место при ее формировании непосредственно из исходных элементов.

Можно проиллюстрировать это положение на примере форми рования языка. Казалось бы какое отношение имеет язык к обсуж­даемой проблеме? Но ведь язык — это тоже сложная система, а за­кономерности формирования сложных систем имеют много обще­го. Рассмотрим для определенности письменную речь. Исходным элементом ее являются буквы, из них с соблюдением определенных закономерностей образуются слова, из слов строятся предложения, и здесь действуют свои закономерности: порядок слов в предложе­нии, согласование в роде, числе, падеже. Наконец, предложения следую " друг за другом, подчиняясь более сложным законам смыс­ла, логики и т. д. Благодаря этому возникают определенные ограни­чения на сочетания исходных элементов, букв (а также слов, пред­ложений, абзацев). В результате огромное множество априори воз можных «предложений» — вроде: «ыыыуууя гнньл мммбббщь аъ» — не появляется в осмысленном русском тексте. Точно гак же в про­цессе формирования сложной материальной системы допускается не всякая связь, не всякая комбинация, а лишь такая, которая, по выражению А. Д. Урсула, «предопределена и закреплена всем пред­шествующим развитием»[175]. В этом смысле и химическая эволюция подобна повествованию. Написав отрывок эволюционной повес­ти, природа закономерно определяет несколько следующих «букв», затем «слов», «предложений», пока не завершит свою творческую работу ио созданию живой системы.

К сожалению, мы не знаем закономерности этого процесса. Поэтому в настоящее время ) нас нет достоверных данных для на­дежной оценки вероятности PL. Разумеется, это не означает, что PL Очень мала — не следует путать невысокую надежность в оценке вероятности с величиной самой вероятности.

Можно подойти к оценке величины PL, исходя из времени реа­лизации процесса. Для любого, даже чисто случайного, процесса существует характерное время, по истечении которого интересую­щее нас событие произойдет практически неизбежно, ибо опыт повторится достаточное число раз. Тем более это относится к тако­му квазидинамическом) процессу, как предбиологическая эволюция Причем здесь характерное время определяется с учетом тех законо­мерностей сформирования сложных систем, тех квазидинамических связей, о которых говорилось выше. Если оно окажется меньше вре­мени существования планеты с подходящими условиями, то по ис­течении характерного времени жизнь на такой планете с неизбеж ностью возникнет. Время существования планеты с подходящими Условиями (точнее, время существования подходящих условий на планете) определяется временем жизни звезды на главной последо­вательности. Следовательно, условие возникновения жизни на пла­нете можно записать в виде

Характерное время процесса прохождения жизни на Земле времени жизни звезды на главной последовательности

Для одних планет это условие выполняется, для других нет. Доля планет, для которых оно выполнено, и определяет вероятность PL Происхождения жизни на планете с подходящими условиями. На Земле это условие было выполнено. Если для большинства планет характерное время происхождения жизни не сильно отличается от характерного времени для Земли, то для них условие (4.8) тоже выполняется, и тогда вероятность PL близка к единице. Если же ха­рактерное время для Земли является нетипичным, если на большин­стве планет процесс длится дольше, чем на Земле (что само по себе является уже сильным допущением), то тогда все зависит от того, с каким «запасом» это условие было выполнено на Земле. Если оно выполняется с большим запасом, тогда для значительной части пла­нет оно тоже будет выполнено, несмотря на то, что для них про­цесс длится дольше, чем на Земле. Если же запас невелик, тогда для

Большинства планет это условие не выполняется, и величина PL, со­ответственно, мала.

В годы становления проблемы SETI считалось, что процесс хи­мической эволюции на Земле длился несколько миллиардов лег, что сопоставимо с возрастом Земли и почти одного порядка с возрастом Вселенной. Как отметил в то время А. А. Нейфах755, незначительное изменение физических условий на других планетах, по сравнению с земными условиями, може г увеличить срок химической эволюции на 1-2 порядка, и тогда для происхождения жизни потребуется время, превышающее возраст Вселенной. Если это имеет место для боль­шинства планет, то PL много меньше единицы. Новые данные пока­зали, что характерное ьремя происхождения жизни на Земле гораз­до меньше, чем предполагалось ранее. По существу, жизнь возникла на Земле сразу же после того, как закончился процесс ее формирова­ния. Если даже допустить, что на других планетах процесс по каким — то причинам длился дольше, чем на Земле, его длительность, из ja болтшого запаса, для большинства планет, по-видимому, все же не превышает времени жизни звезды на главной последовательности Исходя из этого, можно предположи в PL~ 1.

Перейдем теперь к оценке вероятности Рг Прежде всего надо оговорить, что мы понимаем под термином «разумная жизнь». Понятие «разум», как и понятие «жизнь», кажется первоначально интуитивно ясным. Но определить их не так просто. Где та грань, которая отделяет живое от неживого? Где критерий, позволяющий отделить разумное от неразумного? Разумны ли высшие животные, или разум — прерогатива только человека? Даже в применении к земной жизни эти вопросы вызывают известные трудности. Тем более сложным представляется вопрос о возможных фоомах вне­земного разума. Мы должны быть готовы к тому, что разум, с кото­рым нам придется ветре гиться и вступить в контакт, может прини­мать самые неожиданные формы. На первый взгляд, SETI позво­ляет значительно упростить проблему. Если исходить из узкого Понимания SETI — поиск и обнаружение сигналов от внеземных цивилизаций, то под «разумными существами» можно понимать су щест ва, способные создавать мощные радиопередатчики и радиоте­лескопы, или, говоря более общо, — способные обмениват ься ин­формацией по каналам связи. Какова физическая, химическая и био­логическая природа таких существ — с этой точки зрения, совер­шенно несущественно. Однако пытаясь оценить число цивилизаций по формуле Дрейка, мы вынуждены были ограничиться рассмот­рением вполне конкретной белково-нуклеиновой формы жизни, воз­никающей на планетах, обращающихся вокруг подходящих звезд. И интересующая нас сейчас величина Pt есть вероятность происхожде­ния разумных су ществ именно на такой обитаемой планете в про­цессе биологической эволюции.

Нам известен лишь один пример биологической эволюции на Земле, приведший к возникновению разумного вида «Homo sapiens». Нельзя сказать, что мы хорошо представляем себе процесс биоло­гической эволюции. После первых успехов дарвиновской теории перед ней возникли серьезные трудности. Положение здесь напо­минает ситуацию в проблеме происхождения жизни: чем больше мы уг лубляемся в изучение эволюции, тем менее понимаем, каким образом она привела к возникновению человека. Имея в виду эти трудности, И. С. Шкловский высказал мысль, что на Земле, наряду с мутациями и естественным отбором, по-видимому, действовали еще какие-то факторы, роль которых пока еще окончательно не ясна. Поэтому мы не можем надежно оценить величину Р. Это, конечно, не означает, что величина Р,- очень мала. Здесь, как и в случае с веро­ятностью PL, не следует путать на тежность в оценке вероятности ^которая может быть очень малой) с величиной самой вероятности.

Дополнительные трудности возникают в связи с характером са­мого эволюционного процесса. Многие эволюционисты отмеча­ют, что, по мере усложнения организмов, пути эволюции все более и более разветвляются. И далеко не все из них ведут к появлению разумных существ. Значит, на другой планете эволюция может пой­ти по «тупиковому» пути. Если это так, то природе прйдется поста­вить много опытоз на разных планетах, прежде чем на одной из них опыт увенчается успехом и эволюция пойдет по пути, который приведет к появлению разумных существ. Поэтому, как подчерки­вает Шкловский, если даже считать, что возникновение разумной жизни во Вселенной есть закономерный процесс развития материи, из этого вовсе не следует, что эволюция живой материи на каждой Планете неизбежно должна привести к возникновению разума.

Насколько уникален путь земной эволюции? Если иметь в виду все детали этого пути, то он, конечно, уникален. И земное человечество так же уникально, как и любой биологический вид на Земле. По го­воря о поисках внеземного разума, мы вовсе не должны ограничи­ваться какой-то внеземной копией земного человечества, следователь­но, нет необходимости в том, чтобы пволюция на других планетах повторяла во всех деталях путь земной эволюции. Важны лиш:, ее главные, существенные черты. Каковы же эти существенные черты?

Биологическая эволюция на Земле rif отекала в направлении на­растающей дифференциации функций, выполняемых отдельными

Органами и тканями. Если в однокле точном организма все функции совмещены, то уже у первых многоклеточных opi анизмов начинает­ся разделение между ткапями: появляется мышечная гкань, выполня­ющая функции движения; затем появляются различные специализи­рованные органы и ткани, выпо 1няющие функции дыхания, пище­варения, размножения и т. д., возникает система кровообращения, появляются рецепторы (или органы чувств), связывающие организм с окружающей средой. Это усложнение организмов, появление спе­циализированных органов и тканей неизбежно требует создания уп­равляющих механизмов, иначе организм не сможет функциониро­вать как единое целое. Появляется нервная и эндокринная система, выполняющие функции управления. Появление нервной системы на определенном этапе эволюции, или, говоря шире, — появление не­которой управляющей системы, можно, по-видимому, считать зако­номерной. Более сложной является проб тема эволюции нервной си­стемы до такого уровня, когда возникает то, что мы называем словом «разум». С понятием «разум» (в отличие от «животного ума») обыч­но связывается способность к абстракт ному мышлению, слособность познавать окружающий мир и самое себя, т. е. сгроигь модели мира с помощью абстрактных понятий и использовать результаты познания в соответствии со своими целями. Для возникновения разума требу­ется выполнение ряда условий, сочетание ряда факторов. Прежде всего имеет значение, конечно, количество нейронов в центральной нервной системе, а следовательно, объем мозга и размер живогно1 о. Но одного этого, разумеется, недостаточно. Как поцчеркивает аме­риканский антрополог Р. Ли, необходимым условием возникнове­ния разума является сложная социальная жизнь животного. Еще Фрид­рих Энгельс) казывал на важную роль трута в процессе происхожде­ния человека. Огромное значение имело и появление языка как средства коммуникаций между членами зарождающегося человечес­кого общества. Хотя язык обслуживал определенные материальные потребности, он имел свою собственную логику развития. Развитие языка в значительной мере стимулировало развитие разума, протека­ло в диалектическом единстве с его развитием. Имея единичный при­мер развития мыслящего вида на Земле, мы не знаем, насколько ти­пичным является этот процесс, обязательно ли при всех условиях эволюция управляющих систем приведет к появлению разума.

Этот вопрос активно обсуж тался на конференции CETI в Бюракане в 1971 г. Ф. Моррисон обрати I внимание на то, что человек не имеет близких родственников в отряде приматов По его мнению, это может быта следствием того, что они были уничтожены в борьбе за существо­вание в процессе становления вида Homo. Если это гак, то могли быть другие гуманоидные виды, и один из них неизбежно должен был стан, разумным. Более того, как отметил американский астрофизик Т. Голд, соперничество между двумя высокоразвитыми группами животных мог­ло способствовать происхождению разума. В конце концов, разум явля­ется полезным эволюционным приобретением, поэтому можно думать, что рано или поздно он должен возникнуть. Эту мысль поддержал извес­тный американский кибернетик М. Мински, специалист по искусствен­ному интеллекту. Он заявил, что разум должен был появиться хотя бы потому, что опасно иметь мало разума[176].

Каковы основания ожидать, что на Земле могли быть дру1 не гумано — идпые видьг? Моррисон видит их в своеобразных свойствах биологичес­кой конвергенции в процессе эволюнии видов Под биологической кон­вергенцией понимается эволюционное сближение признаков различных организмов, живущих в сходных условиях. Это сближение может про­явиться как подобие морфологических признаков (например, развитие оптимальной гидродинамической формы тела у тунца, ихтиозавра и дель­фина, принадлежащих к различным классам животного мира), гак и в появлении функционально одинаковых органов (возникновение глаз у моллюсков, насекомых и позвоночных)[177]. Пример биологической кон­вергенции Моррисон видит и в том, что на Земле имеются, по крайней мере, два биологических вида (человек и дельфин), обладающих высоко­развитым мозгом. То обстоятельство, что среди многочисленных путей эволюции лишь один привел к появлению разумных существ, по мнению Моррисона, вполне объяснимо, ибо наличие одного очага разума унич­тожает соседней. Не будь человека, среди млекопитающих нашлись бы другие виды, которые развились бы до разумных форм

Если эти соображения верны, то происхождение разума можно рассматривать как неизбежный результат биологической эволюции На основании этого можно было бы положить Pi = 1. Но остается еще вопрос о длительности процесса биологической эволюции. На Земле этот процесс занял значит ельно больше времени, чем проис­хождение жизни. Длительности его практчески равна возрасту Зем­ли и, действительно, одного порядка с возрастом Вселенной. Изме­нение. длительности эволюции на других планетах всего в несколько раз по сравнению с Землей (в сторону увеличения) приводит к тому,

Что для происхождения разума на этих планетах может не хватить времени. Конечно, это отнасшса не ко всем планетам, на некото­рых из них эволюция может быть даже короче, чем на Земле. Но, во всяком случае, для части планет такая ситуация может иметь мес­то. Поэтому для Р, можно принять более осторожную, по сравне­нию с PL, оценку: Pt < 1. Впрочем, как видно из таблицы 4.3.1, оценки этих факторов у различных авторов отличаются не сильно.

Остается оценить вероятность Рс образования технически раз­витой цивилизации. История человечества знает немало цивилиза­ций, которые возникали, достигали расцвета и гибли по тем или иным причинам внутреннего и/или внешнего характера. При этом различные цивилизации на Земле возникали в разное время в раз­личных местах и, по-видимому, независимо дру1 от друга. Если в отношении таких цивилизаций, как Китай, Индия, Египет, можно говорить об их взаимном влиянии, то цивилизации американского континента (инки, ацтеки и др.), вероятно, возникли независимо от цивилизаций Старого света. Если это так, то можно думать, что образование цивилизаций есть закономерный этап в эволюции мыс­лящих существ. Бытует, правда, и такое представление: все цивили­зации как Старого, так и Нового света, образовались от одной древнейшей Працивилизации. Но оно не отменяет вывод о зако­номерном характере возникновения цивилизаций, Менее опреде­ленным является вопрос о закономерностях появления развитой технологии, при которой можно говорить о межзвездной связи. Наши представления базируются на изучении человеческого опы­та, и мы не знаем, какие из закономерностей исторического раз­вития являются специфическими, присущими только человеческо­му обществу, и какие имеют универсальный характер. Учитывая, что время возникновения технологического общест ва (105-н106 лет) мало по сравнению со временем биологической эволюции, мож­но положить Рс~ 1.

Вспомним, что нас инжересуют коммуникативные цивилизации. Если даже допустить неизбежность возникновения технически раз­витых цивилизаций, остается еще неясным вопрос — обязательно ли они пожелают установить контакт с другими мирами. Каковы побу­дительные мотивы контакта? По мнению профессора Д. Я. Марты­нова (1906-1989), они могут представлять собой сложный комплекс «из любознательности (научного интереса), тщеславия и альтруиз­ма»258. Вероятно, это в какой-то мере справедливо для нашей земной цивилизации в ее нынешнем состоянии развития. Но чго мы знаем о побудительных мотива-: иных цивилизаций? Думается, что мотивы Moiyr бьгть более глубокими. Не исключено, что кот акт с другими сообществами разумных существ является необходимым условием сохранения и дальнейшего развития для каждой цивилизации после того, как она достигнет определенного уровня развития. Если это гак, то любая цивилизация, начиная с определенно1 о момента, всту­пает в коммуникат ивную фазу.

Подведем предварительные ито1и. В табл. 4 3.1 приведены оцен­ки факторов в формуле Дрейка, выполненные различными автора­ми. Если принять скорость звездосбразовшия R* = 20 звезд/год, то для скорости возникновения цигилизаций R = R*Fs получим значе­ния, приведенные в последней строке таблицы. Чтобы получить чис­ло цивилизаций, надо эту величину умножить на L. Например, ио оценкам, принятым в проект «Циклоп», R = 1, и число цивилиза­ций в Галактике, находящихся в коммуникативной фазе, Nc(T) = L,

25* Мартынов Д. Я Выступление на Перьом Всесоюзном совещании по внезем­ным цивилизациям / Вне-емные цивилизации. — Ьреван, 1965. С. 34.

Т. е. численно равно выраженной в годах длительности коммуиика тивной фазы. При других оценках имеем, соответственно, иные зна­чения /?, т. е. иные значения коэффициента при L в формуле для числа цивилизаций Nc(t) = Л — Отсю (а видно, какое большое значе­ние для оценки числа коммуникативных цивилизаций имеет вкемя жизни цивилизаций или длительность коммуникативной фазы. К обсуждению этой величины мы теперь и переходим.

4.3.3. Время жизни коммуникативных цивилизаций (длитель­ность коммуникативной фазы). О времени жизни технически раз­витых цивилизаций (как и о распространенности разумной жизни во Вселенной) имеются две противоположные точки зрения. Со­гласно одной из них, время жизни цивилизаций существенно огра­ничено: оно может составлять нескилько сотен, несколько тысяч, может быть, несколько миллионов лет, но оно, во всяком случае, очень мало по сраьнению с космогоническим масштабом времени. Это так называемая кори шил шкала жизни. Согласно другой точке зрения, время жизни технически развитых цивилизаций неопреде­ленно велико. Раз возникнув, они развиваются, практически, нео­граниченно долго, постоянно приспосабливаясь к новым условиям (или создавая для себя новые условия), преодолевая новые трудно­сти, добиваясь новых побед в преодолении стихийных сил приро­ды С этой точки зрения время жизни коммуникативных цивилиза­ций може* быть соизмеримо только с возрастом Галактики (длин­ная шкала жизни).

Напомним, что величина L в формуле Дрейка представляет со­бой среднее время жизни коммуникативных цивилизаций. Следо­вательно, могут быть цивилизации, время жизни которых как боль­ше, так и меньше L. Особый интерес представляют цивилизации с длительностью коммуникативной фазы порядка Т, т. е. т. орлдка воз­раста Галактики. Есш одна такая цивилизация когда-то возникла в Галактике, го она и сейчас находится в коммуникативной фазе. Можно ли рассчитывать, что такие цивилизации существуют, или время их жизни ограничено какими-то внешними или внутренни­ми причинами? В литературе по проблеме SETI обсуждалось не­сколько возможных причин гибели высокоразвитых цивилизаций: 1) самоуничтожение в результате термоядерной катастрофы или какого-то другого открытия, которое может привести к непредви­денным и неконтролируемым последствиям; 2) генетическая опас­ность связанная с «грузом» неблагоприятных мутаций, сохраняю­щихся в популяции высокоразвитых существ благодаря применению медицины; 3) ограниченная емкость мозга отдельного индивидуу­ма, что в сочетании с быстрым росгим информации254 может при­вести к чрезмерной специализации и, как следствие ее, к вырожде­нию; 4) кризис, связанный с появлением искусственных разумных существ. К этому можно добавит ь еще загрязнение окружающей сре­ды, организационный, демографический и энергетический кризис, а также потерю интереса к науке и технике, что, практически, приве­дет к окончанию коммуникативной фазы Все эти сценарии навеяны состоянием нашей земной цивилизации. Неизвестно, насколько они типичны. С другой стороны, могут быть и иные противоречия, с которыми сталкиваются развивающиеся космические цивилизации и о которых мы не имеем никакого понятия.

Следует иметь в виду, что хотя названные (и не названные) при­чины могут в разной степени влиять на продолжительность жизни технически развитых цивилизаций, совершенно не обязательно, чтобы каждая из них (или они все вместе) с фатальной неизбежно­стью приводили к постепенной или катастрофической гибели ци­вилизаций. Как правильно подчеркивает Н. С. Кардашев, указанные причины, по-видимому, являются весьма существенными для каж­дой цивилизации на определенном этапе ее развития, но это не зна­чит, что они являются принципиально неустранимыми во всех слу­чаях и для всех цивилизаций. Близкая точка зрения была высказана американским биосризиком и футурологом Дж. Платтом. Он счи­тает, что в истории к тждой цивилизации могут встретиться опреде­ленные критические моменты (критические точки). Не всякая ци­вилизация сумеет преодолеть их, какая-то часть обществ может по­гибнуть, но другие выживут и будут развиваться дальше. Вскоре они встретятся с новой кризисной ситуацией, новым порогом, и опять часть обществ погибнет, а другая часть преодолеет этот порог и бу­дет развиваться до тех пор, пока не встретится с новым и т. д Пере ход через каждый порог будет приводи гь к потере цивилизаций. Но какая-то, пусть небольшая, часть обществ, по мнению Платта, сможет найти решение всех проблем, эти общества преодолеют все пороги и будут развиваться неограниченно долго.

Каково соотношение между числом таких цивилизаций и циви­лизаций с короткой шкалой жизни? Этот вопрос исследовался К. Са­ганом260. Пусть Z-д— среднее время жизни долгоживущих цивили­заций, a LK — среднее время жизни короткоживущих цивилизаций; /л — доля долгоживущих цивилизаций из числа всех цивилизаций, возникающих за время от 0 до Т (1 — Я — доля короткоживущих цивилизаций. Тогда общее число цивилизаций в Галактике в мо­мент Т:

N(T) = RfaLa + R (1 -/д) LK = RL—

R — средняя скорость возникновения цивилизаций в Галактике (R = R*fx), R/л — скорость возникновения долгоживущих цивили­заций, R( 1 —/л) — скорость возникновения короткоживущих циви­лизаций; 1-й член даег число долгоживущих цивилизаций, а 2 й — число короткоживущих цивилизаций; L — среднее время жизни, усредненное по всем цивилизациям:

(4 10)

Несмотря на то, что доля /д может быть очень мала, число долго — живущих цивилизаций, существующих в данный момент Т(одновре — менно с нами), благодаря большой длительности их жизни Ltl может намного превосходить число коротко живущих цивилизаций.

Примеоы

1. Пуста Z-д = 109 лет, LK = 103 лет, Д = 10~2 (т. е. на 100 цивилизаций возникает одна цивилизаций с длинной шкалой жизни и 99 — с короткой шкалой жизни). Принимая R = 0,1 год"1 (одна цивилизация возникает раз в 10 лет), Т= Ю10 лет, получим число цивилизации, которые возникают за врс мя от 0 до Т: п, к(Т) = LO7; NJT) = 109. Число цивилизаций, одновременно существующих г I мент Т: NJJ) = 0,1 х 10"2х 109 = 106; NJJ) = 0,1 х (1-10"2) х х103 = 102 Отсюда видно, хотя общее число цивилизаций с короткой шкалой, обрат ющихся за все время существования Галак! ики, на два ворялка больше числа долгоживущих цивилизаций, в данный момент времени соотношение между ними обратное: число цивилизаций с короткой шкалой на 4 порядка меньше числа цивилизаций с длинной шкалой В этом примере L = 107 дет, N(T) = Ю-1 х 107= 106 = ЩЩ.

2. Пусть теперь |д = 1010, LK = 102,/, =10"6. Тогаа: я;1(Г) = 103; /гк(7) = 109; АиТ) = 10?; NK( Т) = 10. В этом примере все цивилизации с длинной шкалой, возникшие за время от 0 до Т, существуют и в настоящий момент, и хогя доты их очень мала (Ю-6), число их в данный момент на 2 порядка превосходит число короткоживущих цивилизаций Здесь L = 1С4 лет, N(T) = 103 = N„(T).

260 Sagan C. On the Detectivity of Advanced Galactic Civilizations // Icarus. 1973. V. 19. P. 350-353.

К. Cai ан обращает внимание на то, что разрыв во времени меж­ду долгоживущими и короткоживущими цивилизациями создает не­преодолимый культурный барьер между ними. Такие цивилизации откроют законы природы и изобрету технологию, применение ко­торой будет казаться нам неотличимой от магии. Они будут, по всей вероятности, изучать примитивные формы жизни и прими­тивные цивилизации, но вряд ли будут особо обеспокоены уста­новлением связи с ними; во всяком случае — не более чем мы обес­покоены установлением контакта с бактериями. Поэтому в иерар­хии космических цивилизаций, по-видимому, существует горизонт коммуникативного интереса. Высокоразвитые цивилизации могут осуществлять оживленный коммуникативный обмен между собой посредством неизвестной нам технологии и при этом будут для нас оставаться «за горизонтом». Существование коммуникативного го­ризонта во много раз уменьшает число цивилизаций, с которыми мы можем вступить в контакт.

Определим число цивилизаций внутри горизонта. Они состоят из коронюживущих цивилизаций и небольшой доли / долгеживу — щих цивилизаций, которые возникли совсем недавно и поэтому еще не успели выйти за пределы коммуникативного горизонта. Возраст этих цивилизаций х < LK. Если скорость возникновения цивилиза­ций постоянна (не зависит от времени), то они равномерно распре­делены по возрасту. Поэтому деля J равна LK/L]V А для цивилиза­ций с возрастом х > LK их доля составляет (1 -/ = [Ll{—Lt)/L.A, эти цивилизации лежат за пределами нашего горизонта. Число циви­лизаций с длинной шкалой, которые, в силу малого возраста, еще находятся в пределах нашего горизонта:

NT) =f‘Nn(T) =f%RL,n = f.iRLl..

Общее число цивилизаций внутри горизонта:

N( Т) = R( 1 -/,)LK + Я/А-

Здесь первый член определяется цивилизациями с короткой шка­лой жизни (все они лежат внутри горизонта), а второй член опре­деляется недавно возникшими цивилизациями с длинной шкалой (возраст которых не превышает LK). Поскольку /л « 1, то N~ R(l -/я) LK, т. е. совпадает с числом короткоживущих цивилиза ций Таким образом, в то время, как общее число цивилизаций (су­ществующих в момент Т) определяется долгоживущими цивилиза­циями, число цивилизаций внутри горизонта определяется корот — коживущими цивилизациями. В рассмотренном выше примере: Ln = 109, LK = 103,/, = 10"2, R = 10-‘, первый член равен 102, а второй равен 1. То есть на 100 кратковременно живущих цивилиза­ций приходится одна долгоживущая, попавшая внутрь горизонта.

Из этих соображений вытекают определенные выводы относи­тельно стратегии поиска. Поскольку общее число цивилизаций в данный момент определяется долгоживущими цивилизациями, то даже при большом числе цивилизаций цивилизации с короткой шкалой жизни относительно редки и расстояние между ними вели­ко. Полому обнаружить их сравнительно трудно. Напротив, высо­коразвитые цивилизации, с длинной шкалой жизни, расположены ближе и обнаружить их было бы проще, но они находятся за пре­делами коммуникативного горизонта. Получается «заколдованный круг». Впрочем, если допустить, что небольшая часть высокоразви­тых цивилизаций проявляет интерес к контакту с примитивными обществами, то, именно, связь с ними окажется для нас доминиру­ющей. А гак как такие сверхцивилизации можно обнаружить на меж­галактических расстояниях (см. гл. 1), то наилучшая стратегия, по мнению Сагана, состоит" в том, чтобы искать высокоразвитые циви­лизации II и III типа среди ближайших галактик, вместо того, что­бы искать цивилизации I типа среди ближайших звезд. Поиск сиг­налов от галактик, насчитывающих миллиарды звезд, имеет несом­ненные преимущества перед поиском от отдельных звезд. И, однако, не слс дует пренебрегать и ближайшими окрес гностями. Ведь, как следует из проведенного анализа, высокоразвитые цивилизации могут находиться «совсем рядом» с нами Было бы обидно упус­тить возможность контакта с такими цивилизациями.

Но вернемся к времени жизни коммуникативных цивилизаций. Возможность двустороннего обмена информацией зависит от со­отношения между длительное! ыо коммуникативной фазы L и вели­чиной запаздывания при межзвездных «переговорах». Для того чтобы двусторонняя связь была возможна, время жизни цивилиза­ций должно превышать некую критическую величину LKp = /за|| = = 2d/с (D— расстояние между цивилизациями, с — с корость света). Принимая во внимание выражение (4.4) для D, можно получить:

LK1, = (2^A)^(77/S)’A.

Полагая d* = 6,5 св. лет, Т= 10’°лет, получим следующие величины LK(„ соответствующие значениям/5, приведенным в таблице 4.3 1:

Согласно С. фон Хорнеру, эффективный обмен информацией между цивилизациями, вследствие эффекта «обратной связи» мо­жет привести к существенному увеличению длительности коммуни­кативной связи. Следовательно, если L > LK(„ то после уст ановления контакта L начинает возрастать; если же L < LKp, то эффект обрат­ной связи отсутствует, и L остается малым. Таким образом, L може! быть либо меньше LK[„ либо много больше этой величины. Циви­лизации, время жизни которых близко к LRp, должны быть крайне редки. До какой степени возрастает величина L после установления контакта? Может быть, установление сьязи с другими мирами это и есть тот главный порог, который должна достичь и преодолеть раз­вивающаяся цивилизация, после чего она приобре тает возможность безграничного развития. В таком случае LKp можно приюты, за тот «водораздел», который разделяет цивилизации на две группы: в пре­делах нашего коммуникативного горизонта и за его пределами

В приведенных выше примерах мы искусственно принимали долю долгоживу щих цивилизаций очень малой. Eon i допустить, что лю­бая из возникающих цивилизаций может приобрести возможность безграничного разви гия, т. е. положить /д = 1, то при тех же зпа чениях R = 10"’ цивилизаций в год и Т = 10’° лет получим N(T) = 10<;. В наиболее благоприятном случае, когда Fpne = 1 и PL=P, = P(.= 1; при этих условиях R = R* = 20 год"1 и HЈFi = 2 • 10", т. е. равно числу звезд в Галактике. Это означает, что около каждой звезды имеется развитая цивилизация. Все они находятся за преде­лами нашего коммуникативного горизонта. Цивилизации типа на­шей составляют небольшую долю молодых, недавно возникших ци­вилизаций с возрастом X < Lkp. которые еще не успели вступить в Галактический KJtv6.