Проблема существования и поиска внеземных цивилизаций

 

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ  АГЕНТСТВО ПО  ОБРАЗОВАНИЮ

 

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

 

 

 

 

           

            

 

Реферат

 

по дисциплине «КСЕ»

 

«Проблема существования и поиска внеземных цивилизаций»

 

 

 

 

 

Студент____

 

Группа                                 _____

 

Руководитель_________________________________(____________)

 

Рецензент____________________________________(____________)

 

                        

                                              

 

Москва   2014

 

 

 

 

 

Содержание:

1. НАУЧНЫЕ ОСНОВАНИЯ ПРОБЛЕМЫ СУЩЕСТВОВАНИЯ И ПОИСКА ВНЕЗЕМНЫХ ЦИВИЛИЗАЦИЙ…………….3
2. НАУЧНЫЕ ОСНОВАНИЯ СУЩЕСТВОВАНИЯ ЖИЗНИ И ЦИВИЛИЗАЦИЙ ВО ВСЕЛЕННОЙ…………………….4
3. ПРОБЛЕМА ПОИСКА ЖИЗНИ ВО ВСЕЛЕННОЙ……6
4. ПУТИ ПОИСКА СВИДЕТЕЛЬСТВ ЖИЗНИ ВО ВСЕЛЕННОЙ………………………………………………8
5. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ ВЦ. ПРОТИВОРЕЧИЯ МЕЖДУ ВЫВОДАМИ ТЕОРИИ И ОПЫТОМ…………12
6. ПРЕДЕЛЬНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ЦИВИЛИЗАЦИИ………………………………………….16
7. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЖИЗНИ И ЭВОЛЮЦИЯ ВСЕЛЕННОЙ………………………………………………20
8. СТРАТЕГИЯ И МЕТОДЫ ПОИСКА РАДИОСИГНАЛОВ……………………………………….24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

НАУЧНЫЕ ОСНОВАНИЯ ПРОБЛЕМЫ СУЩЕСТВОВАНИЯ И ПОИСКА ВНЕЗЕМНЫХ ЦИВИЛИЗАЦИЙ

В.С. Троицкий

(Проблемы поиска жизни во  Вселенной. М.: Наука, 1986. С. 5-20.)

Проблема, о которой идет речь, поставлена человечеством тысячелетия назад, но дальше гипотезы о множественности обитаемых миров и религиозной догмы об уникальности и единственности земной цивилизации изучение этой проблемы в то время продвинуться не могло. Идеи множественности обитаемых миров придерживались передовые мыслители тех времен, расплачиваясь за отрицание господствовавших религиозных представлений о мире своей жизнью. Но никакие гонения и даже костер инквизиции, испепеливший тело Джордано Бруно, не смогли уничтожить ростки нового понимания роли и места человека во Вселенной.

Только теперь проблема существования и поиска жизни во Вселенной стала доступной для научного исследования. Отличительной особенностью этой проблемы является то, что в ней синтезируются все научные дисциплины, созданные человечеством. Таким образом, дифференциация науки, идущая по мере углубления знаний, здесь уступает место интеграции всевозрастающего числа дисциплин.

В настоящей статье мы попытаемся сформулировать экспериментальные и теоретические основы исследования проблемы существования и поиска жизни во Вселенной.

 

 

1. НАУЧНЫЕ ОСНОВАНИЯ СУЩЕСТВОВАНИЯ  ЖИЗНИ И ЦИВИЛИЗАЦИЙ ВО ВСЕЛЕННОЙ

В настоящее время вся совокупность наук человеческой цивилизации позволяет сделать неопровержимый вывод о возможности и большой вероятности существования жизни, в том числе разумной, в подходящих для этого местах Вселенной, в частности в нашей Галактике [1-5].

Физика и астрофизика установили факт тождественности физических законов во всей видимой части Вселенной. Астрономия показала, что Солнце и наша Галактика по различным параметрам являются рядовыми "средними" объектами Вселенной среди множества им подобных.

Однако пока не удалось непосредственно увидеть планетные системы даже у ближайших к нам звезд из-за далеко недостаточных возможностей существующих телескопов. В настоящее время, по-видимому, получены лишь косвенные указания на существование у ближайших звезд планетных систем. Наблюдаемые периодические колебания положения звезд Барнарда, е-Эридана, 61 Лебедя и др. могут быть объяснены единственным образом - существованием достаточно больших юпитероподобных невидимых спутников звезды, т.е. планет.

Для того чтобы возникла жизнь, необходимо наличие определенных атомов. Все живое состоит в основном из водорода, кислорода, азота, углерода и незначительного количества более тяжелых элементов от фосфора и кальция до железа. Эти элементы, как сейчас установлено астрофизикой, возникли в недрах первичных звезд, состоявших из водорода и гелия. Элементы тяжелее водорода образовывались в недрах звезд первичного поколения при их сжатии благодаря вспыхивавшей термоядерной реакции. Затем следовали взрыв, сброс оболочки звезды и образование звезд вторичного поколения с планетами вокруг них, что привело к созданию множества мест, богатых необходимыми элементами и их соединениями.

Органические соединения на образовавшихся планетах могли возникать в ходе последующего теплового процесса в истории развития планет. Суть этого процесса в разогреве недр планеты вследствие радиоактивного распада урана, тория и калия-40 и в выносе на поверхность горячих расплавленных масс. Взаимодействие с водой могло привести к образованию сложных органических соединений, послуживших основой для возникновения живой клетки.

Вопрос происхождения органических соединений получил новое освещение, когда совершенно неожиданно радиоастрономические методы позволили обнаружить в туманностях около 50 различных, в том числе органических, соединений, содержащих более десятка атомов в молекуле. Были обнаружены соединения, являющиеся основой белков живых организмов.

Есть основания полагать, что в этих туманностях идет интенсивное звездообразование и вполне возможно, что образуются планеты с уже подготовленными органическими соединениями, которые вовсе не обязательно должны разрушаться в процессе конденсации планет.

Космология довольно надежно установила пути эволюции вещества во Вселенной от нуклеосинтеза тяжелых атомов до образования неорганических соединений. Но науке пока совершенно не ясен переход от неживых органических соединений к живым, т.е. способным к самовоспроизведению по определенному рецепту - генетическому коду. Этот переход к высшей организации вещества остается темным местом в цепи общей эволюции материи.

Сказанное об эволюционном развитии вещества во Вселенной по современным представлениям можно изобразить в схематическом виде (рис.

 

 

 

 

1).

Все изложенные аргументы современной науки в пользу существования множества обитаемых миров приведены в табл. 1.

Таким образом, наука проследила отдельные отрезки пути эволюции от элементарных частиц до живого разумного существа.

2. ПРОБЛЕМА ПОИСКА ЖИЗНИ ВО ВСЕЛЕННОЙ

Итак, современная наука позволяет сделать вывод о возможности зарождения жизни и ее развития до разумных существ во многих местах Вселенной на подходящих планетах подходящих звезд в нашей Галактике и в других галактиках. Гипотеза о возникновении жизни и ее эволюционном развитии на внесолнечных планетах так и будет гипотезой, если не сделать следующего шага, заключающегося в экспериментальном исследовании. Радикальным способом экспериментального решения вопроса было бы непосредственное исследование окрестностей звезд с помощью автоматических и обитаемых кораблей, развивающих скорость, сравнимую со скоростью света. Однако это вряд ли будет осуществлено раньше, чем через два-три столетия, и то только для ближайших к Солнцу звезд. Прямое исследование сейчас возможно только для тел Солнечной системы. В ближайшее время будет точно установлено, имеются ли какие-либо простейшие формы жизни на околосолнечных планетах и их спутниках. Это будет важным достижением науки.

Таким образом, для поиска жизни около других звезд можно рассчитывать лишь на дистанционные исследования, что исключает, по крайней мере в обозримом будущем, всякую возможность обнаружения простейших форм, в том числе и разумных форм жизни, не вступивших на путь технического развития.

Оставаясь в рамках земной науки, т.е. реального научного подхода, можно говорить о поиске и обнаружении жизни лишь в форме развитых цивилизаций разумных существ, вступивших на путь технологического развития.

Вместе с внеземными цивилизациями (ВЦ) несомненно должны существовать и низшие формы, о которых мы сможем узнать от ВЦ в случае ее обнаружения и установления хотя бы односторонней связи. Установление двусторонней связи будет иметь какую-либо значимость только для небольших расстояний, исчисляемых, вероятно, лишь десятками световых лет. Каким же способом осуществлять дистанционный поиск ВЦ?

 

 

3. ПУТИ ПОИСКА СВИДЕТЕЛЬСТВ ЖИЗНИ  ВО ВСЕЛЕННОЙ

Более двадцати лет назад в журнале "Nature" Дж. Коккони и Ф. Моррисон обратили внимание на тот факт, что при современном состоянии радиотехники возможно установление двусторонней радиосвязи между цивилизацией в нашей Галактике. Но для этого обоим корреспондентам нужно знать длину волны, направление посылки и приема радиосигналов и время связи. Заслугой авторов работы явилось предположение, что для связи следует выбрать волну 21 см, потому что она должна быть известна всем цивилизациям как излучение нейтрального межзвездного водорода. На этой волне человечеством непрерывно ведутся радиоастрономические исследования распределения водорода в Галактике и других галактиках, что повышает вероятность случайного обнаружения излучения, посылаемого какой-либо ВЦ на длине волны 21 см с целью обратить на себя внимание и получить ответные сигналы.

После этой работы немедленно начался поиск таких сигналов с помощью существовавших уже к тому времени больших радиотелескопов. Поиск основывался на предположении, что может существовать цивилизация с достаточно большим возрастом в технологической фазе, которая раньше нас начала подавать сигналы в космос.

Вообще говоря, поиск разумной жизни во Вселенной базировался на предположении о существовании взаимного желания, по крайней мере у некоторых цивилизаций, найти друг друга.

Естественно, возникает вопрос: не могут ли быть другие, более прочные, неизбежные физические пути получения информации о существовании цивилизаций, не зависящие от их желания искать себе подобных? В итоге двадцатилетних теоретических исследований проблемы поиска ВЦ предложен и частично изучен ряд возможных путей получения информации, свидетельствующей о существовании ВЦ. Рассматривался следующий ряд неизбежных проявлений существования ВЦ в космическом масштабе.

1. Электромагнитное излучение в  результате технологической деятельности  цивилизации.  
2. Межзвездные перелеты, организуемые мощными ВЦ с околосветовыми скоростями.  
3. Следы посещения Солнечной системы и Земли развитыми ВЦ. Колонизация Галактики.  
4. Астроинженерная деятельность развитых цивилизаций.

Рассмотрим эти возможности. Наиболее детально исследован способ обнаружения по непреднамеренному радиоизлучению, указанный впервые И.С. Шкловским [1]. Такое излучение может создавать телевидение, локация и внутренняя связь в пределах зоны расселения около своей звезды. Оказалось, например, что излучение несущей частоты земного телевидения может быть обнаружено средствами приема, которыми владеет земная цивилизация, с расстояния до 10 св. лет, а излучение мощных локаторов с расстояния до 30 св. лет. Для существенного увеличения дальности требуются приемные антенны в десятки и сотни километров, что в принципе вполне реализуемо. Обнаружение несущей частоты земного телевидения позволит по характеру изменения частоты за счет эффекта Доплера определить все параметры земного шара, направление оси и скорость собственного вращения, диаметр планеты, период обращения вокруг Солнца, наличие у Земли естественного спутника — Луны, и даже характер распределения населения по поверхности Земли [6] .

Межзвездные перелеты способами, известными в настоящее время, требуют огромной энергии. Даже разгон до децисветовой скорости небольшой автоматической ракеты, например по проекту "Дедал", для полета к звезде Барнарда требует 1018 — 1019 Вт в течение одного - двух лет разгона и такого же торможения. Поскольку при работе такого двигателя происходит выброс плазмы в пространство со скоростью, равной 0,2 с (с - скорость света), и с магнитным полем 10-4 - 10-5 Гс, то неизбежно возникает синхротронное радиоизлучение, которое может быть замечено современными средствами, по-видимому, на расстояниях около 100 св.лет. Однако количественный расчет излучения и возможностей его приема пока ждут своего детального исследования.

Если говорить о кораблях, движущихся с околосветовой скоростью, то требуемая мощность фантастична, и, по-видимому, даже "скромная" мощность двигателя, равная мощности светового излучения Солнца - 1026 Вт, может быть замечена в пределах всей Галактики имеющимися на Земле радиотелескопами. Это были бы необычные объекты, "искусственность" которых могла бы быть расшифрована.

Наиболее острым является вопрос о свидетельствах палеоконтактов, т.е. посещений в прошлом Солнечной системы и Земли кораблями развитых цивилизаций. Естественно думать, что цивилизации, которые живут и развиваются в технологической фазе десятки и сотни тысячелетий, могут освоить космические межзвездные перелеты, и постепенно перелетая от одной звезды к другой, где есть планеты с подходящими условиями, колонизировать всю Галактику. Выполнено много расчетов скорости освоения. При этом использовался один и тот же сценарий - посылка корабля со скоростью 0,1 с к ближайшей звезде на расстояние 10 св.лет со ста пассажирами. Далее порядка тысячи лет займет размножение населения до уровня нескольких миллиардов человек, после чего следует новый полет ста пассажиров м т.д. Оказалось, что для освоения или колонизации всей Галактики потребуется всего около десятка миллионов лет. Следовательно, вопрос о возможности колонизации Галактики сводится к вопросу о том, можно ли ожидать существования в настоящий момент цивилизаций, имеющих многие миллионы лет технологической эры жизни?

По данным космологии, возраст Вселенной составляет около 15 млрд лет, а возраст галактик ~12 млрд лет. Учитывая, что по примеру Земли требуется ~4 млрд лет эволюции от клетки до космической цивилизации, получаем, что цивилизации в технологической фазе могли возникать ~8 млрд лет назад.

Таким образом, должно быть много старых космических цивилизаций, начавших осваивать Галактику несколько миллиардов лет назад и, согласно расчетам, давно освоивших ее. По этим расчетам Солнечная система и Земля могли неоднократно посещаться, о чем возможно имеются материальные свидетельства. В силу сказанного проблема палеоконтактов должна серьезно изучаться. Имеющиеся попытки трактовки некоторых материальных данных как свидетельств палеоконтактов, к сожалению, недостаточно аргументированы, а порою просто поверхностны. В настоящее время, по-видимому, надо считать, что палеоконтакт не доказан, неоспоримых свидетельств посещения Солнечной системы и Земли нет.