Звезды — планеты — жизнь — цивилизация

Человечество не останется вечно на Земле…
К.Э. Циолковский

Всё имеет Начало. Всё имеет Конец.
Так учил Аристотель. Так задумал Творец.
Из Ничего в Ничто переходя,
Задумайся о сути Бытия.

Картина ночного звездного неба — самое величественное из зрелищ, доступных человеку. Масштаб этой сцены станет ясен, если напомнить, что свет звезд, видимых даже невооруженным глазом, потратил от четырех до нескольких тысяч лет, чтобы преодолеть разделяющее нас расстояние. В то же время Луна — наш ближайший небесный сосед — находится от нас на расстоянии всего полутора секунд, а Солнце — восьми минут его пути. Современным астрономическим приемникам доступен свет звезд, существовавших во Вселенной в то время, когда ее возраст не превышал один миллиард лет. За время пути этого света к нам Вселенная значительно «постарела», и сейчас ее возраст составляет около четырнадцати миллиардов лет. Наблюдаемое «разбегание» галактик — гигантских звездных семей, связанных общим происхождением, — является надежным свидетельством существования определенного «начала» этого разлета, когда Вселенная была намного более компактна, чем сейчас. Это допускает рассмотрение моделей, в которых примерно четырнадцать миллиардов лет назад вся Вселенная была сосредоточена в бесконечно малом объеме. Начало расширения, инициированное остающимися пока неизвестными причинами, и послужило причиной возникновения наблюдаемой нами Вселенной, а сам момент этого начала является удобной точкой отсчета ее абсолютного возраста.

Начало расширения заполненного исходной водородно-гелиевой смесью объема получило название Большой взрыв, в ходе которого возникла та Вселенная, в которой мы живем и исследуем. Основными наблюдаемыми элементами нашей Вселенной являются галактики, звезды и планеты. Познакомимся с ними поближе. Галактики являются погруженными в очень разреженную газовую среду гигантскими скоплениями звезд с характерными массами, в десятки-сотни миллиардов раз превышающими солнечную массу. А наше Солнце — довольно обычная звезда, рядовой член нашей Галактики, хорошо видимой на небе в ясную ночь в виде Млечного Пути и невооруженным оптическим инструментом глазом. Размеры галактик таковы, что свет пересекает их за время в несколько десятков тысяч лет, а расстояния, разделяющие галактики, — за несколько миллионов лет. Галактики движутся в пространстве со скоростями в несколько сот километров в секунду, время от времени сталкиваясь между собой. Это порождает целый комплекс интересных явлений: усиленное звездообразование, ведущее к многократному увеличению светимости сталкивающихся галактик, аккрецию межзвездного газа на их ядра с последующим образованием в них сверхмассивных черных дыр с массами в миллионы-миллиарды солнечных масс. Исследование свойств сталкивающихся галактик и сверхмассивных черных дыр в их ядрах — квазаров — одно из наиболее популярных направлений современной астрономии.

Рассмотрим в некоторых деталях окружающую нас Галактику — наш большой звездный дом. Основная часть видимого вещества Галактики сосредоточена в звездах, а на долю газа приходится только несколько процентов ее массы. Однако роль межзвездного газа в эволюции Галактики велика, ибо из него путем конденсации непрерывно образуются новые поколения звезд, а из всегда в нем присутствующей пыли — планеты. Свет звезд поддерживается выделением ядерной энергии в ходе синтеза тяжелых элементов — углерода, кислорода, азота, кремния, железа и других — в их горячих и плотных ядрах из исходных водорода и гелия. Заканчивая свою эволюцию, звезды возвращают в межзвездную среду большую часть своего вещества, обогащая ее при этом тяжелыми элементами, произведенными массивными звездами в ходе своей эволюции. Последнее происходит, в основном, в ходе гигантских взрывов так называемых сверхновых звезд, знаменующих окончание эволюции немногочисленных массивных звезд с массами, в десять-сто раз превосходящими солнечную. В нашей Галактике такие взрывы происходят примерно раз в сто лет, производя в результате практически все элементы таблицы Менделеева за исключением водорода и гелия, рожденных Большим взрывом. Газ, выброшенный в основном умирающими звездами с массами, в несколько раз превосходящими солнечную, становится строительным материалом для новых поколений звезд и планет нашей Галактики. В результате становится ясным, что мы сами, все окружающие нас предметы и живые организмы, да и сами планеты земного типа Солнечной системы целиком обязаны своим существованием сверхновым звездам, которые произвели необходимый для их образования строительный материал — тяжелые элементы. Взяв для примера любой живой организм, мы обнаружим, что он состоит в основном из воды. Водород, входящий в состав воды, является продуктом Большого взрыва, а кислород был произведен массивными звездами нашей Галактики, существовавшими до образования Солнечной системы. Последнее случилось только около пяти миллиардов лет назад, следовательно, вещество, из которого образовалось Солнце, планеты и мы сами, многократно побывало в составе ранее существовавших звезд за предшествующие образованию Солнца девять миллиардов лет. Таким образом, каждое живое существо является в конечном итоге отдаленным продуктом Большого взрыва и взрывов сверхновых нашей Галактики, что превращает строку некогда популярной песни «Мы дети Галактики…» в научный факт.

Модель нашей планетной системы с Солнцем в центре была предложена около двух с половиной тысяч лет назад греческими философами и возрождена в Новое Время Н.Коперником. Основные идеи, описывающие образование планетных систем, были выдвинуты И. Кантом и П. Лапласом в XVIII веке. Причина появления около звезд планетных систем проста: при сжатии вращающиеся тела ускоряют свое вращение. Ускоряло свое вращение и возникшее из межзвездного разреженного газа сжимающееся молодое Солнце, оставляя около себя экваториальный газовый диск с начальными размерами, лишь в несколько раз превышающими размеры современного Солнца. Однако силы вязкости увеличивали со временем размеры этого диска. В результате Солнце оказалось окруженным протяженным газовым диском с размерами, в тысячи раз превосходящими размеры самого Солнца. Внешние части диска оказались при этом на далекой от Солнца и поэтому холодной периферии Солнечной системы, что вызвало конденсацию основной части тяжелых элементов, присутствующих в водородно-гелиевой среде, в пылевые частицы. Столкновительный рост массы пылинок привел к увеличению со временем размеров твердотельных образований и последующему возникновению планет вначале вблизи от Солнца, а со временем и на периферии протяженного газопылевого протопланетного диска. Интересно, что процесс образования планет на периферии Солнечной системы продолжается и в настоящее время, и Плутон аккумулирует окружающие его астероиды, увеличивая свою массу со временем, наглядно демонстрируя, таким образом, процесс образования планет.

Надежные современные представления об эволюции звезд солнечного типа позволяют нам описать в общих чертах и предстоящую эволюцию Солнца и Солнечной системы. Через несколько миллиардов лет запасы водорода — основного источника энергии в недрах Солнца — закончатся, к тому времени плотное углеродно-кислородное ядро начнет сжиматься к планетным размерам, а водородно-гелиевая оболочка — расширяться. При этом Солнце начнет последовательно поглощать, испаряя в своей горячей оболочке, окружающие его планеты: Меркурий, Венеру, Землю, Марс. Расширение оболочки и эволюция Солнца будут, вероятно, оборваны поглощением Юпитера, масса которого столь велика, что он разрушит протяженную и слабосвязанную к тому времени оболочку Солнца. Вещество этой оболочки вместе с испаренными в ней планетами будет сброшено в межзвездную среду Юпитером. Плотное (тонна в кубическом сантиметре) ядро Солнца превратится после этого в обычный вырожденный белый карлик с массой около половины солнечной и размерами, близкими к размерам Земли. Ядро Юпитера может при этом выжить и оказаться на орбите с размерами порядка радиуса современного Солнца около бывшего плотного ядра Солнца — вырожденного углеродно-кислородного карлика. Вещество же оболочки, перемешавшись с межзвездным газом и веществом поглощенных Солнцем ближайших к нему планет, включая Землю, будет готово для последующего превращения его в новые поколения звезд и планет. В итоге становится ясно, что, поскольку Солнце сравнительно «молодая» звезда, его вещество и вещество его планет было ранее многократно не только в составе других звезд, но и других планет и, не исключено, в составе других биосистем.

Солнечная система до самого последнего времени была единственным известным нам примером планетной системы. Широкая распространенность планетных систем около других звезд из теоретических соображений допускалась, даже считалась весьма вероятной, но была недоказуема. И только в течении последних нескольких лет в результате существенного прогресса наблюдательного искусства были открыты планеты вокруг более сотни звезд из близких окрестностей Солнца. Анализ свойств тесных двойных звезд позволил установить, что около трети звезд должны обладать планетными системами. Таким образом, на каждого жителя нашей планеты, согласно этим оценкам, приходится около сотни планет нашей Галактики. Конечно, пример планет Солнечной системы показывает, что далеко не все они пригодны для возникновения и существования на них жизни, по крайне мере, известного нам типа. Напомним, что земная жизнь есть форма существования способных к обмену веществ и размножению высокомолекулярных конгломератов в водной среде. Первые идеи о самозарождении жизни в воде были высказаны около трех тысяч лет назад греческим философом Фалесом. Общность химического состава и эволюции звезд нашей и других галактик, практически доказанная сегодня широкая распространенность планет допускают появление жизни на других планетах.

Возникновение жизни — важный рубеж в развитии материи. Это произошло на Земле около трех миллиардов лет назад. Следовательно, возраст жизни сопоставим с возрастом Солнца и Вселенной. Возникновение первых самовоспроизводящихся организмов привело в действие механизмы отбора — мощного селективного фактора, способствующего размножению и распространению наиболее приспособленных и высокоорганизованных видов живых существ. Существенное умножение числа видов со временем подчеркивает необходимость всего многообразия живого мира для устойчивого его развития, заполняющего и формирующего земной экологический океан. В истории развития земной жизни можно выделить ряд ключевых явлений, особенно важно для нас сейчас появление человека — носителя разума, способного не только приспосабливаться к окружающей среде, но и, изменяя мир, приспосабливать его, в определенных пределах, для своих целей. Это произошло всего несколько десятков тысяч лет назад. Технологическая фаза существования человека, связанная с введением в обиход простейших технических средств, занимает всего несколько последних тысяч лет. А «космическая» стадия, связанная с обретением человеком возможности связи на межзвездных расстояниях, началась всего несколько десятков лет назад.

Практически доказанная сегодня множественность планет в нашей и других галактиках с неизбежностью приводит к постановке фундаментального вопроса: возможно ли возникновение жизни и цивилизаций около других звезд? Впервые этот вопрос возник и на уровне догадки получил положительный ответ еще в античные времена после осознания того простого факта, что наше Солнце есть обычная звезда. Общность путей возникновения звезд и планетных систем, практическое совпадение наблюдаемого химического состава звезд нашей и других галактик с солнечным позволяют предположить существование большого числа планет земного типа во Вселенной и возможность возникновения жизни и цивилизаций на них. Поскольку Солнце в три раза моложе Вселенной, в нашей Галактике могут быть планеты, биосферы и цивилизации, в несколько раз старше наших. В итоге может показаться, что Земля должна быть погружена в поле сигналов, отмечающих их существование и, возможно, связывающих их в рамках некой информационной сети. Но этого, очевидно, нет! Возникает фундаментальный вопрос: почему? Этот вопрос стал особенно актуален последние десятилетия ускоренного технического прогресса после осознания человеком своей космической сущности и обусловленности.

Исторический опыт, логика и фантазия предлагают несколько возможных вариантов ответа на этот вопрос. Первый вариант ответа прост — несмотря на технический прогресс, мы остаемся пока «глухи» к уже существующим в «эфире» сигналам. Очевидная причина «глухоты» может заключаться в низкой чувствительности наших приемников или в нашей неспособности распознать сигнал. Более общая формулировка этого ответа — наличие некоего «культурного» горизонта, осложняющего общение цивилизаций, находящихся на разных стадиях своего развития. И тогда указанный предел может оказаться лишь продолжительностью эры взаимопонимания. Но остается неясным, может ли это полностью исключить саму возможность связи, возможность идентификации цивилизации по ее наблюдаемым проявлениям?

Не исключено, также, что существует некий внутренний запрет на подобные контакты, налагаемый цивилизациями для сохранения своего и чужого «суверенитета» с целью полного исключения возможности чуждого, возможно, деструктивного влияния. Однако и в этом случае остается неясным, можно ли полностью предотвратить возможность случайных контактов. Многих, вероятно, вполне удовлетворит снимающее обсуждаемый вопрос предположение о единственности нашей цивилизации, чем бы она не обуславливалась. Например, богоизбранность исчерпывает вопрос, делая этот ответ полным и окончательным. Однако предположение о единственности нашей цивилизации носит очевидные признаки хорошо знакомого историкам науки «геоцентризма», от которого мы были избавлены современной астрономией. Она доказало, что Земля — одна из планет Солнечной системы, Солнце — одна триллионов звезд нашей Галактики, Галактика — одна из бесчисленного множества галактик нашей Вселенной. Природа, вероятно, избегает образования уникальных объектов за одним пока известным нам возможным исключением — Вселенной. Но остается пока неизвестной справедливость последнего утверждения и, более того, современной космологией начинает подвергаться все более серьезному сомнению вывод о том, что Вселенная является действительно исключением? Очевидно, что в этих условиях предположение об уникальности нашей цивилизации удовлетворит далеко не всех.

Наиболее вероятное на сегодня объяснение отсутствия сигналов других цивилизаций состоит в короткой шкале времени цивилизаций на технологически развитых стадиях, когда они технически способны на связь на межзвездных расстояниях. Расстояние для установления связи ограничено произведением скорости света на время жизни цивилизации на развитой фазе. Известно, что в нашей Галактике ежегодно возникает несколько новых звезд с массами порядка массы Солнца. Если принять, что ежегодно в Галактике возникает одна цивилизация, включая возможность многократного возникновения цивилизаций на подходящих планетах, то простая арифметика позволяет установить, что для исключения полного заполнения объема Галактики сигналами ближайших цивилизаций время их жизни должно быть меньше тысячи лет. Важно, что предположение об уменьшении частоты возникновения цивилизаций в десять тысяч раз в рамках этой модели увеличивает предельную «допустимую» продолжительность их жизни только в десять раз. Напомним, что отсчет времени начинается с момента достижения цивилизацией технической возможности связи на межзвездных расстояниях и кончается с момента потери этой возможности, чем бы она ни была вызвана. Наша цивилизация вступила на эту фазу всего несколько десятков лет назад с появлением радиоастрономии — энергетически самого экономичного и дальнодействующего из известных нам средств связи. Отметим, что даже это, наиболее «пессимистическое» объяснение причины отсутствия сигналов других цивилизаций, допускает тем не менее существование около тысячи более развитых по сравнению с земной цивилизаций только в нашей Галактике!

Что же может ограничить время жизни цивилизаций до столь короткого по сравнению со временем существования жизни на Земле, самой Земли, Солнца и Вселенной срока? Сейчас можно предложить несколько возможных вариантов ответа на этот вопрос, основанных на «опыте» единственной известной нам земной цивилизации. Вероятно, можно исключить в качестве неизбежного фактора какой-либо вариант космической катастрофы: астероиды, планеты, Солнце, звезды, саму Землю, ибо жизнь на Земле существует уже несколько миллиардов лет, что много больше указанного предела. Вероятно, и биологические причины могут быть оставлены «вне подозрений», поскольку высокоразвитые биологические виды существуют на Земле в течении последних десятков миллионов лет. Наиболее вероятный на сегодня ответ в наиболее общей форме прост: это изменение среды своего обитания самим человеком в результате технического прогресса. Наиболее очевидная форма такого изменения — самоуничтожение во всеобщей ядерной (химической, биологической) войне, опасность которой сегодня кажется небольшой, но можно ли считать ее полностью исключенной?! Кроме того, человек остается подверженным эпидемиям различного рода, особенно опасных при современных транспортных средствах, связывающих мир в единый организм. И наконец, само единство («глобализм») современной цивилизации таит в себе, возможно, главную угрозу, ибо оно, по сути, исключает механизм естественного отбора. А исторический опыт учит, что предшествующая эволюция была немыслима без этого универсального механизма — отбора наиболее приспособленных форм. Исключение эффективного отбора ведет к застою в развитии всех сложных живых систем и их деградации со временем под влиянием внешних деструктивных факторов.

Впервые вопрос о будущем человечества с «количественной» демографической точки зрения был поставлен видным английским экономистом Т.Мальтусом около двухсот лет назад. Он обратил внимание на то, что способность человека к размножению значительно превосходит его способность к обеспечению необходимого уровня жизни для растущего со временем в геометрической прогрессии числа людей. Действительно, простая оценка показывает, что за тысячу лет человек способен заселить поверхность материков нашей Земли до плотности вагона метро в часы пик, не оставляя места для «полей, лесов и рек». Решением этого парадокса Т.Мальтус считал естественное правило: «количество народонаселения ограничивается средствами существования», добавляя при этом тезис о том, что войны, болезни и нищета — неизбежные средства этого ограничения. Позднее идея естественного отбора наиболее приспособленных для жизни организмов в качестве движущей силы биологической эволюции была блестяще обобщена Ч.Дарвином на всё живое. Интересно, что сама мысль о естественном отборе в качестве движущей силы эволюции и прогресса имеет глубокие исторические корни и впервые встречается, как отмечал сам Ч.Дарвин, еще у Аристотеля.

Опыт современных развитых, богатых стран демонстрирует возможность другого, на первый взгляд, более простого и «безболезненного» решения демографического кризиса — уменьшение числа детей в моногамной семье до минимального количества, необходимого для простого воспроизводства. Такой режим воспроизводства формально полностью решает демографическую проблему Т.Мальтуса. Более того, многие развитые страны столкнулись в последние десятилетия с проблемой депопуляции и пополняют свое население за счет наиболее активной, образованной части населения экономически менее развитых стран. Однако обеспечивающая стационарную демографию двухдетная семья, решая количественно проблему Т.Мальтуса, порождает другую, по мнению автора, не менее серьезную «качественную» проблему. Это проблема воспроизводства «жизнеспособности» популяции. Согласно Ч.Дарвину, природа при воспроизводстве живого всегда использует существенное «перепроизводство» с целью последующего строгого отбора наиболее приспособленных для жизни и для воспроизводства особей. Это обеспечивает не только высокую жизнеспособность потомства, но и саму возможность сохранения вида и его прогрессивной эволюции со временем. Человек, перейдя на двухдетную семью с высокой выживаемостью потомства, обеспечиваемой современной медициной и высокими стандартами жизни, практически исключает действие «естественного отбора». В итоге, исключение или даже уменьшение роли «естественного отбора» ниже какого-то критического уровня  (что принципиально важно, неизвестного нам сегодня) может привести со временем к качественной и количественной деградации популяции. Конечно, может показаться странным использование известных нам законов развития растительного и животного мира к самому человеку — творцу современной цивилизации. Но разве сотворив эту цивилизацию, человек изменил свою суть, исключил себя из мира Живого? Обозначенная проблема заслуживает самого внимательного исследования.

Следует обратить особое внимание и на быстрое (по сравнению с биологической возможностью подстройки) изменение условий обитания человека на Земле. Экспоненциальный рост населения, производства, энергопотребления и других параметров нашей цивилизации имеет взрывной характер и неизбежно ведет к истощению любых ресурсов и разрушению экологического равновесия земной биосистемы. Например, сохранение очень скромных темпов роста энергопотребления — всего два процента в год — приведет к закипанию океанов Земли всего через пятьсот лет. Кроме того, современная цивилизация включает в оборот большое количество новых химических веществ, либо вообще отсутствовавших ранее в биосфере, либо сильно рассеянных в окружающей среде. Отдаленные последствия влияние этих веществ на биосферу и человека в принципе не может быть исследовано в достаточной мере. Естественно, что вещества с очевидным отрицательным влиянием, по мере осознания последнего, исключаются из оборота. Но остаются совершенно не ясными отдаленные последствия «обогащения» химического состава биосферы человеком в процессе промышленного и сельскохозяйственного производства, широкого распространения генетически измененных продуктов питания. Следовательно, долгосрочный эффект быстрого изменения условий жизни человека может быть выявлен только самой жизнью, над которой современная цивилизация фактически ставит всеобъемлющий эксперимент на выживание в условиях непрерывного и, что важно, всё ускоряющегося изменения среды обитания. В таких условиях «платой» за опыт может оказаться гибель цивилизации за исторически короткое время. Последнее, в конечном итоге, помогает понять возможную причину отсутствия сигналов других цивилизаций. Таким образом, отсутствие этих сигналов становится, вероятно, важным предостережением земной цивилизации на пути ее «естественного» развития.

Конечно, вопрос о судьбе цивилизации важен сам по себе и вне связи с сигналами других цивилизаций. Он многократно возникал в прошлом, обычно в переломные моменты истории. Этой теме посвящено множество статей и книг. Чаще всего основной темой этих работ является исследование ближайших политических и экономических перспектив отдельных стран и культур в плане новых возможностей, открываемых текущими исторически значимыми событиями. К числу таких книг может быть отнесена популярная работа Ф.Фукуямы «Конец истории?», в которой рассматриваются уроки коллапса Советского Союза для развития США и стран Западной Европы. Не доверяя широко распространенному мнению о решающей роли Запада в «победе» в холодной войне, Ф.Фукуяма тщательно анализирует внутренние причины коллапса СССР и их возможное значение для сохранения и развития современной западной цивилизации.

Итоги Первой мировой войны послужили источником вдохновения для популярной до сих пор книги О.Шпенглера «Закат Европы». Проанализировав историю человечества, О.Шпенглер пришел к выводу, что она не является описанием последовательного развития, прогресса человека и цивилизации, но делится на истории отдельных культур: рождающихся, живущих и умирающих под натиском новых, менее цивилизованных, но более жизнеспособных культур — «варваров» по популярной терминологии цивилизаций всех времен. Близкие взгляды на историю человечества как историю отдельных культур были развиты в книге Н.Я.Данилевского «Россия и Европа», опубликованной в 1871 году на русском языке, но оставшейся практически незамеченной. Однако в целом складывается впечатление, что несмотря на большое внимание, уделяемое изучению ближайших экономических, политических а в последнее время и экологических перспектив человечества современными исследователями, далекое будущее человека, судьба самой земной цивилизации привлекали и привлекают пока недостаточное внимание серьезных исследователей.

Общей чертой перечисленных выше возможных угроз развитию и даже, возможно, существованию нашей цивилизации становится то, что почти все эти угрозы есть не что иное, как диалектическое «продолжение» достижений человека в его технологическом, культурном и социальном развитии. Тщательное исследование теневых сторон «прогресса» становится совершенно необходимым условием развития и даже, вероятно, выживания зрелой цивилизации. Теперь у практичного современного читателя может возникнуть естественный вопрос: «Стоит ли беспокоится обо всем этом уже сейчас?» Ответ на этот простой вопрос, вероятно, и решит судьбу нашей цивилизации в наступившем третьем тысячелетии — будем надеяться — еще нашей эры.

Проф. Александр Тутуков,
Институт астрономии РАН