докт. физ.-мат. наук, ИТПЗ РАН
В 1950-х годах великий итальянский физик Энрико Ферми задался вопросом, который позже назовут парадоксом Ферми. Вселенная существовала миллиарды лет до образования Солнечной системы. Солнце — вполне обычная звезда, каких очень много. Планета Земля — менее рядовое явление, но нет оснований считать ее уникальной. Отсюда следует, что в нашей Галактике должны существовать цивилизации старше нас на миллионы и даже на миллиарды лет. По аналогии с нашей цивилизацией можно предположить, что они будут активно заниматься исследованиями космического пространства и излучать радиоволны. Отсюда естественно было бы заметить аномальное радиоизлучение от некоторых звезд, а также встретить чужие исследовательские зонды и космические корабли. Но ничего подобного не наблюдается. И Ферми спрашивает: «Так где же они все?»
В 1961 году Фрэнк Дрэйк предложил свое знаменитое уравнение для оценки числа N цивилизаций в нашей Галактике, с которыми мы могли бы установить радиосвязь. Одна из модификаций этого уравнения имеет вид:
N = R*F1*n*F2*F3*F4*t,
где R — скорость появления новых звезд в нашей Галактике; F1 — доля звезд с планетными системами; n — среднее число планет в Солнечной системе, на которых может развиться жизнь; F2 — доля планет с допустимыми для развития жизни условиями, на которых жизнь развилась; F3 — доля небезжизненных планет, на которых развивается разумная жизнь; F4 — доля цивилизаций, которые развиваются до стадии технологических, способных посылать и принимать радиосигналы; t — длительность жизни таких цивилизаций.
Астрономы оценивают R ≈ 7 в год, n ≈ 1…3. Наличие у звезды планетной системы полагается типичным. Жизнь на Земле стала развиваться почти сразу же вслед за образованием планеты. Развитие разумной жизни, а затем и технологической цивилизации представляется — на опыте Земли — почти неизбежным следствием эволюции. Отсюда F1, F2, F3, F4 близки к единице, и получаем упрощенную запись формулы Дрэйка: N ≈ 10 t.
Результат шокирующий. Сначала предположили, что оценки неверны, планетные системы возникают только у очень малой доли звезд и феномен жизни во Вселенной крайне редок. Однако вскоре эти объяснения пришлось признать несостоятельными. К настоящему времени открыты уже тысячи планет, их число оказалось близко к тому, что виделось оптимистам середины прошлого века. Много экзопланет открыто уже на расстоянии менее 40 световых лет от Земли, более десятка из них относится к планетам земной группы. И этот список заведомо неполон.
Уникальность феномена жизни также не подтверждается. На Марсе была жидкая вода и не исключено, что обнаружены следы деятельности марсианских микробов. Более того, появляются свидетельства, что ранее на Марсе существовала развитая экосистема. Предположения о возможности существования жизни высказываются и в связи с другими планетными телами: обсуждается, например, существование подледной жизни на спутнике Юпитера Европе.
Альтернативным вариантом объяснения парадокса Ферми может считаться малая продолжительность жизни цивилизаций. И в последней своей статье Иосиф Шкловский, известный прежде как большой энтузиаст программ поиска внеземного разума, с грустью пишет: «…Разум есть одно из „изобретений“ эволюционного процесса… но далеко не все они оказываются полезными. Вспомним чудовищно гипертрофированные рога и панцири у рептилий мезозоя. Или неправдоподобно развитые клыки саблезубого тигра… Невольно напрашивается аналогия, не является ли самоубийственная деятельность человечества (чудовищное накопление ядерного оружия, уничтожение окружающей среды) такой же гипертрофией развития, как рога и панцирь какого-нибудь трицератопса или клыки саблезубого тигра? Не является ли самоуничтожение закономерным финалом эволюции разумных видов во Вселенной, что и объясняет ее молчание?»
Причиной краткости существования цивилизаций может быть глобальный экологический кризис. В пользу возможности такого кризиса свидетельствует лавинообразный рост таких параметров, как численность и энергопотребление человечества, быстро нарастающие объемы потребляемых ресурсов и накапливающихся отходов. Но не всё так уж безнадежно. Графики численности населения, потребления ресурсов и энергии начали заметно отклоняться от кризисного лавинообразного роста. Неизбежность катастрофы уже не столь очевидна.
Другой возможный исход — термоядерная война. Гибель цивилизации при этом может быть следствием комбинированного воздействия ядерного заражения и эффекта «ядерной зимы». Проясним те моменты в моделировании «ядерной зимы», что вызывают давние дискуссии.
Сейчас весьма популярна точка зрения, согласно которой по крайней мере некоторые массовые вымирания биоты в истории Земли могли быть спровоцированы эффектами метеоритной или вулканической зимы. При падениях крупных метеоритов и извержениях супервулканов происходит выброс в атмосферу огромных масс пыли. Пыль экранирует планету от солнечных лучей, что вызывает существенное похолодание. Эффект похолодания продолжается, пока пыль не осядет. Уже на памяти человечества известно несколько случаев, когда вслед за сильными вулканическими извержениями наблюдались «года без лета», иногда сопровождавшиеся голодом и народными волнениями. В истории России с такой «вулканической зимой» связывают Смуту.
Выброс огромных масс вещества в верхние слои атмосферы происходит и при ядерных взрывах. Но эффект может быть много сильнее. Целями ядерных ударов являются города. А в городах сконцентрировано много больше горючих материалов, чем их имеется в природных ландшафтах. Отсюда сильнейшие пожары. Подобные огненные смерчи наблюдались в ходе Второй мировой войны после массированных бомбардировок немецких городов и атомных бомбардировок Японии. Огненные смерчи дополнительно выносят в верхние слои атмосферы огромные массы сажи. А тонкие пластинки пепла и сажи сильнее экранируют солнечные лучи и медленнее осаждаются, чем обычная пыль. С последним согласится каждый, кому приходилось жечь костер и наблюдать, с какой легкостью летят вверх частички пепла. Циркуляция атмосферы разносит сажу по планете, укутывая ее черным саваном. При этом верхние частички сажи разогреваются в солнечных лучах, нагревают воздух и поднимаются им вверх. Как следствие, осаждение сажи и вымывание ее дождями из атмосферы дополнительно замедляется. На некоторое время возникает даже не эффект «ядерной зимы», а «ядерной ночи». Под черным саваном сажи будет темно, как в безлунную ночь. Прекратится фотосинтез, следствием чего станет гибель существующей экосистемы Земли.
Расчеты сценариев «ядерной зимы», проведенные в 1980-е годы независимо в Корнеллском университете (США), в Вычислительном центре Академии наук СССР и в ряде других научных центров, дали хорошо согласующиеся результаты. Согласно этим результатам, полное использование ядерных арсеналов человечества может привести к гибели даже океанических экосистем. В этом случае эволюция жизни на планете будет отброшена назад на пару миллиардов лет. Подробные сценарии ядерной зимы читатель с легкостью найдет в многочисленных публикациях 1980–1990-х годов.
Модель «ядерной зимы» встретила, естественно, и критику, вплоть до утверждений, что «ядерная зима» — это миф, раздутый с целью победы США в холодной войне. Критики, в частности, полагают, что стороны пощадят крупные города, ограничившись ударами по военным базам и позициям ракет. Также утверждается, что сажа не будет подниматься столь высоко и осядет довольно быстро. Автору эти утверждения не кажутся обоснованными. Читатель может составить свое мнение, запросив в Интернете «миф о ядерной зиме» или похожие ссылки. Очевидно, однако, и то, что расчеты сценариев «ядерной зимы» не могут быть безукоризненны. Для этого нужны точные исходные данные, а последние могут быть получены только в натурном эксперименте — по результатам ядерной бомбардировки современного большого высокоэтажного города. Хочется надеяться, что такой эксперимент не состоится.
Но возможно ли столь самоубийственное развитие событий? Ведь почти очевидно, что ни одна из сторон не желает развязывания ядерного конфликта. Не исключено, однако, развитие конфликта по «логике снежной лавины», возможны и сценарии развития апокалипсиса «по ошибке». Только в США за период до 2005 года известно более двадцати инцидентов, которые могли привести к случайному или несанкционированному применению ядерного оружия. Надо полагать, не меньшее число подобных происшествий имело место и в СССР. Один такой случай стал известен в годы перестройки: подполковник в отставке Станислав Петров поведал, что в 1983 году, будучи оперативным дежурным в командном пункте системы предупреждения о ракетном нападении войск ПВО, он объявил ошибкой сообщение системы о запуске по территории СССР пяти межконтинентальных баллистических ракет «Минитмен» с десятью ядерными боеголовками каждая. За нарушение инструкции Петров был тогда уволен из рядов ВС (подробнее этот случай был описан в ТрВ ранее, http://trv-science.ru/2014/03/11/nauka-reshaet-fundamentalnye-zadachi/).
Рост международной напряженности в связи с украинским кризисом повысил опасность мирового военного конфликта. В 2014 году истребители НАТО поднимались на перехват российских самолетов втрое чаще, чем годом ранее. При этом британский аналитический центр European Leadership Network насчитал за первые восемь месяцев 2014 года три случая, которые были на грани применения оружия. Итак, если до украинского кризиса ежегодно возникало не более одного случая, грозящего глобальным конфликтом, то теперь их около пяти.
Один случай, пять случаев — много это или мало? Опасно или не очень? Попробуем оценить, пусть и очень условно. Вацлав Смил в своей известной монографии (2008, русский перевод 2012 года) на основании экспертных оценок принимает однопроцентную вероятность перерастания особо опасного инцидента в ядерный конфликт. Исходя из этого значения, оценим опасность «самоуничтожения по ошибке». При пяти случаях за год за пять лет (вполне реальный срок продолжительности крымско-украинского конфликта) вероятность апокалипсиса близка к 20%. Для сравнения, вероятность для москвича оказаться среди жертв взрывов в метро или среди заложников «Норд-Оста» — около 0,05%. Если такой же уровень опасности сохранится в течение столетия, то вероятность благополучного — без ядерной войны — завершения этого столетия составит всего 0,5%. Столь низкая вероятность выживания человечества представляется вполне весомой заявкой на объяснение парадокса Ферми.
Приведем иные оценки вероятности разрушительных военных конфликтов. По оценкам разных видов риска из доклада Всемирному экономическому форуму (выдержки приведены Б.Н.Порфирьевым на его выступлении на Президиуме РАН 10 февраля 2015 года), вероятность гибели многих миллионов человек в военном конфликте на 2015 год составляет 3,6% — меньше нашей оценки по данным «военного» 2014 года (5%), но существенно выше вероятности для предыдущего мирного периода времени. Согласно оценкам Вацлава Смила, в следующие 50 лет вероятность возникновения большой войны составляет всего около 1%. Заметим, однако, что столь оптимистичную оценку Смил получил для политической ситуации минимума числа вооруженных конфликтов в мире (для периода 1995–2010 годов) и при полном отсутствии напряженности по линии Россия — НАТО.
Естественно, что военное столкновение — это еще не ядерный конфликт, а ядерный конфликт — это еще не обязательно полноценная «ядерная зима». Но в свете парадокса Ферми (почти единогласное мнение специалистов, занимавшихся этой проблемой, сводится к тому, что длительность существования технологических цивилизаций не превышает тысячи лет) и значительного числа происходящих в мире случайных катастроф (которых как будто никак не могло случиться) возможность такого печального исхода не кажется надуманной.
Более подробно рассмотренные вопросы обсуждаются в 5-й главе выходящей в 2015 году в Издательском доме «Интеллект» книге автора «Катастрофы и цивилизации. Проблема выживания цивилизаций глазами физика».
Леня, я бы был в восторге, если бы Вы указали в чем именно я ошибаюсь, а не просто огульное отрицание. У меня знаете ли дети … внуки. И мне это настроение некогда ОЧЕНЬ испортило. Пока не решил, что могу попробовать противодействовать. Если что — умру с сознанием, что ПЫТАЛСЯ противостоять, Вам будет тяжелее, Вы способствовали
Ошибаетесь Вы, в частности, в использовании вероятностных оценок применительно к такой суперсложной и сверхнепредсказуемой системе, как цивилизация. А я — Вы правы — действительно способствую снижению уровня панических настроений, которые для цивилизации губительны.
«… суперсложной и сверхнепредсказуемой системе … » … это аналог что внеземные цивилизации «всемогущи и непознаваемы» … как Господь у верующих? Очень содержательно и строго научно, понимаю.
Ну вот, я о некорректности использования вероятностных оценок, а Вы о всемогуществе и непознаваемости. Такое же передёргивание и перевирание, как собственно и в статье. Фирменный стиль либер-паникёров.
А в чем ИМЕННО некорректность? Сформулируйте, пожалуйста, в терминах математики, а не теологии
В том, что количество неучитываемых факторов на порядки превышает количество учитываемых.
«количество неучитываемых факторов на порядки превышает количество учитываемых » — это типичная и ПРАВИЛЬНАЯ постановка вопроса в науке — задача найти МАКСИМАЛЬНО простое и при этом эффективное описание. Нас на физфаке учили — отрезайте «лишние факторы». Но — это не сюжет для данного популярного издания. Лучше поясните свою мысль «снижению уровня панических настроений, которые для цивилизации губительны … » — Гм, были ли губительны работы Римского клуба, стимулировавшие природоохранные меры? В чем губительность моего предупреждения, что взрослые мальчики могут заиграться ядерными спичками? Мешает играть мальчикам?
В последнее время занимаюсь в основном тем, что нахожу и учитываю такие “мелкие” и практически никем не учитываемые факторы, совокупный учёт которых позволяет таки успешно определять и уточнять структуры, считавшиеся ранее неопределяемыми и неуточняемыми.
А Ваше “предупреждение” пагубно тем, что им воспользоваться нельзя в силу его абстрактно-завуалированного характера, что в неокрепших умах может вызвать панику.
Воспользоваться? — Очень просто, прекратить, например, визиты добрососедства наших бомбардировщиков и АПЛ — и вероятность «апокалипсиса по случайности» сразу упадет раз в 5. Не решение, конечно, проблемы, но некое облегчение
Воспользоваться значит извлечь пользу. Раз визиты добрососедства осуществляются, значит кому-то это нужно, иначе на кой жечь горючку и прочие ресурсы. Вот убедите этих ребят, что прекращение визитов принесёт им бОльшую пользу, чем сами визиты — тогда они этим предупреждением воспользуются, и будет конструктив.
Кому нужно? Можно предположить: элитке, которая ставит цель запугать соседей и вырвать Соглашение: торговать по прежнему, Крым «де факто», во внутренние дела не соваться (болотных мочить суверенно). Они полагают, это в их интересах. Точно, не в наших и не в интересах страны. Может я не прав — возражайте.
Отбить охоту соваться во внутренние дела – вполне достаточно, и это в интересах страны.
Леня, «отбить охоту соваться во внутренние дела … это хорошо»? … здесь возможны разночтения. Функция требования соблюдения властями прав человека сродни функции полицейского. Считаете ли Вы, что полицейскому НАДО встревать, если сосед лупит жену или детей? У нас — женщины жаловались — обычно в милицию обращаться бессмысленно, пока не убил или нет членовредительства явного. Аналогично в международных вопросах. Вы полагаете, пущай Лидер своих холопей суверенно мочит, как ему хочется? Собственно, так еще Ваня Грозный английскую королеву отчитывал: «Ненастоящая ты королева, если своих людишек не свободна по одной своей воле карать и миловать». Исторический опыт, мне кажется, показал предпочтительность английского подхода
Иметь охоту соваться в дела, и вступаться за обижаемых – вещи разные.
Леня, а ведь требовать соблюдения прав человека — по сути полицейская задача, как помочь избиваемому. Вот если бы Вы сказали, что это не учитывает национальную специфику — я бы согласился. У нас почти не принято заступаться за битых жен (детей), аналогично, мы полагаем неправильным и вмешательство с требованием соблюдения прав человека. Все эти вопросы — и семейные разборки и внутригосударственные — трактуются как внутреннее дело, куда чужим (полиции) соваться не надо.
Я не знаю, у каких это ‘нас’ “почти не принято заступаться за битых жен (детей)”. А призвать/побудить к соблюдению прав человека (или неизбиению жены) можно разными способами, включая вполне мирные и цивилизованные без всякого вмешательства во внутренние дела.
Позвольте высказать несколько соображений Неспециалиста.
Жизнь — это сложнейшее явление, тем более — возникновение разумных существ. Свести вероятность ее возникновение к произведению нескольких факторов (по Фрэнку Д) и столь оптимистическая оценка этих факторов — это кажется по меньшей мере наивным.
Каждый из факторов, особенно F2, F3, F4, может быть на несколько порядков меньше. Поэтому заработать дополнительно малый фактор типа 10 в степени -10 — это кажется вполне возможным.
Насколько мне известно, сам Шкловский считал земную жизнь уникальным явлением.
Владимир К.
К сожалению, почти все кто занимался темой СЕТИ приходили к выводу об удивительной краткосрочности существования цивилизаций … что весьма настораживает.
Кто спорит, мирные средства ВСЕГДА предпочтительнее. Но а как с законом о НКО — «агентах супостатов» … или мониторинг выборов — вмешательство во внутренние дела ? Или это не мирные способы? Не смешно ли, если мониторить и проверять разрешается только на деньги тех, кого проверяют и подозревают в подтасовках?
Ни НКО ни мониторинг выборов мне неинтересны, поэтому я в нюансах этих способов вмешательства не разбирался. И вообще, на разветвлённую политическую полемику я не подвизался.
Благодарю за дискуссию, надеюсь что то из нее покажется небезынтересным и читателям ТрВ
«Уникальность феномена жизни также не подтверждается. »
—————————
а что, уже найдена еще одна жизнь во вселенной? :))))
Ну да, “уникальность феномена жизни не подтверждается … предположениями о возможности существования” – явно внеземная логика. А существование внеземной логики подтверждает существование внеземных цивилизаций. Теперь понятно о каких ‘нас’ говорил автор в сентенции “У нас почти не принято заступаться за битых жен (детей)”. Похоже, планета Плюк в галактике Кин-дза-дза.
“уникальность феномена жизни»??? — вообще то в традициях теологической мысли говорить об уникальности Сотворимости жизни Богом, а в традициях науки (с Дж.Бруно минимум) о множественности миров. Вы теологи? Мы знаем единственный достоверный случай — жизнь на Земле начала развиваться практически сразу за ее образованием. Не подождала пару миллиардов лет в связи с ее уникальностью. Из этого ЕДИНСТВЕННОГО примера я делаю предположение в пользу неуникальности, Вы — об уникальности. Мое предположение естественнее. Когда матросы Кука приплыли в Австралию и увидели там совершенно немыслимую тварь, что носила детенышей в сумке, они не посчитали ее уникальной, а решили что такие здесь живут. И оказались правы. Наконец, кирпичики жизни нашли в космосе, а последние данные по Марсу свидетельствуют, что (вроде бы) РАЗВИТАЯ ЭКОСИСТЕМА там существовала. Мы знаем, что Жизнь поразительно живуча. Тогда вопрос, что так отбросило ее назад на Марсе? Будете настаивать на уникальности жизни и необоснованности моих опасений?
Предположения можно делать какие угодно, а о том, что подтверждается или не подтверждается, можно говорить только на основании надёжно установленных фактов, каковые пока что отсутствуют. Вы же на основании предположений делаете выводы, да ещё призываете к принятию решений – вот это как раз в традиции теологической мысли.
Да, «еще призываю к принятию решений» — НЕ ПРОВОЦИРОВАТЬ ЯДЕРНЫЙ КАТАКЛИЗМ … какой ужасный призыв, не правда ли? Да, Вы раньше писали, что «Ваше “предупреждение” пагубно тем, что им воспользоваться нельзя в силу его абстрактно-завуалированного характера» … Вы уж определитесь, пагубно в силу неопределенности и абстрактности или потому что призыв к конкретным решениям? Одновременно так не бывает, не логично право
Не провоцировать ядерный конфликт – такой же неопределённый и абстрактный призыв, как ‘ребята, давайте жить дружно’. И никаких конкретных решений в статье не предлагается, так что всё логично.
Леня, да куда же конкретней … не надо «визитов добрососедства» стратегических бомбардировщиков и АПЛ, и прочих военных игрушек. В 90-е такого не было. И соседние провинции присоединять тоже не надо. А для этого нужны честные выборы … впрочем Вы, как понимаю, против
Вот эту конкретику удалось таки выжать в процессе дискуссии, осталась “малость” — показать, что предлагаемые меры действительно способствуют выживанию цивилизации, а не наоборот. Причём показать нужно убедительно для тех, кто решения принимает, а на них страшилки про внеземные цивилизации не подействуют.
Вселенная существовала миллиарды лет до образования Солнечной системы. Солнце — вполне обычная звезда, каких очень много. Планета Земля — менее рядовое явление, но нет оснований считать ее уникальной. Отсюда следует, что в нашей Галактике должны существовать цивилизации старше нас на миллионы и даже на миллиарды лет.
————————
ничего не следует, так как мы не знаем как возникла жизнь — следовательно не знаем вероятности этого события, а вероятность может быть такова, что случилось единожды
Алекс — смотрите мой ответ выше
1)данные по Марсу говорят о том, что там была вода.Откуда » РАЗВИТАЯ ЭКОСИСТЕМА»?
2)»жизнь на Земле начала развиваться практически сразу за ее образованием. «—откуда такие сведения? :)))) Возможно существовал предбиологический этап эволюции и его длительность нам неизвестна, скорость эволюции после возникновения жизни тоже неизвестна, так как не осталось следов (вообще!). Откуда сведения черпаете? :))) Эта скорость может определятся как механизмом мутации так и наличием обратной связи (шанс на сохранение получало то, что способствовало уменьшению энтропии). Специалисты пишут, что как раз начальные этапы эволюции могли длиться миллиарды лет.
3)»Мое предположение естественнее. » — в науке нет такого понятия — естественное :))) Там только факты.
Извините, Вы повергаете сомнению известные факты. Первые слои со следами жизни датированы всего неск сот миллионов лет после образования Земли. В геологическом смысле это мгновенно. Это общеизвестно. Более подробно в моей книжке, выходит в изд-ве «Интеллект» при физтехе.
Первые слои со следами жизни датированы всего неск сот миллионов лет после образования Земли.
———————
ссылку на научные работы (с фактами, а не гипотезами) о слоях «со следами жизни датированы всего неск сот миллионов лет после образования Земли» можете дать?
Поищите сами, это общеизвестно
Согласен с аргументом Алекса.
Еще простой аргумент в пользу, если не уникальности, то маловероятности возникновения жизни.
Очевидно, для этого нужны определенные концентрации хим. элементов в той среде, где можно ожидать ее возникновения, и определенных соотношений между этими конц-ями.
Может быть, не всей сотни элементов таблицы Менделеева, но уж 10 — 20 наверное (углерода, кислорода, азота — в первую очередь). Если по каждому элементу вероятность типа 1/10, то сразу получаем фактор 10^(-N), где N — количество нужных элементов.
Кроме того, наверное важна динамика, то есть как это меняется во времени, что даст еще малость.
да, там коридор химических и физических характеристик среды мог быть чрезвычайно узок — отюда вероятность может быть мизерна. Кроме того мы не знаем на протяжении какого периода времени должен был бы сохраняться неизменным это набор характеристик,
чтобы пошел именно ТОТ процесс
Абсолютно согласен, собственно, это я и имел в виду.
Кроме того, редкие элементы могут играть свою роль, которая вообще до сих пор неизвестна и непонятна…
Автор ласково просит уважаемых оппонентов четко сформулировать свои возражения и не требовать подтверждения общеизвестных результатов. Ему работать надо, а не только отвечать на вопросы