Komputerowe modelowanie ewolucji galaktyki pozwala rozwiązać paradoks Fermiego, zgodnie z którym obce cywilizacje nie mogą pozostać niezauważone, jeśli w ogóle istnieją. W cyklu Techno Weekend Forbes mówi o niezbyt praktycznych, ale ciekawych pomysłach naukowych i technicznych
Artykuł czterech renomowanych astrofizyków, opublikowany w Internecie w zeszłym miesiącu, porusza pytania na styku science fiction i kosmologii: czy inteligentna supercywilizacja może skolonizować galaktykę, a jeśli tak, to ile czasu to zajmie.
Uważa się, że pierwsze takie pytania postawił słynny fizyk Enrico Fermi we wczesnych latach pięćdziesiątych XX wieku i dlatego problem ten przeszedł do historii nauki jako „paradoks Fermiego”. W swojej najbardziej ogólnej postaci paradoks wygląda następująco: w naszej galaktyce są setki miliardów gwiazd i logiczne jest założenie, że wokół niektórych z nich od czasu do czasu powstają cywilizacje, tak jak to miało miejsce w pobliżu naszego Słońca. Te rozwijające się cywilizacje zaczynają opanowywać otaczające je systemy gwiezdne. To jest ten obiecujący cel, który ludzkość postawiła sobie w połowie XX wieku i, oczywiście, nadal nie zniknął z porządku obrad, ponieważ nasi „podróżnicy” opuścili już Układ Słoneczny i lecą do sąsiednich gwiazd. Zatem zaawansowane cywilizacje powinny mieć wystarczająco dużo czasu, aby pojawić się w pobliżu naszej planety. Więc gdzie oni są?
W 1975 roku astrofizyk Michael Hart opublikował słynną pracę, w której przedstawił najbardziej pesymistyczne rozwiązanie paradoksu. W centrum jego rozumowania jest „Fakt A”: w pobliżu Ziemi nie ma obcych istot i nigdy ich nie było. Hart z kolei wykluczył wszelkie możliwe wyjaśnienia tego faktu związane z ograniczoną prędkością podróży międzygwiezdnych i czasem istnienia cywilizacji. Pozostało tylko jedno wyjaśnienie: obce cywilizacje po prostu nie istnieją. Jednak wielu astronomów i kosmologów nie mogło zaakceptować tego punktu widzenia.
Paradoksy percepcji
Większość krytyków idei Harta wskazuje, że uważał stopniową ekspansję za nieunikniony atrybut cywilizacji. To założenie może być błędne, jeśli weźmiemy pod uwagę inny atrybut istot inteligentnych - psychologię.
Jedno z pierwszych rozważań, wyrażone wkrótce po tym, jak po raz pierwszy sformułowano paradoks Fermiego, zrodziło się oczywiście pod wrażeniem wyścigu zbrojeń nuklearnych, jaki miał wówczas miejsce na naszej planecie. Ten argument jest taki, że rozwój technologiczny zagraża cywilizacji samozniszczeniem. Brak śladów wizyty obcych na Ziemi może oznaczać, że inteligentne cywilizacje, zdając sobie sprawę z niebezpieczeństwa nieograniczonego rozwoju technologii, w pewnym momencie poddają ten rozwój ścisłej kontroli. Kosmiczna ekspansja nie występuje, ale nie oznacza to, że superinteligencja nie istnieje lub nie mogła opanować techniki podróży międzygwiezdnych: po prostu jej nie chciała. A ci, którzy nie potrafili przezwyciężyć pokusy, przestali istnieć zgodnie z nieubłaganymi prawami historii.
Film promocyjny:
Ciekawą odmianę tego punktu widzenia wyraża Sir Martin Rees, brytyjski kosmolog i być może najsłynniejszy astronom naszych czasów. Uważa, że być może inteligentna nadcywilizacja nie przejawia się w żaden sposób w naszych ziemskich sprawach, ponieważ jest zbyt pogrążona we własnych myślach. We Wszechświecie jest wiele tajemnic, które zasługują na głębokie przemyślenie, a im dłużej rozwija się cywilizacja, tym bardziej chce spokojnie o nich myśleć. Bezczynna próżność, podobnie jak podbój galaktyk, nie jest odpowiednia dla superumysłu.
Inny punkt widzenia również opiera się na psychologii, ale nie na kosmitach, ale na samej ludzkości. Wyraża go Seth Shostak, główny astronom projektu SETI („Search for Extraterrestrial Intelligence”). „Robaki zatrzaskowe w moim ogrodzie nie zauważają, że są otoczone przez czujące istoty - a mianowicie moi sąsiedzi i ja” - mówi. "Niemniej jednak jesteśmy tutaj." Taki argument może zabrzmieć trochę obraźliwie dla ludzkości, ale jest całkiem rozsądny: aby zauważyć obecność superinteligencji, trzeba najpierw zrozumieć, czym on jest i jak może wyglądać, a to samo w sobie nie jest łatwym zadaniem poznawczym - przynajmniej dla chrząszcza. …
Czy jednak możliwe jest rozwiązanie paradoksu Fermiego bez konstruowania hipotez o psychologii supercywilizacji i bez obrażania ludzkości? Astrofizycy Jason Wright, Jonathan Carroll-Nellenbeck, Adam Frank i Caleb Scharf postawili sobie to zadanie. Ich symulacje oferują bardziej optymistyczne rozwiązanie paradoksu.
Galaktyka w ruchu
W poprzednich modelach arena aktywności supercywilizacyjnej była postrzegana w duchu kosmologii Giordano Bruno: jako przestrzeń wypełniona wiecznymi, stacjonarnymi gwiazdami. Sfera wpływu supercywilizacji w tym przypadku wygląda jak rozszerzający się bąbel wokół rodzimej gwiazdy, a prędkość tego ekspansji zależy tylko od osiągniętej prędkości podróży międzygwiezdnych. Autorzy artykułu przesłanego do publikacji w The Astrophysical Journal proponują jednak potraktowanie naszej galaktyki jako obiektu dynamicznego.
Obraz ekspansji cywilizacji powinien silnie zależeć od ruchu gwiazd w Galaktyce. Nasze Słońce dokonało około 50 obrotów wokół centrum galaktyki podczas swojego istnienia, wyjaśnia współautor projektu Carroll-Nellenbeck z University of Rochester w projekcie Nautilus. Jeśli weźmiemy ten fakt pod uwagę, intensywność ekspansji praktycznie przestaje zależeć od ograniczeń technologicznych prędkości podróży międzygwiazdowych. W tym samym czasie zmienia się sam schemat ekspansji: zamiast rozszerzania się sfer, powinniśmy zobaczyć znacznie bardziej złożony obraz.
W przeprowadzonej przez autorów symulacji uwzględniono propagację „frontu przesiedleńczego”. Okazało się, że nawet przy konserwatywnych założeniach galaktykę można zaludnić stosunkowo szybko. Jednak zróżnicowanie niektórych parametrów, takich jak czas życia cywilizacji i preferowanie pewnych kierunków ekspansji, dało wynik, który był praktycznie wykluczany przez poprzednie uproszczone modele. Okazało się, że między „galaktyką pustą” a „galaktyką tętniącą życiem” istnieje szeroki sektor innych możliwości. W najbardziej prawdopodobnych scenariuszach galaktyka jest rzeczywiście w dużej części zamieszkana, ale pozostają w niej duże „pustki”, do których ekspansja jeszcze nie dotarła. Jeśli nasz układ gwiezdny znajdzie się w jednej z tych pustek, co prawdopodobniemoże to wyjaśnić sformułowany przez Harta „fakt A” - brak widocznych śladów odwiedzin - i tym samym rozwiązać paradoks Fermiego w sposób pożądany dla ludzkości.
Adam Frank i Jason Wright uważają, że głównym wnioskiem z ich pracy jest to, że jeśli nie widzimy jeszcze śladów obecności supercywilizacji w Galaktyce, wystarczy przyjrzeć się bliżej.
Jak szukać pozaziemskiej inteligencji?
Jeśli, jak wynika z omawianej pracy, w galaktyce mogą istnieć cywilizacje podążające drogą postępu technicznego, to znaczy, że sensownym kierunkiem ich poszukiwań jest próba znalezienia widocznych śladów tego postępu, czyli „podpisu technologicznego”.
Napisano wiele artykułów naukowych o tym, jak taki „podpis” mógłby wyglądać. Forbes mówił o jednym z nich tydzień temu: matematyk Louis Crane zastanawiał się, jak by to wyglądało od strony cywilizacji, która zdecydowała się wykorzystać miniaturowe czarne dziury powstałe w wyniku promieniowania silnego lasera gamma jako źródła energii. W zeszłym tygodniu ukazał się kolejny artykuł na ten temat. Tym razem Brian Lacey z Institute for Advanced Study w Princeton zastanawiał się, czy moglibyśmy dostrzec panele słoneczne obcego statku z Ziemi, który dotarł do Układu Słonecznego.
Odbicia paneli słonecznych satelitów komunikacyjnych bliskiej Ziemi często wpadają w pole widzenia naziemnych teleskopów amatorskich. Artykuł Lackey'a zawiera szczegółowe obliczenia czynników wpływających na prawdopodobieństwo zobaczenia takiego obiektu. Czynniki te obejmują powierzchnię baterii, orientację i prędkość obrotową. Autor wykazał, że teleskop panoramiczny Pan-STARRS1 na Hawajach, skanując niebo w poszukiwaniu obiektów niebezpiecznych dla Ziemi, mógł dostrzec wolno obracające się lustro mierzące kilkadziesiąt metrów w odległości jednej jednostki astronomicznej. Aby jednak jeden taki obiekt na pewno znalazł się w ramie teleskopu, ich liczba w wewnętrznej części Układu Słonecznego musi sięgać miliona. Tak więc, nawet jeśli międzyplanetarny statek kosmiczny z ogromnymi panelami słonecznymi jest bardzo blisko nas,prawdopodobieństwo jego znalezienia jest niewielkie.
Jednak, jak widzieliśmy powyżej, ziemscy astronomowie rzadko są zadowoleni z pesymistycznych wniosków. Lackey rozważał następujący przypadek: co by było, gdyby robotyczna stacja kosmitów dotarła do nas dawno temu, wyszła z użycia i zamieniła się w orbitalne szczątki, takie jak te, które ludzkość produkuje w dużych ilościach? W tym przypadku istnieje duże prawdopodobieństwo, że zakończy swoją podróż w jednym z „punktów Lagrange'a”, gdzie grawitacja różnych ciał w Układzie Słonecznym równoważy się nawzajem. Jeśli skupi się obserwacje na takich punktach, argumentuje Lackey, wystarczy sto zwierciadeł kosmicznych, aby jeden z małych teleskopów Ziemi mógł je zauważyć. Dlaczego więc jeszcze ich nie zauważono? Być może obcy są po prostu przyzwyczajeni do sprzątania po sobie śmieci, sugeruje autor artykułu.
Autor: Aleksiej Aleksenko