 |
Астронет: А. Д. Панов/SETI-XXI "Великое молчание космоса" как динамический эффект http://variable-stars.ru/db/msg/1177351/node2.html |
<< Титульный лист | Оглавление | 2. Модель >>
1. Введение
Предположение о длительной технологической фазе развития типичной внеземной цивилизации вместе с предположением о широкой распространенности разумной жизни во Вселенной находится в противоречии с отсутствием легко обнаружимых проявлений деятельности разума в космосе. Этот феномен (или даже парадокс) известен как "Великое молчание космоса" [1]. Феномен "Великого молчания" означает, что верно по крайней мере одно из двух: либо технологическая фаза развития цивилизаций коротка, либо возникновение разумных цивилизаций крайне маловероятно. Обе эти возможности обсуждались И. С. Шкловским [2,3]. В настоящее время нет данных, на основании которых можно было бы выбрать одну из возможностей, поэтому обе должны рассматриваться равноправно.
В настоящей работе анализ проводится в рамках наиболее
пессимистического варианта первой из упомянутых возможностей, когда
, где 
- средняя продолжительность
технологической фазы развития цивилизации (именуемой далее просто
временем жизни), 
- среднее расстояние между цивилизациями. В
этом случае, в первом приближении, можно пренебречь возможностью
двустороннего обмена сообщениями между соседними цивилизациями и
сосредоточить внимание только на вероятности одностороннего приема
сигнала. Представляет интерес вопрос, какова вероятность 
того,
что информация, посылаемая в космос типичной цивилизацией на
протяжении ее жизни, когда-нибудь будет принята другой цивилизацией,
или, что примерно то же самое, какова вероятность для типичной
цивилизации на протяжении ее жизни принять сигнал от хотя бы одной
другой цивилизации. "Великое молчание" может означать одно из двух:
либо поиски сигналов из космоса до сих пор не были достаточно
тщательными (что вполне вероятно), либо объективно технологического
потенциала типичной цивилизации недостаточно для того, чтобы за время
ее жизни с вероятностью, сопоставимой с единицей, зарегистрировать
сигнал от хотя бы одной другой цивилизации, то есть 
. Термин
"Великое молчание" ниже будет использоваться специальным образом
только для обозначения ситуации . Напротив, для обозначения
ситуации 
будет использоваться термин "Большой разговор".
Эпохи "Великого молчания" и "Большого разговора" будут называться
далее фазами "Великого молчания" и "Большого разговора"
соответственно, так как смена первого состояния последним, как будет
показано, может весьма напоминать фазовый переход.
Рассмотрим модельную "галактику", которая имеет очень большой объем
и равномерно заселена звездами. В основу анализа положим два
понятия: экспозицию одной цивилизации 
и насыщенность
экспозиции 
. Определим эти величины сначала качественно, затем
их смысл будет уточнен в рамках формализма определенной
математической модели.
Пусть среднее время жизни цивилизации, а 
имеет смысл
максимального расстояния, на котором цивилизации еще могут вступить
в контакт. Экспозиция представляет собой 4-х мерный объем области
пространства-времени, в каждой точке которого данная цивилизация
будет обнаружена другой цивилизацией, если она там окажется.
Нетрудно показать, что
 |
Рис. 1.
Мировой объем галактики
|
, где
(рис. 1). Обозначим через 
количество цивилизаций,
возникающих в галактике в единицу времени. Считая, что за время 
возникло и исчезло много цивилизаций, найдем суммарную экспозицию
всех цивилизаций галактики за время :
Насыщенностью экспозиции
назовем отношение суммарной экспозиции
к мировому объему галактики за то же время:
Здесь
- удельная частота возникновения цивилизаций в
галактике. Очевидно, что если 
, то вероятность того, что
цивилизация примет сигнал хотя бы от одного соседа, мала. Имеет место
фаза "Великого молчания". Напротив, если 
, то
- имеет место фаза "Большого разговора". При 
вероятность уже не мала. Критерий будет
использоваться как признак перехода от фазы "Великого молчания" к
"Большому разговору".
Для дальнейшего полезно иметь численные оценки для в зависимости
от и . Известно, что в нашей галактике в год возникает
3-4 новые звезды. Считая, что разум является "обычным" явлением,
предположим, что вблизи одной из примерно 50 звезд когда-нибудь
возникает цивилизация, проходящая технологическую фазу развития.
Если считать также, что от образования звезды до возникновения
разумной жизни обычно проходит около 5 миллиардов лет (как на Земле)
и предположить, что 5 миллиардов лет назад темп звездообразования был
такой же как сейчас, то для современного темпа образования
технологических цивилизаций в галактике найдем
лет
. Считая Галактику диском радиусом
св.лет и толщиной 1500св.лет, для удельной скорости рождения
цивилизаций найдем
(св.лет)
лет.
Пусть
лет. Тогда, если
св.лет, то
; если
св.лет, то .
Неопределенность оценок очень высока, так как оценка каждой из
величин, входящих в формулу (3), содержит большой произвол. Тем
не менее видно, что может оказаться как сопоставимой с единицей,
так и много меньше единицы.
В формуле (3) величины и характеризуют среднюю
цивилизацию, и до сих пор рассматривались как независящие от времени.
Если частота рождения цивилизаций 
медленно (адиабатически)
меняется, то, согласно формуле (3), медленно будет меняться и
насыщенность экспозиции. Однако так будет только до тех пор, пока не
учитывается влияние контакта между цивилизациями на предельное
расстояние коммуникации и время жизни . Нетрудно
понять, однако, что такое влияние вполне может быть.
Предположим, что цивилизацией 
принят сигнал от цивилизации 
.
После этого у может резко возрасти интерес к поиску и других
цивилизаций, что приведет к увеличению усилий как в поиске
цивилизаций, так и в передаче своей собственной информации. Это, в
свою очередь, повлечет увеличение эффективного значения для
цивилизации и будет стимулировать технический прогресс в области
передачи и приема информации. По-видимому, предпримет усилия для
дешифровки принятых сигналов, что приведет к возникновению новых
направлений в математике, лингвистике и в других науках.
Предположим, что объем передаваемой информации велик, что технически
вполне возможно. Рано или поздно сигналы будут дешифрованы, и для
освоения поступающей информации практически каждая из наук, которая
раньше существовала на "местной" основе, будет продублирована:
наряду с обычными биологией, историей, и т. д. должны возникнуть
соответствующие экзобиология, экзоистория, и прочие. Кроме того,
можно ожидать возникновения многих "сравнительных" дисциплин.
Возникновение большого количества новых направлений исследований
может оказать сильное стимулирующее влияние на цивилизацию .
Особенно велико это влияние будет в случае, если цивилизация
находится в стадии затухания из-за постепенной утраты интереса к
окружающей действительности [1]. Влияние будет еще
большим, если в сообщениях от цивилизации будет содержаться
информация о других цивилизациях
от которых, возможно,
были приняты сигналы цивилизацией . Стимулирующее влияние на
может быть очень длительным, так как получит возможность в
реальном времени следить за развитием . И наконец, в сообщениях
может содержаться некоторая жизненно важная информация для .
Все это означает, что прием информации цивилизацией от
цивилизации может существенно увеличить устойчивость цивилизации
, т. е. ее время жизни . Нетрудно понять, что увеличение
значений и для цивилизаций, вступивших в контакт,
увеличивает среднее значение насыщенности экспозиции согласно
формуле (3), что, в свою очередь, ведет к увеличению вероятности
контакта и дальнейшему увеличению и т. д. Таким образом,
замыкается петля положительной обратной связи.
Идея подобной положительной обратной связи, конечно, не нова. Она упоминалась в книге И. С. Шкловского [2, гл.22] со ссылкой на фон Хорнера, но при этом Шкловский полагал, что такая положительная обратная связь может быть эффективной только при двусторонних контактах. Мы попытались показать, что и при односторонних контактах положительная обратная связь может иметь место. Ниже строится простая математическая модель, в рамках которой может исследоваться динамика, порождаемая такой обратной связью. Очевидно, что набор исходных данных для построения модели весьма ограничен, поэтому она должна рассматриваться как своеобразная математическая игра в том же смысле, в котором математической игрой является известная формула Сагана для оценки количества цивилизаций. Модель будет описывать некоторое множество мыслимых сценариев эволюции разума в Галактике, но должны рассматриваться и совершенно другие возможности.
<< Титульный лист | Оглавление | 2. Модель >>