Учебник для 11 класса

Астрономия

§ 17. Жизнь во Вселенной

Изучив этот параграф, мы узнаем:

почему во Вселенной появляются живые существа, которые хотят понять смысл своего существования;
могут ли существовать цивилизации за пределами Солнечной системы;
как можно обмениваться данными с инопланетными цивилизациями.

Антропный принцип

Считать Землю единственным обитаемым миром было бы
также нелепо, как утверждать, что на огромном засеянном поле
мог бы вырасти только один колосок»
Митридор (III век до н. э).

Жизнь является одной из великих тайн Вселенной. Мы видим на Земле различные живые организмы, но ничего не знаем о других формах жизни на чужих планетах. Все живые существа производят потомство, а потом рано или поздно умирают, то есть превращаются в неживую материю. Но на Земле еще никто не наблюдал непосредственного зарождения живых биологических клеток из неживых химических соединений. По этому поводу английский биолог Ф. Крик сказал: «Мы не видим пути от первобытного бульона до естественного отбора. Можно сделать вывод, что происхождение жизни — чудо, но это свидетельствует лишь о нашем незнании».

Астрономические наблюдения показывают, что параметры орбиты Земли, ее масса, радиус и химический состав наиболее благоприятны для существования жизни. Для этого также необходимо стабильное Солнце, которое в течение нескольких миллиардов лет почти не меняло своей светимости. Расширение Вселенной тоже способствует существованию жизни, ибо в фазе сжатия смертельное коротковолновое фоновое излучение могло бы уничтожить все живое (см. § 16). Возникает такое впечатление, что все сущее в космосе существует для того, чтобы на Земле жили разумные люди. Так была сформулирована философская основа космологии — антропный принцип (от греч. Антропос — человек): «Мы наблюдаем Вселенную такой, какой мы ее видим, поскольку мы существуем». То есть, возможно, где-то в космосе существуют миры с другими параметрами, но там нет разумных существ, которые могли бы описать свое бытие и передать эту информацию из прошлого в будущее.

Антропный принцип. Мы наблюдаем Вселенную такой, какой мы ее видим, поскольку мы существуем.

Открытая система обменивается с окружающей средой энергией и информацией

Синергетика — наука, изучающая законы и эволюцию сложных систем

Жизнь как открытая система

Рассмотрим жизнь как открытую систему, которая хранит и передает информацию из прошлого в будущее. Общие характеристики живых существ можно описать с помощью некоторых терминов теории сложных систем, поведение и эволюцию которых изучает новая наука синергетика. Все живые существа с помощью генов создают огромный объем информации, которая сохраняется и передается потомкам (рис. 17.1).

Рис. 17.1. Цепь ДНК, с помощью которой записывается и хранится информация о живом организме

Объем информации, который сохраняет только одна клетка живого организма, оценивается в 10²²-10²³ бит. Для сравнения напомним, что объем информации, которую хранят современные компьютерные диски, в миллиарды раз меньше. Биологическая эволюция живых организмов происходит в направлении увеличения объема информации, который передается потомкам. Например, общая масса всех живых существ 100 млн лет назад была не меньше, чем масса современных живых существ, но объем новой информации, которой владеет наша цивилизация, в миллиарды раз больше, чем информация, хранившаяся в огромных телах динозавров. Гигантский скачок в увеличении потока информации состоялся 100 000 лет назад с появлением разумного человека — homo sapiens.

Биологи доказывают, что тогда на Земле параллельно существовали два вида разумных людей — кроманьонцы и неандертальцы. Хотя неандертальцы были физически более развитыми, но во время ледникового периода они погибли. Выжили кроманьонцы, которые научились не только добывать и сохранять огонь, но и передавать свои знания потомкам, то есть передавать информацию из прошлого в будущее не только при помощи генов. Почти все животные для обмена информацией пользуются звуками, но только разумный человек для хранения информации стал применять различные знаки и символы, которые со временем превратились в письменность. Благодаря компьютерам на современном этапе развития нашей цивилизации тоже наблюдается значительное увеличение потока информации, которой владеет человечество. При помощи АМС мы начали собирать информацию о далеких планетах и приступили к непосредственным поискам внеземных форм жизни. Вероятность существования жизни на других телах Солнечной системы достаточно мала (см. § 7—11), поэтому поиски внеземных цивилизаций сейчас ведутся вблизи других звезд.

Живой организм — сложная открытая система, состоящая из химических и биологических соединений, которая имеет высокую степень упорядоченности и сохраняет огромный объем информации о себе и окружающем мире

Объем информации одной клетки живого существа 10²²—10²³ бит, человека — 10²⁵ бит

Проблемы контактов с внеземными цивилизациями

Контакты между цивилизациями прежде всего означают обмен информацией. Если во Вселенной существуют другие цивилизации и они имеют определенный объем информации о своей части Галактики, то обмен информацией между ними может привести к общему росту информации, поэтому такой процесс, согласно теории биологической эволюции, можно считать прогрессивным.

Контакты с другими цивилизациями могут быть трех типов:

Обмен информацией при помощи электромагнитных волн или другого излучения, которое может быть носителем информации(рис. 17.2).

Рис. 17.2. Радиотелескоп, при помощи которого можно принимать радиосигналы от внеземных цивилизаций

Обмен информацией при помощи автоматических систем, управлять которыми будут компьютеры и роботы.
Встреча живых представителей инопланетных цивилизаций.

На данном этапе развития земной цивилизации мы можем осуществить контакты первого типа — современные радиотелескопы способны передавать и принимать информацию от цивилизации интеллектуального уровня, подобного нашему, с расстояния 1000 св. лет. На таком расстоянии существуют миллионы звезд, поэтому отыскать подходящий объект для наблюдения очень сложно. В 1967 г. впервые зарегистрировали периодические сигналы, поступавшие из межзвездного пространства, их назвали пульсарами. Анализ сигналов показал, что пульсары никакого отношения к инопланетным цивилизациям не имеют, такие периодические сигналы излучают нейтронные звезды (см. § 14).

От Земли распространяется своеобразная интеллектуальная волна, которую излучают земные радиостанции. Если учесть, что первые радиостанции начали передавать информацию в космос 100 лет назад, то эти «разумные» сигналы распространились только на расстoяние 100 св. лет от Земли. Если на таком расстоянии находится цивилизация подобного нашему интеллектуального уровня, получившая наши сигналы, то ответ придет к нам не раньше чем через 200 лет. То есть установление контактов между цивилизациями с помощью электромагнитных волн может происходить достаточно длительное время.

Рис. 17.3. Первая попытка установить контакт второго типа. На золотой пластинке высечены фигуры людей и координаты Земли в Галактике. До ближайшей звезды АМС «Пионер» (США) будет лететь 105 лет

Налаживание контактов второго типа с помощью автоматических систем тоже требует длительного времени. Например, космические аппараты «Пионер-10, 11» и «Вояджер-1, 2» через миллионы лет выйдут за пределы Солнечной системы и будут самостоятельно обращаться вокруг центра Галактики. Не исключена возможность, что эти аппараты станут спутниками какой-либо звезды. Если АМС не сгорят болидом в атмосфере чужой планеты, то инопланетяне смогут прочитать информацию, которую несут эти аппараты (рис. 17.3).

Контакты третьего рода — непосредственная встреча землян с инопланетянами, которая может случиться на любой планете или в космическом пространстве

Возможные последствия контактов с чужими цивилизациями

Сейчас создана международная организация SETI (англ. Search of Extra Terrestrial Intelligence — поиски внеземного разума), которая разработала широкую программу поиска жизни во Вселенной. Возникает вопрос: для чего мы ведем поиски инопланетных цивилизаций? Может ли контакт с внеземным разумом принести нам какую-либо дополнительную информацию и поможет ли выжить человечеству в этом мире?

Дело в том, что наша цивилизация сейчас находится в своеобразной изоляции, ибо Земля по многим параметрам является также закрытой системой. Согласно законам эволюции сложных систем, в закрытой системе растет беспорядок и уничтожается информация, поэтому закрытая система обречена на смерть. Примером такой своеобразной деградации закрытой системы являются обычные тепловые процессы — в изолированной колбе выравниваются температура и плотность.

Интересно, что этот закон роста беспорядка в закрытой системе действует и в человеческом обществе, только в этом случае мерилом служит не температура, а информация. Человек является существом общественным, и он может оставаться человеком, только общаясь с другими людьми.

Возникают и предостережения о возможных последствиях контактов с цивилизацией, которая находится на высшей ступени развития. Если чужая цивилизация по интеллекту намного опередила землян, то она может уже осуществлять межзвездные перелеты. То есть контакты третьего рода могут произойти и на Земле, если к нам прилетят чужие космические корабли. В этом случае возникнет главная проблема: захотят ли разумные существа из других миров общаться с нами? Контакты между цивилизациями могут привести к конфликтам — своеобразным «звездным войнам», и мы должны быть готовы к этому.

Помните! Общая информация двух разумных людей после их общения возрастает только в случае, если они имеют разную информацию. Рост интеллекта нашей цивилизации состоит в том, что люди не являются копиями своих родителей, так же как и каждая нация и государство вносят свой вклад в рост могущества человечества

Прогнозы эволюции земной цивилизации

Время существования отдельной цивилизации влияет на определение общего количества цивилизаций в Галактике. Например, в Средневековье, когда средняя продолжительность жизни человека была 20—30 лет, население Земли не превышало 100 млн человек, и только в конце XX в., когда значительно возрос средний возраст людей, население Земли достигло 6 млрд. Сколько времени может существовать отдельная цивилизация, мы не знаем, потому что наблюдаем только за развитием человечества. Существуют несколько научных оценок продолжительности жизни цивилизации. Согласно «пессимистичной» точки зрения, средняя продолжительность существования отдельной изолированной цивилизации не превышает 10000 лет. Соответственно этой шкале земная цивилизация приближается к смерти, ибо человечество столкнулось с целым рядом проблем, которые могут привести к катастрофическим последствиям.

Ученые, имеющие не такую безнадежную точку зрения, считают, что все эти проблемы в будущем могут быть решены, поэтому «оптимистичная» оценка продолжительности существования нашей цивилизации - 100 000 лет. То есть по этой шкале наша цивилизация только зарождается, и в будущем нас ждет расцвет, освоение межзвездного пространства и встречи с инопланетными цивилизациями. Для этой цели в школах и изучают астрономию — науку о таинственном и удивительном космосе.

Основные причины, которые могут вызвать гибель нашей цивилизации:

Экологическая катастрофа, которая может возникнуть вследствие загрязнения окружающей среды промышленными отходами предприятий.
Изменение климата на Земле из-за увеличения количества углекислого газа в атмосфере, усиления парникового эффекта и повышения температуры.
Увеличение озоновых дыр в атмосфере может вызвать повышение доли ультрафиолетового излучения Солнца, которое достигает поверхности Земли, вследствие чего могут пбгибнуть флора и фауна нашей планеты (кроме живых организмов в воде и под поверхностью Земли).
Катастрофическое столкновение с астероидом или кометой может привести к резкому снижению температуры и возникновению нового ледникового периода.
Цивилизация может погубить себя атомной войной.
Интеллектуальная деградация человечества.

Выводы

Жизнь — это сложная открытая система химических и биологических соединений с высокой степенью упорядоченности, которая сохраняет огромный объем информации о себе и окружающем мире. Земля по многим параметрам является закрытой системой, поэтому проблема выживания человечества связана с освоением космоса. Наша цивилизация сделала первые шаги в этом направлении — мы начали исследование Солнечной системы. Но у человечества могут возникнуть проблемы при попытке установить контакт с чужими цивилизациями, находящимися на высшей, по сравнению с нами, степени интеллекта.

Тесты

Синергетика — это новая наука, изучающая:
Контакты с инопланетными цивилизациями определяют:
Как расшифровывается аббревиатура НЛО?
Над какой проблемой работает Международная организация SETI?
Какую роль играют космические катастрофы в эволюции жизни на Земле?
Какие существуют основания для поисков жизни за пределами Солнечной системы?
Сколько времени современные космические корабли должны лететь до ближайшей звезды?
Можно ли с помощью современных радиотелескопов установить контакт с внеземными цивилизациями?
Что означает выражение «обычная жизнь»? Какие другие формы жизни могли бы существовать во Вселенной?
Космический корабль стартовал с поверхности Земли с третьей космической скоростью (см. § 5). Вычислите, сколько времени будет продолжаться полет к границе Солнечной системы, находящейся на расстоянии 100000 а. е. от Солнца. (Указание: можно считать, что корабль летит по огромному эллипсу, когда в перигелии расстояние до Солнца 1 а. е., в афелии — 100000 а. е.)

Диспуты на предложенные темы

Какие идеи для осуществления межзвездных перелетов вы можете предложить?
Могут ли быть НЛО космическими аппаратами чужих цивилизаций?
Каково ваше мнение относительно возможности существования компьютерной цивилизации?

Ключевые понятия и термины:

Антропный принцип, контакты между цивилизациями, космическая эволюция, синергетика, смерть цивилизации.