Что такое парадокс Ферми и что нам с ним делать

Энрико Ферми — один из «отцов» атомной бомбы, радиоактивных исследований, а также лауреат Нобелевской премии. Его вклад в развитие квантовой механики и теоретической физики сложно переоценить. Однако чаще всего его имя ассоциируется с простым вопросом, который изначально был своего рода шуткой среди ученых, обсуждавших НЛО в Лос-Аламос в 1950 году: где все?

Ферми не был первым человеком, задавшим вопрос о внеземном разуме. Но именно с ним его чаще всего связывают, поэтому в итоге это стало называться парадоксом Ферми. Его можно суммировать так: Вселенная непостижимо огромна, существование разумной инопланетной жизни практически неоспоримо, однако Вселенной уже почти 14 миллиардов лет и у других существ было предостаточно времени для того, чтобы явить себя человечеству, так где же все?

Для начала задумайтесь о космических достижениях человека. Вполне возможно, что в ближайшие десятилетия мы уже отправим первые межзвездные зонды — к системе альфа Центавра. А ведь не прошло еще и века с полета первого человека в космос. На что мы будем способны через сотни, тысячи или даже миллионы лет?

Ферми и его коллеги задавались этим вопросом еще за 11 лет до того, как Юрий Гагарин воскликнул: «Поехали!» По идее, технологически развитой инопланетной расе не должно было составить труда колонизировать Галактику, особенно если у нее на это было много миллионов лет.

Но чтобы с уверенностью заявить о том, что мы не одиноки во Вселенной, ученым нужны доказательства. Этих доказательств, мягко говоря, мало, если не сказать, что их нет вообще. А оговорки о том, что законы физики не позволяют космическим кораблям двигаться выше определенной скорости, устраивают далеко не всех.

Возьмем, к примеру, проксиму Центавра. Даже если отправиться к ней на 0,25% от скорости света, туда получится добраться не раньше чем через 16 лет. До системы TRAPPIST-1 — около 160 лет. Долго, но это капля в море по сравнению с возрастом Вселенной, да и Млечного Пути.

Уравнение Дрейка

Прежде всего следует рассмотреть уравнение Дрейка. Это простая математическая формула, изначально предложенная астрономом Фрэнком Дрейком в 1961 году. В двух словах: посредством нее мы пытаемся вычислить количество технологически развитых цивилизаций и сообщающихся сообществ в Галактике. Выглядит уравнение Дрейка так:
 

Многие астрофизики долго пытались вычислить каждое значение, но на сегодя уравнение не имеет окончательного решения. R может быть и числом звезд в Галактике — считается, в Млечном Пути их 100 миллиардов. Даже если брать по минимуму, часть звезд с планетными системами составляет около 20%, и у каждой из этих звезд должна быть хотя бы одна пригодная для жизни планета. Предположим, что только на 10% из них смогли развиться разумные формы жизни, способные к общению. Так мы избавляемся от немалых вероятностей, ведь у нас в итоге 10% от 10% от 10%.

L — это время, на протяжении которого на планете существует жизнь, способная установить связь. Предположим, некая раса существовала на своей планете столько же, сколько мы на своей: получится 10^-8 (одна стомиллионная). Итог довольно пессимистичный: результат — два.

При таком результате, учитывая то, что одна из этих рас — мы, которые провели расчеты, в Галактике есть еще одна цивилизация. Но стоит обратить внимание, что речь идет о технологически развитых цивилизациях. Уравнение Дрейка не берет в расчет дотехнологические сообщества.

Шкала Кардашева

К рассуждению о парадоксе Ферми можно смело добавить шкалу Кардашева. Это метод технологического развития цивилизации, разработанный советским астрофизиком Николаем Кардашевым, классифицирующий цивилизации по количеству полезной энергии, которую они могут использовать. Шкала разделяет цивилизации так:

Тип 1. Цивилизация, способная использовать всю энергию, доступную на ее планете.

Тип 2. Цивилизация, способная использовать всю энергию, излучаемую ее звездой.

Тип 3. Цивилизация, способная использовать энергию всей Галактики.

Астроном Карл Саган считал, что мы находимся где-то на 70% пути к цивилизации первого типа и  сможем достичь этого уровня через один-два века. Современные вычисления предполагают, что мы сможем стать цивилизацией второй типа в течение нескольких тысяч лет, а чтобы стать цивилизацией третьего типа, понадобится от 100 тысяч до миллиона лет.

Будучи цивилизацией второго или третьего типа, существа должны быть способны перемещаться по Галактике на скорости, близкой к световой (или быстрее, если они научатся нарушать известные законы физики).

Учитывая возраст Вселенной и Млечного Пути, а также пример развития нашей собственной цивилизации, похоже, вопросов гораздо больше, чем ответов.

Возможные решения парадокса Ферми

Решение 1. Никого другого нет и не было

Один из возможных ответов гласит: инопланетян нет и никогда не было. Такой сценарий можно легко представить во вселенной Аристотеля и Птолемея — маленьком скоплении сфер, вращающихся вокруг Земли. Но мы живем не в такой Вселенной. После многовековых поисков землеподобных планет за последние два десятилетия космологи будто разбили космическую пиньяту. С каждым годом обнаруживается все больше и больше звезд с планетными системами, примерно в каждой пятой из которых есть землеподобные планеты. Чем больше мы узнаем о Вселенной, тем более абсурдным кажется утверждение, что только на одной из таких планет может существовать жизнь. Астрофизики и астробиологи — вроде Адама Франка, занимающегося поиском и изучением биосфер у экзопланет — считают, что это наименее вероятное решение парадокса Ферми.

Решение 2. Жизнь есть, но не разумная

Некоторые предполагают, что в ближайшие 10-30 лет мы обнаружим следы простейших форм жизни на Марсе или одном из спутников газовых гигантов вроде Европы или Энцелада. Конечно, речь идет о микробах или водорослях. Такое решение меняет вопрос о том, где же все, на более сложный его вариант: что именно мешает бесконечному числу молекул собраться в форму разумной жизни?

Тут можно поразмыслить обо всех факторах, поспособствовавших появлению человека. Сначала — искра жизни, за которой последовало образование простых клеток, после чего — сложных многоклеточных организмов, а затем — формирование органов, например мозга. Если человекоподобный разум — редкость, то один из этих шагов может быть очень сложным для преодоления. Например, известно, что на Земле есть несколько миллионов видов живых организмов, но только один из них произвел цивилизацию (по крайней мере, известную нам). Относительное молчание Вселенной предполагает наличие некого «великого фильтра», ограничивающего развитие большего числа разумных существ. Некоторые ученые также полагают, что мы не преодолели этот «великий фильтр» в далеком прошлом, а что он ожидает нас в будущем. То есть дело не в том, что разумная жизнь — редкость, а в том, что она появляется на несколько тысяч лет, прежде чем исчезнуть по неизвестным причинам.

Решение 3. Разумной жизни много, но она молчит

Эта вероятность, также известная как «гипотеза зоопарка», предлагает несколько странных объяснений. Возможно, человечество все еще настолько примитивно, что продвинутые цивилизации не считают нас достойными внимания или общения. Или, возможно, другие цивилизации выяснили, что обнаружение себя приведет к уничтожению со стороны жестоких межгалактических колонизаторов. Или же Солнечная система просто расположена в тихом и спокойном уголке Вселенной — чисто по случайности. Но, пожалуй, одно из самых экзотических объяснений заключается в том, что наша Вселенная — огромная компьютерная симуляция.

Причин для вселенского молчания множество, и нельзя сказать, что какая-либо из гипотез стопроцентно правдива. В любом случае пока что человечеству не удалось обнаружить ни одной внеземной цивилизации. И пока у нас не появится точного объяснения, парадокс Ферми не будет давать астрофизикам спать по ночам, мучая их вопросом о том, где же все.