Человечество давно озадачено проблемой существования других цивилизаций. Многие слышали про парадокс Ферми (проблема отсутствия наблюдаемых инопланетян в огромной вселенной) и различные его решения. Казалось бы, уже сейчас в нашей галактике обнаружены десятки планет с хорошими условиями для возникновения жизни, а исследования в области эволюционной биохимии раскрывают тайны возникновения живых организмов, поэтому само явление жизни уже не кажется всем таким случайным и маловероятным. Вполне возможно, что жизнь во вселенной - явление как раз-так распространенное и она даже чем-то похожа на земную. Для начала пройдемся по ключевым молекулам.
Химический состав
Среди всех растворителей вода - самая распространенная по элементному составу, а ещё и обладает важными уникальными свойствами: высокой теплоёмкостью и теплопроводностью, что позволяет избегать резких скачков температуры, а также более низкая плотность твёрдой фазы, что мешает промерзанию водоёмов. Другой такой комбинации факторов нет, хотя формально аммиак и жидкий углекислый газ являются хорошими растворителями, они более летучи и менее теплоёмки.
Углерод - единственный возможный вариант для создания стабильных крупных и ветвистых полимеров. Ближайший аналог - кремний, - образует слишком крепкие связи с кислородом и недостаточно крепкие с водородом (силаны взрываются на воздухе). Что уж говорить о германии, который ещё ближе к металлам. Бор и азот тоже могут образовывать сложные молекулы, но количество связей всего 3, что существенно меньше 4 у углерода.
Сахара и аминокислоты относительно легко образуются из смесей, идентичных, как считается составу древней Земли, а именно они и являются ключевыми блоками для построения живой материи. Наконец встречающиеся в живых организмах азотистые основания, ключевые части нуклеотидов - наиболее подходящие для переноса информации из всех относительно простых молекул, получающихся из неорганического синтеза, и кроме того стабильные к воздействию ультрафиолета.
Кроме того, общие принципы эволюции информации. в частности генетической, напрямую диктуются законами физики, а значит будут наблюдаться и на других планетах. Эгоистические формы материи, стремясь к размножению себе подобных, будут использовать ресурсы извне, потому что в изолированной системе, где притоков энергии нет, энтропия, то есть неупорядоченность системы будет расти и более сложные формы материи не образуются (см. второй закон термодинамики). Как и на Земле, эти формы жизни будут втянуты конкуренцию и подвержены отбору, поскольку ресурсы всегда ограничены. По умолчанию живые существа, созданные из органики. наверняка смогут использовать лишь энергию распада веществ из внешней среды. В конечном счёте они либо вымрут, израсходовав все запасы органических и неорганических веществ, пригодных для получения энергии, либо часть из них сможет перейти на водный фотосинтез и открыть доступ к новым ресурсам звездного излучения и воды как донора протонов. Это как и в своё время на Земле приведёт к повышению доли свободного кислорода в атмосфере, а значит откроет доступ к аэробному способу питания.
Неизбежность клеточных форм
Поскольку клетка бактерий - максимально простая относительно автономная и стабильная живая система, стоит полагать, что и на других планетах базовые формы жизни будут похожи на неё хотя бы в плане наличия ключевых элементов: нуклеиновых кислот или близких к ним химических соединений, несущих генетическую информацию, барьера для поддержания уникальных для живых организмов внутренних концентрации из липидов или других аналогов, способных формировать гибкие мембраны, и клеточной стенки, защищающей систему от разрыва осмотическим давлением, возникающим из-за разницы концентраций различных веществ внутри и снаружи. Как мы знаем на примере цианобактерий, даже такие примитивные биомашины могут образовывать комплексы из многих клеток, колонии или же многоклеточные организмы со специализацией. Под постепенным давлением отбора и на другой планете фототрофы наверняка выберутся наверх, образовав аналоги растений, которые предпочтут не двигаться и занимать максимальную площадь поверхности.
Возникнут ли на такой планете хищники, способные поглощать клетки целиком и переваривать их? На этот вопрос сложнее ответить, поскольку у нас крупный размер клеток обеспечивается системой цитоскелета, формирующего такие органеллы как сократительные вакуоли и служащие активным аналогом клеточной стенки по борьбе с разрушительным действием осмотического давления. Цитоскелет образован белками, но предугадать структурные полимеры на другой планете сложнее, чем информационные. Тем не менее, аминокислоты - один из наиболее подходящих по параметрам распространенности и способности к построению гетерополимеров класс, а значит можно оценить вероятность появления именно белковых полимеров в качестве структурных и каталитических единиц как высокую. Если именно полипептиды, как полимеры аминокислот, станут основой для структурных единиц, то можно предположить, что естественный отбор наверняка приведёт к созданию клеток с подвижной мембраной и, следовательно, хищничества в нашем понимании этого явления.
Что же следует из появления хищничества? Правильно, отбор на размер: кто крупнее, тот и опаснее. Гигантизм стандартное явление для животных. Кроме того, стратегия хищничества располагает к перемещению, а значит и к сложному поведению, которое требует наличия контролирующих систем, близких к нервной. Сказать наверняка, насколько будет близок этот аналог к земному, нельзя, но отбор в этом направлении будет работать.
К чему приведёт развитие сложного поведения? Правильно, к развитию этой самой системы, "мозга", и в итоге, рано или поздно, появится интеллект, способность к сложному анализу обстановки. Появится ли цивилизационная форма жизни при таких обстоятельствах? Очевидно, отбор на интеллект будет идти до тех пор, пока он приносит преимущество и в случае человеческого вида это как раз привело к цивилизационной форме развития.
Цивилизация иного мира
Что мы можем сказать о том, какой вид местных животных это будет? Средний уровень интеллекта у первичноводных животных ниже, чем у наземных и вторичноводных, а значит на суше отбор на интеллект идёт активнее, но это тема для отдельной статьи. Какого они будут размера? Ну, не слишком большого, поскольку это затрудняет дыхание и вообще слишком большой размер меньше способствует развитию интеллекта: чем ты больше, тем проще решить проблему грубой силой. Слишком мелкими основатели инопланетной цивилизации тоже навряд ли будут: слишком маленький размер мозга просто не позволит развиться сложным алгоритмам. Из этого следует, что если и возникнет инопланетная цивилизация, то размер её представителей будет сопоставим с нашим.
Сколько у них будет конечностей? Наверняка 4 или 6. Почему? Для того, чтобы устойчиво стоять на поверхности в присутствии гравитации минимальное необходимое число конечностей - 3, но симметричные организмы проще, а значит и более вероятно их появление. Значит, число конечностей будет чётным и минимальное четное число больше 3 - 4. У наиболее продвинутых групп среди многоклеточных наземных животных, амниот и насекомых 4 и 6 конечностей соответственно. Учитывая то, что с линейными размерами масса растёт как куб, меньшее число конечностей у крупных форм будет более стабильно, так что скорее всего у представителей другой цивилизации, как часто представляют в научной фантастике, будет две пары конечностей.
Будут ли они гуманоидами? Этот вопрос чуть сложнее, однако именно наличие свободной от перемещения пары рабочих конечностей позволила эффективно и разнообразно обрабатывать различные материалы. Без свободной пары конечностей представить цивилизацию трудно, учитывая то, что вряд ли у них будет особенно длинная и подвижная шея, если они будут иметь крупную голову с крупным мозгом, а один лишь длинный хвост проигрывает по удобству двум рабочим конечностей. Так что, если на другой планете возникнет цивилизация, с большой вероятностью её представители окажутся в базовой анатомии похожими на нас. Это означает, что и проблемы у них будут схожие.
Закат фундаментальной физики?
А какие основные проблемы у нас? В двадцатом веке фантасты прочили, что их потомки уже в двадцать первом веке покорят Марс, Венеру и направятся к другим звездам. Однако, этого не произошло и сроки покорения космоса сдвинулись на несколько веков вперёд, но в чём была ключевая ошибка этих наивных предположений.
В книге "Задача трёх тел" поднимается множество разных вопросов о прогрессе и взаимодействии с инопланетянами. Одна из самых важных - фундаментальные физические исследования. Именно эта область науки является определяющей, потому что технологии, существенно изменившие быт людей за последние столетия, были как раз обеспечены открытием фундаментальных физических законов. Электричество, электро-магнетизм, оптика, ядерный распад, химические взаимодействия - вот, что позволило существенно поднять уровень жизни, открыть новые возможности и энергетические ресурсы. Все эти открытия имели большое количество прямых применений в быту, а потому шли лавинообразно: чем больше практической значимости было в научных исследованиях, тем больше на них выделялось денег и тем больше новых открытий совершалось. Люди считали, что экспоненциальный рост технологий будет идти ещё долгие столетия, поэтому фантасты писали о магических вещах, надеясь, что спустя несколько десятилетий она станет реальностью.
Однако, реальностью они по большей части не стали. Если вы посмотрите список нобелевских лауреатов по физике, то увидите множество тем, которые или не могут быть напрямую применены, или вообще не являются фундаментальными исследованиями, относясь к области материаловедения. Даже исследование квантовых явлений на данный момент не принесло существенных изменений в структуру мировой экономики, хотя количество ресурсов, вложенных в науку за 21 век, наверняка превосходит количество ресурсов, вложенных в неё за все предыдущие века человеческой цивилизации. Возможно, и существуют важные явления, которые в теории могут помочь человечеству на новый уровень, но может оказаться, что они просто не будут иметь окупаемости, ни по энергии, ни по финансам, а значит реального масштабного практического применения у них не будет и к крупному скачку технологического развития они тоже не приведут
Разумеется, можно возразить, что наука развивается скачкообразно, но только раньше не было таких мощных энергетических и вычислительных мощностей, поэтому сейчас длительный застой, если не означает закат эры фундаментальных открытий, то является крайне тревожным знаком. Может оказаться, что мы уже открыли все существенно важные фундаментальные законы и явления, а дальнейшие открытия не внесут существенных изменений в развитие технологий. Что же это означает для нас и других цивилизаций?
Колыбель-тюрьма
Наивно полагать, что мы сможем полноценно заселить Марс, Венеру или любое другое космическое тело в Солнечной системе. Венера ближе к Солнцу и имеет плотную атмосферу, и как следствие самую высокую среднюю температуру среди всех плане. Даже если каким-то образом удастся разуплотнить её, мы всё равно не сможем там жить с достаточным комфортом.
С Марсом ситуация обратная: он дальше от Солнца и имеет меньшую массу, что приводит к разреженной атмосфере. Там слишком холодно и образовать стабильную атмосферу не удастся, а кроме того Марс ближе к поясу астероидов и не имеет мощного магнитного поля, потому крупные колонии строить там слишком опасно.
Остальные тела, такие как спутники Сатурна и Юпитера тем более бесполезны с точки зрения расселения: объём солнечной радации там слишком мал, а брать энергию из приливной силы будет куда сложнее. Отсутствие достаточно плотной атмосферы порождает те же проблемы, что и в случае Марса. Новым домом для нас они не станут, в лучшем случае, мы сможем добывать оттуда редкие ресурсы, но опять же неизвестно, окупится ли это в длительной перспективе, учитывая стоимость передвижения, риски старта, перемещения в зонах большой концентрации астероидов и посадки.
Для заселения нас интересуют только пригодные для жизни планеты, находящиеся в узком диапазоне дальности от звезд, и в нашей системе, как вероятно и в других, к сожалению, такая только одна. Это значит, что нам нужно уходить в другие звездные системы.
Даже если кротовые дыры, согласно некоторым моделям позволяющие быстро перемещаться между отдаленными уголками вселенной, существуют, не факт, что:
- Нам хватит мощности даже с помощью всей энергии Солнца (например, с использованием роя Дайсона) создать кротовую нору в нужном направлении
- Полезные кротовые дыры находятся рядом с Солнечной Системой
- Возможно безопасное перемещение через кротовые дыры.
Без применения кротовых дыр межзвездные перелеты будут долгими и крайне рискованными: велика вероятность того, что за несколько столетий или даже тысячелетий полёта (неизвестно, какую максимальную скорость практически возможно достичь) космические тела самых разных размеров не повлияют на траекторию полёта или не нанесут существенный ущерб обшивке корабля. Попытка улететь с Земли может оказаться просто дорогостоящим способом самоубийства.
Есть и ещё одна важная проблема. Вокруг земли постепенно накапливается космический мусор, образующийся из обломков вышедших из строя космических аппаратов. В какой-то момент его может оказаться так много, что он запустит цепную реакцию и обратит всё оборудование на орбите в такую же груду обломков. Это не только лишит человечества спутниковой связи, но и усложнит запуск космических кораблей в дальнейшем, что может в некоторых сценариях на долгие тысячелетия изолировать Землю.
Верно это будет и для всех других цивилизаций, а значит, что даже если на каждой пригодной для обитания планете есть высокоразвитая цивилизация, она всё равно не сможет выбраться из своей системы. Мы не сможем ни помочь им, ни навредить, равно как и они нам. Вот ещё одно решение парадокса Ферми: даже если инопланетяне есть и имеют сходный или даже более высокий уровень развития, мы просто не сможем с ними пересечься в пространстве.
Если всё обстоит именно таким образом, и, к сожалению, есть основания так полагать, то скорее всего мы не одни во вселенной. но при этом одиноки и вряд ли сможем пересечься с другой цивилизацией.
Перспективы
У данной ситуации, есть, как и плюсы, так и минусы. Начнём с последних:
- Мы не сможем интенсивно обмениваться опытом с другими цивилизациями. Да, конечно, общение, возможно при налаженном контакте, но это наверняка будет очень долго и сложно, не исключены множественные помехи и недопонимания. Честно говоря неясно, удастся ли с кем-то наладить контакт чисто по мощности передатчиков, так что может отсутствовать и эта возможность.
- Мы не сможем выбраться с Земли и останемся здесь в течении долгих миллионов или даже миллиардов лет, и пусть нескоро, но будем обречены на вымирание. Впрочем, это вопрос столь далекой перспективы, что к тому времени вполне может найтись решение этой проблемы. Тем не менее, заселение других миров стоит под большим вопросом.
Однако не стоит расстраиваться прежде времени:
- Мы не потратим большое количество ресурсов в погоне за фантомными возможностями межзвездного расселения. Земля куда лучше Марса, Венеры, а возможно и всех планет в ближайших звездных системах. Стоит это ценить.
- Мы сможем сконцентироваться на технологиях и стратегиях поведения, которые поднимают уровень жизни. Медицина, образование, управление обществом и другие дисциплины далеки от оптимального применения. Да, возможно, мы не будем жить на многих планетах, но зато на одной будем жить в удовольствие
- Мы сможем уделить больше времени и сил освоению родной планеты. На данный момент эффективность использования её ресурсов крайне низка, а экологические катастрофы могут существенно снизить уровень жизни на десятилетия.
- Мы можем не бояться войны с другими цивилизациями. Обитаемые планеты скорее всего - крайне ценный ресурс, так что конкуренция за него будет крайне острой, а из-за большой вероятности недопонимания, повод для конфликта было бы легко найти.
В конце концов, это всего лишь моё мнение, которое может оказаться и в корне неверным, и я надеюсь, что кому-то оно окажется полезным или интересным. Пишите своё мнение по пунктам, которые показались Вам наиболее или наименее убедительными. Согласны ли Вы с моими оценками вероятности?
