Два уважаемых астрофизика заглядывают в будущее освоения космоса.
Представьте, что инопланетяне существовали, и представьте, что некоторые из них наблюдали за нашей планетой все четыре с половиной миллиарда лет. Что бы они увидели? На протяжении большей части этого огромного промежутка времени внешний вид Земли менялся медленно и постепенно. Континенты дрейфовали; ледяной покров увеличивался и уменьшался; сменяющиеся виды появлялись, эволюционировали, и многие из них вымерли.
Но всего за крошечный кусочек истории Земли - за последние сто столетий - структура растительности изменилась намного быстрее, чем раньше. Это означало начало сельского хозяйства, а затем и урбанизации. Изменения ускорились по мере увеличения численности населения.
Затем произошли еще более быстрые изменения. Всего за столетие количество углекислого газа в атмосфере начало опасно быстро расти. Появилось радиоизлучение, которое нельзя было объяснить естественными процессами, и произошло еще кое-что беспрецедентное: ракеты, запущенные с поверхности планеты, полностью вылетели из биосферы. Некоторые космические корабли были выведены на орбиты вокруг Земли; другие отправились на Луну, Марс, Юпитер и даже Плутон.
Если бы эти гипотетические инопланетяне продолжали наблюдать, что бы они увидели в следующем столетии? Сменится ли последний спазм активности тишиной из-за изменения климата? Или экология планеты стабилизируется? Произойдет ли массовое терраформирование? Будет ли армада космических кораблей, запущенная с Земли, порождать новые оазисы жизни где-то еще?
Давайте конкретно подумаем о будущем освоения космоса. Успешные миссии, такие как «Викинг», «Кассини», «Новые горизонты», «Юнона» и «Розетта», были выполнены с использованием технологий прошлого века. Мы можем реалистично ожидать, что в течение этого столетия вся солнечная система - планеты, луны и астероиды - будет исследована флотилиями роботизированных кораблей.
Сохранится ли роль людей в пилотируемых космических кораблях?
Нельзя отрицать, что новый марсоход НАСА Perseverance, мчащийся над кратером Джезеро на Марсе, может пропустить некоторые поразительные открытия, которые ни один геолог-человек не мог не заметить. Но машинное обучение быстро развивается, как и сенсорные технологии. Напротив, разница в стоимости между пилотируемыми и автономными миссиями остается огромной.
Мы считаем, что будущее пилотируемых космических полетов связано с частными авантюристами, такими как SpaceX и Blue Origin, готовыми участвовать в программе по снижению цен, гораздо более рискованной, чем западные страны могут навязать проектам, поддерживаемым государством. Эти предприятия - привнесение культуры типа Кремниевой долины в область, в которой долгое время доминировало НАСА и несколько аэрокосмических конгломератов, - вводили инновации и улучшали ракетную технику намного быстрее, чем это сделали НАСА или Европейское космическое агентство. Будущая роль национальных агентств будет ослаблена - они станут больше похожи на аэропорт, чем на авиакомпанию.
Мы приближаемся к концу дарвиновской эволюции, но технологическая эволюция разумных существ только начинается.
Мы утверждаем, что частные компании, руководимые вдохновением, должны выдвигать все миссии с участием людей как предприятия с низким уровнем риска и высоким риском. По-прежнему будет много добровольцев - некоторые, возможно, даже принимают билеты в один конец, - движимые теми же мотивами, что и первые исследователи и альпинисты. Следует избегать словосочетания «космический туризм». Это убаюкивает людей верой в то, что такие предприятия рутинны и не сопряжены с риском. Если таково мнение, неизбежные аварии будут такими же травматичными, как и аварии космического челнока. Эти подвиги должны продаваться как опасные, экстремальные виды спорта или бесстрашие.
Наиболее серьезное препятствие для космического полета проистекает из внутренней неэффективности химического топлива и необходимости нести топливо, вес которого намного превышает вес полезной нагрузки. Пока мы зависим от химического топлива, межпланетные путешествия останутся проблемой. Ядерная энергетика может изменить мир. Разрешение гораздо более высоких курсовых скоростей резко сократит время прохождения в солнечной системе, уменьшив не только скуку астронавтов, но и их воздействие разрушительной радиации. Более эффективно, если подача топлива может осуществляться с земли; например, вывод космического корабля на орбиту с помощью «космического лифта», а затем использование лазерного луча типа «звездный выстрел», генерируемого на Земле, для толкания «паруса», прикрепленного к космическому кораблю.
К 2100 году любители острых ощущений по образцу Феликса Баумгартнера (австрийского парашютиста, который в 2012 году преодолел звуковой барьер в свободном падении с высотного шара), возможно, основали базы на Марсе или, возможно, даже на астероидах. Илон Маск сказал, что хочет умереть на Марсе - «но не при ударе». Это реалистичная и привлекательная для некоторых цель.
Но не ждите массовой эмиграции с Земли. Опасное заблуждение - думать, что космос - это спасение от земных проблем. Мы должны решить их здесь. Справиться с изменением климата или пандемией COVID-19 может показаться сложной задачей, но это проще простого по сравнению с терраформированием Марса. В нашей солнечной системе нет места, которое могло бы предложить такую чистую среду, как Антарктика или вершина Эвереста. Проще говоря, для обычных людей, не склонных к риску, Планеты Б не существует.
Тем не менее, мы (и наши потомки здесь, на Земле) должны поддержать отважных космических авантюристов. Они должны сыграть ключевую роль в создании постчеловеческого будущего и в определении того, что произойдет в 22 веке и в последующий период.
Давайте конкретно подумаем о будущем освоения космоса. Успешные миссии, такие как «Викинг», «Кассини», «Новые горизонты», «Юнона» и «Розетта», были выполнены с использованием технологий прошлого века. Мы можем реалистично ожидать, что в течение этого столетия вся солнечная система - планеты, луны и астероиды - будет исследована флотилиями роботизированных кораблей.
Сохранится ли роль людей в пилотируемых космических кораблях?
Нельзя отрицать, что новый марсоход НАСА Perseverance, мчащийся над кратером Джезеро на Марсе, может пропустить некоторые поразительные открытия, которые ни один геолог-человек не мог не заметить. Но машинное обучение быстро развивается, как и сенсорные технологии. Напротив, разница в стоимости между пилотируемыми и автономными миссиями остается огромной.
Мы считаем, что будущее пилотируемых космических полетов связано с частными авантюристами, такими как SpaceX и Blue Origin, готовыми участвовать в программе по снижению цен, гораздо более рискованной, чем западные страны могут навязать проектам, поддерживаемым государством. Эти предприятия - привнесение культуры типа Кремниевой долины в область, в которой долгое время доминировало НАСА и несколько аэрокосмических конгломератов, - вводили инновации и улучшали ракетную технику намного быстрее, чем это сделали НАСА или Европейское космическое агентство. Будущая роль национальных агентств будет ослаблена - они станут больше похожи на аэропорт, чем на авиакомпанию.
Мы приближаемся к концу дарвиновской эволюции, но технологическая эволюция разумных существ только начинается.
Мы утверждаем, что частные компании, руководимые вдохновением, должны выдвигать все миссии с участием людей как предприятия с низким уровнем риска и высоким риском. По-прежнему будет много добровольцев - некоторые, возможно, даже принимают билеты в один конец, - движимые теми же мотивами, что и первые исследователи и альпинисты. Следует избегать словосочетания «космический туризм». Это убаюкивает людей верой в то, что такие предприятия рутинны и не сопряжены с риском. Если таково мнение, неизбежные аварии будут такими же травматичными, как и аварии космического челнока. Эти подвиги должны продаваться как опасные, экстремальные виды спорта или бесстрашие.
Наиболее серьезное препятствие для космического полета проистекает из внутренней неэффективности химического топлива и необходимости нести топливо, вес которого намного превышает вес полезной нагрузки. Пока мы зависим от химического топлива, межпланетные путешествия останутся проблемой. Ядерная энергетика может изменить мир. Разрешение гораздо более высоких курсовых скоростей резко сократит время прохождения в солнечной системе, уменьшив не только скуку астронавтов, но и их воздействие разрушительной радиации. Более эффективно, если подача топлива может осуществляться с земли; например, вывод космического корабля на орбиту с помощью «космического лифта», а затем использование лазерного луча типа «звездный выстрел», генерируемого на Земле, для толкания «паруса», прикрепленного к космическому кораблю.
К 2100 году любители острых ощущений по образцу Феликса Баумгартнера (австрийского парашютиста, который в 2012 году преодолел звуковой барьер в свободном падении с высотного шара), возможно, основали базы на Марсе или, возможно, даже на астероидах. Илон Маск сказал, что хочет умереть на Марсе - «но не при ударе». Это реалистичная и привлекательная для некоторых цель.
Но не ждите массовой эмиграции с Земли. Опасное заблуждение - думать, что космос - это спасение от земных проблем. Мы должны решить их здесь. Справиться с изменением климата или пандемией COVID-19 может показаться сложной задачей, но это проще простого по сравнению с терраформированием Марса. В нашей солнечной системе нет места, которое могло бы предложить такую чистую среду, как Антарктика или вершина Эвереста. Проще говоря, для обычных людей, не склонных к риску, Планеты Б не существует.
Тем не менее, мы (и наши потомки здесь, на Земле) должны поддержать отважных космических авантюристов. Они должны сыграть ключевую роль в создании постчеловеческого будущего и в определении того, что произойдет в 22 веке и в последующий период.
П Исследователи-первопроходцы будут плохо адаптированы к своей новой среде обитания, поэтому у них будет веский стимул к изменению конструкции. Они будут использовать сверхмощные генетические и киборги-технологии, которые будут разработаны в ближайшие десятилетия. Это может быть первым шагом к расхождению в новом виде.
Органическим существам нужна планетарная поверхностная среда, в которой жизнь могла бы возникать и развиваться. Но если постчеловеки перейдут к полностью неорганическому разуму, им не понадобится атмосфера. Они могут даже предпочесть невесомость, особенно для создания массивных артефактов. Именно в глубоком космосе небиологический мозг может развивать способности, которые люди даже не могут себе представить.
Существуют химические и метаболические ограничения на размер и вычислительную мощность органического мозга. Может быть, мы уже подошли к этим пределам. Но такие ограничения не применяются и не ограничивают электронные компьютеры (и тем более, возможно, квантовые компьютеры). Таким образом, согласно любому определению «мышления», количество и интенсивность, которые могут быть достигнуты с помощью органического человеческого мозга, будут затоплены умственными способностями ИИ.
Возможно, мы приближаемся к концу дарвиновской эволюции, но технологическая эволюция разумных существ только начинается. Это может произойти быстрее всего вдали от Земли - мы бы не ожидали (и, конечно, не хотели бы) таких быстрых изменений в человечестве здесь, на Земле, хотя наше выживание может зависеть от того, чтобы ИИ на Земле оставался «доброжелательным».
Мало кто сомневается, что машины постепенно превзойдут или улучшат все больше и больше наших чисто человеческих способностей. Разногласия касаются только сроков, в которые это произойдет. Изобретатель и футурист Рэй Курцвейл говорит, что это будет всего лишь вопросом нескольких десятилетий. Более осторожные ученые предполагают века. В любом случае, шкала времени для технического прогресса - это мгновение по сравнению с шкалой времени дарвиновской эволюции, которая привела к появлению человечества, и, что более важно, менее одной миллионной части огромных пространств космического времени впереди. Продукты будущей технологической эволюции могут превзойти людей настолько же, насколько мы превзошли слизевую плесень.
Но вы можете спросить, а как же сознание?
Философы и компьютерные ученые спорят, является ли сознание чем-то, что характеризует только тип влажного органического мозга, которым обладают люди, обезьяны и собаки. Будет ли электронным разумам, даже если их интеллект кажется сверхчеловеческим, не хватать самосознания? Способность вообразить несуществующие вещи? Внутренняя жизнь? Или сознание - это эмерджентное свойство, которым со временем будет обладать любая достаточно сложная сеть? Некоторые говорят, что это неактуально и семантически, например, вопрос, умеют ли подводные лодки плавать.
Внеземная цивилизация может состоять из роя микроскопических зондов, которые могли ускользнуть от внимания.
Мы так не думаем. Если бы машины - это то, что компьютерные ученые называют «зомби», мы не придавали бы их опыту такой же ценности, как наш, и постчеловеческое будущее казалось бы довольно мрачным. С другой стороны, если они сознательны, мы должны приветствовать перспективу их гегемонии в будущем.
Какой будет их руководящая мотивация, если они станут полностью автономными образованиями? Мы должны признать, что понятия не имеем. Подумайте о разнообразии причудливых мотивов (идеологических, финансовых, политических, эгоистических и религиозных), которые двигали человеческими усилиями в прошлом. Вот один простой пример того, насколько они могут отличаться от наших наивных ожиданий: они могут быть созерцательными. Еще менее навязчиво то, что они могут понять, что легче думать при низких температурах, поэтому уйти подальше от любой звезды или даже впасть в спячку на миллиарды лет, пока космический микроволновый фон не остынет намного ниже нынешних 3 градусов Кельвина. На другом краю спектра они могут быть экспансионистскими, чего, кажется, ожидает большинство, кто задумывался о будущей траектории цивилизаций.
Даже если жизнь зародилась только на Земле, она не должна оставаться маргинальной, тривиальной особенностью космоса. Люди могут дать толчок развитию диаспоры, благодаря которой все более сложный интеллект распространяется по галактике, преодолевая наши ограничения. «Сфера влияния» (или некоторые предполагали бы «границу завоеваний») могла бы охватывать всю галактику, распространяясь через самовоспроизводящиеся машины, передавая ДНК или инструкции для трехмерных принтеров. Скачок к соседним звездам - лишь первый шаг в этом процессе. Межзвездные путешествия - или даже межгалактические путешествия - не страшны для почти бессмертных.
Более того, даже если бы использовались только пропелленты, известные в настоящее время, эта галактическая колонизация потребовала бы меньше времени, измеряемого с сегодняшнего дня, чем более 500 миллионов лет, прошедших с момента кембрийского взрыва. И даже меньше, чем 55 миллионов лет с момента появления приматов, если все будет происходить релятивистски.
Экспансионистские сценарии приведут к тому, что наши потомки станут настолько заметными, что любая инопланетная цивилизация узнает о них.
Остается важный вопрос: есть ли другие экспансионисты, чьи владения могут посягнуть на наши?
Мы не знаем. Для появления интеллекта может потребоваться такая редкая цепочка событий и случайностей - например, выигрыш в лотерею, - что этого не произошло больше нигде. Это разочарует исследователей SETI и объяснит так называемый парадокс Ферми - удивление, выраженное физиком Энрико Ферми по поводу отсутствия каких-либо признаков существования других разумных цивилизаций в Млечном Пути. Но предположим, что мы не одни. Какие доказательства мы ожидаем найти?
Предположим, что действительно есть много других планет, где зародилась жизнь, и что на некоторых из них дарвиновская эволюция шла по тому же пути, что и на Земле. Даже в этом случае маловероятно, что ключевые этапы будут синхронизированы. Если появление интеллекта и технологий на планете значительно отстает от того, что произошло на Земле (например, потому, что планета моложе, или потому что некоторые узкие места в эволюции потребовалось больше времени для обсуждения), то эта планета не обнаружит никаких свидетельств инопланетян. . Сама Земля, вероятно, не была бы обнаружена как планета, несущая жизнь, в течение первых 2 миллиардов лет ее существования.
Но вокруг звезды старше Солнца жизнь могла иметь фору в миллиард лет или больше. Обратите внимание, что нынешний возраст Солнечной системы составляет примерно половину возраста нашей галактики, а также половину прогнозируемой общей продолжительности жизни Солнца. Мы ожидаем, что значительная часть звезд в нашей галактике старше Солнца.
История человеческой технологической цивилизации измеряется тысячелетиями. Возможно, пройдет всего несколько столетий, прежде чем люди будут настигнуты или превзойдены неорганическим интеллектом, который затем будет существовать, продолжая эволюционировать в более быстрой, чем дарвиновской шкале, временной шкале в течение миллиардов лет. Органический интеллект человеческого уровня может быть, в общем, всего лишь кратким перерывом перед тем, как машины возьмут верх, поэтому, если бы инопланетный интеллект развивался аналогичным образом, мы вряд ли уловили бы его за короткий промежуток времени, когда он все еще воплощался в этом форма. Если бы мы обнаружили инопланетян, было бы гораздо больше шансов быть электронным, когда доминирующие существа не из плоти и крови - и, возможно, даже не привязаны к поверхности планеты.
Астрономические наблюдения демистифицировали многие факторы вероятности в так называемом уравнении Дрейка - вероятностной попытке, традиционно используемой для оценки числа развитых цивилизаций в Млечном Пути. Число потенциально пригодных для обитания планет изменилось с полностью неизвестного всего пару десятилетий назад до прямого определения на основе наблюдений. В то же время мы должны переосмыслить один из ключевых факторов уравнения Дрейка. Продолжительность жизни органической цивилизации может составлять самое большее тысячелетия. Но его электронная диаспора может существовать миллиарды лет.
Именно в глубоком космосе небиологический мозг может развивать способности, которые люди даже не могут себе представить.
В случае успеха SETI маловероятно, что сигнал будет декодируемым сообщением. Скорее всего, это обнаружит побочный продукт (или, возможно, даже неисправность) какой-то сверхсложной машины, за пределами нашего понимания.
Привычка ссылаться на «инопланетные цивилизации» сама по себе может быть слишком ограничительной. Цивилизация означает общество людей. Напротив, инопланетянин может быть единым интегрированным интеллектом. Даже если сообщения передавались, мы не можем распознать их как искусственные, потому что мы можем не знать, как их декодировать, точно так же, как опытному радиоинженеру, знакомому только с передачей с амплитудной модуляцией (AM), может быть трудно декодировать современные беспроводная связь. Действительно, методы сжатия стремятся сделать сигнал как можно ближе к шуму; поскольку сигнал предсказуем, есть возможности для большего сжатия.
До сих пор SETI фокусировалась на радиочастоте спектра. Но мы должны исследовать все диапазоны волн, включая оптический и рентгеновский диапазоны. Мы также должны быть внимательны к другим свидетельствам неприродных явлений или деятельности. Что же тогда может быть относительно общей подписью? Потребление энергии, один из потенциальных признаков развитой цивилизации, кажется, трудно скрыть.
Один из наиболее вероятных долгосрочных источников энергии, доступных для передовых технологий, - это звездный свет. Могущественные инопланетные цивилизации могут построить мегаструктуру, известную как «Сфера Дайсона», чтобы собирать звездную энергию от одной звезды, многих звезд или даже от всей галактики.
Другой потенциальный долгосрочный источник энергии - это управляемый синтез водорода с более тяжелыми ядрами. В обоих случаях неизбежным результатом будут выброс тепла и заметная сигнатура в среднем инфракрасном диапазоне. Или можно искать доказательства наличия массивных артефактов, таких как сама сфера Дайсона. Интересно, что артефакты стоит искать в пределах нашей солнечной системы: возможно, мы можем исключить посещения инопланетян человеческого масштаба, но если бы внеземная цивилизация овладела нанотехнологиями и передала свой интеллект машинам, «вторжение» могло бы состоять из множества микроскопические зонды, которые могли ускользнуть от внимания. Тем не менее, было бы легче послать радио- или лазерный сигнал, чем преодолевать невероятные расстояния межзвездного пространства.
В конце концов, давайте перенесемся не на несколько тысячелетий вперед, а на астрономическую шкалу времени, в миллионы раз больше. По мере того, как межзвездный газ будет потребляться, экология звездных рождений и смертей в нашей галактике будет развиваться более постепенно, пока не будет сотрясена экологическим шоком от столкновения с галактикой Андромеды примерно через 4,5 миллиарда лет. Обломки нашей галактики, Андромеды, и их меньших спутников (известных как Местная группа) объединятся в одну аморфную (или, возможно, эллиптическую) галактику. Из-за ускоряющегося космического расширения далекие галактики будут двигаться дальше, удаляясь все быстрее и быстрее, пока они не исчезнут, подобно объектам, падающим в черную дыру, встречаясь с горизонтом, за которым они теряются из поля зрения и причинного контакта. Но остатки нашей Местной группы могли бы существовать гораздо дольше.
Единственными ограничениями, установленными фундаментальной физикой, будет количество доступных протонов (поскольку они в принципе могут быть преобразованы в любые элементы) и общее количество доступной энергии ( E = mc 2 , где m - масса, а c - скорость свет) снова трансформируется из одной формы в другую.
По сути, все атомы, которые когда-то были в звездах и газе, могут быть преобразованы в структуры, столь же сложные, как живой организм или кремниевые чипы, но в космическом масштабе. Некоторые авторы научной фантастики предполагают, что для создания черных дыр и кротовых нор и инженерии звездного масштаба - концепции, выходящие далеко за рамки любых технических возможностей, которые мы можем себе представить, но не в нарушение основных физических законов.
Если мы хотим пойти еще дальше, общее массово-энергетическое содержание в локальной группе не является пределом доступных ресурсов. По-прежнему в соответствии с физическими законами невероятно развитой цивилизации было бы лассонировать галактики, удаляющиеся из-за космического расширения пространства, прежде чем они ускорятся и исчезнут за горизонтом. Такой сверхразумный вид мог бы привлечь их, чтобы построить сегмент, напоминающий первоначальную идею Эйнштейна о статической вселенной в равновесии, со средней плотностью, такой, что космическое отталкивание, вызванное темной энергией, точно уравновешивается гравитацией.
Все, что мы сказали, согласуется с законами физики и космологической моделью, как мы их понимаем. Наши предположения предполагают, что сила отталкивания, вызывающая космическое ускорение, сохраняется (и описывается темной энергией или космологической постоянной Эйнштейна). Но мы должны непредвзято относиться к возможности того, что мы многого не понимаем.
Человеческий мозг относительно мало изменился с тех пор, как наши предки бродили по африканской саванне и справлялись с проблемами, которые тогда представляла жизнь. Несомненно, замечательно, что эти мозги позволили нам разобраться в квантовом субатомном мире и космосе в целом - вдали от здравого смысла, повседневного мира, в котором мы развивались.
Научные рубежи сейчас быстро расширяются. Но в какой-то момент мы можем ударить по буферам. Могут существовать явления, некоторые из которых могут иметь решающее значение для нашей долгосрочной судьбы, о которых мы не знаем больше, чем горилла понимает природу звезд и галактик. Физическая реальность может включать в себя сложности, недоступные ни нашему интеллекту, ни нашим чувствам. Электронный мозг может по-разному воспринимать реальность. Следовательно, мы не можем предсказать или, возможно, даже понять мотивы таких мозгов. Мы не можем оценить, означает ли парадокс Ферми их отсутствие или просто их предпочтение.
Предположения о продвинутой или разумной жизни более шаткие, чем о простой жизни. Тем не менее, есть три особенности, которые могут характеризовать сущности, которые может выявить поиск SETI.
• Разумная жизнь, скорее всего, не будет органической или биологической.
• Он не останется на поверхности планеты, где возник и развился его биологический предшественник.
• Мы не сможем понять намерения таких форм жизни.
Два знакомых принципа должны относиться ко всем поискам SETI. С одной стороны, «отсутствие доказательств не является доказательством отсутствия», но, с другой стороны, «экстраординарные утверждения требуют чрезвычайных доказательств.