Что такое “Великий фильтр” и как он объясняет, почему мы не находим следы разумной жизни во Вселенной

Гипотезу “Великого фильтра” необходимо рассматривать через парадокс Ферми, уравнение Дрейка и шкалу Кардашева. Все эти гипотезы взаимосвязаны и дополняют друг друга.

В 50-х годах прошлого века американский физик Энрико Ферми задал коллегам вопрос: “Если разумная жизнь существует, то почему мы не видим ее следов?” Историки пишут, что этот вопрос возник у физика на волне популярности НЛО. В то время за “летающими тарелками” в США “охотились” практически все: от военных до домохозяек. Люди считали, что необычные объекты, которые они якобы видят в небе, принадлежат другой разумной цивилизации.

Фото: pinterest

Вопросы о наличии внеземного разума во Вселенной ученые задавали задолго до Ферми, но именно с его именем их связывают чаще всего. Допущения Ферми легли в одноименный парадокс, его формулировка такая: “Вселенная огромна, в ней миллиарды планет и звезд, а значит, в каких-то ее уголках должна существовать жизнь. С другой стороны, Вселенной 14 миллиардов лет, этого времени предостаточно, чтобы внеземная цивилизация достигла технологического развития и оставила свои следы, так почему же мы их не наблюдаем, значит, другой разумной жизни нет?”

Спустя семьдесят лет ученые так и не разрешили этот парадокс. Попытки ответить на вопрос “одни ли мы во Вселенной?” привели к появлению новых гипотез, объясняющих, почему молчит космос. Одна из самых известных гласит, что это молчание продолжается из-за «Великого фильтра», который мешает жизни достичь продвинутой стадии развития.

Как появилась гипотеза “Великого фильтра”

Эту гипотезу предложил экономист и сотрудник Института будущего человечества при Оксфордском университете (Future of Humanity Institute, FHI) Робин Хенсон. В 1996 году он опубликовал эссе под названием «Великий фильтр — мы уже почти прошли?», в котором предположил, что во Вселенной существуют некие процессы, мешающие превращению неживой природы в живую и достижению высокого уровня технологического развития.

Вот что писал Хенсон:

«Человечеству, похоже, выпал прекрасный шанс наполнить Вселенную жизнью. Но если брать в расчет то, что окружающее пространство вокруг нас мертво, не факт, что людям удастся это сделать. Получается, что в космосе существует некий фильтр, определяющий, появится жизнь или нет в том или ином месте, а если появится, как долго продлится ее развитие, прежде чем она исчезнет. Возникает еще один вопрос — прошли ли мы сами этот “фильтр” или он еще ждет нас впереди?»

Еще одно интересное описание “Великого фильтра” в 2008 году дал другой сотрудник FHI, философ Ник Бостром:

«Этот “фильтр” можно рассматривать как препятствие. Чтобы на планете, подобной Земле, появилась разумная цивилизация такого типа, которую мы могли бы засечь при помощи наших технологий, жизнь должна преодолеть ряд эволюционных барьеров и этапов, должно совпасть множество факторов»

Познай Дрейка!

В XX веке ученые хорошо представляли размеры и возраст Вселенной. Они понимали, что из-за того, что Вселенная расширяется, наблюдаемая ее часть будет намного больше ее возраста (93 миллиарда световых лет и 13,8, соответственно). В этом постоянно расширяющемся пространстве, по мнению астрономов, может находиться примерно 2 триллиона галактик!

Фото: SETI.org / Дрейк пишет свое знаменитое уравнение на доске

В свою очередь, наша галактика Млечный Путь имеет диаметр, по разным оценкам, от 105 000 до 200 000 световых лет и содержит от 200 до 400 миллиардов звезд. Даже если предположить, что только вокруг 1% этих светил вращается 1% потенциально пригодных для жизни планет, что лишь на 1% из них есть жизнь, и что всего на 1% этих планет жизнь смогла эволюционировать, получается, что только в одной нашей галактике может существовать 2 000 цивилизаций!

Эти предположения в математическую формулу заключил американский астроном и исследователь проекта по поиску внеземных цивилизаций Search for Extraterrestrial Intelligence (SETI) Фрэнк Дрейк.

Свое уравнение он впервые показал в 1961 году на встрече ученых в Национальной астрономической обсерватории, где специалисты обсуждали возможность использования радиотелескопов для поиска сигналов искусственного происхождения.

Вот это уравнение:

Где:

N - количество цивилизаций в нашей галактике, готовых с нами общаться;

R ​* - это средняя скорость звездообразования;

fp - количество солнцеподобных звезд, обладающих планетами;

ne - количество планет с условиями, пригодными для поддержания жизни;

fl - вероятность зарождения жизни на планетах с пригодными для нее условиями:

fi - число планет, на которых разовьется разумная жизнь;

fc - число технологически продвинутых цивилизаций, ищущих контакт;

L - время, в течение которого цивилизация существует и передает сигналы в космос для поиска другой жизни.

Фото: University of Rochester / Уравнение Дрейка, математическая формула для вычисления вероятности найти развитые цивилизации во Вселенной

Если вместо букв подставить соответствующие числа, получится конкретная цифра (N). В одном из интервью Дрейк сообщил, что его уравнение нужно применять только для поиска разумных цивилизаций в радиодиапазоне, а не для микробных форм жизни.

Шкала Кардашева

В 1964 году советский астрофизик Николай Кардашев опубликовал эссе под заголовком «Передача информации внеземными цивилизациями», в котором предположил, что внеземные цивилизации можно классифицировать по количеству энергии, которую они используют. В своем труде Кардашев разделил их на три группы, получившие название “шкала Кардашева”. Вот эти группы:

Цивилизации I типа (или планетарные цивилизации) - это цивилизации, которые могут использовать энергию своей планеты (потребление энергии ~ 4×10¹² Вт).

Цивилизации II типа (звездные цивилизации) - могут задействовать и контролировать всю энергию своей звезды (потребление энергии ~ 4×10²⁶ Вт).

Цивилизации III типа (галактические цивилизации) - могут получать энергию со всей галактики (потребление энергии ~ 4×10³⁷ Вт).

В своей книге «Космическая связь: внеземная перспектива» астроном Карл Саган утверждал, что в эту шкалу необходимо включить еще один тип, который он обозначил тип 0.

«Поскольку человечество еще не достигло самого первого уровня, так как не научилось использовать всю энергию Земли, необходимо в эту шкалу добавить еще одну группу, которая бы разместилась перед типом I. Наш показатель сейчас находится примерно на отметке 0,7»

Согласно Кардашеву, технологический потенциал цивилизации I типа позволил бы ей колонизировать Геостационарную орбиту. Поэтому охотники за экзопланетами могли бы определить такую цивилизацию по рою спутников, летающих вокруг планеты в поясе Кларка - орбите над экватором, на которой спутник обращается вокруг планеты с угловой скоростью, равной угловой скорости ее вращения. Эти аппараты, считает ученый, могли бы быть видны во время прохождения планеты на фоне родительской звезды.

Цивилизацию II типа можно было бы определить по мегаструктуре вокруг звезды (сферы Дайсона). Такое сооружение позволило бы цивилизации использовать всю энергию, производимую ее солнцем.

Цивилизацию III типа трудно охарактеризовать, но различные теоретики утверждают, что достаточно продвинутые существа могут возводить сооружения вокруг всей своей галактики или вокруг центральной ее области, чтобы использовать энергию сверхмассивной черной дыры. Скорее всего, цивилизацию, способную использовать энергию всей своей галактики, было бы трудно не заметить людям.

Подводя черту

В своем эссе Хенсон утверждал, что «фильтр» должен находиться между точкой возникновения жизни (абиогенез) и эволюционным скачком, приведшим к становлению межпланетной или межзвездной цивилизации. Используя Землю как пример, Хенсон описал девять этапов, который должна будет преодолеть жизнь, чтобы достичь “расцвета космического масштаба”. Вот эти этапы:

• Звездная система с пригодными для обитания мирами
• Репродуктивные молекулы (например, РНК)
• Одноклеточные прокариотические организмы
• Одноклеточные эукариотические организмы
• Половое размножение
• Многоклеточная жизнь
• Животные, способные использовать инструменты
• Индустриальная цивилизация
• Широкомасштабная колонизация планетной или звездной системы

Согласно гипотезе «Великого фильтра», все эти этапы невероятно сложные и в любом случае хотя бы на одном из них жизнь должна “споткнуться”. Если «фильтр» находится на раннем этапе, то дальнейшее возникновение сложных форм жизни на гипотетической планете будет огромной редкостью или вообще невозможно. Если «фильтр» расположен “ближе к концу”, то многие цивилизации должны были пройти наш текущий уровень развития и закончить свое существование чуть позже (по какой-либо причине). По мнению Хенсона, это может означать, что точка, где человечество ждет конец, еще впереди.

Фото: habr / valemak

«Вы начинаете искать признаки разумной жизни и исследуете миллиарды планет. Но ничего не находите: ни инопланетян, ни космических кораблей, ни искусственных сигналов. О чем это может говорить? О том, что ранняя жизнь не смогла пройти через этот “фильтр”, либо на определенном этапе цивилизация погибла и не оставила никаких следов, — пишет в одной из своих статей Ник Бостром. — Это также может означать, что ни один вид в нашей галактике не достиг девятой ступени. В противном случае, их следы были бы повсюду в космосе. Из этого можно сделать вывод, что разумные виды не способны перешагнуть этап индустриального общества и оказаться цивилизацией, покоряющей планетарные и звездные системы. То есть переход цивилизации от типа I к типу II практически невозможен»

Разрешения парадокса

Гипотеза «Великого фильтра» и Парадокс Ферми взаимосвязаны, попытки разрешить одно неизменно оставит след в другом, считают ученые. Например, если «фильтр» находится на ранней стадии девятиэтапного процесса Хенсона, это будет означать, что в космосе человечество не найдет доказательств разумной жизни, потому что этой самой жизни вообще не существует. Тогда утверждение Ферми о том, что “раз во Вселенной мы не видим следов иных цивилизаций, значит их нет”, будет верным.

Фото: Телескоп"Хаббл"/ Снимок региона космоса с 10 000 галактиками

С другой стороны, если разумная жизнь существует, но условия, в которых она появилась очень специфичные, то пройдет много времени, прежде чем люди найдут ее следы. Именно эта логика лежит в основе «гипотезы уникальной земли», которая является еще одним возможным решением парадокса Ферми.

Разумная цивилизация могла и просто уничтожить сама себя в результате ядерной войны, изменения климата, развития искусственного интеллекта и т.д.

Есть много других гипотетических решений парадокса Ферми. Среди них есть и экзотические:

• «Гипотеза о спячке», предполагающая, что в определенный момент времени развитые цивилизации “залегают на дно”, чтобы переждать неподходящие для их существования космические условия.
• «Гипотеза зоопарка», согласно этой гипотезе, инопланетяне знают о нас, но предпочитают не вмешиваться в нашу жизнь, чтобы не мешать эволюции или не хотят, чтобы мы их обнаружили.
• «Гипотеза планетария» - наш мир это специально созданная для нас иллюзия, компьютерная программа. Инопланетяне сделали это специально, чтобы следить за нами. Мы не можем обнаружить другую жизнь, потому что внеземные цивилизации не включили такую возможность в нашу программу.

Не стоит забывать, что все эти гипотезы и сам парадокс Ферми, будут иметь значение лишь в том случае, если люди найдут доказательства существования внеземного разума. Известный писатель и футуролог Артур Кларк однажды сказал:

«Существуют два варианта: либо мы одни во Вселенной, либо нет. Оба одинаково ужасны».