Содержание
Разумны ли внеземные цивилизации
Функции распределения в живой и неживой природе
Разумные существа и засорение космоса
Случаен ли генетический код
Наблюдательная гамма-астрономия
На поиски внеземных цивилизаций сейчас брошен весь арсенал современной науки: ими занимаются и астрофизика, и радиофизика, и биология, и кибернетика, и лингвистика, и археология.
Разумны ли внеземные цивилизации
Систематически собираются посвященные этой проблеме международные совещания, симпозиумы и школы. Однако никаких следов внеземного разума обнаружить пока не удалось.
Пессимисты доказывают, что существование жизни, и тем более разумной жизни, — исключительно редкое явление в космосе. Некоторые из них, склонные к самокритике, добавляют, что и для этих крайне редких космических цивилизаций мы, по всей вероятности, не представляем никакого интереса, поэтому и ожидать от них сигналов не приходится.
Более конструктивна иная, хотя тоже не чуждая самокритики позиция. Ее сторонники рассуждают так. Да, наша младенческая цивилизация неинтересна для обитателей космоса.
Поэтому не надо ждать от них сигналов, предназначенных специально для нас. Вместо этого нам самим следует активно искать внеземные цивилизации по каким-нибудь внешним признакам их деятельности — например, по интенсивному тепловому или радиоизлучению в тех или иных диапазонах.
Но и этот подход до поры до времени не приводил к успеху.
Проанализировав сложившуюся ситуацию, приходим к выводу, что причина неудачи — в переоценке разумности внеземных цивилизаций.
Весь производственный опыт нашей цивилизации (может быть, и не лучшей, но, наверное, и не самой худшей в нашем рукаве Галактики) говорит о том, что внешние признаки деятельности высокоразвитых внеземных цивилизаций следует искать по… производимому ими загрязнению окружающей среды, то есть самого космоса.
Как только была принята это точка зрения, сразу же удалось найти объективные свидетельства в пользу массового существования внеземных цивилизаций. Какие — станет ясно из нижеследующего.
Функции распределения в живой и неживой природе
В современной физико-химии для описания систем, содержащих большое число однотипных элементов, различающихся содержанием некоторого ресурса, существует мощный и плодотворный аппарат функций распределения.
Например, если «элементами» являются молекулы газа одной и той же массы µ, а «ресурсом» кинетическая энергия молекулы
E = µ/2 * V2 , где V — ее скорость,
то любой взятый объем газа однозначно описывается Максвелл- больцмановской функцией распределения (кривая 1 на графике), которая является частным случаем гиббсовского распределения:
(1)
fравн (E) = 1/Z * 1—E/kT,
где Т — температура газа, к — постоянная Больцмана и Z — нормирующий множитель. Такое распределение есть один из примеров экспоненциального распределения:
(2)
fравн (x) = ae—bx,
являющегося универсальным для всех физико-химических систем, достигших равновесия (кривая 2 на графике).
Функции распределения f (x) для живых и неживых систем (х — запас ресурса в элементе системы). Неживые системы: 1 — распределение Максвелла — Больцмана; 2 — экспоненциальное распределение; живые системы: 3 — распределение доходов граждан и предприятий; 4 — кривая продуктивности ученых; 5 — встречаемость слов в языке; 6 — распределение космических лучей по энергии
В этом выражении а > 0 — нормирующий множитель, х — величина запаса ресурса в элементе системы, b > 0 — множитель с размерностью, обратной размерности х.
По экспоненте распределены размеры капелек воды в равновесном тумане и капелек жира в молоке. Кинетические энергии звезд в звездных скоплениях и галактиках также распределены по экспоненте.
Экспоненциальный вид имеет функция, описывающая число галактик в определенном интервале величин их светимости.
Примеры можно было бы продолжать до бесконечности — для всех физико-химических явлений, от атомов до скоплений галактик, характерны экспоненциальные (с вариациями в нормирующем множителе) равновесные функции распределения.
Совсем другие функции распределения реализуются в живых системах, в особенности в системах, связанных с человеком и человеческим обществом.
Действительно, распределение граждан и предприятий по величине их дохода х (кривая 3 на графике) во всех государствах мира имеет степенной вид:
(3)
f(x) = const x—n, где показатель n близок к 2.
Распределение вкладчиков сберегательных банков Москвы по величине их вкладов и распределение филателистов Санкт-Петербурга по размерам и стоимости их коллекций также имеют степенной вид (3) с показателем степени n, изменяющимся от 1 до 2 по мере роста х.
Распределение числа научных работников в зависимости от числа опубликованных ими статей (кривая 4 на графике), распределение стран по числу издаваемых научных журналов, распределение городов по размеру населения, даже встречаемость различных слов в литературном и разговорном языке (кривая 5 на графике) все подчиняется степенному распределению.
Итак, похоже, что в первом приближении элементы любых систем, порожденных человеком и человеческим обществом, распределены не по экспоненциальному, а по степенному закону.
Но тогда можно сделать и обратное заключение: если некоторый феномен характеризуется экспоненциальным распределением, значит, он относится к неживой природе, а если степенным, значит, он порожден цивилизацией разумных существ (не обязательно землян).
Разумные существа и засорение космоса
Вышеизложенный подход применим к одному хорошо установленному экспериментальному факту.
Обнаружено, что в широком диапазоне энергий – 5 — 6 порядков! — распределение космических лучей по энергии является… степенным (кривая 6 на графике), причем теоретического объяснения этому факту пока не найдено.
Различные модели происхождения космических лучей объясняют степенную форму их спектра в 10-кратном диапазоне изменения энергии, но не для диапазона в 6 порядков (см. ниже — наблюдательная гамма-астрономия).
Учитывая это обстоятельство, а также изложенную выше универсальную закономерность, логично заключить, что космические лучи есть не что иное, как продукт деятельности внеземных цивилизаций.
Сколь основателен такой вывод? Допустим, что на Марсе существовала бы разумная жизнь, развитая настолько, что там завелись бы астрономы, но до космической техники дело бы еще не дошло.
Марсианские наблюдатели могли бы заметить через свои телескопы, что на ночной стороне Земли сразу после захода Солнца загораются какие-то случайно разбросанные точки (наши города, освещенные электричеством).
Марсианам было бы очень трудно понять природу этих светящихся точек. Если это грозы или лесные пожары, то почему они упорно возникают в одних и тех же местах земной суши? Если это вулканы, то почему они извергаются лишь на протяжении 3 — 4 часов после захода Солнца?
Спектры излучаемого точками света также ничего не сказали бы о механизме его возникновения. Однако если бы какой-нибудь марсианский теоретик догадался построить функцию распределения для этих точек (в зависимости от их светимости), то он сразу обнаружил бы, что они распределены не по экспоненте, а по степенному закону.
А отсюда марсиане могли бы правильно заключить, что светящиеся точки на Земле — продукт жизнедеятельности разумных существ.
Для того чтобы объяснить наблюдаемую плотность космического излучения (около 1 эВ/см3, то есть 1067 эВ на всю Галактику), необходимо предположить, что на протяжении минимум 3 — 5 млрд. лет около почти каждой звезды нашей Галактики «дымит» суперцивилизация, производящая (вернее, рассеивающая в окружающем космосе) в 10 миллионов раз больше энергии, чем производят все страны Земли.
Поначалу этот вывод представляется совершенно фантастическим, но он не так уж невероятен.
Во-первых, о возрасте цивилизаций. Самые примитивные вирусы устроены так сложно, что вероятность самозарождения даже такой «жизни» из неживых органических молекул представляется ничтожной.
Между тем недавно путем изотопного анализа осадков различного возраста было показано, что среднегодовая температура поверхности Земли медленно, но неуклонно падает: сейчас она составляет 15°С, 1,8 млрд. лет назад составляла 35°С, 3 млрд. лет назад — 70°С и 4,35 млрд. лет назад — 110°С (см. «Доклады АН СССР», 1978, т. 238, с. 39).
Жизнь же на Земле возникла именно 3 млрд. лет назад, при температуре Мирового океана 70°С, то есть, по геологическим меркам, сразу, как только здесь возникли условия, пригодные для существования живых организмов.
Похоже, что жизнь без промедления рождается на любой планете, как только там создаются благоприятные условия. Среди астрономов такая точка зрения известна как гипотеза Ф. Дрейка.
Одну-две планеты с подходящими для жизни условиями должна иметь почти каждая звезда, а возраст нашей Галактики — около 15 млрд. лет.
Таким образом, почти каждая из 10 звезд нашей Галактики имеет планету или две, возраст жизни на которых превышает 6 — 9 млрд. лет, и из них последние 3 — 6 млрд. лет должны приходиться на стадию существования разумных существ с высокоразвитой цивилизацией, и ничего фантастического в изложенном выше предположении, как видим, нет.
Во-вторых, о производстве энергии, в 10 миллионов раз превышающем земное. Это не так уж и ежегодном много: при 2%-ном приросте земляне достигнут этого уровня уже через 500 — 1000 лет.
Столько энергии понадобилось бы людям, если бы каждый за свою жизнь несколько раз слетал на Марс и обратно. Возможно, то, что мы наблюдаем как космическое излучение, и есть в основном выхлопы реактивных двигателей различных систем, которыми «дымят» все 1011 цивилизаций Галактики вот уже 3 — 6 млрд. лет.
Теперь понятно, почему никто не шлет нам сигналов: появление еще одной цивилизации вдобавок к уже существующим 1011— событие гораздо менее заметное, чем рождение нового человека на Земле вдобавок к уже живущим 4 х109.
А ведь чужим новорожденным никто поздравительных телеграмм не шлет. И кто из нас вырастет, пока неизвестно, и говорить с нами непонятно о чем: что может сказать 60-летнему профессору ребенок получасового возраста (таково примерно соотношение возрастов предполагаемой космической цивилизации и нашей)?
Колонизовать же нашу Землю никому не интересно, так как генетический код живых организмов любой планеты, по-видимому, уникален, поскольку является результатом своей неповторимой эволюции (см. ниже — случаен ли генетический код), а значит, не только мы сами, но и любая земная живность для космических пришельцев несъедобна…
Случаен ли генетический код
Древнейший из языков на Земле существует свыше трех миллиардов лет. Это — язык, на котором гены сообщают живой клетке, какие белки, когда и в каком числе ей надо делать.
Если узнать, как возник этот язык, то, похоже, мы ответим на вопрос, как произошла сама жизнь. Расшифровка словаря этого языка — генетического кода, несомненно, одно из самых замечательных научных достижений человечества.
Язык жизни един, несмотря на поразительное разнообразие земных организмов. В середине 1960-х годов, было экспериментально показано, что генетический код одинаков у вирусов, бактерий и высших организмов.
Так обстоит дело у нас на Земле. А может быть, и во всей Вселенной? Это зависит от ответа на другой вопрос: какова природа генетического кода, то есть порожден он случайными причинами или в его основе лежит строгая предопределенность?
Ученые не очень любят задавать столь неконкретные вопросы. Вот и занимаются они вроде бы чепухой.
«Ботаники нашли клеточку и в клеточках-то протоплазму, и в протоплазме еще что-то, и в той штучке еще что-то. Занятия эти, очевидно, долго не кончатся, потому что им, очевидно, и конца быть не может, и потому ученым некогда заняться тем, что нужно людям», — писал Лев. Николаевич Толстой в 1892 г. в статье «О назначении науки и искусства».
Цитата имеет прямое отношение к нашей теме потому, что в протоплазме клеток и в самом деле имеются «штучки» — фабрики энергии, называемые митохондриями, и потому, что именно занятия с ними совсем недавно опровергли, казалось бы, незыблемое положение об абсолютной универсальности генетического кода даже у нас на Земле.
В кодовом словаре митохондрий выявились отклонения от всеобщего генетического языка. Отметим сразу, что обнаруженные отклонения от универсальности невелики. Новооткрытые генетические коды — это не столько новые языки, сколько диалекты универсального языка жизни. На них почему-то говорят гены в митохондриях.
С митохондриями вообще не соскучишься; например, неясно, зачем им нужна собственная ДНК? Да, в ней закодировано несколько белков, но она слишком мала, чтобы кодировать все белки митохондрии.
Подавляющее большинство их, в том числе и те, что нужны для воспроизведения самой митохондриальной ДНК, записаны в ДНК клеточного ядра. Явная бессмыслица!
Почему бы клетке не собрать все гены в ядре и вообще освободить митохондрию от ДНК — ведь для ее репликации приходится содержать целое хозяйство? Вопросов слишком много. И они кажутся не связанными между собой.
Но мы увидим далее, что само существование митохондриальной ДНК, по-видимому, зависит от того, что ее гены говорят немного по-другому.
После ознакомления, по существу, с двумя кодами: с генетическим и с «гуанин — негуаниновым», который предположительно используется в узнавании тРНК белками.
Из этих двух кодов второй более древний, так как еще на заре биологической эволюции должны были уже возникать комплексы между нуклеиновыми кислотами и примитивными белками. Это взаимодействие строилось на достаточно простом принципе.
Давайте дадим волю фантазии и попытаемся увидеть преемственность между этими двумя кодами. Может быть, генетический код произошел от белково-нуклеинового?
Эта связь могла бы сохраниться и по сей день, и если искать ее — то в соотношениях между аминокислотами и нуклеотидами. Мы пытались обосновать особую роль гуанина в белково-нуклеиновом взаимодействии. Но именно гуанином богаты триплеты, кодирующие первичные аминокислоты (Г-семейство).
Случайно ли это совпадение?
И если оно не случайно, то словарь генетического языка и впрямь имеет предшественника, древнейший код, который как реликт присутствует в современных белково-нуклеиновых комплексах.
Отсюда следует ответ на вопрос: порожден нынешний код случайными причинами или в его основе лежит строгая предопределенность? Ответ таков: не случаен, точнее, не вполне случаен.
И если где-нибудь во Вселенной есть еще белково-нуклеиновая жизнь, то ее язык скорее всего похож на земной. Но вот насколько похож — этого мы пока не знаем.
Видео: Загадка звездное небо
Наблюдательная гамма-астрономия
Наблюдательная гамма-астрономия родилась практически в начале 1970-х годов. Ее успехи пока еще значительно скромнее, чем в случае рентгеновской астрономии.
Ряд результатов уже получен, причем в разных частях огромного гамма-спектра от энергии квантов, измеряемой сотнями кэВ до энергий 108 – 109 кэВ. Кстати, еще до наблюдения всплесков рентгеновского излучения были обнаружены гамма-всплески.
Их природа до последнего времени оставалась неизвестной, и лишь недавно стало, по-видимому, в достаточной степени ясно, что гамма-всплески образуются в Галактике и как-то связаны со звездами, в первую очередь или даже исключительно с нейтронными звездами.
Особо следует упомянуть мощный и своеобразный гамма-всплеск, зарегистрированный 5 марта 1979 года. Быть может, источником этого всплеска является остаток Сверхновой (видимо, нейтронная звезда), вспыхнувший в Большом Магеллановом облаке.
Проблема происхождения космических лучей возникла, собственно, одновременно с их открытием в 1912 году. Но по ряду причин вряд ли уместно говорить о существовании астрофизики космических лучей до 1951 года.
Приходилось подчеркивать неясность в главном вопросе — в выборе модели происхождения основной части космических лучей, наблюдаемых у Земли. Так, не удавалось достаточно надежно доказать справедливость отстаиваемой автором галактической модели, которая в самом общем виде выглядит так:
космические лучи, регистрируемые на Земле, рождаются в нашей Галактике, но концентрируются не в самом ее диске, а в некоторой охватывающей его центральную часть сфероподобной области — гало — с характерными размерами 10 килопарсек, это примерно треть диаметра Галактики.
Сейчас, по моему убеждению, выбор в пользу этой модели можно сделать вполне надежно: обнаружение радиогало в наблюдаемых «с ребра» галактиках NGC 4631 и NGC 891, а также другие данные не оставляют сомнений в существовании «гало космических лучей» вокруг нашей Галактики.
Другое важное достижение обнаруженное (пусть и требующее еще уточнения) методом гамма-астрономии падение интенсивности космических лучей к периферии Галактики.
Сейчас же, упоминая об астрофизике высоких энергий, не приходится, конечно, говорить об одной или даже трех проблемах и эта область в современном списке «особенно важных и интересных проблем» вполне могла бы быть представлена более широко.
Предпринимаемые уже ряд лет попытки детектировать солнечные нейтрино, используя хлор-аргоновый (или, проще говоря, хлорный) детектор, долго не приводили к положительным результатам.
Лишь последние данные свидетельствуют о наличии солнечных нейтрино. Правда, и сейчас еще расчетные величины остаются примерно в 3 — 4 раза больше наблюдаемых.
Но должен признаться (или даже покаяться), что подобное расхожде ние на меня не производило и не производит впечатления, учитывая, сколь трудно точно рассчитать поток от Солнца нейтрино с энергией больше 0,81 МэВ (а именно их регистрирует хлор-аргоновый детектор), испускаемых в основном при распаде ядра бора-8.
Поток таких нейтрино весьма чувствителен к температуре в центре Солнца и вообще к выбору солнечных моделей. Правда, осцилляции нейтрино (превращение одного вида нейтрино в другой, в частности на пути от Солнца к Земле), столь много обсуждаемые в последнее время, могли бы в определенных условиях объяснить наблюдаемое на опыте уменьшение потока нейтрино в три раза по сравнению с вычисленной величиной.
Но делать отсюда вывод, что расхождение между теорией и опытом обусловлено именно осцилляциями нейтрино, было бы совершенно преждевременно.
Проблема солнечных нейтрино может быть, по-видимому, в значительной мере решена в результате дальнейших измерений с хлорным детектором, но необходимо провести измерения и с помощью других детекторов, в первую очередь и особенно с помощью галлиевого.
Этот последний детектирует нейтрино с энергией, превышающей всего 0,23 МэВ, и поэтому галлиевый детектор сможет регистрировать основную часть испускаемых Солнцем нейтрино, обладающих энергией до 0,42 МэВ, и поэтому «не замечаемых» хлорным детектором.
Зарождение нейтринной астрономии — большое событие, поскольку прием нейтрино — это единственный способ получения информации из центральных областей звезд.
Правда, надеяться на прием нейтрино от обычных звезд в обозримое время не приходится. Но вспышки Сверхновых и образование нейтронных звезд (нет уверенности, что этот процесс всегда сопровождается заметной вспышкой) могут порождать мощные потоки нейтрино.
Подобные потоки доступны наблюдениям, и уже работают несколько пригодных для этой цели подземных нейтринных телескопов.
Исключительно важно было бы зарегистрировать нейтрино космологического происхождения — образовавшиеся на ранней стадии эволюции Вселенной, но пока не видно реальных путей для решения такой задачи.
Скоробогатов Г. А., доктор физико-математических наук Иванов В. И., академик Гинзбург В. Л.
Видео: Бабье лето, почему так называют это явление
Внеземной разум и его поиски
Болиды — загадочные звуки с неба – свидетельства очевидцев
Древние космонавты на Земле
Фильм пришельцы из Розуэлла и его тайны
Одни ли мы во Вселенной
