Коллектив авторов
Одиноки ли мы во Вселенной?
Переводчик Наталья Кияченко
Научные редакторы Елена Ванисова, канд. биол. наук, Олег Верходанов, д-р физ. – мат. наук
Редактор Антон Никольский
Руководитель проекта И. Серёгина
Корректоры М. Миловидова, С. Чупахина
Компьютерная верстка А. Фоминов
Дизайнер обложки Ю. Буга
Иллюстрация на обложке SchutterStock
Издание подготовлено в партнерстве с Фондом некоммерческих инициатив «Траектория» (при финансовой поддержке Н.В. Каторжнова).
Фонд поддержки научных, образовательных и культурных инициатив «Траектория» (www.traektoriafdn.ru) создан в 2015 году. Программы фонда направлены на стимулирование интереса к науке и научным исследованиям, реализацию образовательных программ, повышение интеллектуального уровня и творческого потенциала молодежи, повышение конкурентоспособности отечественных науки и образования, популяризацию науки и культуры, продвижение идей сохранения культурного наследия. Фонд организует образовательные и научно-популярные мероприятия по всей России, способствует созданию успешных практик взаимодействия внутри образовательного и научного сообщества.
В рамках издательского проекта Фонд «Траектория» поддерживает издание лучших образцов российской и зарубежной научно-популярной литературы.
© Jim Al-Khalili, 2016
© Издание на русском языке, перевод, оформление. ООО «Альпина нон-фикшн», 2018
Все права защищены. Произведение предназначено исключительно для частного использования. Никакая часть электронного экземпляра данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами, включая размещение в сети Интернет и в корпоративных сетях, для публичного или коллективного использования без письменного разрешения владельца авторских прав. За нарушение авторских прав законодательством предусмотрена выплата компенсации правообладателя в размере до 5 млн. рублей (ст. 49 ЗОАП), а также уголовная ответственность в виде лишения свободы на срок до 6 лет (ст. 146 УК РФ).
Введение «Ну и где они в таком случае?»
Джим Аль-Халили
Энрико Ферми, американский физик итальянского происхождения, нобелевский лауреат, внес неоценимый вклад в развитие науки XX в. Вопрос, сформулированный им в 1950 г., никак не связан с ядерной физикой, однако имеет исключительную значимость для каждого, интересующегося проблемой внеземной жизни. Полагаю, и для вас, поскольку вы читаете эту книгу.
Говорят, это случилось в обеденный перерыв в Лос-Аламосской национальной лаборатории в Нью-Мексико, служившей в свое время центром Манхэттенского проекта. Коллеги заговорили об инопланетянах – возможно ли, чтобы те навещали Землю в своих летающих тарелках. Это была досужая болтовня серьезных ученых, едва ли веривших в пришельцев. Итак, Ферми задал очень простой вопрос: «Ну и где они в таком случае?»
Он утверждал следующее. В силу невероятной древности и размеров Вселенной – в одном только Млечном Пути почти полтриллиона звезд, и многие имеют собственные планетные системы – жизнь, если только Земля не является непостижимым, немыслимым исключением, должна быть повсюду, в том числе разумная жизнь с достаточным для космических путешествий уровнем технологического развития. Следовательно, в тот или иной момент истории человечества пришельцы должны были к нам залетать. В конце концов, сообщения очевидцев о летающих тарелках могут быть и правдой. Для Ферми было очевидно: если наша планета не уникальна, вероятность повсеместного существования разумной жизни огромна. Более того, у любых инопланетных цивилизаций с некоторой склонностью к экспансии и технологией межзвездных перелетов было сколько угодно времени, чтобы колонизировать всю галактику. Где же все они в таком случае?
Ферми сделал вывод: расстояния между звездами чудовищно велики, скорость же, согласно теории относительности, ограничена скоростью света, и никаким инопланетянам не придет в голову пускаться в немыслимо долгий путь ради удовольствия нас повидать. Он не рассматривал то обстоятельство, что мы обнаружили бы существование технологически развитой цивилизации, даже если бы ее представители не покидали родной планеты. Мы сами последние лет сто сообщаем о своем присутствии всем, кто готов слушать, лишь бы они располагали соответствующими техническими возможностями и находились не слишком далеко, в пределах 946 трлн км от Земли, поскольку это и есть 100 световых лет (св. год) – расстояние, которое свет проходит за 100 лет. С тех пор как было изобретено радио и телевидение, а затем появилась спутниковая и сотовая связь, мы без конца общаемся, постоянно излучая в космос электромагнитные волны. Любые цивилизованные инопланетяне в пределах 100 св. лет, случись им направить радиотелескопы на Солнечную систему, уловили бы сигналы, бесспорно выдающие наше присутствие.
Поскольку законы физики, скорее всего, едины во всех уголках Вселенной, а самое доступное и универсальное средство передачи информации – электромагнитные волны, любая продвинутая инопланетная цивилизация на каком-то этапе своего технологического развития наверняка использует этот способ коммуникации. Частью эти волны неизбежно уйдут в космическое пространство, распространяясь во все стороны со скоростью света.
Неудивительно, что во второй половине XX в. астрономы всерьез задумались о возможности обнаружения сигналов из космоса с помощью технической новинки – радиотелескопов. Начало поиску внеземного разума (search for extraterrestrial intelligence, SETI) положил первопроходец в этой области Фрэнк Дрейк. Возможно, самым знаменитым его достижением является наглядная формула – уравнение Дрейка, которое включает все факторы, необходимые, по его мнению, для оценки вероятности существования где-либо во Вселенной разумной жизни.
Сегодня SETI объединяет ряд многолетних проектов по всему миру, цель которых – активный поиск внеземных сигналов. Со времен Фрэнка Дрейка SETI чрезвычайно разросся и расширил зону поиска далеко за пределы Солнечной системы. В 1984 г. был создан Институт SETI в Калифорнии, еще через несколько лет стартовал проект «Феникс» под руководством астронома Джилл Тартер. С 1995 по 2004 г. участники «Феникса» с помощью радиотелескопов в Австралии, США и Пуэрто-Рико слушали сотни солнцеподобных звезд на расстоянии одной-двух сотен световых лет от Земли. И ничего не услышали. Однако проект принес массу ценной информации для поиска внеземной жизни. Сегодня исследователи весьма активно ведут охоту за планетами вне Солнечной системы (вращающихся вокруг других звезд). Все более крупные и мощные радиотелескопы регулярно исследуют новые потенциально обитаемые звездные системы. Кажется, месяца не проходит без известия об очередной планете земного типа, возможно пригодной для жизни.
Озвученное в 2015 г. решение SETI вложить в поиски разумной жизни в других местах Вселенной $100 млн всколыхнуло весь мир. Мнение многих выразил физик Стивен Хокинг: «Пора всерьез заняться поиском ответа, поиском жизни за пределами Земли. Важно знать, одни ли мы в космической бездне».
Научные исследования последних лет сосредоточились не только на поиске радиосигналов разумных форм жизни, но и на планетах и их спутниках, где такая жизнь может существовать. В ближнем космосе эти поиски помимо Марса ведутся на спутниках Юпитера и Сатурна. В дальнем – на исследовании экзопланет. Большие надежды связываются с космическим телескопом имени Джеймса Уэбба, который должен быть выведен на орбиту в 2018 г. и является представителем нового поколения космических телескопов, первым прибором, способным зафиксировать биологические маркеры присутствия внеземной жизни.
То, что мы обнаружили множество экзопланет, пригодных для жизни, – это еще полдела. Принципиальный вопрос звучит так: какова вероятность того, что жизнь вообще может возникнуть где бы то ни было при наличии подходящих условий? Чтобы ответить на него, необходимо раскрыть тайну зарождения жизни на Земле. Если мы действительно одни в безбрежном космосе, напрашивается следующий вопрос: почему мы уникальны? Как случилось, что во Вселенной, столь очевидно приспособленной для жизни, жизнь появилась лишь в одном-единственном отдаленном уголке?
Для начала задайтесь вопросом: как случилось, что вы появились на свет? Каковы были шансы, что ваши родители встретятся? А шансы на встречу их родителей и т. д.? Все мы и каждый из нас есть результат длинной цепочки крайне маловероятных событий, тянущейся в глубины прошлого к моменту зарождения самой жизни. Разорвись любое звено этой цепи, и вы бы сейчас не задавались вопросами, поскольку просто не существовали бы. Так, может быть, наша жизнь не большее чудо, чем выигрыш в лотерею? Если бы выпала другая последовательность цифр, выиграл бы кто-то другой и точно так же дивился бы удаче при столь малых шансах.
К сожалению, земная жизнь – ограниченный источник знаний о существовании внеземной жизни в Галактике, поскольку ею исчерпывается доступная нам статистическая выборка. Тот факт, что мы есть, не позволяет делать никаких выводов о том, есть ли жизнь еще где-либо в галактике или в каких формах она могла бы развиваться. Возможно ли существование развитой инопланетной цивилизации или предел допустимого – простейшие одноклеточные микробы? Если не пытаться ответить на эти вопросы, как мы сможем понять, где и что искать?
Разумеется, самый главный вопрос: если мы все-таки найдем их, чем это для нас обернется? Со времен первых сообщений очевидцев о летающих тарелках наука прошла долгий путь, и современные ученые со всей серьезностью ищут разгадку тайны внеземной жизни. Для написания этой книги я собрал замечательную команду ученых и мыслителей, мировых лидеров в своих областях, чтобы осветить этот вопрос всесторонне.
Итак, прежде чем мы начнем, дорогой читатель, позвольте представить вам нашу «команду инопланетчиков». Каждый ее участник вносит в общее представление о проблеме инопланетной жизни собственный уникальный вклад.
Плавный старт нашему космическому путешествию дает королевский астроном космолог Мартин Рис, который в главе 1 расскажет о нашем месте во Вселенной, кратко обрисует, как развивались представления человечества о космосе, и попытается заглянуть в далекое будущее, когда мы сами, возможно, станем «инопланетянами», исследующими дальний космос и обживающими галактику.
В главе 2 астробиолог Льюис Дартнелл задается вопросом, который, вероятно, интересовал и Энрико Ферми: если инопланетные цивилизации, развитые до уровня межзвездных перелетов, существуют, что побудило бы их наведаться к нам? Отсюда вытекает следующий вопрос: чем стало бы для землян пришествие инопланетян – концом света или встречей мирных цивилизаций, желающих больше узнать друг о друге.
Главу 3 ведущий научных телевизионных передач Даллас Кэмпбелл превратил в увлекательный очерк об истории массового помешательства на инопланетной теме и уфологического движения начиная со знаменитого случая встречи Кеннета Арнольда с летающими тарелками в 1947 г. Если вы хотите получить реальные знания о возможности внеземной жизни, полезно для начала очистить свой разум от конспирологических теорий и завиральных идей, подготовившись к восприятию серьезных научных данных. Проще всего сделать это, пробежавшись вместе с Далласом по Розуэлльскому инциденту, секретам «Зоны 51» и «Людей в черном» и откровениям похищенных зелеными человечками.
В главе 4 специалист в области когнитивных нейронаук и эксперт по искусственному интеллекту Анил Сет размышляет о возможных отличиях инопланетного разума от земного на примере самого «нечеловеческого» мозга на Земле – мозга осьминога. По его словам, незачем лететь на чужую планету, чтобы познакомиться с внеземным интеллектом. Узнайте, как мыслит осьминог, и вы заглянете в тайны в полном смысле слова «иномирного» разума.
Крис Френч – психолог, профессор, изучающий феномен паранормальных явлений и в особенности веру в теории заговора и явление ложной памяти. В главе 5 он рассказывает о том, что миллионы людей по всему миру считают рассуждения о возможности внеземной жизни бессмысленными – по той простой причине, что имеются убедительные свидетельства не просто существования инопланетян, но и уже состоявшихся контактов с нами. Френч, однако, объясняет свидетельства о «близких контактах» прочно укоренившимися психологическими феноменами.
На этом наша подготовка заканчивается, и мы беремся за дело всерьез. В главе 6 астробиолог НАСА Крис Маккей задается вопросом, какие ингредиенты жизни могут присутствовать во Вселенной повсеместно. Возможно, ответ кажется вам очевидным. Разумеется, любой жизни нужна энергия – она в космосе есть. А вода? Определенные химические элементы, такие как углерод и кислород, и молекулярные строительные блоки, из них образованные? Обязательны ли они, чтобы возникла жизнь, и насколько мы углубляемся в область допущений, размышляя о пределах жизни?
Эстафета переходит к ученому в области астронавтики Монике Грэйди и планетарному геологу Луизе Престон, которые выведут нас на просторы Солнечной системы. Первый пункт назначения, разумеется, Марс, наш ближайший сосед. Грэйди открывает главу 7 верным наблюдением: «В любой книге об инопланетянах обязательно должна быть глава, посвященная Марсу». Она расскажет, чем Марс отличается от Земли и возможно ли, что миллиарды лет назад сегодняшняя бесплодная пустыня была полна жизни. В главе 8 Луиза Престон увлекает нас в путешествие к внешним планетам Солнечной системы – газовым гигантам Юпитеру и Сатурну – и исследует их громадные спутники Европу, Энцелад и Титан в поисках определенных форм жизни, возможно появившихся в их гораздо более суровых, чем земные, условиях.
Математик Иэн Стюарт задается вопросом о том, как могли бы выглядеть настоящие инопланетяне, и рассказывает нам о еще более умозрительных формах внеземной жизни. Я знаком с Иэном много лет и давно знаю, что он страстный поклонник научной фантастики – и обладатель впечатляющей библиотеки в 8000 с лишним томов. Поэтому я предложил именно ему в главе 9 рассказать об инопланетянах в представлениях писателей-фантастов, от Герберта Уэллса и Альфреда ван Вогта до Артура Кларка, Ларри Нивена, Стивена Бакстера и моего любимого автора Роберта Хайнлайна. Если вы считаете, что все книжные иномирцы – маленькие зеленые человечки с выпученными глазами и бластерами, милости просим в безграничный мир фантазии этих выдающихся авторов. Кроме того, Стюарт критически рассматривает научные принципы «конструирования» вероятных инопланетян и оценивает, насколько соблюдают их писатели-фантасты.
Проделав уже немалый путь, мы подходим к одной из самых сложных тем всей книги. Дело в том, что для оценки вероятности существования внеземной жизни где-либо во Вселенной необходимо разобраться, насколько специфична жизнь на Земле, как и почему она возникла. Главы 10, 11, 12 посвящены научной проблеме жизни как таковой. Химик Андреа Селла в первой из этих трех глав знакомит нас с ее первоосновами. В конечном счете любая биология имеет в своей основе химические процессы. Итак, существуют ли химические реакции, ведущие к усложнению системы – от неживой материи к способной поддерживать высокоорганизованное состояние? В следующей главе биохимик Ник Лейн изучает вопрос зарождения жизни на Земле. Если вы считаете, что все произошло само собой, потому что около 4 млрд лет назад при благоприятных условиях в некоем теплом мелком пруду смешались все необходимые химические элементы, то вы сильно отстали от современности. Пускай наука пока не открыла тайну происхождения жизни, в последние годы она совершила громадный рывок вперед. Прежде всего Лейн пытается дать определение «живого», а затем описывает несколько возможных путей превращения химии в биологию.
В главе 12 мой давний коллега и соавтор молекулярный генетик Джонджо Макфадден вносит в рецептуру новый ингредиент. Он утверждает фактическую невероятность возникновения жизни на Земле практически сразу же, как только сложились благоприятные условия, и от этого факта нельзя просто так отмахнуться. По его мнению, решающую роль ускорителя событий могла сыграть квантовая механика, эта удивительная контринтуитивная теория строения субатомного мира.
Физик-теоретик Пол Дэвис много писал на тему возможности существования жизни во Вселенной. Среди множества его занятий и званий – интригующая должность действующего председателя «научно-технологической группы реагирования на обнаружение сигнала» проекта SETI. В этом качестве он обязан «быть в любой момент доступен для обращения за рекомендацией и консультацией по вопросам, возникающим вследствие открытия сигнала, гипотетически инопланетного разумного происхождения». Иными словами, если мы обнаружим инопланетян, именно он должен будет объявить об этом миру. В главе 13 он анализирует вероятность инопланетной жизни с более широких космологических позиций и размышляет, почему многие выдающие ученые убеждены в ее существовании.
Наша книга лишилась бы всякой ценности, если бы не осветила противоположную точку зрения. Поэтому глава 14 предоставлена зоологу Мэтью Коббу, который собрал отрезвляющие аргументы против взглядов оптимистов, высказавшихся в предыдущих главах. Он утверждает, что зарождение жизни на Земле, в частности сложной многоклеточной (и разумной) жизни, было столь маловероятным событием, что ответ на парадокс Ферми можно было бы сформулировать в виде другого вопроса: на каких основаниях мы вообще надеемся, что в космосе есть кто-то еще?
В главе 15 генетик, автор и ведущий теле- и радиопередач Адам Резерфорд рассказывает, как кинематографисты изображают инопланетян в своих фильмах. Он приготовил для нас увлекательную и информативную ретроспективу почти 100-летней истории киношных инопланетян, от чрезвычайно убедительных до попросту смехотворных воплощений, из которых со всей очевидностью следует: мы почти всегда представляем космических гостей удивительно похожими на нас самих. И почти наверняка ошибаемся!
Наконец, мы готовы исследовать необъятные глубины космоса. Следующие четыре главы объединяет то, что их авторы, ученые с мировым именем, сделали поиск внеземной жизни своей работой. Астробиолог Натали Каброл является директором Центра им. Карла Сагана и ведущим исследователем проекта SETI почти 20 лет. В главе 16 она откроет перед нами профессиональные секреты поиска инопланетян (в прошлом, настоящем и будущем). В главе 17 астроном Массачусетского технологического института Сара Сигер рассказывает о многообещающих возможностях нового космического телескопа Джеймса Уэбба и предлагает обновленный вариант уравнения Дрейка – формулы вычисления вероятности внеземной жизни с учетом самых свежих научных открытий.
Автор главы 18 астрофизик Джованна Тинетти познакомит нас с методом спектроскопии, современные возможности которого далеко не ограничиваются простым открытием отдаленных землеподобных экзопланет. В начале 2016 г. вышла статья, авторы которой, включая Джованну, сообщили о первом в истории непосредственном обнаружении и анализе газового состава атмосферы экзопланеты. Эта планета в два раза превышает размерами Землю, обращается вокруг желтого карлика – звезды Коперник созвездия Рака в 41 св. годе от нас. Изучение состава атмосферы отдаленной планеты – это потрясающая возможность для поиска красноречивых свидетельств жизни на ней. Например, если мы обнаружим кислород, водяной пар или сложные органические соединения, то лично я буду в полном восторге.
Последняя по очереди, но, безусловно, не по значимости глава 19 – вклад нынешнего директора SETI астронома Сета Шостака, показывающего, какой неординарности мышления, креативности и изобретательности требует поиск жизни во Вселенной.
Все эти эссе, а также труды передовых ученых и писателей, на которых они основаны, отражают тот факт, что сегодня, во втором десятилетии XXI в., мы делаем только первые шаги нашего путешествия в поисках ответов на самые важные вопросы бытия. Что есть жизнь? Уникальны ли мы? Каково наше место во Вселенной?
Тема поиска инопланетян многим представляется ненаучной, если не глупой, – царством конспирологических теорий и маленьких зеленых человечков. В действительности размышления о внеземных цивилизациях заставили нас поставить перед собой ряд критически значимых для человечества вопросов и даже начать на них отвечать. Достижением последних лет является то, что подобные глубокие вопросы перестали быть вотчиной теологов и философов – к их обсуждению присоединились серьезные ученые. Более того, мы и взялись за эти вопросы всерьез. Этот сборник поможет вам составить собственную точку зрения на них. Уверен, что вы получите удовольствие от чтения.