Проблема поиска жизни во Вселенной

Упомянутый выше американский астрофизик Ф. Дрейк предложил формулу для приближенного определения числа возможных цивилизаций во Вселенной, находящихся на технологической стадии эволюции. Формула включает в себя шесть сомножителей (их число может изменяться в зависимости от начальных условий), среди которых фигурирует вероятность наличия у звезды планетной системы, вероятность наличия на планете жизни, а также вероятность разума и технологии.

Эта формула, требующая количественного выражения начальных условий, подвергает испытанию на надежность все факты из таблицы В.С. Троицкого, особенно последний.

В самом деле, существование биологической эволюции в самой биологии констатируется лишь для земных условий. Но даже для Земли это устанавливается преимущественно как эмпирический факт, поскольку не только дарвиновский, но и современный вариант эволюционной теории (синтетическая теория эволюции) обнаруживает растущее несоответствие реальным процессам. О трудностях эволюционной теории говорится в главе 8. Эмпирические факты сами по себе безмолвны, их смысл высвечивается лишь адекватной теорией. Без общих теоретических посылок вряд ли возможна и количественная оценка фактов.

Еще сложнее обстоит дело с решением вопроса о происхождении живых организмов, о переходе от высокомолекулярных неживых органических соединений к живым системам. Разумеется, в исследовании данного вопроса достигнут большой прогресс, о чем свидетельствуют работы А.И. Опарина, М. Эйгена, А.П. Руденко и др. Однако такие разработки опираются только на модельные эксперименты, то есть на пробирочные условия.

Если бы даже они имели необходимую полноту и завершенность исследования по земным меркам, они все же были бы недостаточны с астрофизической точки зрения, поскольку астрофизик ориентируется не на пробирочные условия, а на естественные процессы с учетом космогонических и космологических условий.

В такой ситуации многие ученые (В. В. Казютинский, В. Ф. Шварцман и др.) правильно ставят вопрос о поиске общих законов эволюционного развития Вселенной или хотя бы в Галактике, в связи с чем интересно остановиться на соображениях, выдвинутых В.С. Стрельницким.

«То что появление нашей цивилизации есть результат направленной биологической эволюции, можно считать общепризнанным научным фактом, – отмечает автор. – Гораздо меньше единства в вопросе о том, когда началась та прогрессивная эволюция вещества, которая привела к возникновению цивилизации» [40].

В решении данного вопроса он рассматривает две разные точки зрения. Согласно первой само понятие прогресса приложимо лишь к биологической эволюции и лишено смысла в отношении других форм материи. Согласно второй биологическая эволюция является лишь этапом общей прогрессивной эволюции определенной части вещества во Вселенной. Сам В. С. Стрельницкий придерживается второй точки зрения и, как нам кажется, успешно ее разрабатывает.

Автор выявляет астрофизические грани эволюции и обосновывает свою точку зрения, которая заслуживает внимания. Прежде всего он отмечает, что

в XX столетии астрофизика стала «насквозь эволюционной» наукой: созданы теории эволюции Метагалактики, галактик, звезд, планетных систем. И все эти теории хорошо «сшиваются» друг с другом в единую эволюционную последовательность событий. Правда, под эволюцией в астрофизике понимают любые изменения во времени. Но, сопоставляя отдельные теории, можно вычленить из них линию прогрессивного развития вещества.

Например, на уровне микрочастиц происходит постепенное усложнение путем образования иерархических структур, хранящих в себе информацию о всех предшествующих этапах развития. Так, обнаруживаемые в плотных межзвездных облаках сложные органические молекулы (представляющие собой вершину этого прогресса) несут информацию об истории межзвездных облаков или оболочек холодных звезд, где эти молекулы образовались в результате химических реакций. Входящие в состав ядер и оболочек молекул элементарные частицы несут на себе печать эволюции Вселенной, начиная с первых мгновений после Большого взрыва, и т. д.

Число иерархических уровней в структуре объектов может служить мерой сложности систем. Это отчетливо проявляется в последовательности: элементарные частицы (ЭЧ) – ядра (Я) – атомы и ионы (А) - молекулы (М). Здесь ясно видно, как по мере эволюции систем их сложность монотонно возрастает. Сказанное, на наш взгляд, убедительно и корректно.

Остается лишь сожалеть, что В.С. Стрельницкий остановился на молекулах и не распространил этот эволюционный ряд на уровни биологических систем. Не сделал он это, возможно, потому что среди специалистов в частных науках, не культивирующих диалектики, распространено мышление по формуле «или... или...»: или все без исключения биологические системы развиваются прогрессивно, или нет прогресса вообще. Поскольку же на биологическом уровне многие таксономические группы остановились в прогрессивном развитии и варьируют на одном уровне сложности, то это сбивает многих с верного пути, и они склоняются к отрицанию прогрессивного развития вообще. Но для ученого, мыслящего диалектически (по формуле «и... и...»), в этом нет формально-логического препятствия, поскольку в эволюции есть и вариации на одном уровне сложности (бывает даже попятное движение), есть и прогрессивная линия. Притом чем выше эволюционная ступень, тем шире круг таксономических групп, осуществляющих горизонтальные вариации, и тем уже круг организмов, остающихся на линии прогрессивного развития.

Поэтому эволюционный процесс, взятый в полном объеме, можно уподобить пирамиде. Не являются ли египетские пирамиды символом эволюционного развития? Это не только естественно, но и необходимо, поскольку все уровни горизонтальных вариаций образуют основу и ближайшее специфическое условие для все более сужающегося круга организмов, остающихся на линии прогрессивного развития. Поэтому есть достаточно оснований сказать, что число иерархических уровней может являться мерой сложности развивающихся систем.

Но если В.С. Стрельницкий уступил давлению критики в методологическом отношении, то в специальном научном отношении он выдвинул оригинальные обобщения, заслуживающие внимания. Во-первых, он подметил монотонность нарастания сложности прогрессирующих систем, а монотонность сродни закономерности. Во-вторых, он показал, что закономерность эволюции подтверждается монотонным изменением и других важных параметров, кроме нарастания сложности. А именно, характерная энергия связи Е, обеспечивающая целостность каждого структурного уровня вдоль прогрессивной линии эволюции, последовательно убывает, тогда как число N устойчивых типов, представляющих последовательные уровни иерархии, наоборот, возрастает. Это отражается следующей таблицей [40]:

Параметр	Структурный уровень
ЭЧ	Я	А	М	Ж
NS	101	102	103	103-104	105-106
EЭВ	109	107	101-103		≤ 10-1

Здесь энергия связи определяется в электрон-вольтах, а столбец «Ж» в ряду структурных уровней материи означает живое вещество.

Как видим, проблема возникновения жизни сложна сама по себе, и она все еще далека от полного решения. Сложность усугубляется тем, что одна проблема накладывается на другую, решение которой не менее затруднительно, по крайней мере в настоящее время, – на проблему существования внесолнечных планетных систем.

Проблема поиска внесолнечных планетных систем

Самым радикальным решением проблемы существования жизни во Вселенной было бы непосредственное обследование окрестностей хотя бы ближайших звезд с помощью автоматических или пилотируемых космических кораблей, развивающих скорость, сравнимую со световой. Но, как полагает В.С. Троицкий, это вряд ли осуществимо раньше, чем через 200-300 лет, и только для ближайших звезд. Прямое исследование сейчас возможно лишь для планет Солнечной системы.

Однако дело не только в трудностях с космическими полетами. Еще важнее то, что наука до сих пор не решила, казалось бы, простого вопроса: имеются ли у других звезд планетные системы? А если есть, то имеются ли среди них планеты земной группы со сходными условиями, обеспечивающими возникновение жизни и ее эволюцию?

В наиболее категоричной форме отрицательный ответ дал известный советский астрофизик И.С. Шкловский. На вопрос о частоте планет во Вселенной, отмечает И.С. Шкловский, фактического ответа пока нет. Даже о наличии планет у ближайших звезд прямых экспериментальных данных не получено. Внушавшая оптимизм звезда Барнарда надежд не оправдала. Результаты исследований этой звезды оказались спорными. «Значит, проблемой № 1 в научном плане является обнаружение планетных систем среди ближайших к нам звезд. Эта проблема как была открытой, так и остается открытой, здесь, повторяю, прогресса нет». Поэтому среди будущих фундаментальных проблем поиск планет около других звезд И.С. Шкловский поставил в один ряд с решением проблемы сингулярности Вселенной.

Сложность и актуальность этой проблемы видят многие авторы, что, однако, не означает полной безнадежности положения дел. Так, Ю.В. Александров и В.А. Захожай полагают, что наличие методов поиска и опыт обработки наблюдательного материала, а также факт заподозренности объектов, находящихся близко к Солнцу, имеют большое значение для осмысления проблемы и поиска планет у звезд Галактики. Многие авторы считают, что решить эту проблему классическими методами вряд ли возможно, поэтому нужно выдвинуть новые методы и программы исследования.

К числу перспективных оптических методов поиска относят следующие:

♦ астрономический (фиксация небольших изменений положения звезды вследствие ее обращения вокруг общего с планетной системой барицентра);

♦ фотометрический (регистрация отраженного планетами света);

♦ радиометрический (регистрация теплового излучения планет);

♦ затменный (небольшие изменения спектрального состава излучения звезды во время прохождения

по ее диску планеты; затменный метод требует расположения наблюдателя в плоскости орбиты планеты).

Отмечается, что каждый из этих методов лишь на пределе технических возможностей пригоден для исследования даже ближайших звезд.

Для примера рассмотрим возможности фотометрического метода. В принципе современная аппаратура достаточно чувствительна, чтобы на пределе возможностей зафиксировать отраженный свет от планеты ближней звезды. Хотя из-за большого расстояния до чувствительной фотопленки телескопа дойдут буквально единицы фотонов, но они все же могут быть зафиксированы. Дело осложняется тем, что отстоящая от нас примерно на 4 парсека ближняя звезда и ее планета будут для наблюдателя практически слитыми воедино, потому что разделяющее их угловое расстояние мало (доли секунды). Проблема состоит в том, чтобы выделить световой сигнал от планеты из фона светового потока ее звезды. И это еще не все: наблюдения с Земли осложняются турбулентностью ее атмосферы. Мерцания, вызванные турбулентной атмосферой Земли, ее тепловой шум, сказывающийся на инфракрасных наблюдениях, – все это сводит на нет возможности наземных наблюдений за планетами ближайших к нам звезд.

В настоящее время оценки числа возможных планетных систем носят гипотетический характер. Анализ наблюдательных данных позволяет предположить, что образование планет не зависит существенным образом от спектрального класса и массы звезд. Опираясь на исследования зарубежных авторов по оценке числа планетных систем у двойных звезд и обобщая их, Ю.В. Александров и В.А. Захожай пришли к выводу, что примерно из 530 ближайших к Солнцу звезд, расположенных от нас на расстоянии менее 10 пк, примерно 130 могут иметь планетные системы. Вместе с тем указанные авторы считают возможным и опытное обнаружение планетных систем. По их мнению, проблема обнаружения внесолнечных планет должна сейчас рассматриваться как реальная. Но решение этой проблемы требует, с одной стороны, дальнейшего развития планетной астрономии, а с другой – специально разработанной программы длительных наблюдений, использования крупнейших телескопов и новейших космических средств и даже создания специальных инструментов для этой цели.

Таким образом, прямое исследование форм жизни на планетах и самих планет в настоящее время возможно лишь для Солнечной системы. Уместно отметить, что на планетах Солнечной системы (кроме Земли) не обнаружено даже простейших форм жизни.

Для поиска планет и жизни на них около других звезд можно рассчитывать лишь на дистантные методы исследования, что в обозримом будущем исключает возможность обнаружения простых и разумных форм жизни, не вступивших на технологический путь развития.

При реальном подходе к делу в настоящее время можно говорить о поиске и обнаружении жизни лишь в форме развитых цивилизаций, вступивших на путь технологического развития значительно раньше нас. Иначе говоря, более реально положиться на инициативу более развитых ВЦ, если они проявят добрую волю и будут посылать нам сигналы и если мы сможем зарегистрировать их.