Сказка об астрономе Иосифе Шкловском и об инопланетных цивилизациях
Ник. Горькавый
Мы до сих пор не знаем, почему космос «молчит». Эта сверхзагадка за последние десятилетия стала ещё загадочнее.
«Космические сыщики» — новая книга писателя, доктора физико-математических наук Николая Николаевича Горькавого. Герои книги знакомы читателям по научно-фантастической трилогии «Астровитянка» и научным сказкам, опубликованным в журнале в 2010—2014 гг.; в №№ 1, 4—7, 9, 2015 г.; в №№ 1—3, 6, 8, 2016 г.
— Мы ждём от вас новую сказку! — выпалила Галатея, увидев за ужином королеву Никки, подругу принцессы Дзинтары.
Гостья, их давняя знакомая, ничуть не удивилась:
— Я расскажу вам об астрономе, который упорно искал ответ на вопрос: существует ли внеземной разум? И хотя в конце концов он сам пришёл к выводу, что ответ, скорее, отрицательный, вопрос пока не закрыт.
Зовут этого учёного Иосиф Самуилович Шкловский. Он родился в 1916 году в городе Глухове. Окончив семилетку, работал на строительстве Байкало-Амурской железной дороги. В 1933 году поступил на физико-математический факультет Владивостокского университета, а через два года перевёлся на физический факультет Московского государственного университета. В 1938-м Шкловский стал аспирантом кафедры астрофизики Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга, откуда начал свой путь в астрономии.
Он занимался теорией происхождения космического излучения, исследованием излучения Солнца, звёзд и планет за пределами Солнечной системы, внёс большой вклад в создание всеволновой астрономии.
— Всеволновой — означает, что он изучал все существующие волны? — спросила Галатея.
— Не совсем так, — пояснила Никки. — Дело в том, что астрономы тысячелетиями исследовали небо с помощью астролябий или телескопов, но всегда в световом, видимом, диапазоне. Когда в конце XIX века Генрих Герц открыл невидимое радиоизлучение, а Вильгельм Рентген — невидимые рентгеновские лучи, стало понятно, что невооружённым глазом человек видит лишь очень незначительную часть звёздного излучения с длиной волны от 0,4 до 0,8 микрона.
— Значит, надо было изобрести новые приборы, способные «видеть» невидимое излучение! — вмешался Андрей.
— Так и произошло. К середине XX века появились специальные космические телескопы. Вот тогда-то астрономия стала «всеволновой». Исследователи начали изучать небо в гигантском интервале длин волн — от низкочастотных (с длиной волны до 100 тыс. км) до гамма-лучей (с длиной волны меньше миллионной доли миллиметра).
Иосиф Шкловский выдвинул теорию радиоизлучения Солнца. И чтобы подтвердить правильность своих выводов, отправился в экспедицию на научно-исследовательском судне «Грибоедов». Её участники намеревались наблюдать полное солнечное затмение, которое ожидалось 20 мая 1947 года. Полоса затмения тогда проходила через Бразилию.
В своей книге «Эшелон. Невыдуманные рассказы» Шкловский вспоминал: «…плавание “Грибоедова” было “вешкой” в истории науки, в данном случае только начинавшей своё триумфальное шествие радиоастрономии». Наблюдения, проведённые во время экспедиции, доказали: источник радиоизлучения Солнца на метровых волнах — это не что иное, как солнечная корона.
— Участники экспедиции дождались времени затмения, когда Луна загородила диск Солнца, — догадался Андрей, — но не загородила его корону, которая больше диска, и измерили солнечное радиоизлучение. Если радиолучами светит сам солнечный диск, то затмившая его Луна полностью перекрыла бы этот поток, а если радиосигнал испускает корона, то затмение просто уменьшает его интенсивность. Видимо, это и обнаружили астрономы.
Никки одобрительно кивнула:
— Вижу, что вечерние сказки принесли пользу! Всё верно. Всеволновая астрономия развивалась, и учёные всё больше разбирались в механизмах разных излучений. Очень важное открытие Шкловский сделал в 1953 году: «Я был молод, — вспоминал он, — и был готов в самом буквальном смысле штурмовать небо. Уже больше двух лет я мучительно раздумывал о природе ныне такой знаменитой Крабовидной туманности. Эта туманность оказалась к тому же ярчайшим источником радиоизлучения. Я пытался объяснить это радиоизлучение как “продолжение” её оптического излучения. Никто тогда не сомневался, что последнее сводится к давно известному тепловому излучению образующих туманность горячих газов. Именно таким образом излучали все известные тогда астрономам газовые туманности. Увы, мои попытки потерпели фиаско: слишком интенсивным было радиоизлучение Крабовидной туманности, чтобы быть продолжением её оптического излучения».
— Но он ведь нашёл ответ? — забеспокоилась Галатея.
— Конечно. Забавно, что окончательное решение пришло к Шкловскому в самом вроде бы неподходящем месте. Об этом он тоже вспоминал: «Подошёл набитый до отказа мой трамвай, куда я, что называется, ввинтился. Я висел на поручне в этой немыслимой тесноте. И вдруг молнией пронзила мысль: ведь если нельзя объяснить радиоизлучение “Краба” продолжением его оптического теплового излучения, то почему бы не объяснить оптическое излучение этой туманности продолжением её радиоизлучения, имеющего заведомо нетепловую природу? Значит, оптическое излучение “Краба” тоже нетепловое, оно порождается релятивистскими (движущимися со скоростями, близкими к скорости света. — Прим. ред.) электронами, но с энергией ещё в сотни раз большей, чем у тех, которые вызывают радиоизлучение! Трамвай тащился до Останкино минут 45. Я был в каком-то сомнамбулическом состоянии. За эти 45 минут я в уме выполнил весь теоретический расчёт излучения. Приехав домой, я тут же без единой помарки написал статью в “Доклады Академии наук”. Думаю, что это лучшая моя работа. Она вызвала настоящий взрыв дальнейших исследований во многих странах. Круги от этого взрыва расходятся до сих пор».
Дзинтара, которая тоже слушала историю Никки, улыбнулась:
— Сделать научное открытие можно очень быстро, но только при условии, что ты думал над проблемой долгие годы.
— Даже в переполненном трамвае! — добавил Андрей. — Но мне непонятно, что такое «нетепловое оптическое излучение».
— Тепловое излучение, — после короткого размышления ответила Никки, — это излучение нагретого тела. Его спектр описывается формулой Макса Планка (см. «Наука и жизнь» № 7, 2015 г., статья «Сказка о Максе Планке, который в свете электролампы нашёл свою постоянную». — Прим. ред.), по которой можно вычислить, в каком соотношении находятся видимое свечение и радиоизлучение космического объекта. Наблюдаемое излучение Крабовидной туманности никак не вписывалось в формулу Планка. Шкловский предположил, что радиоизлучение и оптическое свечение этой туманности связаны с электронами, которые вращаются вокруг линий магнитного поля и излучают не как нагретое тело Планка, а, скорее, как контур Герца, вот почему на них не распространяется формула Планка. Так Шкловскому удалось согласовать наблюдения со своей новой теорией.
— Но ведь он на этом не остановился? — спросила Галатея.
— Нет, конечно! — продолжила Никки. — Шкловский исследовал самые разные излучения космических объектов: от радиоволн до рентгена. Например, он заинтересовался рентгеновским излучением космического объекта Скорпион X-1 — нейтронной звезды в созвездии Скорпиона (это самый сильный источник рентгеновского излучения на нашем небе, не считая Солнца) — и в апреле 1967 года опубликовал статью, в которой доказывал, что такое излучение рождается при падении газа на этот самый объект.
— Расскажи ещё про нейтронную звезду, — попросила Галатея.
— Нейтронная звезда изумительно красива. Её раскалённая поверхность состоит из полимерного железа, которое в миллион раз прочнее земной стали. Под этой корой простираются слои сверхтекучей нейтронной жидкости и сверхтяжёлых радиоактивных ядер, которые нестабильны в земных условиях. Ещё глубже нейтронная звезда представляет собой гигантский шар из ядерной материи, или гигантское атомное ядро.
Галатея и Андрей одновременно улыбнулись, а Никки продолжила свой рассказ:
— Да, да! В отличие от нейтронных звёзд, чёрные дыры — это объекты, которые остаются доступными для внешнего наблюдателя лишь по нескольким параметрам: масса, скорость вращения и электрический заряд. Поэтому нейтронные звёзды, которые выглядят на небе как пульсары, надолго останутся главной природной лабораторией для изучения искривлённого пространства. Если в каждый момент времени мы наблюдаем только половину Солнца, то пульсар посылает нам лучи с поверхности, раза в полтора большей, чем передняя полусфера, — из-за искривления пространства мы видим не только переднюю половину пульсара, но и часть задней. Когда Шкловский опубликовал статью о Скорпионе X-1, пульсары ещё не были открыты. Только через несколько месяцев, в июне 1967 года, английская аспирантка Джоселин Белл (см. «Наука и жизнь» № 8, 2014 г., статья «Сказка про юную Джоселин Белл, пульсары и телеграмму от зелёных человечков». — Прим. ред.) поймала первый сигнал от пульсара. Сейчас изучение пульсаров — одно из самых интересных направлений в астрономии, и все исследователи согласны со Шкловским в том, что рентгеновские пульсары получают свою энергию за счёт падения вещества на поверхность нейтронной звезды.
Но мы несколько опередили события. Давайте продолжим рассказ об Иосифе Самуиловиче Шкловском. Для наблюдения за полётом ракет к Луне он предложил создать «искусственную комету». Лунник в полёте должен был выпускать небольшие порции атомов натрия, светящихся в лучах Солнца ярким жёлтым светом и показывающих траекторию космического аппарата. Учёный так описал испытание «искусственной кометы», которое он наблюдал с космодрома Капустин Яр: «Светящаяся точка — ракета — перестала быть видимой. Неужели катастрофическая неудача? И вдруг, прямо в зените, блеснула яркая искра. А потом по небу, как чернила по скатерти, стало расползаться ослепительно красивое, ярчайшее пятно апельсинового цвета. Оно расплывалось медленно, и через полчаса его протяжённость достигла 20 градусов. И только потом оно стало постепенно гаснуть…» За проект «искусственной кометы» в 1960 году Шкловский получил Ленинскую премию.
В 1962 году, к пятилетию запуска первого спутника Земли, Шкловский опубликовал книгу «Вселенная. Жизнь. Разум», в которой изложил свой взгляд на возможность существования инопланетных цивилизаций и проблемы связи с ними. Книга выдержала несколько переизданий, её перевели на английский язык. Что же привлекло к ней внимание? Шкловский пришёл к выводу, что высокоразвитых цивилизаций, подобных земной, в нашей Галактике может и не быть.
— Как же так? — опешила Галатея.
— Доводы Шкловского убедительны. Он писал: «Отличительная особенность разума — необычайно короткая временнaя шкала его развития. У вида Homo sapiens эта шкала исчислялась вначале сотнями и десятками тысяч лет. Однако с наступлением технологической эры темп развития катастрофически ускорился. Вид, наделённый разумом, выходит из равновесия с биосферой и вступает в фазу взрывной экспансии. На этой фазе развития разум перестаёт быть одним из средств, обеспечивающих выживание вида. Он становится могучим самостоятельным фактором».
— Что это означает? — спросила озадаченная Галатея.
— То, что разумный человек должен выйти в космос и начать завоевание Галактики, — ответил Андрей.
— Мы так и поступим! — заявила Галатея.
— Но в таком случае, как утверждал Шкловский, мы бы наблюдали космические проявления разумной жизни, то есть своего рода «космические чудеса». Однако, несмотря на неимоверно возросшую эффективность телескопов и приёмников, никаких «космических чудес» обнаружить не удалось. А ведь современная астрономия стала всеволновой! Мы не слышим позывных предполагаемых «братьев по разуму», не наблюдаем следов космической строительной деятельности. И никто никогда не посещал нашу старушку-Землю…
— А если существуют сверхцивилизации, которые используют такие технологии, про которые мы не знаем?! — воскликнула Галатея.
— Может быть, — кивнула Никки. — Нам трудно представить технологии и мышление цивилизации, которая опередила нас на тысячи или даже миллионы лет. Она может использовать другие источники энергии и совсем иначе, чем мы себе представляем. Но поскольку никаких признаков деятельности «сверхцивилизаций» в космосе обнаружить пока не удалось, Шкловский сделал вывод, что в обозримой Вселенной мы являемся практически единственной разумной расой с высоким уровнем технологического развития.
— Я не согласна! — воскликнула Галатея. — Не может быть, что мы одни во Вселенной! Такое космическое одиночество было бы ужасным…
— С Иосифом Шкловским многие не согласились, а известный польский фантаст Станислав Лем вступил с ним в публичную полемику. Он и другие оппоненты Шкловского обоснованно считали, что нам трудно предсказать, какого рода космическая деятельность будет присуща высокоразвитой цивилизации. Мы просто не знаем, что нам искать в космосе. Признаки присутствия в нём инопланетян могут быть совершенно иными, чем мы способны себе представить.
Шкловский, отстаивая свою точку зрения, утверждал, что «молчание» космоса — важнейший научный факт. И этот факт требует объяснения, так как находится в очевидном противоречии с концепцией неограниченно развивающихся могучих «сверхцивилизаций».
— А как он объяснял отсутствие других цивилизаций? — спросил Андрей. — Что произошло с внеземными живыми существами в нашей Галактике? Неужели никто из них не стал разумным видом?
— Шкловский предполагал, что разум в космосе может сам себя уничтожить, создав ядерное оружие. Он считал, что разум возникает как полезное изобретение природы, как признак, способствующий выживанию вида, а затем превращается в фактор гибели разумных существ как вида. Ведь не все «изобретения» в конечном счёте становятся полезными. Он писал: «Природа слепа, она действует "на ощупь", методом проб и ошибок. И вот оказывается, что огромная часть "изобретений" не нужна и даже вредна для процветания вида. Так возникают "тупиковые ветви" на стволе дерева эволюции. Количество таких ветвей неимоверно велико. По существу, история эволюции жизни на Земле — это кладбище видов. Характерным признаком эволюционного тупика у некоторого вида служит гипертрофия какой-нибудь функции, приводящая к прогрессивно растущему нарушению гармонии. Вспомним чудовищно гипертрофированные средства защиты и нападения (рога, панцири и пр.) у рептилий мезозоя. Или, например, неправдоподобно развитые клыки саблезубого тигра. Невольно напрашивается аналогия: <...> а не является ли самоубийственная деятельность человечества (чудовищное накопление ядерного оружия, уничтожение окружающей среды) такой же гипертрофией его развития, как рога и панцирь какого-нибудь трицератопса или клыки саблезубого тигра? Наконец, не является ли тупик возможным финалом эволюции разумных видов во Вселенной, что естественно объяснило бы её молчание?»
— Очень мрачное предположение! — вздохнул Андрей.
— Лучше знать мрачный прогноз заранее, — возразила Никки, — это даёт шанс его избежать. Ведь Шкловский считал проблему «молчания» космоса важной не только для астрономии, но и для предсказания будущего человечества: «Речь идёт о реальном анализе перспектив развития человечества на достаточно долгий срок. Отсюда следует, что проблема внеземных цивилизаций — проблема не только астрономическая, техническая и биологическая, но и социологическая, вернее, футурологическая».
Мы до сих пор не знаем, почему космос «молчит». Эта сверхзагадка за последние десятилетия стала ещё загадочнее. Астрономы установили, что только в нашей Галактике существует 100 миллиардов планет и как минимум миллиард из них расположен в «обитаемой зоне» — на таком расстоянии от звезды, где есть комфортная температура и вероятно наличие жидкой воды. Поэтому в Млечном Пути существуют сотни миллионов планет, на которых может возникнуть жизнь. Отсюда следует, что в Галактике должны возникнуть тысячи, а то и миллионы разумных рас. Может быть, лишь немногим из них дано выйти в космос и овладеть космической радиосвязью? Или биологические организмы на определённой стадии становятся кибернетическими бессмертными конструкциями и теряют присущие живым существам любопытство, стремление завоёвывать новые пространства? Или разум быстро переселяется в компьютеры, «окукливается» в виртуальном пространстве игровой жизни, где легко достичь воображаемого прогресса, и утрачивает интерес к реальному развитию? Я считаю, что вопрос, поставленный Шкловским, исключительно важен, от его решения может зависеть судьба человечества.
— Мы тоже хотим, чтобы возле других звёзд нашлись братья по разуму, и мы бы подружились с ними! — заявила Галатея.
Никки вздохнула и сказала:
— Прежде чем искать дружбы с инопланетянами, хорошо бы научиться жить в мире с соседями на своей планете.
***
Иосиф Самуилович Шкловский (1916—1985) — советский астроном и астрофизик, основатель школы современной астрофизики, исследователь космических радио- и рентгеновских излучений, популяризатор науки.
Джоселин Белл (р. 1943) — британский астрофизик, первооткрыватель нового класса астрономических объектов — пульсаров.
Станислав Лем (1921—2006) — польский писатель-фантаст, философ и футуролог.
Николай Семёнович Кардашёв (р. 1932) — советский и российский астрофизик и радиоастроном, руководитель астрокосмического центра ФИАН, ученик И. С. Шкловского.
Статьи по теме
- Сказка про юную Джоселин Белл, пульсары и телеграмму от зелёных человечков
- Сказка о Максе Планке, который в свете электролампы нашёл свою постоянную
- Почётный доктор пяти университетов
- Академик Николай Кардашёв: «Люди должны уметь мечтать»
Читайте в любое время
