Фізика і астрономія. Профільний рівень. 11 клас. Засєкіна

§ 58. Життя у Всесвіті. Мультивсесвіт

Умови виникнення життя на Землі. Наш Всесвіт, що виник після Великого Вибуху, пройшов складний еволюційний шлях, аж поки в ньому не виникла найскладніша форма організації матерії — життя. Проблема походження життя на Землі є фундаментальною для сучасного природознавства. Багато є ще не з'ясованого, але головний постулат відомий: життя — явище космічне.

Детальніше про особливості виникнення життя на нашій планеті читайте в електронного додатку.

Пошуки життя за межами Землі. Знайти просте життя в межах Сонячної системи досі не вдалося, але шанси ще є. Якщо не на Марсі, то, можливо, в океані Європи — супутника Юпітера, чи на поверхні Титана — супутника Сатурна. Нині для дослідження цих тіл Сонячної системи з метою пошуку на них ознак життя готують спеціальні космічні місії.

У питанні життя за межами Землі є дві суттєві складові частини: перша — це пошук ознак життя як такого, а друга — реєстрація сигналів від позаземних цивілізацій або відправлення в космос повідомлень від землян у надії, що хтось їх зареєструє, розшифрує, а потім надішле відповідь. Ці стратегії науковці й ентузіасти пошуку позаземного життя реалізують у рамках наукових програм SETI (Search forExtraterrestrial Intelligence, пошук позаземного розуму) і МЕТІ (Messaging to ExtraTerrestrial Intelligence, послання позаземним цивілізаціям).

Програма SETI вирішує суто наукове завдання реєстрації сигналу, його декодування й виділення з нього осмисленої інформації. Завдання програми МЕТІ інше — скласти послання, яке будь-яка розвинена розумна істота не ототожнить із природним явищем, а сприйме як послання від іншої розумної істоти.

Загалом інтерес до контакту між земною і позаземними цивілізаціями виник наприкінці 50-х років минулого століття (мал. 237). Тоді з'явилося кілька наукових публікацій, у яких автори розглядали різні способи такого зв'язку. У 1961 р. в Національній радіоастрономічній обсерваторії США відбулася перша конференція з питань контактів з позаземними цивілізаціями. На ній професор астрономії й астрофізики Каліфорнійського університету Santa Cruz Френк Дрейк запропонував рівняння (тепер його називають формулою Дрейка) оцінки кількості цивілізацій у нашій Галактиці, з якими ми потенційно можемо сконтактактувати:

N = R · fр · nе · fl · fi · fc · L,

де N — кількість позаземних цивілізацій нашої Галактики, готових вступити в контакт; R — кількість зір, які щорічно виникають у Галактиці; fp — частка зір, що мають планети; ne — середня кількість планет у зір, які мають відповідні для життя умови; fl — ймовірність зародження життя на планеті з відповідними умовами; fi — ймовірність появи розумного життя на планеті; fc — відношення планет, розумні мешканці яких здатні до контакту й шукають його, до кількості планет, на яких існує розумне життя; L — час існування високорозвиненої, готової до контакту цивілізації.

Мал. 237 а — Ф. Дрейк і його формула; б — послання Аресибо; в — «золоті пластинки» з посланнями від землян

Проте оцінка кількості потенційних цивілізацій у Галактиці досі лишається складним завданням. Хоча після відкриття екзопланет, яких на 2017 р. відомо вже понад 3600, погляди прихильників існування життя у Всесвіті зміцнилися.

З 1999 р. пошук сигналів з космосу може виконувати кожний власник персонального комп'ютера. Для цього треба приєднатися до проєкту SETI@home, започаткованого астрономами Каліфорнійського університету. Він став одним з перших проєктів, які згодом почали позначати терміном громадська наука. Суть його полягає в тому, що для опрацювання великої кількості даних, отриманих, наприклад, з астрономічних спостережень, у професійних астрономів не вистачає ресурсів (здебільшого часу й людей). Тому стало вже звичним залучати добровольців до обробки результатів спостережень за принципом розподілених обчислень (коли один комп'ютер опрацьовує якусь окрему частину з великого масиву даних).

Перше радіопослання землян до позаземних цивілізацій було відправлене 1974 р. за допомогою 300-метрової антени радіотелескопа в Аресибо. Сигнал спрямували в бік кулястого скупчення М 13, що лежить на відстані 7670 пк (25 тис. св. р.) від Землі. Закодований сигнал містить базові відомості про людину, Землю та Сонячну систему. У кінці літа 1977 р. агентство НАСА запустило два міжзоряні дослідницькі зонди Вояджер-1 і Вояджер-2. На кожному установили «золоту пластинку» з набором зображень і звуків, що дають уявлення про життя на Землі. У Космос спрямовували сигнали (вони містили малюнки, світлини, фрагменти музичних творів тощо) ще кілька разів. Для цієї мети використовували й 70-метровий радіотелескоп, розміщений поблизу м. Феодосія в Криму.

Але всі намагання зареєструвати сигнал від позаземних цивілізацій досі не досягли успіху. Це наводить на роздуми як щодо існування життя за межами Землі, так і щодо методів і засобів пошуку сигналів. Одні науковці вважають, що в питанні міжзоряного зв'язку треба мінімізувати властивий людині антропоцентризм і спиратися на максимально простий математичний апарат. Інші застерігають землян: не варто сигналити в Космос, адже невідомо, хто відгукнеться. Однак проти таких поглядів є вагомий аргумент: з початком радіо- і телетрансляцій Земля випромінює радіосигнали в космос, які легко може зареєструвати розвинена цивілізація, що перебуває на відстані до 30 пк (100 св. р.) від нашої планети.

У питаннях пошуку зв'язків з іншими цивілізаціями існує так званий парадокс Фермі, суть якого зводиться до запитання: «Якщо навіть у нашій Галактиці дуже багато розвинених цивілізацій, то чому ми із Землі не спостерігаємо видимих слідів їхньої діяльності, адже за мільярди років існування вони мали б розселитися по всій Галактиці».

Отже, Космос мовчить, наші сучасні засоби астрономічних спостережень не реєструють у Всесвіті виявів діяльності високорозвинених цивілізацій і доказів відвідин іншопланетянами Землі. Знайти пояснення цьому факту не вдається. Гіпотез існує багато, але жодна з них досі не стала теорією.

Антропний принцип. У 1973 р. на симпозіумі, присвяченому 500-річчю від народження Коперника, астрофізик Брендон Картер виступив з доповіддю про те, що незвичний збіг значень низки (до 30) незалежних одна від одної фізичних сталих не випадковий. Він уможливлює утворення складних структур різних масштабів — від вірусів і бактерій до галактичних скупчень. Картер висловив припущення: існування людства свідчить про те, що закони Всесвіту цьому сприяють, і назвав свою ідею антропним принципом (від грец. anthropos — людина).

Картер сформулював антропний принцип так: «Очікувані результати спостережень мають бути обмежені умовами, які потрібні для нашого існування як спостерігачів». Це означає, що закони природи в певному сенсі спеціально обрані так, щоб допустити наше існування.

Питання існування інших всесвітів. Досі багато науковців скептично ставляться до антропного принципу, а деякі з них вважають, що уявлення про важливість тонкого налаштування фізичних констант у нашому Всесвіті дуже перебільшені. Однак антропний принцип знайшов пояснення в рамках ідеї про Мультиверсум (мультивсесвіт), тобто про існування величезної кількості всесвітів, окремі з яких випадково є придатними для життя.

Ідея мультиверсуму виникла як результат вдосконалення інфляційної моделі виникнення Всесвіту. Виявилося, інфляція є одвічним явищем. Вона відбувається повсякчас і повсюди. Безупинно виникають окремі ділянки інфляційного розширення, спричиненого розпадом псевдовакууму. Деякі з них породжують окремі всесвіти. Ми якраз живемо в одному з таких всесвітів. Вічна інфляція породжує велику кількість всесвітів з усіма можливими значеннями базових фізичних сталих.

Проте і це питання взаємодії окремих всесвітів, їх співіснування та розміщення поки що лишається відкритим.

ЗНАЮ, ВМІЮ, РОЗУМІЮ

1. Поясніть відмінності між програмами SETI й METI. 2. У чому полягає парадокс Фермі? 3. Поясніть суть антропного принципу. У рамках якої ідеї і як саме було пояснено антропний принцип? 4. Яке явище спричиняє появу великої кількості всесвітів?

Виконуємо навчальні проекти

• З історії вивчення Галактики.

• Історія відкриття квазарів.

• Послання позаземним цивілізаціям.

• Міжзоряні польоти й можливі контакти між цивілізаціями.

• Пошуки життя за межами Землі.