Прийнято вважати, що Енріко Фермі першим описав парадокс, який тепер носить його ім'я. Парадокс полягає в наступному – можна висунути безліч аргументів на користь того, що в нашій Галактиці повинна існувати досить просунута позаземна цивілізація (і не одна), здатна розселитися по безлічі планет у багатьох зірок, і якимось чином виявити свою присутність для інших мешканців. Однак усі ці аргументи розбиваються про просту практичну перевірку – незважаючи на всі наші технологічні досягнення, ми досі не отримали жодного незаперечного свідоцтва про подібну діяльність.
Однак насправді все трохи складніше.
Енріко Фермі – американський фізик італійського походження, один із творців першого у світі ядерного реактора. Він зробив великий внесок у розвиток ядерної фізики, фізики елементарних частинок, квантової та статистичної механіки, і вважається одним з «батьків атомної бомби».
Фізик Ерік Джонс опублікував свої дослідження, пов'язані з розмовою, в якій Фермі висловлювався щодо існування інших цивілізацій. Оскільки тема була не дуже серйозною і не пов'язаною з ядерною фізикою, розмова, звичайно ж, відбувалася за обідом. Про цю розмову, на жаль, відомо лише через третіх осіб. Як стверджується, якось 1950-го року в університеті за обідом зустрілися фізики Еміл Конопінський, Едвард Теллер і Герберт Йорк – і сам Енріко Фермі, зрозуміло.
Конопінський згадував, що початком розмови послужили численні свідчення очевидців про спостереження непізнаних літаючих об'єктів – тема в 1950-ті роки дуже популярна (скептики презирливо називали ці об'єкти «тарілочками, що літають»). Жартома обговорили карикатуру, присвячену актуальній тоді проблемі, що висвітлювалася в газетах – у Нью-Йорку кудись пропадали з вулиць сміттєві контейнери, і карикатурист зобразив в одному з номерів інопланетян, які тягають ці контейнери у свій космічний корабель. Поступово розмова перейшла на тему того, чи можуть матеріальні об'єкти пересуватися швидше за швидкість світла. І раптом Фермі здивував усіх, хто був присутнім: «А де все?»
Будучи розумними людьми, присутні відразу ж зрозуміли, що має на увазі Фермі, і, зокрема через те, що всі зрозуміли сенс цього раптового питання, він зустрів дружний сміх. Проте сучасного формулювання «парадоксу» сам Фермі ніколи не давав.
Щоправда, Йорк стверджує, що Фермі потім провів більш конкретні обчислення, перемножуючи ймовірності появи землеподібних планет, виникнення на них життя, появи розумного життя, появи та тривалості існування високих технологій – і в результаті дійшов висновку, що візит інопланетян на Землю вже давно має був статися, причому неодноразово. Йорк каже, що Фермі тоді висунув кілька припущень, які пояснюють, чому цього не сталося. "Або міжзоряні перельоти неможливі, або вони не варті витрачених зусиль, або технологічно розвинені цивілізації довго не живуть".
Виходить, що сам Фермі взагалі не розглядав цю тему як парадокс. Він просто запитав: «А де все?» і спробував знайти відповідь.Приблизно тієї ж лінії міркувань дотримується Роберт Х. Грей, американський аналітик, письменник та астроном. Він опублікував роботу, в якій докладно доводить, що Фермі не формулював цей парадокс, і що ця тема парадоксом не є.
Міркування у ключі «оскільки до нас не прилетіли інопланетяни, їх не існує» опублікував астроном Майкл Харт понад 25 років після тієї зустрічі за обідом. Потім у 1980-му році ідею розвинув космолог Френк Тіплер. При цьому їхню аргументацію не можна назвати парадоксом – хіба що поспішним висновком. Так що «парадокс Фермі» насправді слід би назвати «гіпотезою Харта-Тіплера», а думка, що часто зустрічається, про те, що Фермі сумнівався в існуванні позаземних цивілізацій, невірно: Фермі лише ставив під сумнів можливість міжзоряних перельотів, переміщення матеріальних об'єктів , що перевищує світлову.
Щодо життя на інших планетах, то на цю тему розмірковували й інші великі мислителі, задовго до Фермі. Наприклад, Костянтин Едуардович Ціолковський у своєму нарисі «Планети заселені живими істотами» описує виникнення такого життя як щось зрозуміле, як гіпотезу, яка майже напевно правдива.
А через 10 років після міркувань Фермі доктор Френк Дональд Дрейк, професор астрономії та астрофізики каліфорнійського університету в Санта-Круз, вирішив формалізувати це питання і записав своє знамените рівняння, спробувавши визначити кількість позаземних цивілізацій у Галактиці, з якими у людства . Імовірність у ньому виходила через перемноження швидкості зіркоутворення, частки зірок, що мають планети, ймовірність виникнення на планетах розумного життя, тощо.– лише 7 параметрів.
На жаль, істинного значення більшості цих параметрів ми не знаємо, а відкриття в космології приблизно раз на десять років кардинально змінюють наше уявлення принаймні одного з них. Тому всі оцінки кількості таких цивілізацій мають величезний розкид. Зважаючи на все, гадати про справжню величину цих параметрів нам доведеться ще досить довго.
І все ж таки – «а де все?»
Гіпотеза унікальної Землі
Можливо, наша Земля і життя, що виникло на ній, – неймовірно рідкісне і унікальне явище. Наприклад, Сонячна система вже багато сотень мільйонів років знаходиться в проміжку між спіральними рукавами галактики, що дозволяє нам уникати згубного випромінювання, що виникає під час вибухів наднових. Подібний вибух, він стане досить близько від нас, цілком здатний знищити все живе на планеті.
Вдале зіткнення з небесним тілом призвело до появи Місяця. Та, у свою чергу, стабілізувала прецесію земної осі та організувала нам припливи та відливи – можливо, ці процеси дуже важливі для виникнення та підтримання життя.
Крім того, саме питання виникнення життя поки що не вирішене остаточно – невідомо, чи це закономірний процес чи дуже рідкісна випадковість. Тому позаземних цивілізацій, принаймні в нашій Галактиці, може просто не існувати. Це найпростіший і в якомусь сенсі сумний висновок.
Кротові нори на краще життя
Академік Микола Семенович Кардашев (творець шкали розвитку цивілізацій) якось висунув припущення про те, що високорозвинені цивілізації могли скористатися «кротовими норами» (своєрідними «тунелями у просторі»), щоб переміститися в інші всесвіти – можливо, їм, за його словами , «Там надійніше і комфортніше жити».
Схильність до самознищення
За однією з гіпотез, цивілізація, що досягає високого рівня розвитку, рано чи пізно стикається з надто небезпечними технологіями (ядерна зброя, наукові експерименти з чимось на зразок чорних дірок, біотехнології, штучні віруси тощо), які в результаті наводять до її знищення.
Епідемія
Актуальна у час версія говорить, що рано чи пізно розвинену цивілізацію може викосити епідемія, збудник якої з'явиться або природним, або штучним шляхом. В результаті цивілізація або відкотиться на примітивний рівень розвитку або повністю зникне.
Невидимість
Ймовірно, міжзоряні перельоти справді неможливі, а жодних «кротових нір» не існує. Але тоді ми мали б уже перехопити якісь радіосигнали — повідомлення, якими обмінюються представники цих цивілізацій, або просто радіосліди їхньої діяльності. Проте високорозвинені цивілізації можуть використовувати ще відкриті нами способи зв'язку, чи його діяльність то, можливо настільки масштабної, що ми сприймаємо її як частину природних явищ.
Щоправда, як на початку 1960-х років помітив німецький астрофізик, радіоастроном, теоретик космонавтики та SETI Себастьян фон Хорнер, маючи такі недосконалі і не пристосовані спеціально для пошуку штучних радіосигналів інструменти, неможливо заявляти про те, що «мовчання Всесвіту» — експериментально встановлений факт . А астроном Карл Саган говорив, що "відсутність доказу не є доказом відсутності".
При цьому, на думку канадського популяризатора науки Скотта Сазерленда, на 2014 рік виявлено єдиний сигнал, який певною мірою можна вважати штучним позаземним — це сигнал «Wow!».
«Темний ліс»
Концепцію запропонував китайський письменник-фантаст Лю Цисінь. Конкуренція за ресурси чи конфлікти в іншому грунті можуть призводити до того, що розвинені цивілізації намагаються якнайретельніше ховатися від інших – конкурентів і потенційних противників. Природно, що і ми їхню діяльність у такому разі виявити не можемо.
Віртуальні світи
Англійський письменник-фантаст Чарльз Стросс припустив, що природним шляхом розвитку цивілізації є нарощування обчислювальних потужностей. У межі цивілізація формує в рідній системі найпотужніший обчислювальний кластер, який використовує, наприклад, майже всю енергію зірки (за схемою «сфери Дайсона»), і повністю йде у віртуальний світ, існуючи в ньому в цифровому вигляді. Фізична експансія за межі такої системи стає непотрібною.
Етичний кодекс Галактики
Ймовірно, цивілізація чи цивілізації в нашій Галактиці розвинулися настільки, що дійшли висновку про необхідність ввести заборону на контакт з розумним життям та спроби втрутитися у розвиток цивілізації доти, доки вона сама не освоїть міжзоряні перельоти або не досягне певного рівня розвитку, параметри якого нам невідомі.
Великий фільтр
Робін Д. Хенсон, намагаючись зрозуміти, чому ми бачимо свідчень існування інопланетян, поставив під сумнів високі оцінки ймовірності існування технологічно розвинених позаземних цивілізацій. Невідомі нині науці чинники можуть зменшувати ймовірність зародження та розвитку форм життя до стану, коли сліди своєї діяльності може бути помітні стороннім спостерігачам.
- Виникнення зоряної системи з планетами, на яких можлива поява життя.
- Поява на одній із планет молекул, що самовідтворюються (наприклад, РНК).
- Поява простого одноклітинного життя (прокаріоти).
- Поява складного одноклітинного життя (еукаріоти).
- Виникнення статевого розмноження.
- Поява багатоклітинних організмів.
- Виникнення тварин із розвиненим мозком, які використовують знаряддя праці.
- Досягнення поточного стану людства.
- Поширення цивілізації через колонізації космосу.
Очевидно, ймовірність проходження одного з цих етапів вкрай мала – цю гіпотезу Хенсон назвав «великим фільтром».
Літня сплячка
У 2017 році вчені з Оксфордського «Інституту майбутнього людства» – науковці Андерс Сендберг та Стюарт Армстронг, а також астроном, астрофізик та філософ Мілан Чиркович – запропонували свій варіант відповіді на запитання Фермі.Їхня робота «То не мертве, що вічно може спати: гіпотеза літньої сплячки для парадоксу Фермі» була розвитком попередньої роботи від 2013 року, в якій вони стверджують, що просунута цивілізація без особливих проблем зможе не лише колонізувати галактику, а й переміщатися між галактиками.
За останніми оцінками тільки в частині Всесвіту, що спостерігається, існує близько 2 трлн галактик, більшість з яких утворилося близько 13 млрд років тому. Напевно вже в одній з них мала виникнути цивілізація III типу (за шкалою Кардашова). А не бачимо ми ці цивілізації, стверджують автори роботи через принцип Ландауера. Згідно з ним, будь-яка обчислювальна система в процесі роботи обов'язково збільшує ентропію (виділяє тепло) пропорційно кількості інформації, що обробляється. І при використанні будь-яких мегаструктур, що споживають енергію – сфера Дайсона, мозок-матрьошка, і т.д. – теплові втрати мають бути величезними.
Автори роботи відзначають той факт, що згідно з сучасними уявленнями Всесвіт поступово і незворотно охолоджується. Найбільш реальним сценарієм вважається теплова смерть Всесвіту, також відома як «Велике замерзання». Чим менша температура Всесвіту, тим ефективніше працюватимуть обчислювальні мегаструктури – причому ефективність зростатиме експоненційно. Автори підрахували, що задовго до «Великого замерзання», приблизно через 10 12 років, обчислення стануть ефективнішими в 10 30 разів. А якщо так, то високорозвинена цивілізація може просто впасти в «літню сплячку», чекаючи холодніших часів, залишаючись у такому стані невидимою для зовнішніх спостерігачів.
Нашому Всесвіту близько 14 млрд років, але позаземні цивілізації так і не показали себе людству. Ця ситуація має назву — «парадокс Фермі». Розбираємось, що це за явище і як вчені намагаються його пояснити
Що таке парадокс Фермі: суть та помилка
Енріко Фермі – італійський фізик, найбільш відомий як один із творців атомної бомби. Вважається, що він поставив під сумнів можливість виявлення позаземних цивілізацій у космосі. Нібито влітку 1950 року в кафетерії Лос-Аламоської лабораторії під час неформальної бесіди з трьома своїми колегами Фермі намагався відповісти на запитання: «Чи ми самі у Всесвіті?».
У нас є технології прийняття сигналів з космосу, у відносній близькості від нас існують планети, які, в теорії, придатні для життя, а бачити космос ми можемо більше ніж на 13 млрд. світлових років. Якщо врахувати той факт, що Всесвіт розширюється, а галактики віддаляються, то ми можемо бачити всі 46 млрд світлових років на всі боки. То де все? Саме це питання й поставив Енріко Фермі, проте у науковій спільноті виникли деякі непорозуміння.
Парадокс Фермі — відсутність видимих слідів діяльності інопланетних цивілізацій. Його часто сприймають невірно, вважаючи, що Енріко не вірив у можливість існування інопланетян. Проте вчений не говорив про те, що позаземних цивілізацій немає, а міркував про те, що, ймовірно, вони ще не мають технологій, які б дозволили дістатися до нас. Або ці цивілізації ще з'явилися, чи навпаки — вже загинули.
Безпосередньо про сумнів існування інопланетян писав астрофізик Майкл Харт в 1975 році. Тому парадокс логічніше було назвати парадоксом Харта.
Парадокс SETI
SETI – це міжнародний проект, який відповідає за пошук позаземного розуму. У 1960-х роках в його основу лягли ідеї про те, що радіозв'язок з іншою цивілізацією має будуватися на хвилях дуже вузького діапазону. Суть парадоксу полягає в тому, що ми намагаємося знайти життя поза нашою планетою, проте самі не надсилаємо сигнали для того, щоб знайшли нас. І якщо всі цивілізації лише шукають, ми ніколи нікого не знайдемо. Однак, якщо ми почнемо відправляти сигнали і нас почують, то немає імовірності, що інопланетяни прийдуть зі світом. Такої позиції дотримувалися деякі вчені, зокрема Стівен Хокінг.
Крім того, проблема SETI була в тому, що вони не шукали живих організмів, а лише певних сигналів на конкретних радіочастотах і в обмеженому радіусі. Ми не можемо бути впевнені, що позаземні цивілізації використовують радіохвилі, це цілком можуть бути абсолютно інші технології, які ми поки що не в змозі собі уявити. У 1993 році конгрес США відмовився від фінансування SETI через розтрату державних коштів. Проте організація свого існування не припинила.
Рівняння Дрейка
1961 року астроном Френк Дональд Дрейк запропонував математичну формулу, за допомогою якої спробував обчислити кількість технологічно розвинених цивілізацій у Галактиці. Виглядає вона так:
Однак сьогодні рівняння не має остаточного рішення, оскільки вчені все ще суперечать більшості його параметрів. До того ж Дрейк не взяв до уваги дотехнологічні спільноти, а лише ті, з якими ми можемо вступити в безпосередній контакт.
У співвідношенні з феноменом Фермі рівняння Дрейка дозволяло припустити, що високорозвинені цивілізації, найімовірніше, знищують себе самі.Цей аргумент часто використовується для свідчення про небезпеку виробництва зброї масового ураження.
Гіпотеза Зоопарку
У 1973 році американським астрономом Джоном Боллом було висунуто «гіпотезу Зоопарку». Її суть у тому, що ми не бачимо слідів позаземних цивілізацій, бо нам про це знати не треба. Згідно з гіпотезою, інопланетним співтовариствам вже давно відомо про життя на Землі, проте вони вважають за краще спостерігати і не втручатися, а в контакт вступлять тоді, коли ми досягнемо певного рівня розвитку. Російський учений Костянтин Ціолковський також висловлював схожі з «гіпотезою Зоопарку» міркування щодо контактів із позаземними цивілізаціями.
Рішення феномена Фермі
Деякі вчені вважають, що у найближчі кілька десятків років ми виявимо сліди найпростіших форм життя на Марсі чи одному із супутників газових гігантів. Це можуть бути мікроби, водорості та бактерії.
Фізик Олександр Березін запропонував, мабуть, похмуру теорію для вирішення парадоксу. Суть у тому, що перша цивілізація, яка опанувала міжгалактичні переміщення, почне поглинати величезну кількість ресурсів для забезпечення своєї життєдіяльності. Як підсумок: світи, на яких є життя, будуть виснажені.
Згідно з новим дослідженням, заснованим на даних, зібраних космічними телескопами «Хаббл» і «Кеплер», цілком можливо, що Земля (і все життя на ній) розквітла досить рано. У ширшому розумінні наш технологічний розвиток не дозволяє почути і прийняти сигнал від просунутих інопланетних цивілізацій, тому що у Всесвіту не було часу, щоб породити ще більше придатних для життя світів.
Усі ми хоч раз у житті захоплювалися космосом, його масштабами.Нас лякала його недослідженість. Але якщо навколо так багато місця, стільки планет і тисячі таких самих сонців, як наше, то чому ми ще не зустріли нікого, хто міг би бути хоч трохи схожим на нас? Де вони?
Саме таке питання поставив італійський фізик Енріко Фермі у 1950 році. За однією з версій, сидячи в кафетерії під час обідньої перерви, Фермі обговорював зі своїми колегами-науковцями дивний комікс. У ньому автор дав своє пояснення загадковим зникненням сміттєвих баків із вулиць Нью-Йорка — їх викрадали інопланетяни.
За столом почалася жвава дискусія між вченими про існування позаземних цивілізацій, у ході якої Фермі запитав: "Якщо інопланетяни існують, де вони?" . Його роздуми сприяли формуванню феномена Фермі. Суть парадоксу полягає в наступному: людство має величезну кількість доказів, що ми не одні у Всесвіті. Але жодних спостережень, які б підтверджували це, — немає. Можливо, наші спостереження неповні чи міркування про світ не зовсім вірні.
Вчені по всьому світу продовжують висувати свої варіанти вирішення парадоксу у вигляді гіпотез та рівнянь, а сценаристи та режисери – пропонувати свої відповіді на питання парадоксу. У цій статті ми спробуємо розібрати кілька варіантів розв'язання парадоксу на прикладі відомих фільмів.
У другому фільмі серії «Стартрек: Відплата» (реж. Джей Джей Абрамс, 2013) розкривається одна з таких гіпотез. Перша сцена показує місію екіпажу «Ентерпрайз» на планеті Нібіру. Вона заселена первісними жителями, які винайшли колесо. Команді потрібно було запобігти виверженню вулкана, адже він міг знищити все живе на планеті.Для цього один із героїв спустився в жерло, але з'ясувалося, що швидко повернути його на корабель за допомогою телепорту не вийде. Перед капітаном став складний вибір: жертвувати близьким другом і членом екіпажу або спуститься в жерло самому і розкрити існування високорозвинених цивілізацій первісному народові. Як ми пізніше дізнаємося, основна директива Зоряного флоту забороняє втручатися у розвиток інших цивілізацій та культур, навіть для внесення нових технологій та знань. Це може призвести до незворотних наслідків та порушити перебіг розвитку цивілізації, змінивши його назавжди.
Цей уривок ми можемо розглядати як яскравий приклад гіпотези зоопарку, яка була сформульована радянським вченим До. Ціолковським. Її зміст можна розкрити так: інші цивілізації навмисно не проявляють себе, тому що ми недостатньо розвинені для успішного співробітництва з ними. Не бажаючи нашкодити нам і нашому прогресу, вони лише чекають, коли ми досягнемо потрібного рівня розвитку, щоб налагодити контакт. Адже ми не ходимо до лісу до тварин, щоб поговорити з ними. Так і більш розвинена цивілізація поки що не прийшла до нас.
Після виходу «Інтерстеллара» (реж. Крістофер Нолан, 2014 рік) багатьох почала цікавити тема міжпланетних подорожей та дослідження космосу. Детально описана космічна пригода показує наскільки дивовижний наш Всесвіт. Картина розповідає про недалеке майбутнє, де людство вичерпало ресурси планети і змушене шукати нове місце проживання поза Сонячною системою. Екіпаж корабля «Ендюренс» на чолі з Купером вирушає у нову галактику через кротову нору.За даними вчених, три планети з дванадцяти придатні для життя – перевірка цієї інформації стає головним завданням екіпажу. Можна довго розбирати фільм шматочками, захоплюватися деталями, але сьогодні нас цікавить одна з останніх сцен картини. Через нестачу палива команда змушена зробити гравітаційний маневр, який дозволить «Ендюренсу» дістатися останньої планети місії. У ході маневру Купер та робот ТАРС відстиковуються від корабля та їх затягує за обрій подій чорної діри. Горизонт подій – зовнішнє кільце чорної діри, за межі якого неможливо вийти, тому що для цього тілу доведеться рухатися зі швидкістю, що перевищує швидкість світла.