возникновение и развитие жизни и разума во вселенной относится к
Внеземная жизнь и разум во Вселенной — поиски инопланетян
Одиноки ли мы во Вселенной? Это вопрос, волнующий человечество на протяжении веков. Ещё Джордано Бруно в качестве второго доказательства бесконечности космоса утверждал: если бог сотворил мир в одной точке пространства, то сотворил его и в другой.
Существование внеземной жизни — гипотеза, будоражащая воображение. Неудивительно, что появляются лженауки типа уфологии (от английского UFO), которые высказывают недоказанную, опровергаемую учёными глупость, повествуя о НЛО и зелёных человечках.
На данный момент поиски жизни и разума во Вселенной продолжаются — работает проект SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence), исследующий признаки жизни и цивилизаций при помощи радиосигналов. Так каковы результаты? Как земляне планируют связаться с инопланетными расами? И какие астрономические открытия изначально принимали за контакт с пришельцами?
Возникновение жизни на Земле: углеводородная жизнь
Гипотезы возникновения жизни на нашей планете
Чтобы строить предположения относительно внеземных форм жизни, необходимо понять, как возникла жизнь на нашей планете. На этот вопрос нет точного ответа, однако существует множество гипотез, от подтверждения и опровержения которых будет зависеть вопрос о жизни внеземных цивилизаций.
Получается, если гипотеза панспермии будет доказана, то это повысит шанс доказательства существования жизни вне Земли? По крайней мере, мы будем знать, что на другом космическом объекте могла зародиться жизнь, прежде чем попасть на нашу планету.
В статье мы подробно рассмотрим гипотезы возникновения и зарождения жизни на планете Земля, а также опишем условия, при которых превращение неорганики в органику представляется возможно.
Однако это не означает, что элементарные формы жизни были посланы к нам от инопланетян. Это могло произойти в результате столкновения космических тел, на которых есть жизнь, или с помощью другого способа, тем более что мы до сих пор не знаем, какие формы жизни могут существовать помимо углеводородной формы.
Гипотеза панспермии: комета переносит бактериальную форму жизни на Землю.
Углеводородная форма жизни — единственно возможная?
На сегодняшний день нам знакома одна форма жизни — земная (углеводородная), что лишает нас возможности масштабного исследования других форм жизни в космосе, ведь мы ничего о них не знаем: от условий для жизнедеятельности до механического воспроизведения.
Это — проблема для поиска жизни во Вселенной. Однако на основе единственно известной нам углеводородной формы жизни мы должны вывести базовые принципы, касающиеся также потенциальной неземной жизни. Здесь стоит быть осторожным, чтобы не попасть в ловушку антропоморфного образа мышления.
Антропоморфный образ мышления — склонность считать, что внеземные формы жизни должны быть похожи на нашу.
Кроме того, при изучении потенциальных форм жизни астрофизики предпочитают пользоваться принципом Коперника.
Принцип Коперника — принцип, согласно которому мы не занимаем особого места во Вселенной и не являемся чем-либо уникальным.
Данный принцип хорошо согласуется с результатами исследований, ведь четыре элемента, ответственные за возникновение и дальнейшую эволюцию жизни, входят в список наиболее распространённых элементов во всей Вселенной. Это:
Ещё два элемента из этого числа — гелий и неон — редко участвуют в соединениях с другими элементами; значит, земную жизнь составляют четыре самых распространённых элемента космоса вообще. Получается, логическая картина не запрещает нам предполагать о существовании иных цивилизаций и даже пытаться их найти. Но к чему привели многочисленные исследования?
Поиск внеземных цивилизаций. Проект SETI
Попытки человечества связаться с внеземной цивилизацией: проект «ОЗМА»
Современный поиск внеземной жизни начался в 1959 году с публикации физиками Джузеппе Коккони и Филипом Моррисоном статьи в научном журнале «Nature», в которой они предлагали использовать микроволновое излучение для межзвёздных коммуникаций.
К подобному выводу пришли астрономы из обсерватории Грин Бэнк, а первые попытки поиска внеземной жизни пришлись на 1960-е с запуском Фрэнком Дрейком (также астронома из обсерватории Грин Бэнк) проекта «ОЗМА».
28-метровый радиотелескоп был направлен на две звезды: Тау Кита и Эпсилон Эридана. Используя длину волны 21 сантиметр, они намеревались выяснить, не исходит ли оттуда радиоизлучение, которое можно было бы истолковать как сигналы от разумной цивилизации. Но почему были выбраны именно эти две звезды?
Фрагмент звездной карты: максимально близкие к нам звезды.
Здесь в игру вступает уже знакомый нам антропоморфный образ мышления, ведь для существования нашей цивилизации в первую очередь необходима звезда типа Солнца:
Эти компоненты важны, так как при благоприятном раскладе они формируют вокруг звезды зону обитаемости (жизни) или обитаемую зону.
Тау Кита и Эпсилон Эридана подходят по данным физическим характеристикам, следовательно, вокруг них могли бы вращаться планеты, на некоторых из которых могла бы существовать жизнь, причём в углеводородной форме. На протяжении трёх месяцев велось прослушивание этих звёзд, но ничего обнаружить не удалось, поэтому программа была прекращена и начаты другие исследования.
Космическое сообщение
16 ноября 1974 года с помощью радиотелескопа в Аресибо в космос было послано трёхминутное сообщение. Антенну, передающую сообщение, направили в сторону шарового скопления, находящегося в созвездии Геркулеса.
В этом скоплении звёзды расположены близко друг к другу, из-за чего передача могла достигнуть планет 30000 звёзд. Сообщение, передаваемое радиоволнами, дойдёт до назначения через 24000 лет. Даже если в созвездии Геркулеса существует хотя бы одна разумная цивилизация, шанс того, что она получит эту передачу, крайне мал. Послание из Аресибо можно получить в том случае, если направить мощный телескоп в необходимую сторону в соответствующие три минуты.
Проявляется ещё одна проблема поиска жизни во Вселенной: чтобы установить контакт с другой цивилизацией, одна сторона должна систематически вести прослушивание, а другая систематически отправлять сообщения.
Как работает проект SETI?
Лига SETI объединяет радиоастрономов по всему земному шару. Они регулярно проверяют небо на предмет наличия сигнала от другой цивилизации. Институт SETI использует сеть мощных радиотелескопов для прослушивания звёзд, которые может окружать обитаемая зона.
Астрономы ищут радиосигналы частотой от 1000 до 3000 мегагерц — это микроволновое излучение, то же, которое существует внутри вашей микроволновой печи, где вы разогреваете обед или ужин. Пока что цель учёных — обнаружить радиосигнал в узком частотном диапазоне, так как сигнал с разницей частот менее 300 герц должен быть искусственно созданным.
В Лигу SETI входят и астрономы-профессионалы, и астрономы-любители. У каждого участника есть радиотелескоп и компьютер для анализа результатов. Штаб Лиги SETI координирует участников, поручая каждому отельный участок неба, ведь цель проекта — исследовать всё небо.
Этот способ — в отличие от целевых исследований — хорош тем, что можно получить радиосигнал оттуда, откуда мы не ждём.
«Антенная решётка Аллена»: интерферометрия
«Антенная решётка Аллена» — сеть из 350 спутниковых антенн-тарелок диаметров 6 метров в Калифорнии, которые вместе действуют как один радиотелескоп. «Решётка Аллена» работает по принципу интерферометрии.
На данный момент «Антенная решётка Аллена» продолжает функционировать.
Где искать внеземные цивилизации?
Уравнение Дрейка: сколько разумных цивилизаций существует?
Формула включает в себя пять основных параметров:
Уравнение Дрейка — формула, отражающая примерное количество внеземных цивилизаций со способностью межзвёздных коммуникаций, существующих во Вселенной в заданный момент времени.
Чтобы получить необходимое число, нужно умножить получившуюся комбинацию цифр на шестой компонент: он показывает отношение средней продолжительности существования цивилизации к возрасту системы/галактики/скопления (например: если мы хотим узнать число для галактики Млечный Путь, то умножать будем на возраст Млечного Пути).
Однако из этих параметров мы в состоянии рассчитать только два. По этой причине формула Дрейка является полезной концепцией, а не уравнением, отражающим точное число.
Внеземная жизнь в Солнечной системе
Астробиологи (биоастрономы) занимаются вопросом жизни, поиском биомаркеров и разумных существ вне Земли.
Подписи жизни (биомаркеры) — характеристики и явления, указывающие на существование жизни.
Учёные считают, что для существования жизни необходимы следующие компоненты:
1. Источником энергии для нас является Солнце, и вероятность нахождения Солнца 2.0 и Земли 2.0 (класса G) в зоне жизни немала. Пока что тяжело наблюдать экзопланеты, вращающиеся вокруг звёзд, но это не значит, что их нет.
Экзопланета — планета, которая вращается вокруг любой звезды, не являющейся Солнцем.
Если удастся обнаружить Солнце 2.0 и Землю 2.0, то это увеличит шанс нахождения жизни, по крайней мере, её углеводородной формы. Но источником энергии может выступать не только звезда — геотермальное тепло (энергия недр) и химические реакции могут выступать в данной роли.
2. Атом, допускающий создание сложных структур, — углерод, так как может одновременно присоединиться к четырём другим атомам (водород — к одному, кислород — к двум). Но должен ли это обязательно быть углерод? Почему не взять кремний, который также может крепиться к четырём атомам?
Дело в том, что углерод образует довольно слабые связи, которые просто разрушить. Это позволяет молекулам, основанным на углероде, активно взаимодействовать с другими молекулами, создавая новые соединения. Кремний формирует крепкие связи, которые с трудом разрушаются, а без активного взаимодействия молекул тяжело представить себе жизнь. Но, возможно, кремний подходит для образования неизвестных нам форм жизни — трудно сказать.
3. Растворитель для нас — вода, однако это не означает, что жизни без воды нет для других форм. Также и её наличие не гарантирует существование жизни. Однако в Солнечной системе есть космический объект, где потенциально обитают простейшие представители живых существ. Этот объект — Европа, спутник Юпитера.
Результаты исследований говорят о наличии жидкого океана под корой льда. Энергия поддерживается за счёт геотермального тепла и химических реакций — здесь не важна удалённость от Солнца. Сейчас над Европой продолжается наблюдение с целью обнаружить подписи жизни.
4. Промежуток времени, необходимый для зарождения и эволюции жизни, — довольно простой критерий, ведь существует множество космических тел старше четырёх миллиардов лет. Однако, быть может, для образования цивилизации другим формам жизни нужно больше или, наоборот, меньше времени?
Парадокс Ферми и гипотеза зоопарка
Вопрос о существовании внеземных цивилизаций остаётся для нас загадкой, пока убеждённые уфологи утверждают о парящих над землёй НЛО. Есть ли на самом деле внеземная жизнь в пределах системы, галактики или Вселенной? На этот счёт есть две точки зрения:
Неизвестно, какая из этих точек зрения правдива, а какая ошибочна: есть вероятность, что они обе ошибочны. Однако ничего нельзя сказать, пока мы не обнаружим биомаркеры или их полное отсутствие — нужно ко всему относиться со здоровым скептицизмом.
Ни один учёный не берётся утверждать о существовании инопланетных рас, даже если он искренне в это верит. Наш журнал ставит своей целью популяризацию науки, поэтому рекомендует не верить псевдонауке и дополнительно изучать интересующий вас вопрос.
Поиск внеземной жизни — FAQ
Это была информация об инопланетных цивилизациях, известная на данный момент. Однако осталось несколько интересных вопросов:
Как мы помним, гипотеза состоит в том, что инопланетные цивилизации не связываются с нами из-за недостаточного уровня нашего развития и просто наблюдают за нами так же, как мы смотрим на животных в зоопарке.
В рабочей столовой Ферми и его коллеги обсуждали инопланетян. Неудивительно, что вскоре образовался вопрос: «Существуют ли пришельцы?» Ферми ответил: «Вы не задумывались, где все в таком случае?» Он не имел в виду, что пришельцев нет — нет технологий, необходимых для контакта, или цивилизации ещё не зародились. А сам парадокс описал астрофизик Майкл Харт, поэтому вклад Ферми в данном вопросе преувеличен.
Ярким примером является экзопланета Проксима Центавра b, вращающаяся вокруг красного карлика Проксима Центавра. Неизвестно, есть ли на планете жизнь, однако она находится в пределах обитаемой зоны.
На данный момент проводятся исследования звезды Табби в созвездии Лебедя, у которой были замечены аномальные изменения светимости, которые не удалось объяснить. Радиосигналы, полученные от звезды, имеют искусственное происхождение. Сейчас наблюдения продолжаются.
Одной из таких технологий является телескоп Джеймса Уэбба, который планируют запустить во второе десятилетие XXI века. Он должен превзойти предшественника — телескоп Хаббла — за счёт более крупного зеркала и более продвинутого оборудования.
В 1967 году учёные Энтони Хьюиш и Джослин Белл обнаружили пульсирующее радиоизлучение из космоса. Оно мерцало с периодичностью раз в секунду. Тогда они подумали, что это сигналы, посылаемые внеземной цивилизацией. На самом деле они обнаружили первую звезду-пульсар (вращающуюся нейтронную звезду).
Ответ на вопрос «существуют ли инопланетяне?» дать сложно; ещё сложнее предположить, как будут выглядеть пришельцы. Если мы занимаемся поисками углеводородной формы жизни, то какое-никакое сходство с нами все же должно быть. Но что делать с другими формами жизни, если они есть? Они должны выглядеть совершенно по-другому — у них вряд ли обнаружится ДНК. Единственное, что будет знакомо нам, — атомы, из которых состоит всё вещество во Вселенной.
Жизнь во Вселенной: откуда она?
В статье предлагается гипотеза о происхождении жизни во Вселенной. В ее основе лежит предположение о том, что логика законов строения мира существует вне Вселенной, т.е. вне пространства и времени. Предлагаемая гипотеза недоказуема также, как и большинство космологических теорий, однако мне она кажется правдоподобной.
Вселенная — это результат логического вывода из ничего
Мы привыкли, что научные теории создаются людьми. Справедливость теорий подтверждается практикой. Часть теорий оказывается ошибочной, часть имеет узкий диапазон применимости. Однако среди них есть истинные теории, которые никогда не опровергаются, а лишь уточняются со временем. К ним можно отнести, вероятно, законы Ньютона, Евклидову геометрию, объектно-ориентированный подход в программировании. Истинные теории созданы не людьми. Они ими только открыты. А существовали они всегда, в том числе до Большого взрыва.
Основная идея статьи состоит в том, что истинные теории существуют до момента их открытия, существуют независимо от пространства и времени, одинаковы во всех вселенных и при их отсутствии. Поясню это предположение.
Пусть мы имеем два объекта, например, две камня. Затем к ним добавили еще один объект. Получилось три объекта. Абстрагируемся от системы исчисления (двоичная, десятеричная и т.п.), от выбора знаков для отображения чисел, от синтаксиса, прагматики и оставим только семантику (смысловую компоненту) выражения «к двум объектам добавили один объект, получилось три объекта». А теперь подумаем, зависит ли результат такой операции от того, на какой планете мы находимся, в какой галактике или в какой вселенной? Мне кажется, что не зависит. Трудно представить, что где-то в другой вселенной результат окажется равен четырем.
Рассуждая далее по индукции, можно получить всю арифметику натуральных чисел, включая операции сложения, умножения и деления. Эта арифметика будет также одинаковой во всех вселенных, потому что она логична и мы не можем представить себе других вариантов.
Но если арифметика одинакова во всех вселенных, значит она не возникает во время Большого взрыва (иначе она была бы специфичной для каждой новой вселенной), — она существует независимо от наличия вселенной, существует до ее рождения и после ее смерти. Существует потому, что это просто логика, для существования которой не требуется наличия вселенной. Разве нужна вселенная, чтобы подтвердить, что 2+1=3?
Теперь рассмотрим множество объектов, которые лежат в одной плоскости и находятся на одинаковом расстоянии от общей точки (от центра). Понятие окружности (параболы, сферы и пр.) также будет одинаковым во всех вселенных, в тех их участках, где нет искривления пространства-времени. Рассуждая далее по индукции, можно получить все геометрические фигуры, все элементарные функции и далее всю математику. Для нас важно, что математика, в которой нет логических ошибок, существует независимо от наличия вселенной. Также важно, что математика будет давать одни и те же результаты ее применения независимо от того, кто открыл те или иные ее законы, на какой планете он живет, в какой галактике и в какой вселенной или вне ее, если эти законы не ошибочны.
Человечество открыло только малую часть законов мира, которые еще долго придется уточнять. В частности, если математика использует понятие бесконечности и нуля, то во Вселенной эти понятия отсутствуют: величина «нуля» ограничена тепловым шумом, принципом неопределенности Гейзенберга, квантованием пространства и времени, а понятие бесконечности ограничено скоростью света и границей Вселенной. Как следствие (или причина?), количество информации во Вселенной также ограничено. По той же причине ограничена и сложность всех структур во Вселенной.
Можно также предположить, что вариантов существования мира не так много, как может показаться на первый взгляд. Математика имеет всего 23 элементарные функции. Электромагнитные поля описываются всего четырьмя дифференциальными уравнениями Максвелла, гравитационное поле в общей теории относительности описывается всего одним уравнением Эйнштейна и т.п. Нам известны всего 118 химических элементов. Молекулы фуллерена состоят из точно 60 атомов углерода (C60). Добавление хотя бы одного атома в эту структуру делает ее неустойчивой. Массу ограничений накладывает теория устойчивости, которая резко ограничивает число вариантов построения систем, описываемых обыкновенными дифференциальными уравнениями. Увеличение сложности систем снижает запас их устойчивости. Поэтому разнообразие вариантов построения мира не так велико, как может показаться. Скорее всего, такой вариант только один.
«Проект» живого существовал до Большого Взрыва
Человечество открыло не только законы математики и физики. Колоссальные знания получены (открыты) в области биологии, анатомии и физиологии человека и животных. Среди этих знаний есть очень малая часть, которая относится к объективным (истинным, безошибочным) знаниям. Пользуясь аналогией, можно предположить, что эта часть знаний т.е. «проект» живых существ и даже их социального поведения мог существовать вне Вселенной до момента Большого взрыва. Он мог существовать точно так же, как существовало знание о том, что «2+1=3», однако знание о жизни настолько сложно, что мы пока не можем найти даже начальные рассуждения, из которых можно было бы с помощью логики построить «проект» живого организма.
Итак, мы предполагаем, что человек является очень сложным, но однозначным логическим следствием из очевидных посылок типа «2+1=3». Какие это посылки — мы пока не знаем. Логически построенные «уравнения жизни» имеют решениями те живые организмы, которые существуют на нашей планете. В других условиях, на других планетах, пригодных для существования логически непротиворечивых форм жизни, могут быть другие виды живых организмов, но они должны быть основаны на одних и тех же законах cуществования живого. И эти законы должны быть одинаковы для всех вселенных, если они логически непротиворечивы.
Человек имеет две руки, два глаза, две ноги и одно сердце потому, что это логично и логика дает именно такой «проект» человека. Существующие отклонения и разнообразие форм человека существуют потому, что человек является предельно сложным построением и случайные флуктуации во время его зарождения и развития естественно приводят к разнообразию внешнего вида и дефектам строения.
Мышление — это генерация образов в системе с обратной связью
В динамической системе с обратной связью при норме петлевого усиления, большей единицы, возникают непрерывные колебания, которые длятся неограниченно долго. Форма колебаний зависит от вида дифференциального уравнения, описывающего петлю обратной связи. При вводе нелинейности или зависимости формы нелинейности от сигнала на выходе системы можно получить колебания, форма которых случайным образом изменяется во времени, т.е. она бесконечно разнообразна.
Любое уравнение, описывающее физическую систему, и записанное в неявном виде, может быть эквивалентно представлено (смоделировано) системой с обратной связью. Поэтому обратные связи лежат в основе построения всех объектов во Вселенной. По моему мнению, описанное поведение сложных нелинейных нестационарных систем с обратной связью (бесконечная генерация колебаний сложной неповторяющейся формы) очень напоминает мышление живых существ. Рассмотрим этот тезис подробнее.
Все, что человек видит или слышит, осязает, он запоминает в виде образов (зрительного, слухового, осязательного) и т.п. Поэтому при извлечении из памяти эти образы представляются в мозгу так же в виде изображений, звуков, запахов и пр. Зрительные образы, принятые глазами, проецируются на зрительную кору мозга. Там же возникают образы, извлекаемые из памяти. Благодаря обратным связям мозг непрерывно и бесконечно долго беспорядочным образом воспроизводит ранее полученные образы. Этот поток образов образует quot; шум» воспоминаний, необходимый для генерации новых образов, составленных из ранее полученных, с использованием информации о внешних возмущениях (социальных, физических, психологических и пр.) и внутренних потребностей организма. Генерация новых образов из ранее полученных с использование вновь поступающей через сенсоры дополнительной информации и представляет собой процесс мышления.
Трудно представить, как выглядит «петля обратной связи» в такой системе. И главное, для возникновения колебания важно, чтобы норма петлевого усиления была больше единицы. Но пространство образов не является метрическим. Как ввести в нем понятие расстояния и операций над образами? Интуитивно человек ощущает это расстояние как меру правдоподобности рассуждений. Вероятно, расстояние от суждения, возникшего спонтанно из «шума» в мозгу, до истины, измеряемой интуитивно, уменьшается в процессе мышления (растет достоверность суждения), петлевое усиления становится больше единицы и поэтому система автоматически генерирует новые мысли. При этом «истина» — это то, что существовало до Большого взрыва и создано чистой логикой из ничего.
Из этого шума с помощью воли человек выбирает то, что ближе всего соответствует его цели. Если цели нет, то случайно блуждающие образы создают сновидения или воспоминания. Благодаря наличию обратных связей мозг генерирует представления непрерывно, пока человек жив. Благодаря «шуму» воспоминаний человек ощущает свое существование. Отбор образов (мыслей) определяется внешними воздействиями и внутренними потребностями. Например, если в неживой природе для стабилизации температуры в печи система автоматического управления понижает или повышает температуру в зависимости от показаний датчиков, то, по аналогии с этим, если у человека появляется потребность в пище от «датчиков голода» в желудке, то он ищет пищу. Если у человека возникает потребность стать президентом, то он начинает готовиться к выборам. Если болит голова, то пьет анальгин.
В отличие от неживой системы с обратной связью человек обладает волей, т.е. он осознанно выбирает из «шума» в голове только то, что соответствует некоторой цели. Воля не рождается с человеком. Она появляется как результат обработки информации, поступающей через органы чувств и коммуникации в процессе развития личности.
Итак, на вопрос «кто создал человека и процесс мышления?» мы отвечаем следующим образом: человек — это естественная конструкция, которая логически строго выводится из пока неизвестных науке оснований путем очень сложных логических выводов, непостижимых уму человека. Логика построения человека и его «проект» (уравнения, математическая модель человека) существуют вне пространства и времени и одинаковы для всех вселенных.
Очень хочется высказать совсем крамольную гипотезу, что мыслят не только человек и животные, мыслят даже электроны. Конечно, у электрона нет зрения, но у него есть «датчик» сильных, слабых, электромагнитных и гравитационных взаимодействий, который сообщает ему информацию об окружающем мире. Реакцией электрона на эту информацию является коррекция орбиты. Ведь не летит же электрон по прямой линии, когда поле сообщает, что рядом есть электрическое поле других частиц и надо корректировать свою траекторию, потому что истинная логика требует этого. «Подумав немного» и отлетев за время размышлений и измерений на расстояние половины длины волны Де Бройля, электрон возвращается обратно на свою орбиту. Отсюда и волновые свойства — вероятно, это такие же колебания, как и в системе с обратной связью. Электрон сравнивает свое положение в пространстве-времени с истинным, которое предсказывается моделью, построенной логикой.
На мысль о происхождении человека меня натолкнули зимние снежинки. Размеры их в некоторых случаях достигают 10 см и возникают они за несколько минут. Интересно то, что в отсутствии низкой температуры снежинок нет, но «проект» снежинки уже есть, природа знает (и человек теперь тоже знает), какой будет (точнее, какой может быть) снежинка после создания подходящих условий для ее построения. Если представить себе, что некоторой вселенной еще нет, но она будет состоять из материи с такими же свойствами, как наша, то можно предсказать, как будет выглядеть в ней снежинка в заданных условиях после того, как вселенная возникнет. То есть форма снежинки известна до возникновения вселенной!
Аналогично, можно себе представить, что человек — это огромная и сложная «снежинка», которая была в виде «проекта» до Большого Взрыва и появилась только после возникновения подходящих климатических условий и строительного материала. Из этого следует логический вывод, что до возникновения нашей родной Вселенной были известны в виде логических выводов все формы вещества в ней и все формы жизни.