Оценка числа обитаемых миров нашей Галактики. Френк Дрейк. Астрономия на QWERTY
Привет! Сегодня в заново отремонтированных башни Пулковского 27 рефрактора мы поговорим об одном из самых увлекательных, самых таинственных вопросов на свете: о том, как появляется Жизнь, как она превращается в разумную жизнь. Поговорим сегодня о знаменитом уравнении Дрейка.
[музыка]
Привет, Кирилл Масленников! Сегодняшний сюжет отчасти печальный. 2 сентября умер Фрэнк Дрейк. Вот интересно, сколько из тех, кто меня сейчас слушает, узнали это имя. Кто сейчас знает имена знаменитых астрофизиков? Если сейчас знаменитая астрофизика, вряд ли, после, может быть, Эйнштейна, Хокинга. Может быть, кто-то вообще знает именно астрономов?
Оставил после себя одно уравнение. Это уравнение получило знаменитое имя; так и называется — уравнение Дрейка. Может быть, поэтому название его кто-то отождествит. И вот сейчас я хочу поговорить об уравнении Дрейка и вообще о том, чем занимался Дрейк, как изучением жизни во Вселенной.
Уравнение Дрейка, по сути дела, — это оценка общего количества обитаемых миров нашей галактики. Надо сказать, что в те времена, когда Дрейк начинал свою работу, вопрос темы был скандальной. Никто не хотел заниматься этой темой, потому что считалось, что это несерьезно. Настоящий ученый такими фантазиями заниматься недолго.
Дрейк писал в каком-то из своих очерков, что он был слишком глуп, чтобы понять, насколько опасно то, что он берется. Тем не менее он за это взялся. И вот это удивительно, у него получилось. В течение вот этого десятилетия, с 60-х по 80-е годы, тема жизни во Вселенной, тема разумного во Вселенной совершенно неожиданно вышла на первый план. Она стала по-настоящему научным вопросом. Именно Дрейк был первым, кто продемонстрировал, что к этому вопросу можно подходить с чисто научных позиций, никак не фантастики.
Он начал с того, что на 26-метровом телескопе наблюдал сигналы от двух близких к Солнцу звезд — от звезды Тау Кита и Эпсилон Констелляции Эридана. В далеком созвездии Тау Кита всё стало для нас непонятно: сигналы посылаем в истории, а нас посылают обратно. Две солнцеподобных звезды, находящиеся в нескольких световых годах от Земли. И, кстати, теперь мы знаем, что у этих звезд действительно есть планетная система. А Тау Кита, скорее всего, есть и землеподобная планета.
Когда-то это было неизвестно, и он просто на свой страх и риск слушал сигналы от этих звезд. Ничего не услышал. Но своим энтузиазмом и тем, как он умело подавал эту проблему в печати, в том числе и в массовой, он добился того, что тема вызвала общий интерес. Появилась знаменитая аббревиатура SETI — поиск внеземного разума.
Потом эта аббревиатура модифицировалась, и появились родственные аббревиатуры CETI, Contact и METI Messenger, то есть посылка сообщений внеземным цивилизациям. И вот сейчас по всем трем этим направлениям работа идет. И главное учреждение на Земном шаре, которое занимается этим делом, — это Институт SETI в Калифорнии. Существует Институт Контакта с внеземными цивилизациями, который основал Фрэнк.
В 60-е годы начались и другие процессы. Вокруг этой темы начались международные конференции. В 71 году крупнейшая международная конференция по проблеме контакта с внеземным разумом произошла в Советском Союзе, в обсерватории Бюракан в Армении, под патронажем знаменитого академика Барсумяна, кстати, выпускника Ленинградского университета и первого основателя кафедры астрофизики в Ленинградском университете.
При деятельном участии московских астрономов, Николая Семёновича Карандашова, который давал совсем молодым человеком. Его учитель Э. Склонского была организована фантастическая представительная конференция, где было два нобелевских лауреата — Чарльз и Фрэнсис Крик. Сам Дрейк приехал на эту конференцию. И надо вам сказать, мне повезло — я тоже там присутствовал, студентом четвёртого класса.
Университетская база, на которой студенты проходили преддипломную практику, именно в этот год, когда произошла конференция. Я ездил туда на преддипломную практику. И, разумеется, как можно было пропустить такое фантастическое, значительное астрономическое событие?
Та фотография, которую вы сейчас видите на экране и которая помещена в большое количество изданий, была сделана мной. Я как раз был, ну конечно, не один — там была толпа фотографов, которые снимали вот эту представительную группу мировых астрономов, обсуждавших тему контактов. Кстати, вот как интересно: тасуется астрономическая колода.
Свой интерес к изучению планет и к возникновению жизни на них Дрейк вынес из лекции Отто Струве, знаменитого американского астрофизика. А вот то Струва, между прочим, правнук Василиковича Струва, первый директор Пулковской обсерватории, из которой мы сейчас снимаем этот ролик.
Вот как интересно получается: два поколения династии Струва руководили Пулковской обсерваторией. А затем один из отпрысков этой династии сначала воевал в войсках Белой армии, затем из Крыма эвакуировался, бежал в Соединённые Штаты, там стал известным астрофизиком, президентом Международного исторического союза. И вот, слушая его лекции, стал изучать планеты. Задумался: вот так вот всё это и получилось. Можно сказать, что корни интереса Дрейка к астрономии пошли отсюда, из этого места, откуда мы сейчас с вами ведем съемку этого ролика.
После Бюраканской конференции Дрейк сделал еще несколько замечательных вещей, в частности, со знаменитым Карлом Саганом. Вы, наверное, знаете это имя — это тоже знаменитый американский астрофизик и тоже человек, который очень много сделал для изучения возможностей жизни во Вселенной. Так вот, Дрейк и Саган вместе составляли содержимое посланий «Космос». Они придумывали содержимое пластин, которые были отправлены в космос на кораблях «Пионер» и на кораблях «Вояджер».
Они сейчас еще, эти «Вояджеры», летят уже за пределами Солнечной системы и несут на борту вот эти золотые пластины, где содержится сконцентрированное, зашифрованное огромное количество информации, касающейся жизни на Земле. Кстати, может быть, интересно в этом плане сказать еще и то, что первое послание в космос было отправлено с территории Советского Союза, станции космического служения в Евпатории. Ещё в шестидесятом втором году отправили, ты можешь зашифровать в космос три слова. Ну, угадайте, какие? Как вы думаете, я думаю, что без труда догадаетесь. Одно из этих слов было «мир», второе — конечно, «Ленин», а третье — ну, разумеется, «СССР».
Я уж не знаю, через сколько тысяч лет на какой планете эта азбука Морзе будет принята каким-нибудь радиотелескопом. Но вернёмся к Фрэнку Дрейку. Самое главное, всё-таки, его наследие, о котором, собственно, я хочу поговорить, — это знаменитое уравнение Дрейка. Говорят, что это второе по известности после знаменитого уравнения Эйнштейна. Не уверен, что это так, честно говоря, потому что, конечно, уравнение Эйнштейна — это фундамент современной физики, а уравнение Дрейка, честно говоря, оно результатов никаких пока из него извлечь нельзя.
Увеличивающаяся ограниченная последовательность тропных величин, таких как звезды, имеющие планеты, и планеты, благоприятные для развития жизни. Вот перед вами уравнение Дрейка. В левой части буковка N означает количество разумных цивилизаций, с которыми можно сейчас вступить в контакт в нашей Галактике. Интересное число.
Теперь, с правой стороны уравнения, длинный ряд множителей, которые позволяют оценить это число. Первый параметр — это темп звездообразования в Галактике. Во времена Дрейка, когда он писал свое уравнение в 62 году, это еще было довольно плохо известно. Сейчас это известно отлично. Мы с довольно хорошей точностью знаем, что в Галактике рождается, кстати, угадайте, сколько? В Галактике рождается примерно одна Солнечная масса в год. То есть можно считать, что среди 300 миллиардов примерно звезд, которые входят в Галактику, каждый год появляется на одну больше.
Неожиданно, по-моему, результат. Представьте себе планету с населением в 300 миллиардов человек, и там в год рождается всего один ребеночек. Вряд ли можно себе это представить, а среди звёзд ситуация именно такая. Итак, мы примерно знаем, что рождается одна Солнечная масса в год. Но поскольку среди звезд гораздо больше карликов, чем гигантов, если пересчитать на количество звезд, можно считать, что примерно рождается 2-3 одинаковых звезды в год. Этот параметр известен хорошо.
Второй параметр — это частота встречаемости планетных систем у звезд. Ну и вот тут тоже мы знаем сейчас неизмеримо больше, чем было известно во времена, когда Дрейк писал свое уравнение. Последние 20-30 лет, настоящий бум открытия реальных планетных систем. Уже больше 5000, при том что мы можем наблюдать уверенно только такие планетные системы, где плоскость планетного диска более-менее совпадает с направлением зрения. Это очень сильно сужает количество звезд, у которых можно открыть планеты.
Так вот, мы более-менее уверены сейчас, можем сказать, что планеты есть, скорее всего, у всех. Если не у всех, то почти у всех. А значит, и третье — это количество планет, которая в принципе физически допускают образование жизни. По крайней мере, этой формы, которую мы сейчас знаем.
Здесь ситуация несколько более сложная. Мало того, что планета должна находиться в так называемой зоне обитания, где существует жидкая вода; на возможность образования сложных биологических систем, органических систем, должны влиять еще другие факторы — и химический состав, и размер планеты, и активность ее материнской звезды, и даже ситуация в окружающем космосе.
Скажем, если поблизости от планетной системы была вспышка сверхновой звезды, то вряд ли в течение нескольких десятков миллионов лет после этого на этой планете возможно существование какой-то жизни. Примерно можно было бы сказать, что у каждой планетной системы — от одного до половины шанса, что здесь есть планета, физически приспособленная для образования сложных биологических систем. Вот эти три сомножителя, о которых я сейчас сказал, это физические величины, мы можем измерять их нашими астрономическими методами.
Как видите, если мы вот используем те значения, о которых я упомянул, то получается, что произведение первых трех сомножителей примерно равно единице. Ну, порядка единицы. Но вот если мы переходим к следующему коэффициенту, здесь мы вступаем в абсолютно чужую область. Это вопрос о том, как вообще появляется жизнь, что для этого нужно, каким образом из неживого получается живое, что такое жизнь и сознание вообще. Короче, мы вступаем в дебри, в которых, насколько я понимаю, сейчас нет ясности ни у кого, включая биологов.
Может, я слишком большую ответственность на себя взял. Следующий множитель — коэффициент, который показывает, какая доля планет, на которых в принципе возможно появление жизни, на какую долю планет она действительно появляется. Вот это тонкий момент. Предыдущее число — это планета, где физически возможно, чтобы жизнь была, а вот этот, может быть, показывает, когда это реализуется. Вот этому мы совершенно не понимаем. Мы не понимаем, когда это может реализоваться, когда нет.
Потому что сейчас у нас есть один единственный пример — это наша собственная Земля. Даже и там мы не знаем, в какой именно момент произошло появление жизни. Мы знаем только одно: мы знаем, что жизнь появилась очень скоро после образования планеты — четыре с половиной миллиарда примерно лет назад. Земля образовалась, и примерно тогда же, в районе 4 миллиардов, появилась жизнь. Но почему этот объект — то есть возникновение живого из неживого — произошло один раз? Если уж это типичный процесс, почему он не произошел многократно? Почему не появилось много организмов, от каждого из которых должна была появиться своя жизнь? Почему это не происходит сейчас, например? Почему сейчас не образуется живое из неживого? Мы этого пока что не очень-то понимаем.
Так что этот коэффициент очень непонятный. Он может быть близок к единице, а может быть, близок к допустим, одной миллионной, например. Следующий коэффициент показывает, какая доля тех планет, на которых действительно появилась жизнь, даст нам разумную жизнь. А это еще более непонятно, чем предыдущий ответ. Мы только знаем одно: примерно 6 миллионов лет назад появились прямоходящие, которых мы с вами все являемся. Обратите внимание на то, какой здесь временной масштаб: 5 миллиардов лет — это общий возраст Земли, и 5 миллионов лет — это время, которое в принципе существуют двуногие прямоходящие обезьяны.
В тысячу раз меньше интервал времени, буквально одна тысячная всей истории Земли занята вот этими гоминидами. А от неё ещё сколько времени существует разумная человеческая история? Это примерно, может быть, несколько тысяч лет. Значит, против шести миллионов это еще в тысячу раз меньше интервал времени. Миллионная доля истории Земли занята существами, представители которых мы с вами. Удивительная совершенно масштабы показывают, насколько кратковременным является вот этот всплеск разумной жизни. Таким образом, этот коэффициент тоже совершенно непонятный. И тоже, возможно, что жизнь всегда дает разумное окончание, а возможно, что это какая-то игра случая.
И самый последний коэффициент, уже такой, казалось бы, искусственный: а какая доля из разумных существ захочет вообще заниматься контактами? Вот этот fc — контактное — это доля систем разумных планет, которые сочтут нужным вообще смотреть на небо, посылать туда сигналы, принимать сигналы оттуда. Нам кажется это естественным, но совсем не обязательно. Это должно быть естественно для других каких-то непонятных нам существ.
И последняя цифра L — это среднее время существования разумной цивилизованной жизни на планете. Тоже известная нам: это всё в одном экземпляре. Наша техногенная цивилизация существует лет триста, я бы сказал, в лучшем случае. А сколько она продлится, ещё, боюсь, что никто нас — и вообще никто точно это не может предсказать. Мы играем с огнем и вполне можем устроить так, что в ближайшие несколько лет наше порода земля исчезнет. Мы можем сейчас вполне устроить мировую катастрофу, которая приведет к вымиранию большей части человечества.
А можно еще и продержаться. А сколько мы продержимся? Так никто не знает. Так что давайте теперь сделаем по нашему уравнению Дрейка две оценки: оптимистическую и пессимистическую. Оптимистическую сделать очень легко. Просто все эти частоты положим равными единице. Это значит, что мы считаем, что на любой планете, на которой может появиться жизнь, она появляется. Что это процесс естественный. Это значит, что на любой планете, где появилась, она становится разумной. Сто процентов — это тоже может быть.
И наконец, уже став разумной, эти разумные существа захотят кому-то там помахать рукой. Это тоже вполне возможно. Но тогда оценка очень простая: смотрите, получается, что в Галактике существует, если там единицы, здесь все единицы, и здесь, допустим, ну, мы дадим не 300, отдадим, давайте, ну, хотя бы, ну, 50 тысяч лет существованию нашей цивилизации, не будем злить. Тогда получается, что у нас есть примерно несколько десятков тысяч планет в Галактике, которые могут с нами захотеть. Это оптимистическая оценка. У Дрейка самого, кстати, это число получалось равномерно 10.
Но теперь посмотрите сами, если мы все эти вероятности будем считать очень маленькими, а это вполне тоже возможно. Вот я сейчас показываю вам на экране примерное значение, которое можно было бы дать с нижней стороны вероятностям. Мы получаем тогда примерно 10 минус 5. Мы можем ещё больше снизить пороки. Этому тоже никто не мешает. Так что в Галактике может просто и не быть ни одной планеты. А уж при самом жестком подходе к этому вопросу может оказаться, что в обозримой части Вселенной таких планет не существует.
Вот потому я сказал, что уравнение Дрейка, вряд ли, можно пока считать таким уж пахальным, потому что значение его параметров в очень большом диапазоне пока еще нам неизвестны, особенно в той части, которая относится к биологическим, биохимическим основам существования жизни и разума. Под конец, давайте просто понадеемся на то, что человеческая цивилизация еще протянет какое-то количество лет. Да, и более локально давайте будем надеяться на то, что и в нашей стране будут ещё проходить такие конференции, как в первом году. Что люди будут приезжать в нашу страну, учёные со всего мира будут работать вместе. Что мы не окажемся в такой изоляции, в какой сейчас собираемся оказаться. Давайте будем надеяться.
[музыка]
[музыка]