ЭВОЛЮЦИЯ ВНЕЗЕМНЫХ ЦИВИЛИЗАЦИЙ

Казалось бы, что логично было бы прежде чем приступать к поиску внеземных цивилизаций, определить — кого мы ищем. Это так, но нелогично затягивать поиск признаков существования внеземных цивилизаций и сигналов от них до того неопределенного срока, когда будет выяснено, с кем мы должны встретиться. Точнее можно сказать даже так: если не искать любую прямую или косвенную информацию о внеземных цивилизациях, то нельзя существенно продвигаться в понимании развития цивилизаций. Проблемы поиска и эволюции внеземных цивилизаций взаимосвязаны. Но несмотря на то, что сигналов от внеземных цивилизаций пока что не обнаружено, определенные результаты в исследовании развития внеземных цивилизаций уже имеются.

Обсуждая развитие цивилизаций, мы должны прежде всего договориться, что будем понимать под термином «цивилизация». Прежде всего, рассматривая внеземные цивилизации, мы будем считать, что жизнь на других планетах имеет ту же основу, что и на Земле, то есть белковую, а разум возник в результате эволюции. Таким образом, внеземные цивилизации, по нашим представлениям, функционируют и развиваются благодаря овладению технологическими процессами и состоят из отдельных разумных особей, составляющих такие сообщества. Уже приводилось определение цивилизации В.С. Троицким. Его формула очень ясная и в особых пояснениях не нуждается. На ее основе можно характеризовать цивилизации конкретными численными величинами и использовать их как показатель развития цивилизаций. Но кроме физических условий надо учитывать и социально-экономические закономерности, о которых мы можем сказать значительно меньше, чем о физических условиях.

Поэтому можно, следуя В.С. Троицкому, представить физические условия как некие рамки, за пределы которых цивилизации выходить при своем развитии не дано. Но внутри этих рамок возможны разные состояния цивилизации, определяемые прежде всего социально-экономическими закономерностями. Что же представляют собой эти рамки?

Одним из очевидных физических показателей цивилизации является плотность населения. Ясно, что она не может быть беспредельно большой. Специалисты в своих исследованиях внеземных цивилизаций принимают ее равной примерно 60 человек на один квадратный километр. При этом на одного человека приходится площадка размером 140x140 метров. Такая плотность населения была бы на Земле, если бы ее все население достигло 25 миллиардов и в расчет была бы принята вся поверхность нашей планеты, включая море, океаны, Арктику и Антарктику.

Второй очень важной характеристикой цивилизации является плотность энергии, которая потребляется цивилизацией. Дело в том, что мы не можем потреблять энергию бесследно. Фактически любой процесс, который мы называем потреблением энергии, является процессом ее преобразования из одного вида в другой. Процессы этого преобразования и используются человеком для своих нужд. Как известно, конечным этапом любых преобразований энергии является ее переход в форму тепловой энергии. Это значит, что чем больше плотность потребляемой энергии, тем больше нагревание среды, в которой мы обитаем. Правда, на определенной стадии развития цивилизации она становится способной выносить частично процесс потребления (преобразования) энергии за пределы среды обитания. В качестве примера можно указать на ту энергию, которую будет уносить за пределы среды обитания космический корабль. В этом случае тепловая энергия, полученная путем преобразования, не будет нагревать среду нашего обитания. Другой пример — радиосигналы или другие электромагнитные сигналы, посланные цивилизацией за пределы среды своего обитания, также не будут после преодоления этой среды повышать ее температуру. Чтобы различать эти ситуации, договорились разделить внутреннее потребление энергии (то есть в пределах среды обитания) от внешнего (за ее пределами), поскольку во втором случае среда обитания не нагревается.

Это вопрос далеко не праздный, поскольку произвольно изменять условия среды обитания цивилизация не может, если она хочет выжить в этой среде, а тем более если она хочет нормально функционировать. Нельзя рубить сук, на котором сидишь. Это, похоже, начинает понимать и наша цивилизация. Отсюда следует определенное ограничение на плотность энергопотребления в среде обитания, тот Рубикон, который переходить нельзя. Его несложно определить, если знать физические условия на данной планете. Применительно к Земле этот предел получается следующим образом. Для его оценки исходили из того, что изменять (увеличивать) температуру среды нашего обитания более чем на 0,1 % недопустимо. Температура Земли определяется всецело той энергией, которую она получает от Солнца. Значит, добавить к этой энергии более чем 0,1 % мы не имеем права, если хотим сохранить изменение температуры в допустимых пределах. Энергию, получаемую Землей от Солнца в единицу времени, то есть мощность, мы знаем. Она равна 2· 10¹⁷ Вт. На один квадратный метр приходится 2·10³ Вт/м². Примерно половина этой энергии атмосферой Земли отражается обратно (это называют альбедо). 0,1 % от оставшейся мощности 10³ Вт/м² равен 1 Вт/м2. Это и есть то предельное значение энергии, которое наша цивилизация может позволить себе рассеять на каждом квадратном метре планеты. Но ни на йоту больше! А если понадобится рассеивать энергии больше, например когда появится почти даровая термоядерная энергия? Как быть тогда? Выход только один — рассеивать энергию за пределами обитания, то есть за пределами земной атмосферы.

Земля получает от Солнца 10¹⁷ Вт. Для поддержания своего существования наша цивилизация сейчас производит 1013 Вт. Это в пересчете на одного жителя планеты составляет 2,5 кВт. Если будет производиться энергии в 100 раз больше, то средняя температура на Земле увеличится на 0,75 °C.

Такие изменения температуры должны привести к очень существенным изменениям условий на Земле. Но есть еще одно (но не последнее) ограничение на развитие цивилизации: имеется в виду развитие ее вширь. Если представить себе, что цивилизация рассеяна на таком огромном пространстве, что любое сообщение в ее пределах достигается только в течение целой жизни ее особей, то, видимо, она не может управляться как единое целое. Другими словами, должен существовать некоторый пространственный предел размещения цивилизации. Специалисты считают, что прохождение информации из одного ее конца в другой не должно занимать более нескольких дней. Но дело не только в передаче информации (распоряжений, докладов и т. д.). В пределах всей цивилизации, если она является одним единым целым (а иначе она не является одной цивилизацией), необходимо обеспечить эффективное функционирование транспортной системы и системы энергоснабжения. Это также мыслимо только в том случае, если цивилизация занимает ограниченное пространство. Если рассматривать высокоразвитую цивилизацию, овладевшую очень большими скоростями транспортных средств (достигающими 0,1 % от скорости света), то вследствие указанных ограничений она не может занимать пространство с размерами больше 0,1 светового года. Сравнительно с размерами Галактики это небольшое расстояние. То есть можно сказать, что цивилизация вынуждена оставаться вблизи своей звезды и не может рассеяться по всей Галактике, так как в этом случае перестала бы быть единым целым, то есть собственно цивилизацией.

Основным показателем уровня развитости цивилизации является количество вырабатываемой ею энергии. По классификации Н.С. Кардашева, по этому признаку цивилизации можно делить на три ступени или типа. Первый тип составляют цивилизации, овладевшие энергией своей планеты. Второй тип составляют те цивилизации, которые овладели всей энергией своей звезды. То есть с помощью, например, сфер Циолковского — Дайсона эти цивилизации перехватывают все излучения своей звезды. К третьему типу отнесены цивилизации, которые овладели энергией своей галактики. Цивилизации второго и третьего типов являются сверхцивилизациями. Из приведенных выше пределов следует, что цивилизации третьего типа не могут существовать как единое целое.

Когда мы говорим об овладении энергией, то важно этот процесс характеризовать не только количеством этой энергии, но и ее качеством. Показателем этого качества является компактность преобразователей энергии. Чем компактнее источник энергии, тем более высокую технологию он позволяет применить. Ясно, что для обеспечения энергией космического корабля мы не можем разместить на нем гидроэлектростанцию. Поэтому важно не только количество той энергии, которой овладела цивилизация. Важен и вид получаемой энергии. Ясно, что химическая энергия позволяет создать более компактные источники энергии, чем тепловая. В свою очередь, овладение ядерной энергией позволяет получить еще более компактные источники энергии.

Земную цивилизацию, которая овладела химической энергией и сумела вырваться (пусть даже в единичных полетах) в космос, то есть достигла космических скоростей, можно отнести к I типу цивилизаций. Чтобы цивилизацию можно было отнести к II типу, она должна овладеть значительно большими скоростями (порядка 1 % скорости света), а это возможно только при овладении ядерной энергией. Тогда цивилизация сможет выйти за пределы своей планеты и расселиться вокруг своей звезды.

Из того, что было рассмотрено выше, ясно, что такая цивилизация может не только построить всенаправленную антенну-маяк, но и обеспечить ее необходимой энергией, чтобы излучать соответствующие сигналы в космос. Она может создать особо чувствительные антенны для приема слабых сигналов из космоса. Можно, конечно, теоретизировать о цивилизациях III типа, которые овладели скоростями передвижения, составляющими даже половину скорости света. Но если это и реально, то ненамного увеличит возможности цивилизации по сравнению с цивилизацией II типа. Проводя количественные оценки и прослеживая пути развития цивилизаций, мы вынуждены использовать данные, характеризующие нашу земную цивилизацию, поскольку других цивилизаций мы пока не знаем. На примере нашей цивилизации представим себе, как может происходить переход цивилизации на более высокую ступень развития, от цивилизации I типа к цивилизации II типа.

С овладением термоядерной энергией появится возможность создания космических транспортных средств со скоростью, составляющей 0,1 % скорости света. Такую скорость называют миллисветовой, то есть в тысячу (милли) раз меньше скорости света. Это позволит осваивать планеты и Луну, а также строить в космосе колонии или, как их раньше называл К.Э. Циолковский, «эфирные города». При дальнейшем усовершенствовании технологии преобразования энергии станет возможным на порядок увеличить транспортные скорости. И вообще космический транспорт станет основным потребителем энергии. Надо будет перевозить немало материалов, оборудования. Большие скорости транспорта — это большой расход энергии. Кроме строительства жилых колоний в космосе будут также создаваться промышленные комплексы и средства поиска внеземных цивилизаций и средств связи с ними. Но и здесь, за пределами своей планеты, наша цивилизация не может позволить себе бесконечно увеличивать энергопотребление (даже в том случае, если будет решен вопрос, откуда потреблять). Мы и здесь натыкаемся на некоторый порог, переход через который привел бы к недопустимому изменению новой среды обитания цивилизации — межпланетного пространства. Чтобы межпланетная среда осталась пригодной для функционирования в ней цивилизации, потребление энергии в ней не должно превышать 0,1 % от всей энергии, излучаемой Солнцем. Это составляет около 1024Вт. Чтобы снять это ограничение, казалось бы, надо действовать по принципу матрешек, то есть вырываться еще дальше — в межзвездное пространство. Но при этом необходимы качественные изменения. Скорость космического транспорта должна увеличиться, а это равнозначно качественному увеличению источников энергии, они должны стать значительно более мощными и одновременно более компактными. В.С. Троицкий получил такие оценочные цифры, характеризующие распределение энергии по разным статьям, когда население нашей цивилизации увеличится примерно в 100 раз. На бытовые нужды цивилизации потребуется 1015–1017 Вт, примерно в сто тысяч раз больше энергии потребуется на работу радиомаяка, предназначенного для передачи сигналов другим цивилизациям. Потребуется также энергия для обеспечения научно-технических устройств космического масштаба. Она такого же порядка. Энергетические затраты на космический транспорт максимальны. Они достигают 1023 Вт. Транспорт понадобится как для расселения населения цивилизации на околосолнечные объекты, так и для перевозки стройматериалов и оборудования при сооружении научно-исследовательских установок, средств связи с внеземными цивилизациями и др. В.С. Троицкий в 1975 году говорил: «…уже сейчас нужно создавать проекты таких систем, чтобы представить себе объем труда и затрат энергии и материалов солнечной цивилизации для их строительства. Это сразу ограничивает буйство фантазии о безграничных энергетических возможностях высокоразвитой цивилизации и поможет выработке правильной стратегии поиска цивилизаций в нашей Галактике».