Загадка молчания Космоса

Загадка молчания
Космоса
1
Открылась бездна звезд полна,
Звездам числа нет, бездне дна.
Песчинка как в морских волнах,
Как мала искра в вечном льде,
Как в сильном вихре тонкой прах,
В свирепом как перо огне,
Так я в сей бездне углублен
Теряюсь, мысльми утомлен!
Уста премудрых нам гласят,
Там разных множество светов,
Несчетны солнца там горят,
Народы там и круг веков.
М.В.Ломоносов
2
Поиск внеземных
цивилизаций
Поиск сигнала и посылка сигналов
3
Можем ли мы осуществить Контакт?






Способы передачи сигнала
Содержание послания
Поиск сигналов
Критерий искусственности сигнала
Нужно ли это НАМ
Нужно ли это ИМ
4
Способы передачи сигнала





Радиосвязь
Оптический канал
Частицы
Межзвездные перелеты
Иные виды связи
5
Радиосвязь
6
Радиосвязь




Использование линии 21 см (1420.4 МГц)
Широкополосные сигналы
Многоканальные приемники
При мощности передатчика 1 ГВт, площади
антенны 900 м2 – дальность 3000 св. лет.
7
Радиосвязь
8
Параметры многоантенной системы обнаружения
Радиус сферы
св. лет
3000
1400
650
300
108
107
106
105
10 лет
1 год
36 сут
4 сут
Площадь антенны, м2
900
200
40
9
Число антенн в сист.
1 300 000
250 000
50 000
11 000
1
10
100
1000
1 300 000
25 000
500
11
Число звезд в сфере
Время обхода всех
звезд
обнаружения
Число частей, на которые
можно разбить небосвод
Число антенн при
делении небосвода
9
Сигнал WOW
Сигнал «Wow!» (Вау!), также иногда называемый в русских публикациях «сигналом
„Ого-го!“» — сильный узкополосный космический радиосигнал, зарегистрированный
доктором Джерри Эйманом (Jerry Ehman) 15 августа 1977 года во время работы на
радиотелескопе «Большое Ухо» в Огайском Университете. Прослушивание
радиосигналов проводилось в рамках проекта SETI. Характеристики сигнала (полоса
передачи, соотношение сигнал/шум) соответствовали теоретически ожидаемым от
сигнала внеземного происхождения.
10
Сигнал WOW
Определение точного местоположения источника сигнала на небе было затруднено
тем обстоятельством, что радиотелескоп «Большое Ухо» имел два облучателя.
В J2000.0 α= 19h 25m31s ± 10s или 19h28m22s ± 10s, δ= −26°57′ ± 20′
Эта область неба находится в созвездии Стрельца, примерно в 2.5 градусах к югу от
звёздной группы пятой величины Хи Стрельца.
11
Типы космических цивилизаций
(по энергопотреблению)



I тип
– 1013 Вт
II тип – 1026 Вт – мощность Солнца
III тип – 1037 Вт – мощность излучения всех
звезд Галактики
Ежегодный рост энергопотребления земной
цивилизации 3%, при этом темпе через 1000
лет потребление достигнет 4∙1026 Вт, а еще через
850 – 4∙1037 Вт!
12
Оптический канал связи




Лазер, мощностью 10 кВт, зеленый цвет,
с расходимостью пучка 0.02" может быть
обнаружен на расстоянии 10 св. лет.
Сигнал будет сливаться с излучением звезды, его
можно выделить с помощью спектрографа, но
надо знать где!
Можно использовать излучение в средине темных
линий.
Военные лазеры 1010 Вт – дальность 10 000 св. лет
13
Иные типы связи





Гравитационные волны
Тахионы
???
…
Поиск астроинженерной деятельности
14
Как мы поймем друг друга?
Послание из Аресибо
15
Как мы поймем друг друга?
Расшифровка радиопослания Аресибо
16
Послание «Вояджеров»
17
Межзвездные перелеты
Это почти неподвижности мука —
Мчаться куда-то со скоростью звука,
Зная прекрасно, что есть уже где-то
Некто, летящий со скоростью света.
Л. Мартынов
18
Формула Циолковского
V – конечная скорость ракеты
S – скорость вылета рабочего тела
M – начальная масса ракеты
m – конечная масса ракеты
Топливо
S
V
Химическое топливо
5 км/с
12 км/с
Ионный двигатель
100 км/с
40 км/с
Ядерное топливо
13 000 км/с
30 000 км/с
Термоядерное топливо
37 500 км/с
100 000 км/с
Фотонная ракета
300 000 км/с
19
Фотонная ракета
20
Photonic rocket
21
Фотонная ракета
22
Фотонная ракета
Дальность полета,
св. годы
Полное время полета туда и обратно, годы
Полное массовое
число μ4
в системе неподвижного
наблюдателя
в системе
корабля
8
20
9
104
102
200
18
108
103
2000
26
1012
104
2·104
35
1016
105
2·105
44
1020
106
2·106
52
1024
107
2·107
61
1028
108
2·108
70
1032
109
2·109
79
1036
1010
2 ·1010
88
1040
23
Путешествие без возращения




Путешествие на луче
Диффузия цивилизаций
Скорость света – предельная скорость
распространения физического взаимодействия
Неожиданные открытия
24
Типы контактов и пути поиска
внеземных цивилизаций




непосредственные контакты или взаимные
посещения;
контакты по каналам связи;
контакты смешанного типа, т. е. посылка
автоматических устройств (зондов) в район
обитания других цивилизаций, с которыми зонд
устанавливает контакт по каналам связи;
поиски следов астроинженерной деятельности.
25
Человек и Вселенная
Вселенная – обитаемая система.
26
Кто задает фундаментальные
постоянные



Вселенная – обитаемая система.
Фундаментальные и физические параметры
материального мира тесно связаны с наличием
во Вселенной жизни и человека.
Небольшое изменение фундаментальных
физических постоянных (заряд электрона, масса
протона, скорость света, постоянная Планка и
т.п.) приведет к невозможности существования
жизни!
27
Антропный принцип




Если бы Вселенная не удовлетворяла бы
условиям существования человека, то не кому
было и рассуждать о ее устройстве!
Слабый антропный принцип – сейчас условия во
Вселенной такие, что мы существуем.
Сильный антропный принцип – параметры мира
(независящие от возраста Вселенной) такие, что
мы существуем.
Ансамбль вселенных характеризуется всеми
мыслимыми комбинациями начальных и
граничных условий. Мы живем в обитаемой!
28
Жизнь в Космосе
Что такое жизнь?
29
Земная жизнь







Высокорганизованная форма материи
Обмен веществ
Воспроизведение
Обмен информацией
Клеточная структура
Психическая деятельность
Аминокислоты, белки, ДНК
30
Происхождение жизни на Земле






Жизнь порождается только
жизнью
Идея панспермии
Жизнь возникла в морях
Опыт Г.Юри и С.Миллера
Углистые хондриты
Органические молекулы в
межзвездных газопылевых
облаках
31
Химия и физика чужой жизни


Углерод – основа полимеров
Растворитель – вода
Аммиак
 Метиловый спирт
 Фторводород


Кремний -Si-Si-Si-, -Si-O-Si-O-Si-
32
Формы жизни



Ф.Хойл, «Черное облако».
С.Лем, «Солярис»
Жизнь на нейтронной звезде
Время химических реакций 10–3 с
 Время ядерных реакций 10–21 с



Жизнь на планетах
Жизнь в межзвездной среде
33
Сколько цивилизаций во Вселенной?



Цивилизаций очень много
Мы одни
Наблюдается около 1010 галактик, в которых
общим числом 1021 звезд
34
Формула Дрейка
N (T )  R f L




N(T) – число цивилизаций, существующих в
Галактике на момент времени T,
отсчитывается от образования Галактики
R – средняя скорость звездообразования
f – фактор выборки – доля звезд,
образующихся за время от 0 до T, у которых
развиваются коммуникативные цивилизации
L – среднее время жизни коммуникативной
цивилизации
35
Формула Дрейка
N (T )  N* f L T

N* – число звезд в галактике (2∙1011)

N* f – число коммуникативных цивилизаций,
возникающих в Галактике за время с 0 до T (1010 лет)
L/T – вероятность того, что любая взятая наугад из
этих цивилизаций находится в коммуникативной фазе

36
Оценка фактора f
f  f p ne pL pi pc
 fp –




доля звезд, имеющих планетную систему
ne – среднее число планет в системе
pL – вероятность происхождения жизни на
планете с подходящими условиями
pi – вероятность происхождения разума на
обитаемой планете
pc – вероятность возникновения коммуникативной
стадии цивилизации
37
Время жизни цивилизации и
длительность коммуникативной фазы

Короткоживущие цивилизации







Самоуничтожение
Генетическая опасность
Ограниченная емкость мозга
Появление искусственных разумных существ
Кризисы: экологический, организационный,
демографический, энергетический.
Потеря интереса к познанию
Цивилизации с длительной коммуникативной фазой
38
Горизонт коммуникативного интереса




Разрыв во времени между короткоживущими и
долгоживущими цивилизациями создает
непреодолимый барьер между ними
Общее число цивилизаций во Вселенной определяется
долгоживущими цивилизациями
Число цивилизаций внутри горизонта определяется
короткоживущими цивилизациями
На 100 короткоживущих приходится 1 долгоживущая
внутри горизонта интересов
39
Эволюция космических
цивилизаций
Имеем ли мы право на контакт?
40
Что такое космическая цивилизация


Цивилизация – культура
Сообщество разумных существ
Способность к целенаправленным действиям
 Активное преобразование окружающего мира
 Накопление и отбор информации
 Способность анализировать прошлое, настоящее
и будущее, вырабатывая прогнозирующие реакции
 Способность к абстрактному мышлению

41
Память




Опыт индивида и глубина памяти
Внешняя память (при ограниченном времени
жизни индивида)
Разумные цивилизации должны обеспечивать
доступ к внешней памяти
Для использования внешней памяти нужен язык
42
Экстенсивное развитие
Экпоненциальный закон роста
t
Q(t )  Q0e
Свойства экспоненциального закона
Q(t )  Q0 (1   )t ,  1
Период удвоения

ln 2


0.693

Q(t )  Q0 21 
43
Переработка вещества



Ежегодно 1014 кг
Удваивается каждые 17 лет
Через 1000 лет будет переработана вся масса
Земли (6∙1024 кг)
44
Развитие энергетики





Современный уровень 1010 кВт
3% ежегодный рост
Через 300 лет – 1014 кВт, столько Земля
получает от Солнца!
0.1% от солнечного потока будет достигнут
через 77 лет
1% – через 153 года
45
Рост населения


Быстрее, чем по экспоненциальному закону
Относительная прироста скорость растет
также быстро, как само население
 (t )   0 N (t )

Гиперболический закон роста
1
N (t ) 
 0  t*  t 
 t*
= 2026 ± 5 год
46
Экспансия в Космос



Сфера Дайсона ~ 2800 лет,
энергопотребление 1026 Вт
Через 4800 производство энергии возрастет в
1021 раз и сравняется с излучением всех
наблюдаемых звезд во Вселенной!
За это время невозможно продвинуться так
далеко в Космос
47
Экспансия в Космос



Диффузия цивилизации в космическое
пространство ~ t3
10 св. лет за 1000 лет
Всего за несколько миллионов лет вся
Галактика будет колонизована
48
Информационная экспансия в
другие макромиры



Создание Вселенных
Элементарные частицы снаружи имеют
свойства Вселенной
Микротуннели 10–13 см.
49
Альтернативный путь развития
Уровень
Информатика
Биология
Химические источники
энергии
Широкое использование
ЭВМ, отраслевые АСУ
Исследования по генетике,
молекулярной биологии,
биохимии, биофизике,
медицине, экологии
II
Ядерная и термоядерная
энергетика, индустриализация
космоса, водородная энергетика
Глобальная система обработки
информации и управления,
эвристическое
программирование,
искусственный интеллект
Ликвидация болезней,
решение проблемы пищевых
ресурсов, методы
мобилизации ресурсов мозга
III
Хемибиоэнергетика, энергопроизводственные и
агропромышленные комплексы
Машинное конструирование
экологического оптимума
биосферы и ноосферы
Направленное управление
генетическим кодом, симбиоз
человек — машина, сохранение
личности, когерентная технология
I
IV
Энергетика
Когерентные методы научных
Параэнергетика, репликация, исследований, машинные методы Постсоциальная стадия
геотехнология, экоэнергетика получения качественно новой развития КЦ - нообионт
информации
50
51
В настоящее время
Жизнь – это только лишь тонкая пленка на Земном шаре
52
Экзопланеты
53
Сравнение Солнечной системы с системой 55 Рака
54
55
Взгляд художника на планету HD 69830 d, астероидный пояс звезды HD 69830 на заднем плане
56
Взгляд художника на планету PSR B1620-26c (открыта в 2003);
планете около 12,5 миллиардов лет, это старейшая из известных экзопланет
57
Взгляд художника на закат трёх светил на предполагаемом спутнике планеты HD 188753 Ab
58
Взгляд художника на планету OGLE-2005-BLG-390Lb (температура поверхности −220 °C), которая вращается
вокруг звезды на расстоянии 20 000 световых лет от Земли; планета обнаружена с помощью гравитационного
микролинзированияВзгляд художника на закат трёх светил на предполагаемом спутнике планеты HD 18875359Ab
Первое фото планетной системы
2M1207 — коричневый карлик в созвездии Гидры
60
Обнаружение метана в атмосфере экзопланеты
Телескоп им. Хаббла, 2008 год
61