Поиски иных миров

поиски иных миров

Когда много лет назад Эдвин Хаббл собирал данные, ночами вглядываясь в телескоп в холодное безоблачное небо над обсерваторией Маунт-Вилсон, он даже не предполагал, что его открытия и прозрения навсегда изменят наши знания о космосе и само отношение к нему. Точно так же Арно Пензиас и Роберт Вильсон, долго и безуспешно пытавшиеся найти источники шумов в своем радиотелескопе, не догадывались, что они регистрируют реликтовое фоновое излучение, пришедшее от Большого взрыва.
 
Открытия, о которых я рассказывала в этой книге, революционным образом изменили концептуальное восприятие космоса и наше представление о собственном месте в мире. Помимо этого новые открытия вызвали и ускорили фундаментальные изменения в практике научной деятельности, рассматриваемой в качестве одного из проявлений интеллектуальной активности. Наблюдая за развитием радикальных идей в космологии от момента их зарождения до всеобщего признания, мы можем видеть, как споры отдалялись от противоречий между отдельными личностями. Сегодня на пути научного признания стоят немного другие преграды. Сейчас соперничество на переднем крае науки в большинстве случаев происходит не между людьми, а между большими коллективами, изучающими одни и те же проблемы. Хотя доказательства и данные способствуют научному признанию, интуитивная прозорливость и интеллектуальное влияние продолжают играть свою роль. Но больше ни один человек не может управлять принятием или сопротивлением новой идее. Отдельная личность сейчас может, конечно, по-прежнему сильно влиять на процессы поиска научной истины, потому что наука все еще организована несколько иерархически. Я хочу сказать, что в наши дни интеллектуальная мощь и влияние распределены гораздо равномернее по организациям и странам всей планеты, чем даже 20 лет назад.
 
Субъективность и эмоциональное отношение также остаются важными факторами в науке, поскольку определяют как зарождение креативных идей, так и восприятие этих идей или даже сопротивление этим идеям со стороны других людей. Наука всегда была сопряжена с личным пристрастием и заинтересованностью, и эта ситуация не изменилась со временем. В своей книге я пыталась разрушить привычный образ науки (как некоей методологии, нацеленной на получение точных сведений о природе) и пыталась показать читателю, что наука представляет собой динамичную развивающуюся систему, цель которой — создание «карты» для движения вперед, в силу чего она всегда является меняющейся и неопределенной. Без такой карты мы не могли бы выбрать направление движения, так как на ней указан не только наш предыдущий путь, но и terra incognita. В ней рассказывается в основном о том, с чего мы начали, и о том, что остается неизвестным и пока не обозначенным. Проблемы развития космологии в течение XX в. позволяют нам понять глубокие психологические аспекты самой науки, определяемые как нашим желанием познать природу, так и ограничениями, которые неизбежно накладывает наш ум на наше понимание.
 
За последние 100 лет характер задач, решаемых учеными-космологами, и доля их интеллектуального участия кардинально изменились, в результате чего космология превратилась из науки, где господствовали блестящие прозрения индивидуальных исследователей, в гораздо более организованную область деятельности, успех в которой обеспечивают коллективные усилия специалистов, профессионально подготовленных в узких областях. В качестве наглядного примера можно указать на описанную выше историю проектирования и запуска спутника COBE для измерения реликтового излучения в 1989 г. Понятно, что усилия проектировщиков, потребовавшие большого мастерства и ноу-хау, существенно отличаются от работы тех нескольких физиков-теоретиков, которые смогли предсказать существование реликтового излучения за 40 лет до запуска спутника. Поднятые сейчас вопросы невероятно сложны, и мы загружены данными, так что требуются усилия различных команд, чтобы с ними разобраться. С тех пор когда в начале 1990-х гг. проводился автоматический поиск сверхновых на гигантских масштабах, объем анализируемых данных увеличился экспоненциально. Серьезным современным вызовом является не только объем, но и скорость накопления данных. Между тем благодаря достижениям в разработке оборудования и программного обеспечения наши вычислительные возможности моделировать и интерпретировать этот поток данных значительно возросли. В результате астрономия перешла на передний край совершающейся революции при расчетах с использованием больших данных. Как мы могли убедиться, в области численного моделировании возникли новые методики, позволившие в астрономии «навести мосты» между теоретическими и наблюдательными работами. Сейчас в командах исследователей присутствуют теоретики, наблюдатели, специалисты по моделированию и инженеры. Изолированность подспециальностей в значительной степени ушла в прошлое. А слияние идей и инструментов сейчас сильнее, чем когда-либо.
 
С другой стороны, в отличие от обычной карты, человеческое воображение и мышление не имеют границ. Наука не только возбуждает человеческое любопытство, но является для него движущей силой. Исследования постоянно требуют от ученых подтверждения своего статус-кво. В этой гонке победителями становятся те, кто рискует и использует возникающие проблемы для изменения картины мира посредством сбора новых данных для нового прорыва. Хороший ученый работает не ради наград и поощрения. Если он чувствует, что может предложить новую идею, модель или концепцию, глубже разъясняющую какую-то существующую или возникшую в науке проблему, то он начинает приводить доводы в поддержку этой идеи, стараясь переубедить научное сообщество. Именно постоянное расширение зоны между возникающими вопросами и поисками ответов на них является одним из главнейших признаков и особенностей научной деятельности вообще. Основными движущими мотивами этой деятельности всегда были удивление и любознательность, поэтому понятно стремление ученых определить место человечества в космосе, хотя, конечно, мы еще очень далеки от завершения поиска. В настоящее время астрономов и космологов больше всего занимают два взаимосвязанных вопроса, имеющих философский и даже экзистенциальный характер, причем оба они связаны с проблемой исключительности человечества во Вселенной: является ли наш биологический вид чем-то особенным и не является ли существование нашей Вселенной результатом какого-то необычайного статистического совпадения условий. В основе обоих вопросов лежит страстное желание определить свое место в космическом контексте, то есть определить свое положение на обширной карте Вселенной.
 
В этом царстве теоретических расчетов и экспериментальных наблюдений космология ищет и иногда находит ответы на некоторые из вопросов, с которыми столкнулись Чандрасекар, Эддингтон, Эйнштейн и Хаббл в первой половине прошлого века. Полученные нами знания о Вселенной, и в первую очередь — об ее устройстве и возможной судьбе, заставляют задуматься об особой роли человечества. Являются ли живые существа на нашей светло-голубой скалистой планете лишь статистическими аномалиями комической саги? Когда мы размышляем о безграничной ускоряющейся Вселенной, где галактики стремительно разбегаются в стороны друг от друга, мы дерзаем представить себе существование других обитаемых миров, других мыслящих существ и даже других вселенных. Размышления о безграничной Вселенной требуют от нас еще большей интеллектуальной дерзости. Научная фантастика всегда была той областью литературы, где наши мечты и фантазии не имели границ. Но сегодня научная фантастика становится реальностью. Границы современной науки сдвинулись к поиску других миров на обитаемых экзопланетах и в иных, далеких-далеких вселенных.
 
Встающие перед нами вопросы определяются уровнем накопленных знаний о том, где мы находимся на карте мироздания и как мы сюда попали. Эти вопросы отражают постоянный поиск своего места во Вселенной, нашу роль во всей этой грандиозной схеме и сигнализируют о дискомфорте в современном состоянии знаний. Космические открытия оторвали нас от обычного мира, а головокружительные темпы изменений в науке дезориентировали. Мы обнаружили, что наша значимость непрерывно уменьшается, человечество — вид, населяющий одну планету из восьми (а раньше — из девяти) планет в одной звездной системе среди нескольких тысяч других, в Галактике среди нескольких миллиардов других, все более удаленных. Наше желание позиционировать себя в окружающем мире лежит в основе поиска новых обитаемых планет в окрестностях Солнечной системы или даже в других вселенных. Обе эти задачи вызваны единым импульсом поиска, но с научной точки зрения носят совершенно разный характер и требуют использования совершенно разных методологических подходов и стратегий поиска решений.
 
Что касается поиска жизни на близко расположенных планетах, то ученые все еще надеются найти ее в ближайшем окружении Солнца, причем в первую очередь пытаются разыскать планеты, похожие на нашу собственную. Мы надеемся, что это будут самые приспособленные места для жизни, особенно разумной жизни знакомого типа. Поиски таких обитаемых планет уже ведутся. Спутник НАСА Kepler предоставил данные о неожиданно богатом выборе кандидатов в экзопланеты вокруг близлежащих звезд.
 
Еще одна радикальная идея, которую необходимо обсудить, лежит в области теоретической физики и математики: Мультиверс (Мультивселенная). В этой теории предполагается, что наша Вселенная является всего лишь одной из целого множества вселенных. Полевые уравнения Эйнштейна позволили сформулировать связи между содержимым, формой и возможной судьбой Вселенной, а астрономические наблюдения последнего столетия лишь подтвердили правильность полученных решений. Сейчас мы знаем модельные решения уравнений, которые наилучшим образом соответствуют наблюдаемым космологическим данным. Эти решения и данные соответствуют модели непрерывно и ускоренно расширяющейся Вселенной.
 
Как замечает выдающийся космолог Мартин Рис, выясняется, что для полного определения всех свойств Вселенной нам нужно знать только шесть чисел! Все эти числа уже определены эмпирически. Эти ключевые числа физики называют космологическими параметрами, и я их просто перечислю вместе с конкретными значениями: параметр N со значением 1036, являющийся мерой отношения сил электрического и гравитационного взаимодействий между атомами; параметр ε (эпсилон) со значением 0,007, определяющий силу связи атомных ядер; параметр Ω (омега), равный 1 и служащий мерой содержания энергии-массы во Вселенной; параметр Λ (лямбда), называемый космологической константой и равный 0,7; параметр Q со значением 10–6, являющийся мерой интенсивности тех начальных флуктуаций, которые затем стали зародышами всех будущих звезд и галактик, и, наконец, равный количеству пространственных измерений в нашей Вселенной параметр D, равный трем.

космологические параметры
 
Если бы эти космологические параметры отличались от приведенных значений на самую ничтожную величину, хотя бы на сотые доли процента, то мы просто не могли бы существовать! Не было бы ничего. Не существовали бы люди, Земля, Вселенная (существует допустимая область вариации значений космологических параметров, которая не приводит к фундаментальным нарушениям условий существования мира, описываемого с их помощью. Об этом, в частности, говорит изменение принятой величины плотности темной энергии на 7 % после проведения более точных измерений реликтового излучения в миссии Planck). 
 
Жизнь на Земле была бы невозможна, так что не появились бы даже наши знания о космосе. Например, если бы значение N было чуть меньше, то время жизни Вселенной стало бы столь коротким (и она сама была бы настолько крошечной), что в ней просто не смогла бы проходить никакая биологическая эволюция. Если бы значение параметра эпсилон уменьшилось на 0,001, то не могли бы синтезироваться никакие химические элементы тяжелее лития, так что стало бы невозможным существование всех известных нам органических соединений. Мы уже говорили о том, какая разная судьба ожидала бы Вселенную (коллапс или расширение) при ничтожных отклонениях значений параметров лямбда и омега, но понятно, что наша история закончилась бы, даже не успев начаться. Столь же великолепно уравновешено в природе значение числа Q, ибо, окажись оно чуть больше, во Вселенной не могли бы возникнуть звезды, а чуть меньше — в мире не существовала ни одна материальная структура из тех, к которым мы привыкли. Что касается значения размерности D, то мы просто не знаем никаких форм жизни, соответствующих, например, размерностям два или четыре.
 
Все это, конечно, несет особый целенаправленный дух. Для таких доводов даже придуман специальный термин «антропный принцип», означающий некую философскую концепцию, в соответствии с которой все наблюдения в физической Вселенной должны быть как-то сопряжены с существованием сознательной жизни. Таким образом, только точное согласование приведенных выше космологических параметров позволяет нам быть здесь и задавать этот вопрос. Понятно, что наша Вселенная не могла быть специально отобрана для существования именно углеродной жизни. И действительно, кажущаяся «тонкая настройка» нашей Вселенной, скорее всего, является следствием смещения в оценке выбора, поскольку единая Вселенная, способная поддерживать жизнь, одновременно является тем самым местом, где возникают и живут те самые существа, способные воспринимать жизнь и задавать вопросы о смысле существования. Можем ли мы понять или описать, почему указанные параметры имеют именно такие значения? Любые рассуждения на этот счет (к примеру, как могла бы космологическая постоянная омега с ее специфической ролью в судьбе Вселенной действовать при других значениях, например 0,001, 0,1, 10 или даже 42) приводят к логическому выводу, который состоит в том, что мы просто живем именно в такой Вселенной.
 
Если это просто смещенная оценка при выборе мира, то у нас есть только одна Вселенная, в которой мы можем проводить измерения и по определению не можем прийти к правильному выводу, находясь в ней. Но стоит ли для этого создавать возможность существования других вселенных, где шесть важнейших параметров имеют совершенно отличающиеся значения? В таком случае у космологических параметров будут значения, которые реализуются только в нашей Вселенной, и наша Вселенная будет представлять собой единственную реализацию из многих потенциальных вселенных с их собственными комбинациями значений этих параметров, называемых пузырьковыми вселенными, которые могли бы в принципе существовать и вместе составлять то, что называется Мультивселенной. Это с неизбежностью означает, что может существовать бесконечное число пузырьковых вселенных, каждая из которых имеет собственную шестерку значений космологических параметров.
 
Если мы встанем на вероятностную точку зрения, что могут существовать другие возможности с соответствующим уровнем правдоподобия, то сделаем прямой вывод о том, что у нас есть конкретная комбинация шести параметров и что возможна другая реализация из бесконечного числа других возможных комбинаций. Конечно, другие значения космологических параметров будут приводить к возникновению совершенно иных вселенных, обладающих иной геометрией, экзотическим содержанием и альтернативной судьбой. Вероятностный подход освобождает нас от необходимости обращаться к антропному принципу, принимать в расчет требования о какой-то сверхтонкой настройке параметров и объяснять, что означают конкретные численные значения для рассматриваемых величин и нас самих. Мы как бы обходим или забываем вопрос о том, почему наша Вселенная имеет именно такие значения параметров, и поэтому можем не вдаваться в рассуждения о том, что она всего лишь одна из набора возможностей. Каждая из этих возможностей может быть реализована и может порождать бесконечное множество пузырьковых вселенных, представляющих собой компоненты Мультивселенной, плывущие вокруг с другими комбинациями космологических параметров, и каждая из которых начинается с собственного Большого взрыва.
 
Каким образом мы могли бы проверить гипотезу о существовании таких пузырьковых вселенных? Начнем с того, что конечность скорости света обеспечивает нам доступ лишь в некоторую часть Вселенной, оставляя другие области вне зоны наблюдения и исследования. Через миллиард лет видимый горизонт Вселенной значительно увеличится и большая ее часть станет видимой, поскольку к этому моменту свет дойдет до нас от объектов, которые на миллиард световых лет дальше, чем видимый сегодня край. Если свет не может показать, что находится за пределами нашей Вселенной, и через миллиард лет, то как мы можем представить себе процедуру измерения и наблюдения других вселенных?
 
В умозрительном, воображаемом мире немыслимо больших масштабов концепции типа Мультивселенной приводит к новым интеллектуальным вызовам, при которых объяснения должны связываться не проверяемыми на практике теориями, а экстраполяцией версий уже признанных теорий. Похоже, мы исчерпали лимит научных объяснений, который ранее практически проявлялся в предсказуемом изобретении все более совершенных инструментов познания. Возможно, сейчас нам требуется смена теоретических концепций и установок — реконцептуализация теории.
 
При этом может возникнуть некое новое фундаментальное ограничение, связанное, с одной стороны, с тем, что в новых объяснениях будут возникать представления о физических условиях, для которых экспериментальная проверка используемых теорий может оказаться просто невозможной. С другой стороны, стоит вспомнить важный урок из истории самой космологии. Мог ли Николай Коперник в 1543 г., после написания книги «О вращении небесных сфер» (De revolutionibus orbium coelestium), хоть как-то предвидеть, что на основе его идей люди в 1969 г. совершат полет на Луну и вернутся на Землю с образцами грунта для изучения? Более того, мог ли он представить себе, что в 2014 г. запущенный с Земли космический зонд Philae сможет точно «попасть» в комету, обозначаемую именем 67Р/Чурюмова — Герасименко и передать с нее изображения? Вероятно, нет. Коперник не мог себе представить ничего подобного, точно так же как не мог вообразить изобретение и применение спектрографов и камер, способных передавать на Землю прекрасные изображения далеких галактик. Точно так же мы сейчас не можем предвидеть, насколько проверяемой окажется любая из существующих сейчас концепций Мультивселенной, однако нет оснований полагать, что эта ситуация будет продолжаться еще пару сотен лет или меньше. Было бы верхом самонадеянности думать, что кто-то может предсказать развитие науки вообще. Все, что нам остается, — дать волю воображению и попытаться разглядеть, какие блестящие и новые возможности может открыть перед нами наука.
 
Как мы можем начать решение этого сложного вопроса в рамках привычных, объяснимых терминов физики и математики, которые мы разработали? Частично эти вопросы связаны с проблемой описания того, как выглядела Вселенная до Большого взрыва и до ее превращения в привычную нам Вселенную, которую мы можем наблюдать и изучать. Теория струн — направление физики, которое стремится сделать именно это. Она рассматривает частицы во Вселенной в качестве объектов, сгенерированных в эпоху до Большого взрыва в результата колебаний струн, возникающих подобно тем, что происходят в музыкальных инструментах, Представьте себе скрипку, настроенную с помощью натяжения струн. Изменяя натяжение, можно получить различные музыкальные ноты, рассматриваемые как режимы (моды) возбуждения струны. Разумеется, для возникновения звука любые струны должны быть возбуждены. В описываемой теории струн все существующие и регистрируемые сейчас элементарные частицы концептуально рассматриваются в качестве колебаний таких элементарных струн, существовавших до Большого взрыва. На этом, собственно, и кончается аналогия со скрипкой, так как, в отличие от скрипки, теоретические струны не закреплены на деке какого-либо реального инструмента! Теория струн предлагает математический аппарат, который делает возможными вычисления для эпохи до Большого взрыва. Ученые, работающие на границе космологии и теории струн над проблемой возникновения частиц, с большим интересом смотрят на потенциально наблюдаемые проявления Мультивселенной, возможно видимые как рябь в реликтовом излучении, которая могла бы возникнуть при столкновении нашей Вселенной с другой. Мы надеемся на радикальный сдвиг в понимании описываемых процессов, а для этого необходимо найти регистрируемые и измеряемые доказательства существования признаков Мультивселенной в нашей Вселенной.
 
Возвращаясь к теме шести найденных и измеренных космологических параметров, следует помнить, что, даже если мы предполагаем возможность иных значений этих параметров в других частях нашей Мультивселенной, данный факт не отменяет действие и достоверность совокупности физических законов, которые, мы знаем, работают везде, даже в других вселенных. У нас нет оснований верить, что какая-либо вселенная целиком будет подстраиваться под совершенно иной набор физических принципов, включая ранее неизвестные нам силы.
 
Независимо от обсуждения необходимости антропного принципа вообще следует отметить, что недавний прогресс в понимании квантовых процессов в самой ранней Вселенной свидетельствует о том, что процессы, определявшие начальные условия ее зарождения, носили, по-видимому, очень общий характер и поэтому могли легко порождать и другие пузырьковые вселенные. Существует даже особый раздел теории струн — так называемая «ландшафтная идея», в которой много пузырьковых вселенных могут генерироваться естественным образом. Эта идея вполне привлекательна в качестве теоретического построения, но и в ней остается спорным вопрос о том, насколько проверяемой является сама гипотеза о существовании Мультивселенной. Может ли теория струн обеспечить окончательный прорыв, необходимый для понимания того, как могли возникнуть другие пузырьковые вселенные? Нам просто нужно подождать и посмотреть.
 
Оценивая прогресс, достигнутый в космологии хотя бы за последнюю сотню лет, мы видим, что имеются все основания для оптимизма. Современное мышление состоит в том, что в истории космоса было много Больших взрывов, поскольку существование каждой раздувающейся вселенной начинается с собственного первичного огненного шара. То есть процесс возникновения и развития нашей Вселенной должен проходить одинаково и для остальных пузырьковых вселенных (составляющих данную Мультивселенную), каждая из которых имеет собственную геометрию, состав и судьбу. Возможно, нам следует собирать какие-то эмпирические доказательства этого, витающие вокруг нас, хотя все космологи старательно ищут какие-нибудь регистрируемые свидетельства и признаки взаимодействия или даже столкновения двух пузырьковых вселенных. Сейчас предпринимаются попытки смоделировать процессы возникновения, зарождения и развития пузырьковых вселенных. Мы находимся на пороге возможного концептуального прорыва в решении проблемы (то есть мы поймем, корректна ли идея Мультивселенной), а возможно, нам навсегда придется расписаться в неспособности решить этот вопрос.
 
Однако, даже если мы будем придерживаться вероятностной точки зрения и поверим в существование множества альтернативных вселенных, мы все равно останемся в неведении относительно пределов разрешенных значений шести указанных выше космологических параметров, которые могли бы описать весь набор вероятностей. Мне кажется, что наиболее интересная возможность заключается в том, что иные вселенные могут подчиняться новым и совершенно необычным для нас законам физики. Концепция Мультивселенной ставит нас перед беспрецедентной философской проблемой, и возможно, для ее решения нам придется привлечь новый метод объяснений и доказательств, при котором будут использоваться не прямые измерения, а некие тесты на согласование экстраполируемых версий для твердо установленных теорий. При этом, вероятно, мы еще долго не сможем ответить на вопрос об уникальности нашей Вселенной.
 
Однако у нас больше шансов получить ответ на другой важный вопрос, интересующий человечество со времен Античности. Я считаю, что мы довольно скоро выясним, действительно ли мы одиноки в нашей Вселенной. Давайте попробуем проследить историческое развитие идеи о существовании других миров за ее пределами. Подобно многим другим идеям, обсуждаемым в данной книге, эта проявилась сперва лишь как игра воображения и лишь позднее кристаллизовалась в форме гипотезы, требующей научного рассмотрения. Воображение человека часто порождает ценные идеи, достойные дальнейшего изучения и поиска доказательств. К числу таких идей можно отнести и предположение о существовании иных миров, пришедшее к нам еще от древних греков, страстных исследователей природы, заложивших основу многих современных научных знаний. Одно из первых зафиксированных свидетельств о самых ранних спорах и рассуждениях, связанных с проблемой множественности миров, относится еще к IV в. до н. э., хотя мы знаем и о более ранних дискуссиях на эту тему. Эпикур, которого иногда называют первым атомистом, действительно придерживался материалистических взглядов на природу и смело писал в одном из писем (адресованных знаменитому историку Геродоту) о возможности существования иных миров следующее: «…Миры бесчисленны, и некоторые схожи с нашим, а некоторые несхожи. В самом деле, так как атомы бесчисленны… они разносятся очень и очень далеко, ибо такие атомы, из которых мир возникает или от которых творится, не расходуются полностью ни на один мир, ни на ограниченное число их, схожих ли с нашим или несхожих. Стало быть, ничто не препятствует бесчисленности миров».
 
Впрочем, сама идея о множественности миров возникла задолго до древних греков и их атомистики. Космический плюрализм основан на философской идее о существовании многих миров (потенциально их число может быть бесконечным) помимо известной нам Земли. Споры на эту тему начались за 600 лет до н. э., еще до Сократа, при жизни Фалеса Милетского, считающегося отцом всей западной философии. Конечно, споры времен Античности относились не к мирам типа нашей Солнечной системы или к специфическим, пригодным для жизни планетам, а, скорее, к общим представлениям о бесконечности мира и границам космоса. Фалес и его ученик Анаксимандр, стали первыми представителями науки, фактически признавшими космос бесконечным. Подобных взглядов придерживались также древнегреческие философы-атомисты Демокрит и Эпикур. Пришедшие им на смену Платон и Аристотель являлись сторонниками противоположной точки зрения, то есть считали нашу Землю уникальной планетой. Предлагаемая Аристотелем система мира позднее была согласована с христианским вероучением, вследствие чего идея о плюрализме миров была забыта почти на 1000 лет. Космический плюрализм часто упоминался в разных средневековых историях, но эти упоминания лишь дань художественному воображению в культурной жизни эпохи. Например, некоторые исламские теологи из регионов, которые сейчас относятся к Ирану, любили воображать и красиво описывать другие обитаемые миры и планеты.
 
Исламский ученый и интеллектуал Фахруддин ар-Рази, живший между 1149 и 1209 гг. и известный многочисленными трудами по проблемам медицины, астрономии и физики в контексте содержания Корана, описывал физический мир в своей книге «Возвышенные вопросы» (Маталиб ал-алия). В ней он критикует геоцентрическую систему мироздания, развивая представления о множестве миров, помимо нашего. Он ставит под вопрос использование в Коране термина миры во множественном числе, размышляя, относится ли он ко множеству миров внутри космоса или действительно подразумевается реальное множество миров за его пределами. Ар-Рази оспаривал также аристотелевские представления о едином космосе и едином мире вокруг нас. Его неприятие геоцентрической системы основывалось на убежденности в том, что космос представляет собой пустое пространство, в котором двигаются, соединяются и разъединяются атомы. В эту эпоху происходил интенсивный обмен знаниями между греческим и исламским миром, так что знание ар-Рази об атомизме не должно нас удивлять. Он также обсуждал проблему существования пустот, ничем не заполненных промежутков между звездами или созвездиями, и утверждал, что за пределами известного нам мира существует бесконечное внешнее пространство, которое волей Бога заполнено бесконечным числом миров. В некотором смысле наша современная раскованность мысли и способность в свободной манере спекулировать относительно всей Вселенной могли бы укорениться у ар-Рази. В Средние века космический плюрализм присутствовал также в виде художественных вымыслов. Например, в знаменитом собрании арабских рассказов «Книге тысячи и одной ночи» есть повествование под названием «Приключения Булукия», где описано множество фантастических миров, населенных разнообразными формами жизни. В этом контексте всеобщая распространенность жизни связана с идеей всемогущества Бога.
 
Хотя сегодня мы серьезно сомневаемся в идеях ар-Рази о всеобщности жизни, однако стоит вспомнить, что в XVI в. те, кто осмеливался выступать с подобных позиций, легко попадали в разряд еретиков и даже могли быть приговорены к смерти. Одним из таких людей был итальянский мистик и философ Джордано Бруно. За множество серьезных преступлений против учения Церкви, включая так называемые «выдумки» о существовании других миров, он заплатил своей жизнью. Бруно родился в городке Нола близ Неаполя в 1548 г., и его отцом был солдат Джованни Бруно. Младенца назвали Филиппом, но позднее, при вступлении в монашеский орден доминиканцев, Бруно сменил это имя на Джордано. С ранней молодости он увлекся мощными новыми идеями, бросил вызов ордену и должен был бежать от преследования. Фактически большую часть жизни Джордано провел в изгнании, перебираясь из Франции в Англию, затем в Германию и, наконец, в Венецию. Он был сторонником многих учений, считавшихся еретическими, включая теорию бесконечности Вселенной и множественности миров. Кроме того, Бруно отрицал геоцентрическую модель мира, причем не только с математической точки зрения, а на основе своих интуитивных представлений о мире. Он отвергал классическое представление о конечной Вселенной, покрытой небесной сферой с закрепленными на ней звездами, и принял радикальную в те времена гелиоцентрическую систему Коперника. Джордано даже оспорил некоторые ее положения. Коперник представлял космос в виде пространства с Солнцем в середине, но сохранил в своей модели небесную сферу с фиксированными звездами, то есть считал Вселенную ограниченной, а Бруно отвергал существование этих границ. Конечно, важно отметить, что Джордано Бруно был бы сожжен на костре, даже если бы он и не поддержал идею бесконечной Вселенной или существование многих других миров, поскольку казнили его за действительно еретические взгляды (он не признавал божественность Христа, непорочность девы Марии и ряд других очень важных для Церкви догматов), которые и привели его на перекрестие.
 
В некотором смысле яркое воображение Бруно и его спекуляции предвосхитили современную науку. Хорошо обтесанные булыжники на одной из знаменитых площадей Рима — Кампо-де-Фьори — более 400 лет назад были молчаливыми свидетелями, как его жестоко заставили замолчать из-за радикальных идей, противоречащих принятым религиозным убеждениям. В неумолимый холодный день 17 февраля 1600 г. Джордано Бруно сожгли на костре «вместе с языком, которым он изрекал свои ложные слова», как было записано в приговоре.
 
Руководство католической церкви преследовало Джордано Бруно, объявило его еретиком и приговорило к смерти. Однако он успел опубликовать в 1584 г. свою противоречащую ортодоксии книгу «О множественности миров» (De l’infinito universo et mundi). В 1603 г. книга была внесена в опубликованный руководством католической церкви знаменитый список запрещенных еретических книг Index Librorum Prohibitorum. В те годы Церковь могла контролировать работу весьма малочисленных издательств, так что попавшие под запрет книги из списка не могли распространяться открыто и оставались малодоступными для широкой общественности.
 
Несмотря на трагическую судьбу Бруно, вскоре в науке и общественном сознании произошли большие сдвиги, которые привели к расширению возможностей ознакомления с новыми идеями и, соответственно, к дальнейшим столкновениям между представителями Церкви и науки. Важную роль в этом процессе сыграло изобретение телескопа — преобразующего инcтрумента. Его предложил Галилео Галилей в 1609 г., который направил в небо усовершенствованную им подзорную трубу. Телескоп Галилея увеличил и показал удаленные объекты, поставив много вопросов о том, что лежит за пределами Земли. Новые открытия положили конец классической эпохе астрономических наблюдений невооруженным глазом и неожиданно вновь привлекли внимание ученых к возможности существования других обитаемых миров. Однако лишь в конце эпохи Просвещения многие европейские ученые, философы и писатели сделали космический плюрализм темой своих дискуссий.
 
В 1686 г. французский эрудит Бернар Ле Бовье де Фонтенель опубликовал книгу «Беседы о множественности миров» (Entretiens sur la pluralité de mondes), ставшую очень популярной в период раннего французского Просвещения. Книга была написана в форме бесед между неким философом и маркизой, хозяйкой замка, которые они вели во время совместных прогулок по залитому лунным светом парку, наблюдая за сиянием ночного неба. Несмотря на этот неформальный антураж, богатая фантазия Фонтенеля позволила ясно и просто обрисовать новую систему строения космоса, основанную на идеях Коперника. При этом он удачно угадал и общие веяния своего времени, выбрав в качестве одного из собеседников женщину и допустив ее к участию в обсуждении научных вопросов, считавшихся ранее прерогативой исключительно мужского сообщества. Педагогическая концепция книги отчетливо отражена фразой, вынесенной в подзаголовок пятой беседы: «Каждая звезда представляет собой Солнце, излучающее свет в окружающие миры». В этой части книги философ рассматривает возможность существования иных миров в виде планет, вращающихся вокруг других звезд, и даже предполагает существование жизни на этих планетах.
 
Традиция популяризации науки была продолжена через 200 лет астрономом Камилем Фламмарионом, который поверил в идеи Фонтенеля о множестве обитаемых миров и немало писал об этом в своих работах. Фламмарион — автор более 70 книг, один из самых известных популяризаторов науки Нового времени. Начав работать в Парижской обсерватории, он в конце концов основал собственную обсерваторию в предместьях Парижа в 1883 г. Его исследования относились к наблюдениям поверхности Луны и Марса, а также к изучению характеристик звезд. Уже в своей первой книге «Множественность обитаемых миров» (La pluralité des mondes habités), опубликованной в 1862 г., Фламмарион смело утверждал о возможности повсеместного существования жизни и вскоре заслужил в общественном мнении роль «ведущего адвоката» концепции космического плюрализма. Идеи Фламмариона получили широкую известность, и к 1882 г. его книги были переизданы в общей сложности 33 раза и переведены на многие языки. Как и Ж. А. Рони, он предположил реальное существование разнообразных инопланетных существ, значительно отличающихся от людей. В своих книгах «Воображаемые и реальные миры» (Les mondes imaginaries et les mondes réels, 1864) и «Люмен» (Lumen, 1887) Фламмарион пошел еще дальше, описывая экзотические воображаемые растения, способные не только к восприятию окружающего мира, но и к дыханию и перевариванию пищи. Вера Фламмариона в наличие внеземных форм жизни возникла на основе его убеждения в существовании и переселении бессмертных душ, одинаково присущих животным и растениям. При этом у него, как и у Джордано Бруно, прыжки воображения и фантазии не подкреплялись никакими научными рассуждениями. Фламмарион считал людей «гражданами небес», а другие миры описывал в виде каких-то «студий человеческой работы, школ, где души должны были постепенно обучаться, развиваться, постепенно накапливая знания, к которым направляют свои устремления, и готовиться к концу своей судьбы».
 
Наибольшую известность получила многократно переведенная на разные языки книга Фламмариона «Популярная астрономия» (Astronomie populaire, 1880), в которой он страстно убеждал читателей в существовании жизни на Луне и на Марсе. Его увлекало объявленное итальянским астрономом Джованни Скиапарелли открытие каналов на поверхности Марса, и он верил, что это доказывает существование на Марсе не просто жизни, но и разумной жизни с развитой цивилизацией. Фламмарион утверждал, что по развитию марсиане могут даже превосходить человеческую расу.
 
Оживленная дискуссия относительно существования жизни на Марсе, а также возможностей ее проявления продолжается до наших дней. Одна из причин заключается в том, что Марс не только ближайшая к Земле планета, но во многом напоминает ее по основным характеристикам. На нем даже продолжительность дня и сезонов года напоминает земные. Поверхность Марса нетронута и практически не меняется, поскольку эта планета не проявляет тектонической активности. Поиски признаков жизни на Марсе начались еще в XIX в. и продолжаются до сих пор с использованием все более сложной техники — от телескопов до зондов, доставленных в атмосферу Марса. Сейчас поверхность Марса исследуют и с помощью спускаемых аппаратов, самым известным из которых стал марсоход Curiosity, достигший поверхности Красной планеты 6 августа 2012 г. Этот аппарат уже нашел на Марсе следы давно испарившейся воды, а затем (при бурении старых скальных пород) следы органических молекул метана, однако пока ему не удалось обнаружить никаких признаков жизни, не говоря уже о жизни разумной. Остается открытым и вопрос, существуют ли сейчас или имелись ли в прошлом какие-либо жизненные формы на Марсе.
 
Итак, где мы находимся в этой проблеме в настоящее время? Опрос, проведенный в 2013 г. газетой The Huffington Post и сайтом YouGov.com, показал, что примерно 50 % американцев верят в существование каких-то иных форм жизни на других планетах, 17 % не верят, а оставшиеся 33 % не имеют четкого мнения на этот счет. Опрашиваемые проявляли больший скептицизм, отвечая на вопрос о возможности посещения Земли разумными существами с других планет. Среди тех, кто убежден в существовании жизни на других планетах, 45 % утверждают, что инопланетяне посещали Землю.
 
Независимо от капризов общественного мнения научные поиски в этом направлении продолжаются, особенно в связи с обнаружением экзопланет, то есть планет, вращающихся вокруг других звезд. Произошел феноменальный прорыв, и часть этого успеха была связана с инструментами на космическом телескопе Kepler.
 
Нам выпало счастье жить в эпоху, когда ответ на извечный вопрос о том, одиноки ли мы во Вселенной, кажется в пределах досягаемости. За последние 50 лет мы высадились на Луну, оставили человеческие следы на ее поверхности, запустили несколько зондов на другие планеты Солнечной системы, отправили космический корабль Voyager-1 за пределы Солнечной системы, осуществили посадку ровера Curiosity на Марсе для геологических исследований и рассмотрели изображения поверхности Плутона и Харона, снятые камерами с борта космического аппарата New Horizons. Мы имеем прекрасные, очень четкие фотографии поверхности некоторых планет (включая карликовые), позволяющие изучать их интересные особенности, например структуру колец Сатурна, красное пятно на Юпитере, ураганы на поверхности Ио и пятно в форме сердца на Плутоне. Однако все планеты и их спутники, по-видимому, необитаемы. Но поиск экзопланет и планетных систем у близлежащих звезд одарил щедростью сверх ожиданий. Методы, изобретенные и отточенные за последние 20 лет, позволили открыть эти миры. И наконец, уже с конца 1970-х гг. мы тщательно изучаем потенциальные источники радиосигналов, которые можно связать с разумными цивилизациями.
 
Кажущаяся поразительной идея о существовании других миров в космосе возникла задолго до XX в. и восходит еще ко временам Древней Греции. Как я уже отмечала, концепция существования иных миров и внеземной жизни трансформировалась из ереси в ортодоксальное учение науки за период времени от V в. до н. э. до XVIII в. Сам термин внеземная жизнь является современным, впрочем в предшествующие века он был идентичен понятию «множество миров».
 
Коперник стал причиной драматического сдвига в мировоззрении, который вытеснил нас из центра мироздания — только представьте себе это! Позднее Галилей, наблюдая за небесными телами в Солнечной системе через изобретенный им телескоп, сумел развенчать догмат Аристотеля об уникальности Земли по отношению к остальным астрономическим объектам. В конечном счете в этом вопросе оказался прав древнегреческий философ-атомист Эпикур, несмотря на то что его учение почти на 1000 лет было заглушено теориями Платона и Аристотеля.
 
Что заставляло и заставляет людей искать обитаемые миры и свидетельства существования разумной жизни где-то в глубинах космоса? Прагматические проблемы, связанные с такими поисками, приобрели особую важность в 1960-х гг. в связи с проектом «Поиск внеземного разума» (Search for Extraterrestrial Intelligence, SETI), участники которого пытались установить прямую радиосвязь с другими планетными системами в микроволновом диапазоне. Самый первый целенаправленный поиск внеземных цивилизаций был проведен на телескопе Green Bank в Национальной обсерватории радиоастрономии (штат Западная Виргиния). В 1960 г. 29-летний долговязый постдок Фрэнк Дрейк первым попытался использовать новый телескоп с радиоантенной диаметром 26 м для регистрации межзвездного послания от планеты, вращающейся вокруг звезды, расположенной примерно в 12 световых годах от Солнца. На этом расстоянии не было зарегистрировано ни одной экзопланеты. Никто и не ожидал, что поиск окажется успешным. Доказывая возможность такого перехвата сигналов, амбициозный Дрейк предложил своим наблюдателям периодически направлять телескоп на две ближайшие к Солнцу звезды — Тау Кита и Эпсилон Эридана — для улавливания сигналов, предположительно направленных от этих звезд к Земле, и назвал попытку «Проект Озма» в честь принцессы сказочной Страны Оз в известной книге Л. Фрэнка Баума. Хотя при осуществлении проекта не удалось зарегистрировать ничего, кроме радиошумов межзвездного пространства, он вдохновил целое поколение на серьезное отношение к возможности связи с инопланетянами. 
 
В 1982 г. в Голливуде был снят блокбастер «Инопланетянин» (Е. Т.), один из самых кассовых фильмов 1980-х гг., который разжег и укрепил интерес общественности к этой теме. Институт SETI до 1993 г. в разной степени финансировался федеральным правительством США. После прекращения этой поддержки зарегистрировался в качестве некоммерческой организации и продолжал функционировать исключительно на основе частных пожертвований. Пол Аллен, один из основателей Microsoft, профинансировал работу — названную его именем решетку радиотелескопов в Институте SETI в местечке Маунтин-Вью (штат Калифорния). Широкую общественную поддержку получил сайт SETI@home, где осуществляется научный эксперимент с использованием большого числа бездействующих персональных компьютеров, подключенных к интернету в частных домах. Это мероприятие стало одним из первых краудсорс-проектов в рамках концепции «Гражданская наука» (Citizen Science). Вы можете участвовать в ней, загрузив свободно доступную программу, которую можно установить дома на свой персональный компьютер, для анализа данных с радиотелескопа, полученных в проекте SETI, всякий раз, когда ваш компьютер простаивает и не используется для других задач.
 
Помимо пламенной веры в проект поиска жизни в далеком космосе Дрейк стал известен существенным вкладом в количественную оценку вероятности космических контактов вообще. Не дожидаясь обнаружения экзопланет аппаратурой космического телескопа Kepler, Дрейк осуществил теоретический расчет возможности контакта. Его оценка, названная формулой Дрейка, была предложена на конференции, созванной в 1961 г. специально для решения одной проблемы — можно ли количественно оценить шансы обнаружения инопланетной жизни в рамках программы SETI. В сотрудничестве с Национальной академией наук США он организовал неформальную встречу с участием многих известных ученых, включая нескольких нобелевских лауреатов по химии и медицине и физика Филипа Моррисона (кажется, единственным участником конференции без титулов был молодой постдок Карл Саган).
 
Всего за несколько дней до встречи Дрейку удалось сформулировать и определить основные члены его ставшего знаменитым уравнения. Он выделил главные компоненты, необходимые для определения числа развитых цивилизаций, существующих в нашей Галактике. Дрейк начал с определения вероятности различных факторов, относящихся к возникновению цивилизаций. Первым фактором является скорость возникновения обитаемых планет (их можно назвать колыбелями цивилизаций). Лишь некоторые из них могут затем стать приютом для жизни и в будущем даже привести к возникновению разумных и чувствующих существ. Затем он учел долю цивилизаций, способных развиться до уровня технологий и посылать сигналы через огромные межзвездные расстояния, и умножил эту величину на среднюю продолжительность жизни таких сообществ. Произведение всех этих «если», то есть многих вложенных условий в уравнении Дрейка, позволяет оценить число всех развитых цивилизаций, которые могут быть обнаружены в нашей Галактике Млечный Путь. Используя целую серию сложных и спорных аргументов, связанных с рассеянными в литературе соответствующими данными об успешности формирования звезд и планет, Дрейк пришел к выводу, что это число зависит, главным образом, только от одного фактора, а именно от продолжительности жизни развитых цивилизаций. Вероятность межзвездного контакта цивилизаций зависит также от совпадения времени их существования, поскольку обе цивилизации должны дожить и развиться примерно до одинакового технологического уровня к моменту контакта. С наибольшей вероятностью мы можем обнаружить во Вселенной обитаемые миры с развитой технологической цивилизацией. Поиск контакта следует начать с регистрации максимально возможного числа экзопланет, а затем выделить из них пригодные для развития жизни планеты и начать поиск признаков жизни. В 2021 г. НАСА планирует запустить космический телескоп имени Джеймса Уэбба (James Webb Space Telescope, JWST), который наряду с решением других научных задач должен продолжить поиск и идентификацию пригодных к развитию жизни планет и планетных систем на основе наследия миссии спутника Kepler.
 
В то же время обсуждается и изучается проблема определения условий, необходимых для возникновения жизни. При этом ожесточенные споры возникают даже относительно признаков таких условий. Этот вопрос очень сложен, поскольку ответ на него связан с терминологией и особенностями научно-дисциплинарного подхода. Известный астроном и историк науки Стивен Дж. Дик в своей книге «Жизнь в других мирах» (Life on Other Worlds) проследил историю споров об определении жизни на протяжении всего XX в. Среди прочего он обсуждает статью биолога-эволюциониста Джорджа Гейлорда Симпсона, написанную в 1964 г., когда ученые США начали готовиться к поиску жизни на Марсе. В статье, озаглавленной «Отсутствие превосходства гуманоидов» (The Nonprevalence of Humanoids), Симпсон доказывает, что формы жизни в других условиях вовсе не обязаны напоминать привычные нам земные формы. Ранее биолог Гарольд Блюм назвал такую точку зрения оппортунистической, а обратную к ней научную позицию — детерминистической. В соответствии с детерминистскими доводами эволюция жизни всюду во Вселенной происходит в одинаковой последовательности, со временем увеличивая сложность, а при оппортунистическом подходе формы жизни могут развиваться по множеству различных направлений. Симпсон отмечает, что большинство экзобиологов придерживаются детерминистской точки зрения (хотя она не имеет эмпирических обоснований правоты), в то время как эволюционные биологи предпочитают оппортунистический подход, опирающийся на большое число данных по ископаемым и окаменелостям на нашей планете. Симпсон доказывает, что жизнь, зародившаяся где-то в далеком космосе, не должна обязательно проходить весь известный нам маршрут эволюции от простейших до человека.
 
Основное определение жизни (с которым согласится большинство биологов) сводится к тому, что живые организмы отличаются способностью к самостоятельному росту и самовоспроизведению. Однако даже применимость этого определения остается неясной для кристаллов, не говоря уже об обширных серых зонах в самой биологии. Например, непонятно, следует ли считать живыми вирусы, которые имеют свой собственный геном, но не способны воспроизводить себя самостоятельно. Похоже также, что приведенное выше определение не включает в себя так называемые прионы, то есть одиночные белки, способные к репликации и вызывающие у организмов-хозяев некоторые заболевания, например губчатую энцефалопатию (коровье бешенство). Можно также отметить, что среди ученых существует согласие относительно того, что бактерии представляют собой наиболее рудиментарную форму жизни.
 
Предметом споров остается не только определение жизни, но и критерии ее возникновения. Именно сейчас в связи с открытием экзопланет вновь возникла проблема определения необходимых и достаточных условий детектирования их возможной обитаемости. Первоначально ученые полагали, что для доказательства наличия жизни на планете достаточно просто обнаружить кислород в ее атмосфере, однако сейчас уже стало ясно, что необходимые для жизни химические элементы могут возникать в результате многих не биологических процессов. Кроме того, даже и на нашей Земле жизнь возникла и развивалась очень длительное время практически без присутствия этих газов в атмосфере. Поэтому даже надежное обнаружение озона и кислорода в атмосфере каких-либо планет не является достаточным признаком существования жизни на этих планетах. Между тем множатся доказательства в пользу того, что наличие некоторых соединений и элементов, таких как двуокись углерода, метан и аммиак, традиционно считающихся «строительными кирпичиками» жизни на Земле, реально может ассоциироваться с возникновением жизни и в других уголках космоса. К настоящему времени не удалось обнаружить признаки жизни на ближайшем к нам Марсе даже после спуска на его поверхность сложного марсохода, способного анализировать образцы почвы планеты с использованием масс-спектрометра.
 
Поиски потенциально пригодных для жизни экзопланет продолжаются, и к настоящему времени уже разработаны некоторые достаточно эффективные методики их обнаружения. Большой вопрос состоит в том, сколько еще существует землеподобных планет, которые могут быть открыты. После этого уже ставится вопрос об их обитаемости и в какой форме могла бы быть жизнь на этих планетах. На основе данных, полученных за время работы космического телескопа Kepler, запущенного НАСА в 2013 г., можно считать, что примерно 22 % звезд типа Солнца могут содержать в своих системах планеты, похожие на Землю. Публикация этих данных, разумеется, встревожила некоторые средства массовой информации. Даже обычно серьезная газета The New York Times писала по этому поводу следующее: «Известные шансы, что что-то или кто-то живет далеко-далеко от Земли, повысились в понедельник, выйдя за пределы самых смелых мечтаний астрономов». «Мы не одиноки» — так назвала свой материал на эту тему газета USA Today, как бы отвечая на вопрос «Одиноки ли мы во Вселенной? Скоро мы это узнаем», которым озаглавил статью, опубликованную в газете The Guardian за год до этого, известный специалист Мартин Рис.
 
Когда мы можем реально получить ответ на этот вопрос? Некоторую тревогу вызывает так называемый парадокс Ферми, получивший свое название в честь знаменитого итальянского физика-эмигранта — отца контролируемого деления атомного ядра, создателя атомной бомбы в США во время Второй мировой войны. Если мы допустим, что инопланетяне не должны быть непременно похожи на земные формы жизни, то должно быть много других мест в нашей Галактике и Вселенной, где существует жизнь. Однако мы не встречаем пришельцев. В этом и состоит парадокс Ферми. Еще в 1975 г. Майкл Харт в журнале Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society опубликовал статью, в которой доказывал, что в настоящее время на Земле нет представителей каких-нибудь разумных форм инопланетной жизни, и сделал вывод, что «…есть серьезные свидетельства того, что мы являемся первой цивилизацией в нашей Галактике». Его рассуждения были основаны на оценке временны́х масштабов. Действительно, если бы существовала внеземная жизнь, тогда наши инопланетные соотечественники уже были бы здесь, а так как их здесь нет, то их не существует. Как и в случае с оценками в уравнении Дрейка, на самом деле все зависит от времени.
 
Существует резкое разделение в отношении, мировоззрении и ожиданиях между многими биологами и многими астрономами, которые могут быть привязаны к своим взглядам на уникальность Земли. Большинство астрономов, из наиболее известных — Саган и Дрейк, обычно полагают, что Земля не обладает никакой особенностью или специфичностью в самом широком смысле этого слова. Саган попросту считает гипотезу об уникальности нашей планеты ошибочной, а парадокс Ферми объясняет тем, что все внеземные цивилизации развиваются очень медленно и поэтому пока не установили контакт с нами. Большинство биологов уверены в уникальности жизни на Земле, возможно вследствие того, что богатство и сложность постоянно наблюдаемых ими проявлений жизни убеждают их в том, что наша планета является весьма выдающейся и специфичной, вследствие чего она и стала местом зарождения разумной жизни (хотя ее развитие и включало элементы случайности). Стефан Джей Гулд произнес свою известную фразу о «магнитофонной ленте» жизни и эволюции, которая может перематываться и проигрываться неоднократно, но из нее совершенно неясно, почему конечным продуктом эволюции должен стать именно человек. Действительно, как отмечал эволюционный биолог Теодосиус Добжански, из более чем 2 млн биологических видов, возникших на Земле, лишь один сумел создать язык, построить и развить культуру, а затем выработать концептуальные понятия личности, жизни и смерти. Поэтому Добжански считал абсурдной мысль о том, что любая жизнь, возникшая где-то, должна обязательно приводить к возникновению рационально мыслящих существ.
 
Крайний оптимизм Сагана по отношению к возможности существования разумной внеземной жизни вытекает из его уверенности в том, что именно полная усредненность нашего положения в пространстве и времени делает нас совершенно заурядными обитателями Вселенной. Более того, Саган видит в спорах относительно уникальности Земли всего лишь некое отражение очень старой антропоцентрической точки зрения, восходящей по меньшей мере к Клавдию Птолемею. Таким образом, точки зрения астрономов и биологов на роль и назначение человечества (как в роли биологического вида, так и в качестве источника мыслящей жизни) на планете Земля действительно существенно различаются. Различия эти обусловлены научными и профессиональными причинами, вынуждающими специалистов обосновывать и оправдывать свой путь.
 
Споры относительно нашей уникальности временами обостряются, причем не только вследствие новых открытий, изменяющих научную картину, но иногда даже по политическим причинам, например когда решается вопрос об объеме и формах финансирования программ SETI правительством США на длительный период. В последнем случае расхождение мнений, связанное с различными оценками вероятностей обнаружения внеземной жизни, должно как-то отразиться в финансовых расходах для программ SETI.
 
Однако стоит отметить, что проекты SETI вовсе не являются первой попыткой организации поиска разумной жизни. Например, через 100 лет после того, как Коперник «вытеснил» Землю из центра Вселенной, Рене Декарт предположил, что Солнце тоже не является уникальным объектом. В своей книге «Первоначала философии» (Principles of Philosophy), опубликованной в 1644 г., он писал, что все звезды на небе похожи на наше Солнце, и даже утверждал, что они могут иметь собственные наборы планет, причем, возможно, некоторые из этих планет могут быть обитаемыми, а их обитатели, возможно, обладают душой. Идея подразумевает существование бессчетного числа планет. Его предположение о том, что другие звезды могут иметь планеты, должно было ждать подтверждения более 350 лет.
 
В 1995 г. два швейцарских астронома, Мишель Майор и Дидье Келоз, случайно обнаружили первую планету за пределами нашей Солнечной системы, вращающуюся вокруг звезды 51 созвездия Пегаса на расстоянии примерно 51 светового года от нас. Планета обращалась вокруг своего светила примерно за четыре дня на расстоянии до своего Солнца, меньшем в шесть раз, чем от Меркурия до нашего Солнца. Она оказалась неожиданно массивной, и ее масса составляла почти половину массы Юпитера, «бегемота» планетной линейки в нашей Солнечной системе. Эта планета около звезды 51 Пегаса оказалась первой в списке целого класса экзопланет, названных позднее «горячие Юпитеры», которые отличаются большой массой и вращаются в опасной близости от своего светила.
 
Любая планета сама по себе не излучает свет, который можно было бы заметить при сравнении со звездой. Она просто отражает свет, исходящий от родительской звезды. Кроме проблемы выявления такого слабого источника света яркое излучение звезды еще и затушевывает изображение планеты, дополнительно ухудшая ее обнаружение. По этим причинам астрономы наблюдали непосредственно лишь немногие из таких планет и редко могут отличить ее свет на фоне родительской звезды.
 
Для изучения экзопланет астрономы обычно используют непрямые методы исследования, основанные на гравитационных эффектах, подобных тем, что были разработаны для изучения темной материи и черных дыр. Некоторые из этих методов оказались очень эффективными и успешными. Самой распространенной стратегией поиска экзопланет — особенно типа «горячие Юпитеры» — оказалось измерение радиальной скорости, то есть колебаний звезды под воздействием притяжения планеты-компаньона с последующей проверкой астрономическими наблюдениями с Земли при помощи телескопов. Вот как этот метод работает: звезда, «приютившая» планету, будет реагировать на гравитацию планеты движением по крошечной орбите. Это приведет к обнаруживаемым малым изменениям скорости звезды, которые можно измерить по небольшим изменениям ее радиальной скорости по отношению к Земле. Такие отклонения могут быть измерены по доплеровскому сдвигу в спектре звезды. Этот метод не зависит от расстояния до звезды, но для поиска планет с меньшей массой, которые производят меньшие колебания, требуются данные более высокой точности. Поэтому описанный метод обычно применяют лишь при изучении достаточно близких к нам звездных систем, расположенных на расстояниях около 160 световых лет или меньше.

В обычный телескоп нельзя одновременно следить за несколькими звездами, однако применение описанного выше метода в случае «горячих Юпитеров» позволяет проводить измерения на расстояниях в несколько тысяч световых лет. Метод удобнее использовать для обнаружения массивных планет, близких к своим звездам. Еще легче обнаружить планеты, обращающиеся вокруг звезд с небольшой массой, поскольку в этом случае гравитационные эффекты проявляются сильнее. Кроме того, звезды с небольшой массой обычно вращаются медленнее. Быстрое вращение звезды приводит к искажению спектральных линий, что осложняет их регистрацию. По данным измерений радиальной скорости можно определить массу планет. «Горячие Юпитеры» легче всего обнаружить благодаря таким колебаниям, поэтому неудивительно, что к данному классу относились все обнаруженные этим методом экзопланеты, включая упомянутые выше первые, зарегистрированные Майором и Келозом. Сейчас считается, что планеты типа «горячие Юпитеры» формируются не там, где мы их наблюдаем — около родительской звезды, а на больших расстояниях от нее и лишь позднее мигрируют внутрь системы, ближе к звезде. Обычно температура этих горячих, раздувшихся газовых планет-гигантов выше, чем на Венере, что делает их совершенно непригодными для известных нам форм жизни.
 
С повышением точности измерений астрономы научились регистрировать все более слабые колебания скорости звезд и постепенно выявлять экзопланеты со все меньшими массами. Первоначально такой «охотой» занимались две конкурирующие группы. В первую входили два упомянутых швейцарца, а во вторую — группа из Калифорнийского университета в Беркли, возглавляемая Джеффри Марси. Обе группы проводили мониторинг ближайших звезд, измеряя их скорости почти 20 лет. Важным достижением в этом направлении стало обнаружение группой Беркли первой многопланетной системы вокруг Ипсилон Андромеды на расстоянии около 44 световых лет от нас. К настоящему времени нашли четыре планеты, вращающиеся вокруг системы из двух звезд. Все эти планеты по размерам сравнимы с Юпитером.
 
Второй способ обнаружения планет — транзитный метод, и именно его использовал космический спутник НАСА Kepler для выявления тысяч кандидатов. Если планета проходит по диску родительской звезды, то измеряемая яркость изменяется на очень малую долю. Мы это недавно наблюдали в нашей Солнечной системе при прохождении Венеры по диску Солнца в 2012 г. Уменьшение яркости может быть измерено, и это позволяет затем определить радиус проходящей по диску звезды планеты.
 
Прохождение Венеры по диску Солнца.
 
Прохождение Венеры по диску Солнца. Комбинированное изображение, составленное их 171 последовательных снимка. Источник NASA\Goddard Space Flight Center
 
Конечно, регистрируемое затемнение зависит от относительных размеров звезды и планеты. Например, для звезды HD209458 уменьшение светимости составило менее 2%. Недостатком описываемого метода является то, что прохождение может наблюдаться только при особом положении орбиты в системе «звезда — планета» по отношению к наблюдателю. Кроме того, звезда и планета могут наблюдаться только из космоса вследствие сильных искажений, вызываемых атмосферой Земли. К счастью, камера на борту космического аппарата Kepler имеет очень высокую точность, позволяющую измерить ослабление яркости на уровне нескольких процентов.
 
К 10 ноября 2015 г. число обнаруженных экзопланет превысило 5000, включая планеты в составе 484 зарегистрированных мультипланетных систем. За пределами Солнечной системы максимальным числом точно установленных планет обладают пока звезды Kepler 90 и HD10180 (семь и четыре, соответственно). Наиболее близкой к нам мультипланетной системой является звезда Gliese 876 с четырьмя экзопланетами, расположенная на расстоянии 15 световых лет от нас. С учетом этой системы можно утверждать, что на расстояниях до 50 световых лет мы уже знаем о 20 мультипланетных системах, но большая их часть располагается гораздо дальше.
 
В настоящее время «охота» за планетами превратилась в настоящую индустрию. Начавшись 15 лет назад с работы всего нескольких исследователей и инженеров, она превратилась в обширный раздел большой науки. В разработке, эксплуатации и изучении данных со спутника Kepler принимали участие исследовательские команды из сотен специалистов. Опытные «охотники за планетами» отмечают, что, поскольку практически почти все звезды окружены планетами (а некоторые — большим числом планет), даже грубая оценка позволяет понять, что число планет в видимой нами Вселенной может превышать число звезд! Эти соображения повышают шансы обнаружить в космосе жизнь, особенно при увеличении числа открываемых новых планет или их спутников. Основанные на углероде формы жизни могут существовать только в определенных температурных интервалах, препятствующих разрушению органических молекул. При экстремально холодных температурах, ожидаемых в открытом космосе, скорости химических реакций существенно понижаются, что может замедлить или даже сделать невозможным протекание многих быстрых метаболических реакций, необходимых для поддержания жизнедеятельности высокоорганизованных форм мыслящей жизни. Таким образом, для основанной на углеродных молекулах формах жизни остается лишь одна удобная для существования ниша обитания, а именно планеты и их спутники, где при умеренных температурах могут жить и развиваться сложные и высокоразвитые формы жизни, которые можно сравнить с земными.
 
Говоря откровенно, я считаю, что, как и при обсуждении антропного принципа, земляне часто настроены излишне эгоцентрично в отношении обсуждаемой проблемы и их доводы или оценки основываются на полностью антропоцентрической точке зрения. Может быть, это просто недостаток воображения, который удерживает нас от путешествия за пределами знакомой жизни, или недостаток интеллекта, чтобы увидеть ее проявления? Вполне возможно, что разумная жизнь может возникнуть в кажущихся нам непривычными условиях существования и при необычных обстоятельствах. На Земле обнаружены некоторые виды экстремофилов, то есть форм жизни, способных длительно оставаться живыми при самых жестоких условиях среды существования. Например, можно отметить два вида термофильных бактерий, приспособившихся к очень высоким температурам: Thermus aquaticus (живущих в горячих источниках Йеллоустонского национального парка США при температуре 71 °C) и Pyrolobus fumarii (обнаруженных в так называемых «курительных трубках» геологического хребта на дне Атлантического океана с температурой 113 °C). С другой стороны, на Земле обнаружены и криофильные бактерии, способные выживать при экстремально низких температурах (например, Psychrobacter, существующие в диапазоне температур от –10 °C до 42 °C). 
 
Сам факт существования таких микроорганизмов доказывает высокую адаптивность и приспособляемость форм жизни к самым суровым условиям окружающей среды: например, Земля пережила пять ледниковых периодов и даже смену магнитных полюсов примерно 11 700 лет назад. Поэтому кто знает, какие формы жизни могут возникать на экзопланетах? Немало этих планет достаточно удалены от своих родительских звезд, чтобы вода (если она там присутствует) оставалась в жидком состоянии. Поэтому многие могли бы быть суперземлями — планетами, которые немного более массивны, чем Земля, но менее массивны, чем Уран и Нептун. Дополнительный интерес к этому направлению исследований возник после пресс-конференции 15 июля 2015 г. в Лондоне, где Стивен Хокинг и русский миллиардер Юрий Мильнер объявили о начале реализации совместного проекта под названием «Прорыв в прослушивании» (Breakthrough Listen), крупнейшей инициативы по детектированию сигналов внеземной жизни. 
 
Мильнер великодушно выделил на эти цели $100 млн. Часть из них пойдет на оплату астрономических наблюдений, которые необходимо провести с использованием двух далеко разнесенных телескопов. Одним из них будет телескоп имени Роберта С. Бёрда в Грин-Бэнк (штат Виргиния), другим — радиотелескоп обсерватории Паркса в австралийском штате Новый Южный Уэллс. Как и в случае «Телескопа горизонта событий», специально созданного для поиска черной дыры в центре нашей Галактики, комбинированное применение двух разнесенных телескопов превращает всю планету в очень большой радиотелескоп с гигантским размером, эквивалентный одному зеркалу, которое протянулось от США до Австралии, для прослушивания радиосигналов, передаваемых разумными существами в других местах. Объявляя об этом совместном проекте, Хокинг сказал: «…В бесконечной Вселенной должны существовать другие проявления жизни… или вы предпочитаете бродить по безжизненному космосу? В любом случае особых сомнений у нас нет». Мильнер заявил, что он принял участие в этой инициативе, поскольку у него внутреннее чувство того, что мы не одиноки во Вселенной. Выступая на пресс-конференции, Мильнер сказал: «Я думаю, что это маловероятное, но очень важное событие. Независимо от того, какой мы получим ответ, это будет мощный ответ. Поэтому мы должны использовать лучшие технологии и лучшие из доступных инструментов для получения ответа». Все мы с нетерпением ждем возможность подслушать переговоры инопланетян.
 
Центральной проблемой всех дискуссий — поиски следов жизни и разумной жизни, ее форм и возможностей существования во Вселенной, разработка лучших методик общения с инопланетянами — остается вопрос о том, насколько уникальны мы сами. Другими словами, нам предстоит определить и найти собственное место в окружающем мире. Стремительное развитие космологии давно выявило, что мы не уникальны. Наша планета вовсе не является центром Вселенной. Наша Солнечная система — всего лишь одна из множества ей подобных. Наша Вселенная тоже ничем не выделяется среди других, хотя природа ее главных составляющих — темной энергии и темной материи — остается неуловимой для нас. Наши глаза не настроены так, чтобы увидеть большую часть реальности. Тем не менее, хотя мы и кажемся незначительными, у нас как вида значительные возможности. Мы решали и отвечали на вопросы о Вселенной, которые казались невозможными и неразрешимыми. Мы уже добились замечательного прогресса в росте общего объема знаний и развитии методов познания. Несмотря на ограниченность наших когнитивных способностей (общие размеры нашего черепа и мозга не превышают размеров дыни), нам удалось в результате исследований разгадать многие секреты окружающего мира. Однако, с другой стороны, мы все еще остаемся готовыми к уничтожению не только своего биологического вида, единственной известной нам формы разумной жизни, но и всей вырастившей нас небольшой зеленой планеты. Наряду с любознательностью по отношению к космосу на нас возлагаются и неотложные земные обязанности, о которых нельзя забывать.
 
Сейчас мы с нетерпением и трепетом ждем новых открытий: синтез интересных органических молекул, выявление биомаркеров, обнаружение признаков воды на недавно открытых планетах. Поиски разумной жизни затянулись, но и в этом направлении мы продвинулись достаточно далеко. Джон Мичелл не мог и представить, что мы сможем проследить орбиты звезд вокруг черной дыры в центре Млечного Пути, а сейчас мы уже обладаем технологиями, которые всего полвека назад были за гранью самых смелых фантазий ученых.
 
Итак, что еще нам предстоит понять и нанести на карту? Передний край науки привел нас к изучению самых больших и самых малых масштабов. С одной стороны, мы тщательно изучаем нашу Вселенную, с другой — внимательно рассматриваем нашу Галактику и рассуждаем о собственной сущности. В обоих случаях мы ищем компаньонов в «зоопарке вселенных», соответствующих всем возможным проявлениям шести фундаментальных констант, и сообщество разумных существ, которые заставят нас задуматься, что значит быть живым.
 
Глава из книги Приямвада Натараджан "Карта Вселенной. Главные идеи, которые объясняют устройство космоса"

«Гений есть терпение мысли, сосредоточенной в известном направлении»

Исаак Ньютон

Файлы

Рождение разума. Загадки нашего сознания

Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман!

Эволюция физики (А. Эйнштейн Л. Инфельд)

Устройство нашей Вселенной