7. Вселенная и жизнь
Рассматривая факторы, которые естественным образом противостоят в природе росту энтропии и тем самым «тепловой смерти» вселенной, нельзя пройти мимо биологических процессов, то есть деятельности живых организмов. Ведь жизнь — это не что иное, как одна из полноправных форм существования материи.
Движение живой материи обладает целым рядом существенных качественных отличий. Не учитывать этого нельзя, так как живая и неживая материя сосуществуют в природе и оказывают определенное влияние друг на друга.
Как мы уже говорили, замкнутая физическая система с течением времени переходит от состояний менее вероятных к состояниям более вероятным. Однако этот закон справедлив только для явлений неорганического мира. Что же касается биологических процессов, то они как раз чаще всего приводят к созданию состояний, которые во всяком случае не являются наиболее вероятными. В качестве наглядного примера такого рода можно привести хотя бы образование залежей каменного угля, исходным материалом для которого послужила древняя растительность. То же самое можно сказать и о формировании земной атмосферы. Ведь было время, когда в воздушной оболочке Земли совершенно отсутствовал свободный кислород. Он выделен в атмосферу живыми организмами: бактериями, водорослями, растительностью.
Жизнь против энтропии
В еще большей степени все сказанное относится к разумной деятельности человека. Большинство состояний, которые человек создает искусственным путем, с точки зрения развития процессов неорганического мира является весьма маловероятным. Здания, машины, станки, приборы, ракеты… — все, что создано руками людей, — могли ли эти продукты разума человека и его труда возникнуть случайно, в ходе естественных процессов? Могли ли в результате случайного соединения различных молекул возникнуть в природе сами по себе такие сооружения, как, скажем, стадион «Динамо» в Москве, или Шуховская башня — антенна Московского телевидения, или современный завод, или автомобиль, теплоход, космический корабль? Каждому ясно, что вероятность подобных событий практически равна пулю. Человек же в процессе своей деятельности сознательно создает подобное состояние.
Тем самым деятельность человека представляет собой процесс, диаметрально противоположный тому естественному ходу развития событий, при котором всякая замкнутая физическая система стремится к наиболее вероятному состоянию, то есть к состоянию полного равновесия.
Какими же факторами определяются масштабы этого «обратного» процесса, по существу, противостоящего росту энтропии?
Чтобы характеризовать вероятность того или иного состояния, во многих случаях можно отказаться от терминологии теории вероятности и воспользоваться понятиями порядка и беспорядка. Вряд ли стоит специально доказывать, что беспорядок гораздо более вероятен, чем порядок. Каждому должно быть понятно, что превратить порядок в беспорядок куда проще, чем достичь обратного. Таким образом, эволюция системы от состояний менее вероятных к более вероятным есть не что иное, как постепенный переход от порядка к беспорядку, от упорядоченности к хаосу.
Итак, возрастание энтропии означает уменьшение организованности процессов, протекающих в данной системе.
В противоположность этому деятельность живых существ, и в первую очередь человека, представляет собой процесс, главной характерной чертой которого является стремление к организации.
Что же касается масштабов этого процесса, то они непосредственно зависят от величины так называемой информации.
Понятие информации приобрело особо важное значение в связи с возникновением и развитием кибернетики, которая как раз и занимается изучением законов накопления, передачи, хранения, переработки и выдачи информации о различных явлениях окружающего нас мира в целях наиболее успешного воздействия на него.
Таким образом, между энтропией и информацией существует известная аналогия, или, лучше сказать, «аналогия наоборот». Если энтропию можно с полным правом считать мерой хаоса и разрушения, то информация — мера организации и упорядоченности процессов. Рост информации активизирует сознательную деятельность человеческого общества, делает ее более эффективной и тем самым ведет к уменьшению беспорядка, к уменьшению энтропии.
Но если все это так, то вопрос о существовании и формах жизни, и в первую очередь разумной жизни во вселенной, а также о накоплении информации разумными обитателями космических миров приобретает особенно принципиальное значение.
В данном случае, разумеется, речь идет не о возможности существования жизни на ближайших к нам планетах — Венере и Марсе, а о распространенности жизни по крайней мере в нашей Галактике.
Вселенная обитаема
На протяжении многих веков защитники религии отстаивали представление о том, что наша Земля будто бы является центром мироздания, а человек «венцом творения». На Земле происходят все события, описанные в священных книгах. Именно сюда для искупления людских грехов спустился с неба мифический Иисус Христос.
Предположение о том, что жизнь может существовать и на других небесных телах, служители церкви рассматривали как посягательство на основы основ религиозного мировоззрения, считали ересью. Недаром был сожжен на костре по приговору церковного трибунала великий Бруно, отстаивавший идею множественности обитаемых миров.
Современные богословы стараются делать вид, что существование жизни на других небесных, телах будто бы не противоречит религиозному мировоззрению.
Постаравшись забыть о сожжении Джордано Бруно, церковь признает возможность жизни на других планетах, даже используя это обстоятельство как одно из доказательств существования бога и его всемогущества.
Но это не более чем уловка. В действительности же существование жизни вне Земли находится в непримиримом противоречии с основами религиозного вероучения. И дело не только в том, существует ли жизнь лишь на Земле или на какой-либо еще планете, а в вопросе о самой сущности жизни, о ее естественном или сверхъестественном происхождении и о той роли, какую она играет в природе. В связи с этим на проблеме распространенности жизни во вселенной мы остановимся как можно более подробно.
Материалистическая наука всегда стояла на точке зрения множественности обитаемых миров. При этом она исходила из того, что жизнь является высшей формой развития материи, закономерно возникающей при определенных условиях из неживой, неорганической природы. Но только в последнее время благодаря успехам современной науки появилась возможность от этих общих, философских соображений перейти к некоторым конкретным фактам.
Живое и неживое
Сейчас можно считать твердо установленным, что у нас на Земле жизнь возникла в отдаленные времена естественным путем из неживых, неорганических веществ при определенных внешних условиях. Советский ученый академик А. И. Опарин, автор широко известной теории происхождения жизни, высказал предположение о том, что она скорее всего должна была появиться тогда, когда поверхность нашей планеты представляла собой сплошной океан, окруженный атмосферой, состоящей из смеси аммиака, метана, водорода и паров воды. Как известно, основу живого вещества составляют белки, в свою очередь состоящие из так называемых аминокислот, способных соединяться в различных комбинациях. Но могли ли в условиях, о которых говорилось выше, из неорганических веществ, образоваться аминокислоты? Ответ на этот вопрос был получен несколько лет тому назад профессором Колумбийского университета С. Миллером, которому удалось в своей лаборатории получить аминокислоты, воздействуя на смесь водяных паров, метана и аммиака электрическими разрядами. Аналогичные исследования были проведены также советскими учеными Т. Павловской и А. Пасынским. В их опытах аминокислоты образовывались из исходных неорганических веществ под действием ультрафиолетовых лучей.
Все это свидетельствует о том, что исходные продукты, необходимые для образования живого белка, возникают естественным путем, в природных условиях. В свое время такие условия сложились у нас на Земле, они могли сложиться и на других небесных телах.
Разумеется, формы жизни во вселенной могут быть весьма разнообразными. Но если речь идет о формах жизни, близких к земным, то главные условия их возникновения и развития — это наличие воды, которая входит в состав живой клетки, газовой атмосферы определенного состава, необходимой для газового обмена организма с внешней средой, и подходящих тепловых факторов, то есть не слишком низкой и не слишком высокой температуры.
Если говорить о распространенности жизни в пределах нашей планетной системы, то здесь необходимо выделить своеобразный тепловой пояс жизни. В этот пояс входят три планеты: Венера, Земля со своим спутником — Луной и Марс со своими двумя спутниками — Фобосом и Деймосом. На Меркурии, расположенном вблизи Солнца, температура слишком высока, на планетах, более далеких от Солнца, чем Марс, — слишком низка.
Есть ли жизнь на луне?
Обратимся прежде всего к ближайшему небесному телу, нашему естественному спутнику — Луне. На первый взгляд здесь необходимые для жизни условия полностью отсутствуют. На Луне нет атмосферы, нет воды, наконец, там происходят весьма резкие колебания температуры. В течение лунного дня, длящегося около 13 земных суток, лунная почва нагревается примерно до 130 градусов выше нуля, зато в течение такой же длинной лунной ночи она остывает до —150—170 градусов С. Тем не менее при отправке на Луну второй советской космической ракеты к обычным предстартовым операциям добавилась еще одна, не совсем обычная. Приборный контейнер, предназначенный для доставки на Луну, был тщательно стерилизован. Ни один земной микроб, ни одна бактерия не должны были попасть на лунную поверхность.
Но зачем понадобилась столь странная предосторожность? Разве Луна не мертвое, безжизненное тело, очутившись на котором даже микроорганизмы все равно неизбежно погибли бы? Оказывается, даже на Луне не исключена возможность существования недолговечных низших растительных организмов, которые могут жить в атмосфере углекислого газа, выделяющегося из трещин на дне некоторых кратеров, и черпать необходимые им питательные вещества из почвы.
Именно по этой причине и была осуществлена стерилизация аппаратуры советской космической ракеты. Ведь если бы мы занесли на Луну земные микроорганизмы, они могли бы там размножиться, и тогда решение проблемы собственных форм жизни на Луне было бы в будущем весьма затруднено.
Весьма вероятно, что не только на Луне, но и на поверхности других планет, а возможно, и в самом космическом пространстве будут обнаружены разнообразные микроорганизмы. В настоящее время можно считать доказанным, что микробы и бактерии способны приспосабливаться к самым, казалось бы, неблагоприятным условиям. Не говоря уже о том, что многие микроорганизмы способны в течение длительного времени переносить довольно сильное нагревание и глубокое охлаждение, некоторые формы бактерий могут существовать даже в условиях интенсивных ультрафиолетовых и радиоактивных излучений, губительных для высокоорганизованных земных существ. Споры микроорганизмов были с помощью шаров-зондов найдены в атмосфере на больших высотах; известны бактерии, живущие непосредственно на урановых рудах; а не так давно французские ученые обнаружили бактерии в тяжелой воде атомного реактора. В печати появился также ряд сообщений о том, что органические вещества внеземного происхождения найдены в некоторых метеоритах.
Поэтому вполне вероятно, что в недалеком будущем при изучении космоса удастся обнаружить неизвестные нам микроорганизмы.
Еще важнее решение проблемы существования на планетах солнечной системы более высокоорганизованных форм жизни, и в первую очередь растений.
Наличие растительности на Луне маловероятно. Поэтому обратимся ко второму небесному телу, расположенному в тепловом поясе жизни солнечной системы, — планете Венере. По своим «внешним данным» Венера во многом напоминает Землю. Ее поперечник лишь немного меньше поперечника нашей планеты; так же, как и Земля, она окружена атмосферной оболочкой.
Таинственная Венера
Современные астрономические данные говорят о том, что в атмосферном океане Венеры присутствуют углекислый газ и водяной пар. В 1962 году советскими астрономами в атмосфере Венеры был обнаружен и кислород. К сожалению, небо Венеры всегда пасмурно. Планету окутывает со всех сторон густая пелена совершенно непрозрачной облачности. Оказавшись на поверхности Венеры, мы были бы совершенно лишены возможности любоваться звездным небом, видеть Солнце. И когда астрономы направляют на Венеру телескопы, они наблюдают лишь верхнюю кромку ее облачности. Это сильно затрудняет изучение физических условий на Венере. Единственным вестником, способным рассказать о том, что происходит за облачным занавесом на поверхности планеты, служат радиоволны, беспрепятственно пронизывающие любую облачность.
Как и всякое нагретое тело, почва Венеры излучает радиоволны, которые могут быть обнаружены и зарегистрированы нашими радиотелескопами. Изучение этих волн на первых порах показало, что их свойства соответствуют температуре источника, равной 300 градусам тепла. Подобная температура совершенно непригодна для жизни. Однако в последнее время советскими астрономами были получены новые интересные данные, указывающие на то, что радиоизлучение Венеры скорее всего имеет не тепловую природу, а обусловлено какими-то иными причинами. Источниками этого радиоизлучения могут быть электрические явления, протекающие либо в атмосфере планеты, либо в окружающих ее радиационных поясах, подобных земным. А это значит, что оценка в 300 градусов значительно завышена и ее необходимо пересмотреть. Скорее всего она близка к теоретическим расчетам и находится на уровне ниже 100 градусов, то есть пригодна для жизни. Но в распоряжении науки пока пет конкретных данных о наличии жизни на поверхности «облачной» планеты.
Из всех планет, расположенных в тепловом поясе солнечной системы, лучше всего исследована планета Марс, четвертая по расстоянию от Солнца.
Загадки Марса
Вот уже на протяжении многих десятилетий красноватая планета привлекает к себе внимание ученых, да и не только ученых.
Еще в конце прошлого столетия итальянский астроном Скиапарелли обратил внимание на правильную сеть тонких, длинных линий, покрывавших всю поверхность планеты. Эти линии получили название каналов. А вскоре другой исследователь Марса, американец Персиволь Ловелл, разработал увлекательную гипотезу, согласно которой каналы — это гигантская оросительная система, построенная разумными обитателями Марса — марсианами.
С тех пор прошло много лет. Другие исследователи, наблюдая Марс в более мощные телескопы, каналов не обнаружили. Тогда у некоторых ученых сложилось мнение, что каналов вообще не существует, а то, что казалось каналами, — это отдельные детали на поверхности планеты, которые при небольшом увеличении сливаются в сплошные линии.
Фотографические исследования каналов, предпринятые в 40-х годах, снова подтвердили их существование. А в 1956 году американцу Ричардсону удалось с помощью крупнейшего телескопа с зеркалом диаметром в 2,5 метра наблюдать очень большое количество каналов. Они выглядели как сеть неправильно расположенных синеватых жилок. Это указывает на естественное происхождение каналов. Видимо, наблюдения Скиапарелли, которому каналы казались геометрически правильной сеткой, были не совсем точными. Каналы в 1956 году наблюдали и другие ученые, но природа этих удивительных образований до сих пор неизвестна.
Огромный интерес представляет собой также вопрос о том, есть ли на поверхности Марса вода. Ведь без воды не может быть и жизни.
Еще раньше было известно, что на Марсе нет больших открытых водных поверхностей. Такие водоемы должны были бы давать в лучах Солнца яркие блики. Но никто никогда подобных бликов на Марсе не наблюдал. Кроме того, средняя температура на Марсе значительно ниже земной, и поэтому открытые водоемы должны были бы там промерзнуть до дна и никогда бы не отогрелись. И все же многие исследователи Марса считали, что жидкая вода на его поверхности существует; об этом, казалось, убедительно свидетельствовало уменьшение в весенне-летнее время — «таяние» — белых пятен, расположенных в полярных областях планеты, — полярных шапок.
Однако советский ученый профессор А. И. Лебединский пришел к выводу, что при тех физических условиях, которые имеются на поверхности Марса, воды в жидком состоянии там не может быть. Жидкая вода должна немедленно испаряться, а водяной пар быстро замерзать и оседать на поверхности в виде тонкого слоя инея. Это предположение находит себе подтверждение в астрономических наблюдениях. В 1956 году на Марсе несколько раз появлялись большие белые пятна, которые, по-видимому, и представляли собой снегоподобные или инееподобные осадки, осевшие на значительной части поверхности планеты. По мнению профессора Лебединского, и полярные шапки также представляют собой тонкий слой инея, толщиной всего лишь в 2—3 миллиметра. Изменение размеров полярных шапок весной он объясняет их испарением, происходящим в результате повышения температуры.
Быть может, вам приходилось наблюдать, как испаряется твердая углекислота, «сухой лед». Он не тает, а сразу переходит из твердого состояния в газообразное. Очевидно, то же самое происходит и с твердой водой на Марсе.
Марсианская почва скорее всего представляет собой слой льда или вечной мерзлоты. Жидкая же вода может находиться там лишь на значительной глубине. Однако, по мнению профессора Лебединского, марсианские растения, если они действительно существуют, могут доставать ее оттуда с помощью развитой корневой системы.
Что же касается общих запасов воды на Марсе в виде вечной мерзлоты и подпочвенных вод, то они, по-видимому, сравнимы с земными, поскольку обе эти планеты формировались в сходных условиях.
В связи с подобными представлениями о воде на Марсе была высказана оригинальная идея, связывающая марсианские каналы с трещинами, образующимися в толще льда или вечной мерзлоты.
Все наблюдатели Марса единодушно отмечали, что во время великого противостояния, то есть наибольшего сближения Земли и Марса, 1956 года атмосфера планеты была очень сильно замутнена, из-за чего часто нарушалась видимость отдельных деталей.
В атмосфере Марса носились тучи песка и пыли, поднятые ветром с поверхности планеты. Очевидно, одна из таких песчаных бурь и закрыла от нас полярную шапку в сентябре 1956 года.
Это предположение получило подтверждение в работах советского астронома Н. Н. Сытинской, которой удалось показать, что желтоватая мгла состояла из тех самых частиц, из которых состоит и поверхность планеты.
То обстоятельство, что на Марсе действительно бушуют песчаные бури, является весьма важным аргументом в пользу предположения о том, что «моря» в действительности представляют собой зоны растительности. В самом деле, очертания «морей» в течение многих лет остаются почти неизменными. Между тем всякие иные образования, кроме растительных, были бы неизбежно засыпаны песком. Опыт Земли свидетельствует о том, что только растительность может столь успешно сопротивляться наступлению пустыни.
В последнее время советские ученые и одновременно с ними французский астроном Дольфюс пришли к выводу, что красновато-желтая мгла, наблюдаемая по временам на Марсе, представляет собой скорее не пылевые бури, а сухие туманы, состоящие из мельчайших частиц одной из разновидностей железной руды — лимонита, которые даже при небольшом ветре могут подниматься в воздух.
Однако неизменные очертания «морей» — далеко не единственный факт, свидетельствующий в пользу их растительной природы. В период «таяния» южной полярной шапки по ее окраине появляется темная каемка, имеющая на первых порах красновато-коричневый цвет, который затем переходит в голубовато-зеленый. Подобное явление отчетливо наблюдалось в 1956 году.
Хорошо известно, что живые организмы на ранних стадиях своего развития последовательно повторяют некоторые черты своих далеких предков. Выдающийся исследователь Марса профессор Г. А. Тихов считал, что когда-то климат этой планеты был значительно теплее и растения тех времен выработали в себе в качестве защитного свойства способность отражать ненужные им красные лучи вместе с теплом, которое они несут с собой. Благодаря этому древняя растительность Марса должна была иметь хорошо выраженный красный цвет.
В дальнейшем же на Марсе значительно похолодало, и красноватая растительность постепенно сменилась зеленовато-голубоватой, более приспособленной к суровым климатическим условиям. Однако и до сих пор пробивающиеся сквозь почву молодые побеги окрашены именно в тот цвет, которым обладали их далекие предки.
Важное свидетельство в пользу наличия растительности на Марсе было получено во время наблюдений 1956 и 1958 годов американским астрономом Синтоном. В результате весьма тщательных исследований ему удалось обнаружить, что лучи света, отраженные марсианскими «морями», обладают теми же характерными особенностями, которые имеются у световых лучей, отраженных органическими молекулами. Любопытно, что Синтону удалось также установить, что свет, идущий к нам от других областей поверхности Марса, подобной особенностью не обладает.
Таким образом, в распоряжении современной науки есть убедительные данные в пользу того, что на Марсе действительно существуют какие-то формы органической жизни.
Однако многое все еще остается неясным.
В марсианской атмосфере много углекислого газа, но даже самые тщательные исследования не позволили обнаружить в ней присутствие свободного кислорода. Расчеты показывают, что если даже со временем появятся еще более чувствительные измерительные приборы и кислород на Марсе все-таки будет в конце концов найден, то его там содержится не более одной тысячной доли того, что присутствует в земной атмосфере, в противном случае он был бы обнаружен современными методами исследования.
И дело не только в том, что кислород необходим для дыхания животных, но главным образом в том, что кислород, содержащийся в атмосфере Земли, — это кислород органического происхождения. Он образовался в результате деятельности живых организмов. И если бы в один далеко не прекрасный день на нашей планете исчезли все растения, то уже через три года в ее воздушной оболочке вовсе не осталось бы свободного кислорода. Наличие кислорода в земной атмосфере есть прямое следствие существования жизни.
Между тем жизнь на Марсе, если она есть, почему-то ведет себя иначе. Ученые пытаются найти этому какое-либо объяснение. Так, высказывается предположение, что марсианские растения не выделяют кислород в атмосферу, а удерживают его в своей корневой системе, подобно некоторым земным болотным растениям.
Спутники Марса искусственные?
Изучение Марса приобретает в настоящее время особый интерес еще и потому, что несколько лет назад профессором И. С. Шкловским была выдвинута интересная гипотеза о природе спутников этой планеты: Фобоса и Деймоса. Эти маленькие спутники, расположенные довольно близко к поверхности Марса, обладают целым рядом любопытных особенностей. Самая удивительная из них состоит в том, что с течением времени в движении Фобоса наблюдается заметное торможение. Тщательно рассмотрев все возможные причины этого удивительного явления, некоторые астрономы пришли к выводу, что атмосферная оболочка Марса оказывает сопротивление движению Фобоса. Постепенно теряя высоту, Фобос приближается к поверхности планеты, подобно тому как это происходит с искусственными спутниками Земли.
Но тогда газовая оболочка Марса должна иметь значительно большую плотность, чем та, которой она обладает в действительности, либо Фобос должен быть необычайно легким для своих размеров.
Расчеты приводят к выводу, что Фобос должен представлять собой полое тело. Только при этом условии разреженная атмосфера Марса способна тормозить его движение в необходимой степени.
Проверка и дальнейшее развитие этой интересной научной гипотезы — дело будущего. На ее основе можно сделать ряд интересных предположений. Маловероятно, чтобы полый спутник мог образоваться естественным путем. Остается предположить, что Фобос и Деймос — искусственные спутники, созданные разумными обитателями Марса — марсианами в отдаленном прошлом, когда цивилизация на этой планете достигала достаточно высокого уровня развития. Двигаясь в плоскости экватора, спутники Марса могли представлять собой обитаемые космические станции и выполнять разнообразные функции. Но об этом сейчас можно только гадать.
Однако в наши дни проблема, так долго мучившая астрономов, близка к разрешению. Недалеко время, когда автоматические ракеты приблизятся к Марсу и Венере, а затем опустятся на их поверхности, и тогда загадка существования жизни на других планетах солнечной системы наконец перестанет быть загадкой.
Первая межпланетная трасса была проложена советскими учеными еще в 1960 году запуском межпланетной станции по направлению к планете Венера. 1 ноября 1962 года в Советском Союзе была запущена автоматическая межпланетная станция по направлению к планете Марс. Первых успехов добились в последнее время в этой области американские ученые. В декабре 1962 года американская станция «Маринер-2» достигла района планеты Венера. Тем самым положено вполне реальное начало принципиально новому методу планетной астрономии — изучению планет с помощью автоматических станций в непосредственной близости от их поверхности с последующей передачей полученных данных на Землю радиотелеметрией или по телевизионному каналу.
Если в космосе удастся обнаружить и исследовать растительные формы жизни, это не только откроет путь к более глубокому изучению целого ряда биологических проблем, но и будет иметь огромное практическое значение. Человек получит возможность исследовать приспособляемость жизни к условиям высоких и низких температур, безводных пустынь и горячих океанов и использовать эти ценнейшие сведения в практике сельского хозяйства.
Таково состояние вопроса и перспективы изучения жизни в нашей солнечной системе. Вместе с тем почти с полной уверенностью можно утверждать, что в ее пределах — по крайней мере в настоящее время — единственная планета, населенная разумными существами, — это наша планета Земля.
Существуют ли другие «солнечные системы»?
А как обстоит дело в других областях вселенной? Существуют ли в просторах космоса обитаемые миры? Есть ли на других небесных телах разумные существа, подобные человеку и достигшие высокого уровня цивилизации?
Каковы бы ни были формы разумной жизни, она, очевидно, может существовать только на планетах, несамосветящихся спутниках звезд. Поэтому проблема в значительной степени сводится к ответу на вопрос о том, существуют ли вокруг других звезд планетные системы, подобные солнечной.
Еще сравнительно недавно среди астрономов было распространено представление о том, что планетные системы, подобные солнечной, — величайшая редкость во вселенной.
Данные современной астрономии относительно происхождения Земли, солнечной системы и звезд свидетельствуют о том, что образование планетных систем представляет собой вполне закономерный этап в развитии некоторых классов звезд.
Но если у других солнц и существуют темные, холодные спутники, то как их обнаружить? Ведь даже ближайшие звезды настолько далеки от нас, что при наблюдении в самые мощные телескопы выглядят точками. Нечего и говорить, что такие небесные тела, как планеты, которые обладают гораздо меньшими, чем звезды, размерами и светят слабым, отраженным светом своих солнц, обнаружить непосредственными оптическими наблюдениями практически невозможно.
Однако было замечено, что некоторые звезды совершают своеобразные колебания, отклоняясь то в одну, то в другую сторону от своего обычного, «среднего» положения на небе. Расчеты, проведенные астрономами, показали, что это явление может объясняться только притяжением со стороны темных, планетообразных спутников, обращающихся вокруг таких звезд. Однако зарегистрировать подобные колебания чрезвычайно трудно, и пока что их удалось наблюдать лишь у нескольких звезд, причем значительная часть этих наблюдений требует еще дальнейшей тщательной проверки.
Пока существует лишь одна звезда, для которой подобную задачу можно считать разрешенной. Эта звезда находится в созвездии Лебедя и значится в современных звездных каталогах под номером 61. Первые упоминания о 61-й Лебедя относятся еще к середине XVIII столетия, а в 1725 году она уже вошла в один из звездных каталогов как двойная, то есть состоящая из двух звезд, обращающихся вокруг общего центра тяжести. В 1893 году немецкий астроном Вильзинг обнаружил, что расстояние между обеими звездами пары с течением времени меняется. На этом основании он высказал предположение, что у 61-й Лебедя есть темный спутник. В последующие годы на эту тему был опубликован целый ряд работ, содержащих весьма противоречивые результаты. Между тем к 1940 году в Пулковской обсерватории накопился огромный материал почти 40-летних фотографических наблюдений 61-й Лебедя, систематически проводившихся с 1902 года. Тщательный анализ 129 пластинок позволил советскому астроному А. Н. Дейчу не только подтвердить существование темного спутника 61-й Лебедя, но и определить его массу. Она оказалась равной двум сотым массы Солнца.
Если у нас пока нет возможности определить для каждой звезды в отдельности, есть ли у нее планетная система, то нельзя ли хотя бы примерно оценить общее количество звезд, обладающих планетами?
Оказывается, подобная возможность существует. Астрономия выяснила, что все звезды, в том числе и наше Солнце, вращаются вокруг своих осей. Вращение Солнца, например, можно легко обнаружить по перемещению так называемых солнечных пятен.
Наблюдения показали, что разные звезды вращаются с различными скоростями. Наиболее быстрым вращением обладают горячие голубые звезды, а с понижением температуры скорость вращения постепенно уменьшается.
У звезд с температурой около 6500 градусов скорость вращения падает весьма резко. Если экваториальные области, расположенные на поверхности горячих голубых звезд, перемещаются со скоростью около 300—400 километров в секунду, то скорость вращения Солнца (поверхностная температура которого составляет около 6000 градусов) на экваторе достигает всего лишь 2—3 километров в секунду.
Таким образом, по скорости вращения все звезды можно разделить на две группы: быстровращающиеся и медленновращающиеся. При этом звезды первой группы вращаются приблизительно в пятьдесят — сто раз быстрее звезд второй группы.
Чем же можно объяснить существование этих двух групп и столь резкое различие между ними? Почему Солнце вращается так медленно? Любая система тел, обращающихся вокруг некоторого центра, обладает так называемым запасом вращения, который тем или иным образом распределен между ее членами. В солнечной системе примерно 98% запаса вращения приходится на долю планет и только около 2 % — на долю самого Солнца. Но во всякой замкнутой механической системе тел, какой является и наша солнечная система, действует закон сохранения общего запаса вращения. Согласно этому закону запас вращения может как угодно перераспределяться между телами системы, но его общее количество всегда должно оставаться неизменным.
Представим себе на минуту, что все планеты солнечной системы присоединились бы к Солнцу, принеся с собой и весь тот запас вращения, каким они обладают. В результате Солнце стало бы вращаться значительно быстрее, и, что самое удивительное, как раз приблизительно в пятьдесят раз быстрее, чем в настоящее время. Таким образом, оставшись в одиночестве, Солнце перешло бы в группу быстровращающихся звезд.
С другой стороны, известно, что развитие горячих звезд идет в сторону постепенного понижения их поверхностных температур. В связи с этим напрашивается предположение, что молодое и «одинокое» Солнце вращалось с гораздо большей скоростью, чем в наше время. «Обзаведясь» планетами, оно каким-то образом передало им значительную часть своего запаса вращения. Вполне возможно, что подобным же перераспределением запаса вращения объясняется и медленное вращение многих других звезд.
Интересно отметить, что среди звезд, расположенных в той же области Галактики, что и наша звезда — Солнце, значительная часть, если не большинство, как раз медленновращающиеся. И поэтому нет ничего невероятного в том, что нас окружает множество планетных систем. Всего же в Галактике из 100 с лишним миллиардов звезд, по-видимому, несколько миллиардов обладают планетами.
Разумеется, обиталищем жизни, тем более разумной, может служить далеко не каждая планета. Прежде всего, она должна располагаться в тепловом поясе жизни данной планетной системы, то есть не слишком близко и не слишком далеко от своей центральной звезды-солнца. Но так как в состав каждой из планетных систем входит несколько планет, то можно ожидать, что по крайней мере одна или две из них должны находиться в благоприятных тепловых условиях.
Обитаемые миры
Есть еще одно ограничение: планета не должна быть ни слишком большой, ни очень маленькой. Гигантские планеты обладают водородными атмосферами, исключающими возможность жизни. Примером таких планет могут в нашей солнечной системе служить Юпитер и Сатурн. Наоборот, маленькие планеты, подобные Меркурию, не способны удержать около себя атмосферную оболочку.
Но и этого мало. Высокоорганизованная жизнь может существовать лишь на тех планетах, которые обращаются вокруг достаточно старых звезд. Ведь процесс эволюции от момента зарождения простейших форм жизни до развития высших форм цивилизации требует значительных промежутков времени.
Наконец, центральная звезда должна обладать достаточно спокойным «характером». Ее излучение, подобно излучению нашего Солнца, должно оставаться неизменным на протяжении миллиардов лет.
Но если даже учесть все эти и еще некоторые другие требования, то все же получится, что в Галактике существует по крайней мере около миллиарда звезд, обладающих населенными планетами. Конечно, не везде жизнь возникала в одно и то же время, поэтому следует считать, что достаточно высокая цивилизация в современную эпоху существует лишь на нескольких миллионах планет. А если говорить о непосредственных окрестностях Солнца, то можно ожидать, что в сфере радиусом около 100 световых лет, окружающей наше дневное светило, должны быть расположены одна-две подобные планетные системы.
Существуют, правда, и пессимистические взгляды на распространенность разумной жизни. Исходя из анализа процесса развития жизни на Земле, некоторые исследователи отмечают, что в истории нашей планеты было много узловых моментов, определявших направление дальнейшей эволюции органического мира. И то, что на каждом этапе эта эволюция пошла именно таким, а не каким-либо иным путем, зависело от чисто случайного стечения внешних условий. Ввиду этого высказывается мнение, что возникновение разумной жизни на Земле, возникновение человека есть будто бы результат осуществления длинной цепи совершенно случайных совпадений. Вероятность повторения точно такой же цепи случайностей на каком-либо другом небесном теле ничтожно мала. А отсюда делается вывод, что планеты, населенные разумными существами, — явление необычайно редкое во вселенной.
С подобной точкой зрения нельзя согласиться. Прежде всего, ее авторы придают слишком большое, определяющее значение случайности. Между тем опыт изучения природы убеждает нас в том, что необходимость, как правило, прокладывает себе дорогу через любые случайности. Одним из ярких примеров может служить то же развитие жизни на Земле. В самом деле, в различных районах пашей планеты, не сообщавшихся между собой, эволюция жизни шла своими путями, зависевшими от местных условий. И все же она привела к человеку. Но дело не только в этом. Никто и не утверждает, что разумная жизнь на других космических мирах должна существовать в тех же формах, что и на Земле, а жители других планет должны походить на людей, отличаясь от них только несущественными деталями.
В своей «Диалектике природы» Ф. Энгельс отмечал, что жизнь представляет собой особую форму существования белковых тел. Однако само собой разумеется, что при этом Энгельс имел в виду земную жизнь, то есть жизнь, развившуюся в конкретных условиях нашей планеты. У нас нет никаких разумных оснований отрицать возможность иных форм жизни, не похожих на земные. Так, основу живого вещества на Земле составляют углеродные соединения. В то же время известно, что существуют аналогичные химические соединения, в которых место углерода занимает другой химический элемент — кремний. Пока что все это лишь теоретические соображения: кремниевой жизни еще никогда никто не наблюдал, но не исключена возможность, что жизнь может существовать на тех планетах, где температура слишком высока для нашей земной жизни: ведь хорошо известно, что кремниевые соединения принадлежат к числу термостойких материалов.
Основной жизненной средой для земных организмов служит вода. Можно представить себе и другую жизненную среду, например аммиачную. Если земные живые организмы дышат кислородом и пьют воду, то аммиачные живые организмы должны дышать азотом и пить аммиак. Жидкий аммиак существует только при низких температурах порядка —100 градусов. И если кремниевая жизнь может населять горячие планеты, то аммиачные живые организмы могут быть обитателями холодных небесных тел.
С этой точки зрения тепловой пояс жизни солнечной системы, о котором шла речь выше, определяет лишь возможные границы распространенности жизни земного типа. Не исключено, что жизнь возможна и за его пределами, например на такой планете, как Юпитер, который окружен аммиачно-водородной атмосферой и где температура никогда не поднимается выше —140—150 градусов.
Предположения о возможности кремниевых и аммиачных форм жизни вытекают из наших земных представлений. Но вполне возможно, что в бесконечных просторах вселенной существует и такая жизнь, которую мы пока что даже не можем себе представить.
Через просторы вселенной
Если дело обстоит таким образом и на других космических мирах действительно обитают разумные существа, возникает естественный вопрос о возможности взаимных контактов между различными цивилизациями и обмена информацией.
Еще вчера подобные идеи можно было бы отнести к области чистой фантазии, однако бурное развитие науки делает такую возможность вполне реальной. В настоящее время достигнут колоссальный прогресс в радиотехнике, обеспечивающий практическую возможность устанавливать радиосвязи на огромных космических расстояниях. Достаточно вспомнить хотя бы недавние опыты советских астрономов по радиолокации планеты Венера, когда мощный сигнал, посланный в направлении этой планеты, отражался от ее поверхности и, преодолев в общей сложности около 80 миллионов километров, улавливался приемной аппаратурой. А телескоп-гигант с крестообразной антенной, установленный на радиоастрономической станции под Москвой, способен улавливать радиоволны, приходящие с расстояний, равных миллиардам световых лет.
Однако увеличение чувствительности и мощности приемо-передаточных устройств не единственная проблема, которую необходимо решить для установления межпланетных и межзвездных радиосвязей.
Прежде всего необходимо создать такие приемники радиоволн, которые могли бы безошибочно выбирать из «океана» космических помех и шумов нужный сигнал.
Немалых успехов можно достичь в этом направлении путем усовершенствования конструкций радиоприемных устройств. Но все же «обычная» радиотехника не способна полностью решить эту задачу.
В проводниках и лампах любого радиоустройства всегда есть свободные электроны. Участвуя в хаотическом тепловом движении, они порождают случайные колебания тока, в результате чего возникают так называемые внутренние шумы, во многих случаях перекрывающие нужный сигнал.
Можно ли бороться с подобным явлением? В принципе можно, но для этого надо понизить температуру и тем самым ограничить или полностью ликвидировать тепловое движение электронов. К сожалению, ни обычные радиолампы, ни даже полупроводники при низких температурах работать не могут. Тогда взоры радиофизиков обратились к радиостанциям, созданным самой природой, — атомам.
Каждый атом представляет собой маленькую электрическую систему, в которой отрицательные электроны обращаются вокруг положительного ядра. При некоторых условиях такая система может излучать электромагнитные волны строго определенной длины. Нельзя ли использовать это свойство и, заставляя согласованно работать достаточно большое число атомов, вырабатывать и усиливать электромагнитные волны, добиваясь при этом чрезвычайно высокого постоянства частоты?
Впервые подобная идея была высказана еще в 1940—1941 годах советским физиком профессором В. А. Фабрикантом. В 1952 году советскими учеными Н. Г. Басовым и А. М. Прохоровым и независимо от них физиками в США и Канаде был предложен новый принцип генерации и усиления электромагнитного излучения с помощью атомов. Эти идеи оказались необычайно плодотворными и положили начало новой области физики — квантовой электронике, или, как ее иногда называют, атомной радиотехнике.
Уже первые опыты дали блестящие результаты. В 1954— 1955 годах удалось создать первые квантовые генераторы колебаний. Они действовали за счет поглощения и излучения электромагнитных волн в пучке молекул аммиака и получили название молекулярных генераторов. В последующие годы в Советском Союзе и США были созданы и другие приборы, работающие на аналогичном принципе.
Выступая с трибуны XXII съезда Коммунистической партии Советского Союза, президент Академии наук СССР академик М. В. Келдыш особо подчеркнул важное значение этого многообещающего направления современной физики для перспектив развития всей советской науки.
Отличительная особенность атомных генераторов электромагнитных колебаний — невиданная ранее стабильность работы. Построенные на базе одного из таких генераторов, астрономические часы позволяют, например, измерять время с точностью до одной секунды за триста лет. Но и такая точность не предел. Расчеты показывают, что в ближайшем будущем она может быть повышена в несколько десятков раз.
Наряду с чрезвычайно высокой стабильностью атомные радиоустройства обладают еще одним важным преимуществом: они не боятся холода и могут работать при любой температуре, даже близкой к абсолютному нулю. Это позволяет почти полностью избавиться от внутренних шумов и повысить чувствительность приемных устройств в сотни раз по сравнению с обычными. А если антенны «атомных радиоприемников» вынести за пределы земной атмосферы и поместить на космических кораблях или искусственных спутниках Земли, то чувствительность их удастся увеличить в еще большей степени. Все это, в принципе, позволяет уже сейчас приступить к поискам искусственных радиосигналов, быть может посылаемых в мировое пространство жителями ближайших к нам планетных систем.
Возможен ли контакт с другими цивилизациями?
Одна из возможностей состоит в том, что нам удастся «подслушать» широковещательную радиопрограмму, которую «передает в эфир» одна из радиостанций обитаемой планеты. Но практически это вряд ли осуществимо, так как для планетарного радиовещания на других обитаемых мирах скорее всего, как и у нас на Земле, применяются такие радиоволны, которые не выходят за пределы атмосферы.
Другая возможность заключается в том, чтобы «перехватить» радиоразговор между двумя обитаемыми планетами.
Правда, успех подобного предприятия также весьма сомнителен. Если даже радиосвязь между населенными планетами действительно существует, то скорее всего она осуществляется остронаправленными, узкими пучками радиоволн. Маловероятно, чтобы наша Земля при своем движении в космическом пространстве как раз пересекла такой пучок. С дальнейшим развитием космических полетов и созданием большого количества автоматических межпланетных станций возможности подобного «радиоперехвата» несколько возрастут. Все же наиболее перспективен прием космических радиосигналов, специально передаваемых разумными обитателями одной из планет «на всю вселенную».
Но тогда возникает другая трудность. Приемная аппаратура должна работать на какой-то определенной длине волны. Значит, для успеха предприятия мы должны знать, на каких волнах производят свои космические радиопередачи жители других миров. Вряд ли это могут быть длинные волны, так как они подвержены сильным радиопомехам. Чтобы избежать помех, необходимо вести космическую радиопередачу на волнах короче 30 сантиметров. Существует, по-видимому, и нижний предел — волны длиной 1 сантиметр. Дело в том, что еще более короткие радиосигналы сильно поглощаются атмосферой и по этой причине вряд ли могут быть использованы жителями других планет, если только они не ведут свои радиопередачи с заатмосферных станций. Существуют некоторые дополнительные соображения, по-видимому позволяющие указать необходимую волну с еще большей точностью. Наиболее значительные успехи современной радиоастрономии тесно связаны с исследованием радиоизлучения межзвездного водорода на волне 21 сантиметр. Эти работы позволили решить целый ряд интереснейших проблем, связанных с изучением нашей звездной системы Галактики и других звездных островов вселенной. Нет никаких сомнений в том, что и на любой другой планете развитие науки должно рано пли поздно привести к открытию излучения межзвездного водорода на волне 21 сантиметр и использованию связанных с этим исследовательских возможностей. А это, в свою очередь, предполагает наличие достаточно мощной радиоаппаратуры, специально предназначенной для работы на этой волне. Поэтому есть все основания предполагать, что, осуществляя попытку установления космических радиосвязей, жители других миров, рассуждая примерно таким же образом, как рассуждаем мы, и используя имеющуюся в их распоряжении радиоаппаратуру, скорее всего выберут волну именно длиной 21 сантиметр.
Правда, передача на этой волне имеет один серьезный недостаток: сильный фон космических радиошумов. Гораздо выгоднее в этом отношении использование волны вдвое более короткой, на которой шумы практически отсутствуют. Это значит, что радиопоиск надо вести не только на волне 21 сантиметр, но и на волне 10,5 сантиметра.
Разумеется, жители других миров при выборе наиболее подходящей длины волны могут исходить из своих, местных соображений, отличающихся от наших. Но поскольку эти соображения неизвестны, нам не остается ничего другого, как пытаться обнаружить разумную радиопередачу на указанных выше волнах.
Несколько лет назад два молодых американских астронома — Ф. Дрейк и У. Уотмен в национальной обсерватории США Грин-Бэнк разработали специальный проект, который предусматривал изготовление высокочувствительной радиоаппаратуры, специально предназначенной для приема радиоволн длиной 21 сантиметр. В 1960 году она была изготовлена и установлена на большом радиотелескопе с антенной поперечником в 25 метров. С помощью этой установки под руководством Отто Струве, племянника знаменитого основателя Пулковской обсерватории, в течение 175 часов осуществлялся прием радиосигналов, идущих от сравнительно близких к нам звезд — Тау Кита и Эпсилон Эридана, звезд, которые по своим физическим характеристикам напоминают наше Солнце. Все сигналы многократно усиливались, записывались на пленку и анализировались с помощью специальной электронно-вычислительной машины, которая в хаосе космических радиоволн пыталась обнаружить искусственные сигналы.
Первый опыт не увенчался успехом. Но не исключена возможность, что со временем, когда подобные наблюдения будут осуществляться по более широкой программе, такой успех будет достигнут. Тогда в соответствующем направлении можно будет послать ответный сигнал.
Со временем можно будет организовать также передачу мощных радиосигналов с Земли в направлении тех звезд, вокруг которых наиболее вероятно существование планетных систем.
В связи с открывающимися перспективами возможных радиоконтактов с другими цивилизациями возникает целый ряд принципиальных вопросов, и прежде всего: сможем ли мы понять друг друга? Мы не знаем языков, на которых говорят жители других миров, но эта трудность вполне преодолима, так как существует универсальный, «межзвездный» язык — язык математических отношений, которые везде должны быть похожими друг на друга. И для того, чтобы искусственные радиосигналы можно было отличать от естественных, на первых порах придется передавать последовательные числа натурального ряда, то есть 1, 2, 3, 4 и т. д., или какие-либо другие математические соотношения.
Не исключена возможность, что определенные указания о том, в каких направлениях расположены обитаемые миры, удастся получить не при помощи радиоустройств, а какими-либо другими методами.
Недавно известный американский физик Дайсон выдвинул еще одну весьма любопытную идею обнаружения населенных миров с высоким уровнем развития цивилизации.
— Чем выше уровень общества разумных существ, — утверждает Дайсон, — тем скорее его созидательная деятельность может быть обнаружена на космических расстояниях.
Опыт истории человечества убеждает нас в том, что развитие общества неразрывно связано с овладением все новыми и новыми источниками энергии. Непрерывный рост энергетических потребностей, а также истощение природных запасов топлива неизбежно приводят к тому, что люди все время стараются изыскать новые резервы энергии. Одним из таких перспективных источников энергии является Солнце. Ежесекундно с его поверхности излучается такое количество тепла, что с его помощью можно было бы растопить слой льда толщиной в тысячу километров, окружающий шар, равный по размерам Земле. Чтобы получить такое же количество энергии, пришлось бы сжечь 11,5 миллиарда тонн каменного угля. Но Солнце излучает свое тепло равномерно по всем направлениям. На долю нашей планеты приходится лишь его одна двухмиллиардная часть. Все остальное рассеивается в космическом пространстве и теряется для нас безвозвратно.
Всегда ли человечество будет мириться с таким положением? Дайсон считает, что не всегда. По его мнению, наступит время, когда люди, раздробив самую большую планету солнечной системы — Юпитер, создадут из его вещества искусственную шаровую оболочку толщиной в несколько метров, окружающую Солнце и расположенную от него на расстоянии, примерно вдвое большем, чем Земля. Тем самым была бы получена огромная поверхность, пригодная для жизни и промышленного развития.
По мысли Дайсона, многие цивилизации уже могли соорудить подобные «сферы жизни» около своих звезд-солнц. Такие сферы неизбежно должны излучать значительное количество тепловых лучей, и поэтому их можно обнаружить даже с помощью обычных телескопов.
Подобные наблюдения, правда, не могут сами собой решить вопроса о контакте с другими цивилизациями, но они могут зато указать, в каких направлениях вести наши радиопоиски.
Поймем ли мы друг друга?
В случае, если нам удастся принять из космоса искусственные сигналы внеземной цивилизации, перед нами встанет весьма расшифровки. На помощь придут электрон-машины. Достаточно вспомнить успешную расшифровку древних рукописей народа майя, проведенную в короткий срок учеными Сибирского филиала Академии наук методами кибернетики и электронно-вычислительной техники. А ведь над этими рукописями на протяжении ряда десятилетий безуспешно трудились исследователи многих стран. Подобными же методами, вероятно, удастся раскодировать и ту информацию, которая будет содержаться в искусственных космических радиосигналах. Если двухсторонний контакт будет установлен, то со временем бесспорно удастся выработать более совершенные способы общения.
Вторая трудность связана с масштабами межзвездных расстояний. Даже если обитаемые планеты окажутся расположенными около соседних к нам звезд, один обмен радиограммами займет десятки лет. Но в действительности дело обстоит еще сложнее. По подсчетам астрономов, наиболее вероятное расстояние между двумя ближайшими высокоразвитыми цивилизациями таково, что один радиоразговор между ними потребует тысячелетий. Вряд ли такой «затянувшийся» разговор может представлять практический интерес. Вероятно, выход состоит в том, чтобы после установления первого контакта передавать по каналу связи всю имеющуюся в нашем распоряжении информацию, не дожидаясь ответа. Таким же образом должны поступить, со своей стороны, и жители другой планеты. На этом этапе, возможно, возникнет необходимость установления постоянных двухсторонних каналов связи, обеспечивающих передачу информации. Решить такую задачу можно лишь при условии направленной радиопередачи, когда вся энергия передатчика концентрируется в сравнительно узком пучке. В противном случае энергия будет быстро рассеиваться в пространстве, и передача радиосигналов потребует чудовищной мощности передатчиков и огромных энергетических затрат.
Кроме того, космический радиоканал должен отличаться высоким постоянством частоты. Это позволит настраивать приемную аппаратуру на волну строго определенной длины и значительно улучшить условия дальней связи.
Наконец, желательно осуществлять космические радиопередачи с помощью высокочастотных колебаний, то есть на весьма коротких волнах. Чем выше частота, тем больший объем информации можно передать по каналу связи в единицу времени.
В первой части нашей книги мы уже познакомили читателя с так называемыми лазерами — генераторами электромагнитных волн в оптическом диапазоне. Высокая частота световых колебаний позволяет передавать по лучу лазера чрезвычайно большой объем информации. Достаточно сказать, что по одному оптическому игольчатому электромагнитному каналу может быть одновременно передано до нескольких десятков тысяч телевизионных программ, не говоря уже о телефонных разговорах. Высокочастотное оптическое излучение, создаваемое лазером, может быть сконцентрировано в весьма узком, игольчатом пучке. Это открывает возможность значительного увеличения дальности связи: ведь чем тоньше пучок электромагнитных волн, тем больше мощность излучения.
И если когда-нибудь с помощью лазеров удастся установить двухсторонний канал связи с другой цивилизацией, то по игольчатому лучу оптических радиоволн потечет в обе стороны необозримый поток информации о накопленном опыте.
Не окажутся ли наши интересы столь непохожими, а наши знания относящимися к столь различным областям, что обмен ими не представит для обеих сторон никакой ценности?
Может ли представлять информация, полученная от разумных обитателей другой планеты, практический интерес для нас, жителей Земли, заранее ответить трудно, ибо мы не знаем ни уровня развития наших будущих радиопартнеров, ни тех специфических условий, в каких они живут. Все же можно ожидать, что какие-то точки соприкосновения между различными цивилизациями, в особенности если они расположены в пределах одной галактики, бесспорно найдутся. История человечества показывает, что в развитии науки закономерно наступает такой момент, когда для дальнейшего успешного движения вперед она вынуждена покинуть планетарные рамки и выйти в космос. Можно думать, что подобный этап неизбежен и для любой другой цивилизации.
Земное человечество уже достигло достаточно высокого уровня развития, оно овладело могучими силами природы и способно самостоятельно решать возникающие перед ним задачи. Но это вовсе не исключает той пользы, которую могут извлечь цивилизации из взаимного обмена информацией. Они могут получить таким путем сведения об открытиях, им еще неизвестных, а также важные данные о специфических условиях и процессах, протекающих в отдельных областях пространства, сведения, сопоставление которых с имеющимися данными значительно расширит научные представления о природе.
Кроме того, совместными усилиями различных цивилизаций могут осуществляться одновременные научные наблюдения в разных точках Галактики по согласованной программе. Ведь даже наша земная наука знает такие проблемы, которые могут быть успешно решены только с помощью согласованных наблюдений по всему земному шару, вспомним хотя бы Международный геофизический год. И можно себе представить, что когда-нибудь будет проведено нечто вроде межзвездного галактического года, в котором примут совместное участие разумные обитатели различных планет.
В. И. Ленин о космических связях
В. И. Ленин придавал огромное значение возможности связей и обмена информацией с другими космическими цивилизациями. Недавно в печати была опубликована сделанная английским писателем Гербертом Уэллсом запись его знаменитой беседы с В. И. Лениным. Во время этой беседы, касаясь вопроса о космическом будущем человечества, В. И. Ленин подчеркнул, что установление межпланетных связей не только неизбежно приведет к пересмотру всех наших философских, социальных и моральных представлений, но и сделает безграничным технический потенциал человечества. Более того, В. И. Ленин отметил, что подобное достижение науки имело бы и огромные последствия социального характера: оно положило бы конец насилию как средству и методу прогресса.
Космическая радиосвязь — далеко не единственная возможность общения различных цивилизаций и обмена информацией. Замечательные достижения советской науки и техники последних лет в области освоения космического пространства сейчас уже не оставляют никаких сомнений в возможности межпланетных и межзвездных перелетов и непосредственного посещения жителями Земли других небесных тел.
Подобные полеты связаны с преодолением огромных расстояний. Ближайшая из звезд — Проксима Центавра столь далека от нас, что луч света пробегает его лишь за 4 ⅓ года. Космическая ракета даже при огромной скорости, около 100 тысяч километров в час, добралась бы до этой звезды лишь через 50 тысяч лет. А ведь такая скорость более чем в три раза превышает скорость движения искусственных спутников Земли.
Другие звезды, не говоря уже о галактиках, расположены еще дальше.
На первый взгляд может показаться, что неутомимый бег времени навсегда преградил человеку путь в «большой космос».
Но нельзя ли все же найти какой-нибудь выход из этого затруднительного положения? Нельзя ли победить время?
На машине времени
Кто не читал увлекательного романа знаменитого английского писателя Герберта Уэллса «Машина времени»?
«Я надавил рычаг до отказа. Сразу наступила темнота, как будто потушили лампу, а в следующее мгновение уже рассвело. Я неясно различал лабораторию, которая становилась все более и более туманной. Вдруг наступила ночь, затем снова день, снова ночь, снова день и так далее все чаще и чаще.
…Скоро смутное ощущение окружающей меня лаборатории внезапно исчезло, и я увидел солнце, каждую минуту делающее новый день… я мчался по времени слишком быстро, чтобы замечать подробности».
Так герой романа описывает свое необыкновенное путешествие в прошлое и будущее нашей планеты, которое он совершает с помощью фантастической машины времени. Ему удается встретиться с нашими предками и потомками, а затем после целого ряда удивительных приключений благополучно вернуться «домой».
В наш век бурного развития науки и техники фантазия становится реальностью. Осуществились и многие фантастические предположения, принадлежащие перу Уэллса. Однако построить машину времени, которая позволяла бы проникать в прошлое и будущее, а затем возвращаться обратно в современность, увы, принципиально невозможно. И тем не менее один способ путешествия во времени все же существует. Его открыла теория относительности.
В мировом пространстве в различных направлениях мчатся с огромными скоростями ядра атомов водорода, гелия и некоторых других химических элементов — космические лучи.
Четверть века назад в составе космического излучения были обнаружены частицы, способные совершенно свободно, почти не отклоняясь, проходить сквозь очень толстые слои свинца. Исследования показали, что новые частицы во много раз тяжелее электронов и в то же время легче протонов, ядер атомов водорода. В связи с этим их назвали мезонами, что означает средний, или промежуточный.
Вскоре выяснилось, что мезоны отличаются от других известных частиц своей недолговечностью. Жизнь подобной частицы продолжается ничтожное мгновение, всего около двух миллионных долей секунды, после чего мезон распадается.
Несколько лет назад особое внимание физиков привлекла одна из разновидностей подобных частиц — так называемые мю-мезоны. Мезонов этого типа довольно много в земной атмосфере. Они рождаются в ее верхних слоях в результате взаимодействия первичных космических лучей с ядрами атомов воздуха. Однако простой расчет показывает, что эти мезоны не могут достигать поверхности Земли. Для этого частица, родившаяся в верхних слоях атмосферы, должна пролететь по крайней мере несколько сот километров. Но, даже двигаясь со скоростями, близкими к скорости света, мезоны за краткие мгновения своей жизни способны в среднем пролететь не более нескольких десятков метров.
Несмотря на это, ученые установили, что у самой поверхности Земли на уровне моря мезоны составляют весьма значительную часть космического излучения. Возник вполне законный вопрос: откуда они берутся здесь в таком большом количестве?
Оставалось допустить, что по крайней мере некоторая часть мю-мезонов каким-то образом все же проникает на уровень моря из верхних слоев атмосферы.
С другой стороны, совершенно очевидно, что подобное путешествие возможно лишь в том случае, если время движущегося мезона течет значительно медленнее, чем обычное земное.
Возможно ли это?
Абсолютно ли время?
Наши часы могут отставать и спешить, они могут даже вовсе останавливаться. Но мы привыкли к тому, что само время всегда течет одинаково: и в мчащемся по дороге автомобиле, и в подводной лодке, и в поезде, и в самолете. Другими словами, мы привыкли считать, что ход абсолютно точных часов не зависит от того, каким образом они движутся. Однако развитие науки показало, что этот закон, как, впрочем, и многие другие законы физики, справедлив только при определенных условиях.
Исследования Эйнштейна и других ученых показали, что при больших скоростях, сравнимых со скоростью света, многие физические процессы протекают существенно иначе, чем в обычных условиях. Поэтому законы классической механики для описания подобных явлений неприменимы. В частности, путем теоретических расчетов было показано, что в любой движущейся системе, например в космической ракете, время течет медленнее, чем в той системе, мимо которой она проносится, например на Земле.
Абсолютно точные часы, установленные внутри межпланетного корабля, несущегося в мировом пространстве, должны все время отставать по сравнению с земными часами, и отставание будет тем значительнее, чем больше скорость движения. При небольших скоростях этот эффект, предсказываемый теорией относительности, ничтожно мал и практически неощутим. И хотя, строго говоря, и в движущемся автомобиле, и в вагоне идущего по рельсам поезда, и в кабине летящего самолета часы идут несколько медленнее часов, неподвижно укрепленных на Земле, мы этого никогда не замечаем: слишком мала скорость движения всех этих видов транспорта в сравнении со скоростью света.
Если даже установить часы на искусственном спутнике Земли, скорость которого составляет около 30 тысяч километров в час, то и в этом случае эффект отставания все еще был бы весьма незначителен. За целый год часы отстали бы от земных всего на одну сотую долю секунды. И только при огромных скоростях, приближающихся к скорости света, эффект замедления времени может оказаться ощутимым.
И уже для мезона, мчащегося с такой скоростью, его собственное время течет во много раз медленнее, чем земное. Именно благодаря этому мезоны, родившиеся в верхних слоях атмосферы, несмотря на свою краткую, с нашей, земной точки зрения, жизнь, все же успевают долетать до поверхности Земли.
В последние годы этот факт получил прямое подтверждение в лабораторных условиях. Исследуя однородные пучки мю-мезонов, физики установили, что продолжительность их жизни непосредственно зависит от скорости движения.
Таким образом, у современной науки есть прямые доказательства того, что течение времени действительно зависит от скорости движения, как это и предсказывала теория относительности.
А это значит, что перед человеком открывается заманчивая перспектива путешествий не только в пространстве, но и во времени. И если бы удалось построить ракету, способную двигаться со скоростью, близкой к скорости света, то для ее пассажиров и время, и все физические и биологические процессы протекали бы во много раз медленнее, чем для людей, оставшихся на Земле. Благодаря этому, возвратившись обратно, такие путешественники оказались бы намного моложе своих современников. И, чем меньше отличалась бы скорость движения ракеты от скорости света, составляющей, как известно, около 300 тысяч километров в секунду, тем значительнее оказался бы выигрыш во времени. При движении со скоростью 255 тысяч километров в секунду за то время, в течение которого часы, установленные в ракете, отсчитывают 12 месяцев, на Земле пройдет вдвое больше времени. При скорости же, равной 299 тысячам километров в секунду, выигрыш во времени достигнет сказочной величины. Постарев на один год за время своего путешествия, пассажир такой ракеты, возвратившись на Землю, обнаружил бы, что за время его отсутствия здесь пробежало ни много ни мало 375 лет.
Подобное замедление отнюдь не предел. Выигрыш во времени может достичь даже нескольких тысяч лет.
Таковы заманчивые перспективы, которые нам рисует теория относительности. Правда, некоторые ученые утверждают, что выигрыш во времени исчезнет при возвращении на Землю, когда вследствие необходимого замедления движения процессы будут идти в обратном направлении.
Теория теорией, а можно ли осуществить путешествие во времени практически? Для того чтобы ракета могла развить скорость, близкую к скорости света, потребуется затрата грандиознейших количеств энергии, не говоря уже о том, что при движении с подобными скоростями даже необычайно разреженная межзвездная среда будет оказывать космическому кораблю такое же сопротивление, как если бы она была твердым телом.
Постепенно овладевая все новыми и новыми силами природы, все более и более мощными источниками энергии, человек познает все новые и новые закономерности, и можно думать, что грядущее человечество окажется способным решить и эти труднейшие задачи.
Космические расстояния не помеха для общения населенных миров и обмена информацией. И нет сомнения в том, что в бесконечной вселенной подобное общение уже осуществляется в широких масштабах и что наступит время, когда в него включится и земное человечество.
Содержание
- ВСЕЛЕННАЯ И БОЖЕСТВО
- 1. Земля и вселенная
- 2. Вселенная - это материя
- 3. Вселенная бесконечна
- 4. Чем занят бог?
- ВСЕЛЕННАЯ ВЕЧНА
- 1. Бог и творение
- 2. Всегда ли бывает начало?
- 3. Вера и "вера"
- 4. Еще раз о бесконечности вселенной
- 5. Они идут в атаку!
- 6. Обесценивается ли тепло?
- 7. Вселенная и жизнь
- 8. "Расширяющаяся вселенная"
- 9. У колыбели элементов
- 10. Вселенная неисчерпаема
- НЕБЕСА - ЧЕЛОВЕКУ
- 1. Земля - космическое тело
- 2. Вестники далеких миров
- 3. Человек штурмует космос