Вселенная, жизнь, разум

Издано при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям в рамках Федеральной целевой программы «Культура России»

Иосиф Самуилович Шкловский (1916–1985)

От научных редакторов

Уважаемый читатель, у Вас в руках книга, выдержавшая до сего времени шесть изданий тиражом более полумиллиона экземпляров: 1962 г. – 30 тыс. экземпляров, 1965 г. – 50 тыс., 1973 г. – 60 тыс., 1976 г. – 200 тыс., 1980 г. – 100 тыс., 1987 г. – 132 тыс. экземпляров. И это только на русском языке! А еще были многочисленные переводы на иностранные языки, а также издание рельефным шрифтом Брайля. Для научно-популярной книги второй половины XX века, насколько нам известно, такая «долгоживучесть» и многотиражность – факт уникальный.

В чем же секрет столь высокой востребованности этой книги? Мы видим три основные причины.

Во-первых, уникален сам автор книги. Иосиф Самуилович Шкловский (1916–1985) – выдающийся астрофизик второй половины XX века. Среди многих научных проблем, в изучение которых он внес значительный вклад, достойное место занимает и проблема поиска жизни и разума во Вселенной. Именно он привлек к этой проблеме широкое общественное внимание. Ведь Шкловский был не только выдающимся астрофизиком мирового уровня, но и яркой личностью, прекрасным лектором и талантливым писателем – как популяризатором науки, так и беллетристом. Все это притягивало к нему коллег и учеников; это и теперь продолжает притягивать читателей к его книгам. Обладая высочайшим авторитетом в науке (И.С. Шкловский – член нескольких престижных академий наук, включая Российскую), он мог позволить себе увлечься романтическими идеями, подняв их при этом на уровень серьезного научного исследования. Как популяризатор науки, Иосиф Самуилович обладал редким даром сочетать сочный, эмоциональный язык прирожденного рассказчика, с одной стороны, и точность в изложении идей и фактов – с другой. Его книги стали образцовыми в отечественной научно-популярной литературе.

Во-вторых, уникальна тема книги. Впервые проблеме жизни и разума во Вселенной оказалась посвящена не фантастическая повесть, не бульварная история о летающих тарелках, не философское эссе, а серьезная (и при этом доступная широкому читателю!) научная работа, вобравшая в себя самые последние результаты астрономии, биологии, радиофизики и практики межпланетных полетов. Книга Шкловского охватила весь диапазон проблем в этой области: от последних достижений в астрономии и генетике, до реальных попыток межзвездной связи. После нее были книги по отдельным направлениям этой проблемы. Но и до сих пор она остается наиболее энциклопедичной, удовлетворяющей самому широкому диапазону интересов – как работников науки, так и увлеченных научными достижениями читателей.

В третьих, уникальна эпоха появления этой книги. 1960-е годы были временем триумфа космонавтики. Каждый год приносил с собой новый прорыв в исследовании Солнечной системы: автоматические аппараты достигли Венеры и Марса, человек вступил на Луну… Столь же впечатляющими были открытия в дальнем космосе – квазары, пульсары, реликтовое излучение… Подростки 1960-х навсегда сохранили интерес к исследованиям космоса и предчувствие встречи с обитателями иных миров.

В 1962 г. вышла книга И.С. Шкловского «Вселенная, жизнь, разум», которая вызвала живейший интерес научной общественности и широких кругов читателей. По своему влиянию на умы людей ее можно сравнить разве что с книгой К. Фламмариона «О множественности обитаемых миров», которой зачитывалась вся образованная Европа во второй половине XIX века. Любопытно, что первое издание ее появилось в 1862 г., т. е. ровно за 100 лет до выхода книги Шкловского. Однако книга Фламмариона, как и предшествующие ей блестящие произведения Фонтенеля, Сирано де Бержерака и других известных писателей и ученых, носила чисто умозрительный характер. К середине XX века ситуация коренным образом изменилась. Проблема получила серьезное естественнонаучное обоснование. На повестку дня был поставлен вопрос о поиске внеземных цивилизаций. Книга И.С. Шкловского оказала серьезное влияние на развитие во всем мире исследований по проблеме жизни и разума во Вселенной и поиску внеземных цивилизаций.

Прошли годы. Закончилась эпоха бури и натиска в космонавтике, как заканчивается любая революционная эпоха. Несмотря на многочисленные попытки обнаружить сигналы внеземных цивилизаций, сделать этого не удалось. Ученые осознали, что надежды на успех в этой области связаны с созданием новых, более крупных радио- и оптических телескопов.

Разработка новой наблюдательной техники привела к тому, что с середины 1990-х годов и по сей день практически ежегодно в астрономии совершаются как долгожданные, так и неожиданные открытия: обнаружены планеты у иных звезд, найдены новые небольшие планеты на периферии Солнечной системы в поясе Койпера. Обнаружена вода на Марсе, открылась возможность для поиска жизни в океанах Европы и Энцелада. Начались прямые исследования спутников планет (Титан), ядер комет и астероидов. Возобновились полеты зондов к Луне и уже готовятся новые пилотируемые экспедиции. Астрофизики с помощью гигантских нейтринных телескопов заглянули в недра Солнца и окончательно выяснили источник энергии звезд (попутно открыв новые фундаментальные факты относительно самого нейтрино!). Начали наблюдения гравитационно-волновые телескопы, открыв тем самым новый канал информации для межзвездной связи.

Можно было бы перечислить и другие сенсационные открытия или намеки на открытия последнего десятилетия: ускорение расширения Вселенной, антигравитация как свойство вакуума, сверхмассивные черные дыры в ядрах галактик, многомерные теории гравитации и возможность многосвязности Вселенной. Но в контексте книги Шкловского, основная нить которой – поиск внеземного разума, – более важным, на наш взгляд, является другое.

В последние годы не только восстановлена и даже поднята на новый уровень уникальная особенность астрономии – доступность научных исследований неба для всех, кто увлечен наукой. Объекты астрономического исследования всегда были открыты всем желающим – небо одно на всех! Но развитие телескопостроения на некоторое время отодвинуло любителей науки от переднего края научного поиска. Трудно стало состязаться владельцу самодельного телескопа с возможностями крупных научных центров. Если исключить некоторые исследования переменных звезд, то единственное, что могли делать любители астрономии прошлых десятилетий, это следить по публикациям в научно-популярных журналах за достижениями профессиональных астрономов, имеющих счастье проводить наблюдения с гигантскими телескопами и чувствительными приемниками света, пользоваться мощными вычислительными системами и уникальными фотоархивами и каталогами.

Но появление персональных компьютеров и Интернета разрушило эту монополию профессиональных ученых: теперь для каждого желающего стали доступны научные журналы и электронные препринты, любые каталоги и многие фотоархивы (не все, поскольку оцифровка фотоархивов неба, накопленных астрономами за прошедший век, еще не окончена). Материалы наблюдений со многих мощнейших телескопов – наземных и космических – теперь выкладываются в Сеть и становятся доступными практически одновременно как профессионалам, так и любителям. Теперь не важно, где ты живешь и где работаешь; главное – есть ли у тебя желание и талант для научных исследований.

С появлением всемирной компьютерной сети особенно сильно преобразилась деятельность по поиску сигналов внеземных цивилизаций и по их посылке «в иные миры». До недавних пор это было доступно только немногим профессионалам, работающим, как правило, на крупнейших радиотелескопах. Но теперь это стало доступно всем. Анализ принятых из космоса сигналов проводится с помощью сотен тысяч персональных компьютеров, принадлежащих энтузиастам поиска. Их лозунг: «С помощью всемирной сети мы решим проблему SETI». Некоторые из них участвуют в подготовке посланий братьям по разуму. И это не игра, а настоящий научный поиск, результаты которого сулят нам открыть новую страницу в эволюции человечества.

Именно поэтому обзор проблемы поиска жизни и разума во Вселенной, сделанный одним из «отцов» этого направления – И.С. Шкловским, вновь стал актуальным. Может быть задан законный вопрос – не устарел ли этот обзор? Безусловно, нет! Каждое новое издание книги пересматривалось ее автором и приводилось в соответствие с последними достижениями науки. После смерти автора это делали его коллеги и ученики, стараясь не нарушать яркость языка и цельность книги. Нынешнее издание осуществляется с такой же целью. Оно базируется на предыдущем, шестом издании (М., Наука, 1987), подготовленном Н.С. Кардашевым и В.И. Морозом, и включает в себя все сделанными ими примечания (они выделены ромбиками).

Мы не сочли возможным лишить читателя удовольствия уловить в тексте признаки эпохи рождения книги. Это касается написания имен астрономических объектов (сегодня мы чаще говорим «альфа Кентавра», а не «альфа Центавра»), употребления единиц измерений (например, в астрофизике тех лет повсеместно употребляли не ватты, а эрги в секунду; 1 Вт = 107 эрг/с) и некоторых других непринципиальных вещей.

Разумеется, в результате повседневной работы астрономов многие характеристики галактик, звезд и планет постоянно уточняются. Поэтому с момента последнего издания этой книги некоторые численные значения претерпели изменения. Но чтобы не перегружать интересную книгу мелочными вставками и примечаниями, мы оставили без исправления те числа, которые изменились не очень сильно, и сделали в примечаниях уточнения лишь в тех случаях, когда новые факты перевернули наши старые представления, как это произошло, например, с открытием новых свойств вакуума и нейтрино, с обнаружением планет-гигантов за пределом Солнечной системы и мини-планет в поясе Койпера. В общем, мы отметили такие важные открытия в астрономии последних лет, которые всегда служили источником вдохновения для нашего друга и учителя. Кратко о последних открытиях сказано в подстрочных примечаниях, а более полно – в нескольких дополнениях.

Н.С. Кардашев, академик РАН (Астрокосмический центр ФИАН)

Л.М. Гиндилис, канд. физ. – мат. наук (ГАИШ)

В.Г. Сурдин, канд. физ. – мат. наук (ГАИШ).

Предисловие к пятому изданию

Первое издание этой книги было написано летом 1962 года. Выход книги в свет был приурочен к славному юбилею – пятилетию запуска первого советского искусственного спутника Земли – событию, которое по предложению тогдашнего президента АН СССР М.В. Келдыша должно было быть широко отмечено в нашей научной печати. Я никогда не забуду тот высокий накал страстей и чудесное волнение, постоянно испытываемое в то время нами – свидетелями и участниками Великого Предприятия – первых, тогда еще робких, шагов на длинном пути овладения человечеством Космоса. События развертывались с фантастической быстротой. Первые советские «лунники», фантастическое ощущение от первых, весьма несовершенных снимков обратной стороны Луны, феерический полет Гагарина и первый выход в открытый Космос Леонова. И уже тогда – первые проработки дальних космических рейсов к Марсу и Венере. Увы, в наш век мы ко всему быстро привыкаем; выросло уже поколение людей, родившихся в начале космической эры. Они станут свидетелями еще более грандиозных и дерзновенных свершений. Но несомненно, что первый прорыв человечества в Космос навсегда останется крупнейшей вехой в его истории.

Я пишу это для того, чтобы читатели поняли ту атмосферу, в которой создавалась эта книга. Она в какой-то степени демонстрирует тот давно известный феномен, что мысль человека всегда опережает его реальные возможности и служит тем самым как бы путеводной звездой, указывающей на новые цели и проблемы. От первых «детских» шагов человечества в Космосе, свидетелями которых мы были, до грядущей перестройки Солнечной системы человечеством – дистанция огромного размера. Но так уж устроен человек, что ему необходимо иметь перспективу.

Предмет этой книги так же стар, как и человеческая культура. Но только в наше время впервые открылась возможность подлинно научного анализа проблемы множественности обитаемых миров. Сейчас уже очевидно, что эта проблема является комплексной, требующей к себе самого серьезного внимания широчайшего спектра научных профессий – кибернетиков, астрономов, радиофизиков, биологов, социологов и даже экономистов. Увы, эта проблема раньше нам представлялась намного более простой, чем она оказалась. От эпохи «подросткового оптимизма», недавно носившего тотальный характер («вот построим большой-большой радиотелескоп и установим контакт с инопланетянами»), исследователи переходят к более зрелому анализу этой труднейшей проблемы. И чем больше мы углубляемся в ее понимание, тем яснее становится, что разумная жизнь во Вселенной – феномен необыкновенно редкий, а может быть, даже уникальный. Тем большая ответственность ложится на человечество, чтобы эта искра сознания благодаря его неразумным действиям не погасла, а разгорелась бы в яркий костер, наблюдаемый даже с далеких окраин нашей Галактики.

Введение

Представления о том, что разумная жизнь существует не только на нашей планете Земле, но и широко распространена на множестве других миров, возникли в незапамятные времена, когда астрономия была еще в зачаточном состоянии. По-видимому, корни этих представлений восходят к временам первобытных культов, «оживляющих» окружавшие людей предметы и явления. Туманные идеи о множественности обитаемых миров содержатся в буддийской религии, где они связываются с идеалистической идеей переселения душ. Согласно этому религиозному учению Солнце, Луна и неподвижные звезды являются теми местами, куда переселяются души умерших людей, прежде чем они достигнут состояния Нирваны…

По мере развития астрономии идеи о множественности обитаемых миров становились более конкретными и научными. Большинство греческих философов, как материалистов, так и идеалистов, считали, что наша Земля никоим образом не является единственным обиталищем разумной жизни.

Приходится только удивляться гениальности догадок греческих философов, если учесть уровень развития науки тех времен. Так, например, основатель ионийской философской школы Фалес учил, что звезды состоят из такого же вещества, что и Земля. Анаксимандр утверждал, что миры возникают и разрушаются. Анаксагор, один из первых приверженцев гелиоцентрической системы, считал, что Луна обитаема. Согласно Анаксагору повсюду рассеяны невидимые «зародыши жизни», являющиеся причиной возникновения всего живого. На протяжении последующих веков вплоть до настоящего времени подобные идеи «панспермии» (извечность жизни) многократно высказывались различными учеными и философами. Идеи «зародышей жизни» были приняты христианской религией вскоре после ее возникновения.

Материалистическая философская школа Эпикура учила о множественности обитаемых миров, причем считала эти миры вполне подобными нашей Земле. Например, эпикуреец Митродор утверждал, что «считать Землю единственным населенным миром в беспредельном пространстве было бы такой же вопиющей нелепостью, как утверждать, что на громадном засеянном поле мог бы вырасти только один пшеничный колос».

Интересно, что сторонники этого учения под «мирами» подразумевали не только планеты, но и множество других небесных тел, разбросанных в безграничных просторах Вселенной.

Замечательный римский философ-материалист Лукреций Кар был пламенным приверженцем идеи о множественности обитаемых миров и безграничности их числа. В своей знаменитой поэме «О природе вещей» он писал: «Весь этот видимый мир вовсе не единственный в природе, и мы должны верить, что в других областях пространства имеются другие земли с другими людьми и другими животными». Любопытно отметить, что Лукреций Кар совершенно не понимал природы звезд – он считал их светящимися земными испарениями… Поэтому свои миры, населенные разумными существами, он помещал за пределами видимой Вселенной…

В течение последующих полутора тысяч лет господствовавшая христианская религия, опираясь на учение Птолемея, считала Землю средоточием Вселенной. В таких условиях ни о каком развитии представлений о множественности обитаемых миров не могло быть и речи. Крушение птолемеевой системы, связанное с именем гениального польского астронома Николая Коперника, впервые показало человечеству его истинное место во Вселенной. Коль скоро Земля была «низведена» до одной из рядовых планет, обращающихся вокруг Солнца, мысль о том, что и на других планетах также возможна жизнь, получила серьезное научное обоснование.

Первые телескопические наблюдения Галилея, открывшие новую эпоху в астрономии, поражали воображение современников. Стало ясно, что планеты – это небесные тела, во многих отношениях похожие на Землю. Естественно возникал вопрос: если на Луне есть горы и долины, почему бы не считать, что там есть и города, населенные разумными существами? И почему бы не считать, что наше Солнце не является единственным светилом, окруженным сонмом планет? Эти смелые идеи в ясной и недвусмысленной форме высказывал великий итальянский мыслитель XVI в. Джордано Бруно. Он писал: «…Существуют бесчисленные солнца, бесчисленные земли, которые кружатся вокруг своих солнц, подобно тому, как наши семь планет кружатся вокруг нашего Солнца… На этих мирах обитают живые существа».

Католическая церковь жестоко расправилась с Джордано Бруно. Судом святейшей инквизиции он был признан неисправимым еретиком и сожжен заживо в Риме на площади Цветов 17 февраля 1600 г. Это преступление церкви против науки было далеко не последним. Вплоть до конца XVII в. католическая (а также протестантская) церковь оказывала яростное сопротивление новой, гелиоцентрической системе мира. Постепенно, однако, безнадежность открытой борьбы церкви против нового мировоззрения становилась ясной даже самим церковникам. Они стали приспосабливаться к новым условиям. И сейчас богословы уже признают возможность существования мыслящих существ на других планетах, считая, что это не противоречит основным догмам религии…

Во второй половине XVII и в XVIII вв. рядом ученых, философов и писателей было написано много книг, посвященных проблеме множественности обитаемых миров. Назовем имена Сирано де Бержерака, Фонтенеля, Гюйгенса, Вольтера. Эти сочинения, иногда блестящие по форме и содержащие глубокие мысли (особенно это относится к Вольтеру), были совершенно умозрительными.

Гениальный русский ученый М.В. Ломоносов был убежденным сторонником идеи о множественности обитаемых миров. Тех же взглядов придерживались такие великие философы и ученые, как Кант, Лаплас, Гершель. Можно сказать, что эта идея получила повсеместное распространение, и почти не было ученых или мыслителей, которые выступали бы против нее. Лишь отдельные голоса предостерегали против представления, что жизнь, в том числе разумная, распространена на всех планетах.

Укажем, например, на книгу английского ученого Уэйвелла, вышедшую в 1853 г. Уэйвелл довольно смело для того времени (как меняются времена!) высказал утверждение, что далеко не все планеты могут служить прибежищем жизни. Например, он указывает, что большие планеты Солнечной системы состоят из «воды, газов и паров» и поэтому непригодны для жизни. В равной степени непригодны для жизни планеты, слишком близко расположенные к Солнцу, «потому что благодаря большому количеству теплоты вода не может удержаться на их поверхности». Он доказывает, что на Луне не может быть никакой жизни – идея, которая весьма медленно входила в сознание людей.

Даже в конце XIX в. известный астроном В. Пикеринг убежденно доказывал, что на поверхности Луны наблюдаются массовые миграции насекомых, объясняющие наблюдаемую изменчивость отдельных деталей лунного ландшафта… Заметим, что в сравнительно недавнее время эта гипотеза применительно к Марсу возродилась снова…

До какой степени общеприняты были в XVIII в. и первой половине XIX в. представления о повсеместном распространении разумной жизни, видно, на следующем примере. Знаменитый английский астроном В. Гершель считал, что Солнце обитаемо, а солнечные пятна – это просветы в ослепительно ярких облаках, окутывающих темную поверхность нашего светила. Через эти «просветы» воображаемые жители Солнца могут любоваться звездным небом… Кстати, укажем, что великий Ньютон также считал Солнце обитаемым.

Во второй половине XIX в. большую популярность приобрела книга Фламмариона «О множественности обитаемых миров». Достаточно сказать, что за 20 лет она выдержала во Франции 30 изданий! Эта книга была переведена на ряд иностранных языков. В этом произведении, а также в других своих сочинениях Фламмарион стоит на идеалистических позициях, считая, что жизнь – цель образования планет. Книги Фламмариона, написанные очень темпераментно, живым, несколько вычурным языком, производили большое впечатление на современников. Очень странное ощущение возникает, когда их читаешь теперь, в наши дни. Поражает несоответствие между мизерным количеством знаний о природе небесных светил (что определялось тогдашним уровнем только начинавшей развиваться астрофизики) и категоричностью суждений о множественности обитаемых миров… Фламмарион больше апеллирует к эмоциям читателей, чем к их логическому мышлению.

В конце XIX в. и в XX в. большое распространение получили различные модификации старой гипотезы панспермии. Согласно этой концепции жизнь во Вселенной существует извечно. Живая субстанция не возникает каким-нибудь закономерным образом из неживой, а переносится тем или иным способом от одной планеты к другой.

Так, например, согласно Сванте Аррениусу частицы живого вещества – споры или бактерии, осевшие на малых пылинках, силой светового давления переносятся с одной планеты на другую, сохраняя свою жизнеспособность. Если на какой-нибудь планете условия оказываются подходящими, попавшие туда споры прорастают и дают начало эволюции, жизни на ней.

Хотя возможность переноса жизнеспособных спор с одной планеты на другую в принципе нельзя считать исключенной, трудно сейчас серьезно говорить о таком механизме переноса жизни от одной звездной системы к другой (см. гл. 16). Аррениус считал, например, что под влиянием светового давления пылинки могут двигаться с огромной скоростью. Однако наши современные знания о природе межзвездной среды скорее всего исключают такую возможность. Наконец, сам по себе вывод об извечности жизни во Вселенной решительно противоречит существующим сейчас представлениям об эволюции звезд и галактик. Согласно этим представлениям, достаточно надежно обоснованным большим количеством наблюдений, в прошлом Вселенная была чисто водородной или водородно-гелиевой плазмой. По мере эволюции Вселенной происходит непрерывное ее «обогащение» тяжелыми элементами (см. гл. 7), которые совершенно необходимы для всех мыслимых форм живой материи.

Далее, из наблюдаемого «реликтового» излучения Вселенной следует, что в прошлом (15–20 млрд лет назад) условия во Вселенной были таковы, что существование жизни было невозможно (см. гл. 6). Все это означает, что жизнь могла появиться в определенных, благоприятных для ее развития областях Вселенной лишь на некотором этапе эволюции последней. Тем самым основное предположение гипотезы панспермии оказывается неправильным.

Пламенным сторонником идеи о множественности миров, населенных разумными существами, был замечательный русский ученый, основатель астронавтики К.Э. Циолковский. Приведем только несколько его высказываний по этому вопросу: «Вероятно ли, чтобы Европа была населена, а другая часть света нет? Может ли быть один остров с жителями, а другие – без них…?» И далее: «…Все фазы развития живых существ можно видеть на разных планетах. Чем было человечество несколько тысяч лет тому назад и чем оно будет по истечении нескольких миллионов лет – все можно отыскать в планетном мире…» Если первая цитата Циолковского, по существу, повторяет высказывания античных философов, то во второй содержится новая важная мысль, получившая впоследствии развитие. Мыслители и писатели прошлых веков представляли себе цивилизации на других планетах в социальном и научно-техническом отношениях вполне подобными современной им земной цивилизации. Циолковский справедливо указал на огромную разницу уровней цивилизации на разных мирах. Все же следует заметить, что высказывания нашего замечательного ученого по этому вопросу не могли тогда еще (да и сейчас…) быть подкреплены выводами науки.

Развитие представлений о множественности обитаемых миров неразрывно связано с развитием космогонических гипотез. Так, например, в первой трети XX столетия, когда господствовала космогоническая гипотеза Джинса, согласно которой планетная система Солнца образовалась в результате маловероятной космической катастрофы («почти столкновение» двух звезд), большинство ученых считало, что жизнь во Вселенной – редчайшее явление. Представлялось крайне маловероятным, чтобы в нашей звездной системе – Галактике, насчитывающей свыше 150 млрд звезд, хотя бы у одной (помимо нашего Солнца) была семья планет. Крушение космогонической гипотезы Джинса в 30-х годах этого столетия и бурное развитие астрофизики подвели нас вплотную к выводу, что планетных систем в Галактике огромное количество, а наша Солнечная система может быть не столько исключением, сколько правилом в мире звезд. Все же это весьма вероятное предположение пока еще строго не доказано.[1]