О космической экспансии
Наука, Писателям, Статьи Август 1st, 2009
По современным оценками предполагаемый количественный диапазон звезд в нашей Галактике - от 200 до 400 миллиардов. Если даже очень маленькая их часть имеет планеты, на которых возникли и развиваются высокотехнологические цивилизации, то вероятным является весьма большое количество таких цивилизаций. Если принять, что любая из таких цивилизаций стремится к колонизации и освоению межзвездного пространства, то даже при ограничении передвижения скоростью света заселение Галактики произошло бы не более, чем за несколько миллионов лет. Учитывая, что возраст Галактики - миллиарды лет, Земля должна быть посещена и колонизована уже давно. При высказанных выше аргументах, отсутствие прямых доказательства существования инопланетян удивительно. Это - так называемый парадокс Ферми. Существует множество толкований парадокса Ферми, но почти все он неудовлетворительны. Предлагаемые толкования парадокса Ферми либо отрицают возможность существования высокотехнологических внеземных цивилизаций, либо допускают возможность их существования и предлагают объяснения того, почему такие цивилизации не могут распространиться по Галактике. Эти объяснения включают предположения, что происходит крах цивилизаций под влиянием внутренних факторов (войны, экологические катастрофы, недостаток энергетических и материальных ресурсов). В таких условиях не до колонизации других планет. Но эти доводы нельзя считать убедительными. Всегда можно предположить, что существует хотя бы одна цивилизация, которая решается на экспансию по Галактике. Рассмотрим возможные следствия такой экспансии. За основу возьмем модель с условием, что долгосрочная колонизация проходит как так называемая перколяция или протекание.
О теории перколяции
Ключевым параметром в теории протекания является критическое значение вероятности протекания pc , которая будет зависеть от размерности пространства d (в нашем случае, d=3) и связности структуры объекта исследования N (количество целевых звезд). Для P<Pc, с другой стороны, кластеры будут неограниченно разрастаться и заполнят все пространство. Поток перколяции (или в данном случае, вероятность экспансии) пропорционален (P-Pc) E+n, где P – вероятность заполнения пространства фрагментами структуры, n - показатель степени закона перколяции зависящий от размерности пространства. При этом не исключается существование изолированных кластеров. Существенно лишь то, что возникает, по крайней мере, один так называемый “бесконечный” кластер”.
Парадокс Ферми и перколяция
Анализ парадокса Ферми основан на двух ключевых предположениях:
Принимается, что межзвездное путешествие возможно, но трудно, и таким образом, что имеется максимальное расстояние, по которому колонии могут быть непосредственно установлены. Следовательно, имеется только малое число N звезд, которые являются подходящими для колонизации и находятся в пределах приемлемого расстояния космического путешествия в любой данной солнечной системе. Любые другие колонии, расположенные достаточно далеко, рассматриваются как колонии второго этапа колонизации.
Любой контроль колонии материнской цивилизацией будет в большинстве случаев очень слабым, а время для развития в молодой колонии возможностей самостоятельной колонизации весьма велико. Следовательно, каждая колония развивает собственную культуру независимо от культуры материнской цивилизации.
Эти предположения приемлемы, т.к. на основе известных законов и технологий межзвездные путешествия возможных лишь при скоростях, гораздо меньших, чем скорость света. Само же путешествие на межзвездные расстояния не запрещено законами физики. Некоторые проекты таких путешествий могут быть разработаны и предложены.
Так как техническая возможность космических путешествий существует, то многие цивилизации предприняли бы попытки колонизации. Но процесс этот весьма долог и дорог. Можно предположить, что не все цивилизации будут заинтересованы в создании такой “черной дыры” в своей экономике. Даже в условиях Земли человеческое общество состоит из смеси культур, некоторые из которых исследуют и создают свои колонии, и, иногда на весьма больших расстояниях. Но есть и культуры, которые не имеют никакого интереса к этому. Находясь на расстоянии многих световых лет колония почти наверняка разовьет свою собственную культуру и цивилизацию независимо от материнской. Но для того, чтобы колония сама стала способной осуществлять экспансию, потребуются многие сотни лет.
Еще одно предположение, которое следует сформулировать это то, что колония не может насаждаться на уже освоенный мир. Любое космическое вторжение маловероятно чисто энергетически, несмотря многочисленные варианты звездных войн.
Правило перколяции выглядит в данном случае так: цивилизация может иметь мотив колонизации или нет. Цивилизация, которая имеет мотив к колонизации, создаст колонии возле любых звезд, доступных на вышеупомянутых расстояниях. Если внутри радиуса влияния не окажется звезд и планет, подходящих для колонизации, то исчезнет и мотив колонизации, и цивилизация будет развиваться автономно. Таким образом, любая избранная колония будет иметь вероятность P того, что она способна развить колонизующую или экспансивную цивилизацию, и вероятность (1-P) того, что нет. В случае возможной колонизации в структуре протекания будут ясно выделяться нерегулярная форма границ и большие кластеры – существующие колонизированные участки, не колонизированные и не посещенные.
Толкование парадокса Ферми средствами теории протекания следовательно предполагает, чтобы один из трех случаев объяснял, почему колонизаторы не посетили Землю:
При любом P < Pc колонизация быстро останавливается;
Если P = Pc и неосвоенные пространства произвольно большого размера существуют, то именно там и расположена Земля;
В случае P > Pc Земля, вероятно, локализуется в одном из изолированных кластеров цивилизации.
Чтобы выполнить оценки значений основных параметров N и P, нужно подчеркнуть, что главные элементы модели как проблемы перколяции не зависят от значений параметров или деталей предположений.
Пригодные для колонизации звезды должны иметь спектральный тип не слишком отличающийся от нашего Солнца. Скажем, в диапазоне F2 – K2, и не двойные. Из астрономического каталога можно увидеть возможное пригодное для колонизации количество звезд внутри расстояния, скажем, 30 световых лет от Солнца. Стало быть допустимым значением для N и будет это количество звезд. Нет, однако, возможности для надежной оценки P. Поскольку нет очевидных предпочтений направления экспансии, то можно полагать что P=1/3.
Эти значения N и P приводят к модели галактики, близкой к критическому режиму, и, таким образом с чрезвычайно большими освоенными и в равной степени большими неосвоенными пространствами. Большое количество более сложных моделей межзвездных колонизаций может быть предложено на тех же самых принципах, включая дополнительно новые факторы, такие как случайные положения звезд, границы галактики, возможность многократных колонизаций одной и той же звезды, и т.д.. Но добавление новых деталей в модели экспансии вряд ли изменит общую картину. Могут лишь измениться значения критических вероятностей перколяции.
Решения, основанные на теории перколяции, зависят от справедливости предположений. Пока не было зондирования галактики и контактов с внеземными цивилизациями, все такие предположения могут быть изменены. Однако, эти предположения кажутся приемлемыми, и они менее ограничительны, чем в других исследованиях парадокса.
Таким образом, критические предположения перколяционного подхода следующие: а) существует горизонт экспансии; б)невозможна повторная колонизация звезды новыми цивилизациями; в) нет никаких связей между материнскими и дочерними цивилизациями; г) колонизация не только возможна к ограниченному набору возможных звезд, но в малом масштабе на звезды внутри горизонта экспансии.
В дополнение к этим предположениям, модель не учитывает дрейф звезд. Временной масштаб такого дрейфа – миллионы лет. Но прогнозировать социологические характеристики внеземных цивилизаций на таких временных интервалах не предоставляется возможным.
Похожие записи:
Оставить комментарий
Вы должны зарегистрироваться, чтобы комментировать.
Последние комментарии