Сон разума в Галактике: новый взгляд на парадокс Ферми

Новое исследование провела международная группа ученых под руководством Селии Бланко из Центра астробиологии в Мадриде (CSIC-INTA) при участии коллег из американского Blue Marble Space Institute of Science. Они создали компьютерную модель, которая симулирует жизнь технологической цивилизации на протяжении тысячи лет, и обнаружили, что доля времени, когда такая цивилизация остается активной и потенциально обнаружимой для внешних наблюдателей, может составлять от 38 до 100 процентов в зависимости от того, как она устроена, как использует ресурсы и насколько уязвима перед катастрофами.  

Почему, если Вселенная полна звезд и планет, мы до сих пор не поймали ни одного внятного сигнала от внеземной цивилизации? Этот вопрос, известный как парадокс Ферми, уже много десятилетий не дает покоя ученым. Одно из возможных объяснений звучит тревожно, но вполне реалистично: может быть, технологические цивилизации просто не живут долго. Они возникают, быстро растут, а затем уничтожают себя из-за истощения ресурсов, экологических кризисов или внутренних конфликтов.

Авторы нового исследования предлагают взглянуть на эту проблему под другим углом. Они считают, что цивилизация может не исчезать навсегда, а впадать в своего рода «спячку», периоды упадка, за которыми следуют восстановление и новый подъем. Такой пульсирующий образ жизни они называют технологической прерывистостью, а ключевым показателем для них становится так называемый рабочий цикл — доля времени, которую цивилизация проводит в активном, технологически развитом состоянии.

Чтобы разобраться, как разные типы общественного устройства влияют на этот рабочий цикл, исследователи взяли за основу десять реалистичных сценариев будущего Земли, разработанных их коллегами годом ранее. Сценарии охватывают самые разные варианты развития событий. Есть там, например, «Золотой век», общество всеобщего благоденствия с мудрым управлением и обилием ресурсов. Есть «Большой брат», жесткая автократия, живущая в условиях дефицита.

Есть «Дикий Запад» — раздробленное, гиперконкурентное общество без правил. Есть «Трансгуманизм», мир, где люди и технологии слились воедино, а ресурсов в избытке. Есть «Дамоклов меч», высокотехнологичная, но крайне хрупкая система, которая балансирует на грани катастрофы. И даже «Уроборос» — цивилизация, которая обречена на вечное повторение циклов расцвета и упадка, подобно змею, кусающему свой хвост.

Каждый из этих сценариев ученые превратили в набор численных параметров: с какой скоростью растут технологии, как быстро истощаются запасы ресурсов, какая часть технологий сохраняется после катастрофы, сколько лет занимает восстановление и насколько велика вероятность случайной катастрофы, например падения астероида или опасного сбоя искусственного интеллекта.

Сама компьютерная модель работает по годам. В каждый момент времени цивилизация либо активна и потребляет ресурсы, либо находится в состоянии коллапса и последующего восстановительного покоя. Если ресурсы заканчиваются или случается случайная катастрофа, цивилизация рушится: ее технологический уровень резко падает. Затем наступает пауза, во время которой ничего не происходит — общество зализывает раны, а природа восстанавливается. Только после этой паузы цивилизация получает обратно некоторую часть ресурсов и может начать новый цикл роста. Такой процесс может повторяться много раз за тысячу лет. Ученые прогнали каждый из десяти сценариев через модель по 200 раз с небольшими случайными отклонениями параметров, чтобы учесть неизбежную неопределенность.

Результаты получились очень разными и очень наглядными. Два самых благополучных сценария — это «Золотой век» и «Из Эдема» (последний описывает гармоничное сосуществование человека, природы и машин) — прожили все 1000 лет без единого коллапса. Их рабочий цикл равен 100 процентам, то есть они активны постоянно.

На противоположном конце спектра оказались авторитарные и ресурсно-ограниченные системы. «Большой брат» и «Дамоклов меч» разрушаются в среднем уже через 200 лет, причем первый переживает до десяти циклов падения и возрождения. Но самый низкий рабочий цикл, всего 38 процентов времени, продемонстрировал сценарий «Жизнь с землей». Это общество, которое сознательно ограничивает себя низким воздействием на природу, живет по принципу «бери немного и отдавай», но именно из-за этого оказывается крайне уязвимым: каждый раз, когда случается кризис, оно с трудом выползает из ямы, теряя почти все накопленные знания и технологии.

Интереснее всего повел себя сценарий «Уроборос». Он не пытается избежать коллапсов, а как бы встроил их в свою природу. «Цивилизация-змея» рушится всего два раза за тысячу лет, но каждый раз восстанавливается очень грамотно, сохраняя высокий технологический уровень и оставаясь активной 87 процентов времени. Это устойчивое колебательное состояние, своего рода «вечное возвращение» без катастрофической деградации.

Самое ценное в этом исследовании, не просто классификация сценариев, а выявление рычагов, на которые можно нажать, чтобы продлить активную жизнь цивилизации. Ученые провели анализ чувствительности и выяснили, какие параметры важнее всего. Оказалось, что решающую роль играют два фактора. Первый это скорость, с которой цивилизация пожирает свои ресурсы. Чем меньше этот темп, тем дольше она протянет. Второй это доля ресурсов и технологий, которую удается сохранить после коллапса. Если общество может спрятать «семенной банк» знаний, закопать хранилища с семенами растений, оставить понятные инструкции для будущих поколений (вроде Всемирного хранилища семян на Шпицбергене), то после катастрофы оно восстановится быстро и без больших потерь.

Интересно, что эти два параметра действуют не линейно, а порогово. Небольшое улучшение, чуть более бережное отношение к ресурсам или чуть лучшее сохранение знаний, может перекинуть цивилизацию из режима частых коллапсов в режим устойчивого процветания. А вот глубина самого коллапса (какая часть технологий разрушается) оказалась не очень важной. Гораздо важнее, сколько уцелеет после него и как быстро начнется восстановление.

Полученные результаты имеют прямой выход на поиск внеземных цивилизаций. Традиционная формула Дрейка, которая оценивает число обнаружимых цивилизаций в Галактике, содержит множитель L — время, в течение которого цивилизация посылает различимые сигналы. Обычно предполагается, что L — это непрерывный отрезок времени. Но если цивилизации живут прерывисто, с долгими паузами, то корректнее говорить об эффективной длительности обнаружимости: надо умножить реальное время жизни на рабочий цикл. Если рабочий цикл низкий, то даже очень долгоживущая цивилизация может быть «невидима» большую часть своего существования.

Авторы работы показывают, как вероятность обнаружения разных типов техносигнатур зависит от рабочего цикла. Например, короткоживущие газы в атмосфере, вроде диоксида азота, можно засечь только в тот момент, когда цивилизация прямо сейчас активна. А вот долгоживущие загрязнители вроде тетрафторметана, который остается в атмосфере тысячи лет, или орбитальные мегаструктуры, которые могут дрейфовать в космосе десятки тысяч лет, выдают присутствие цивилизации даже спустя долгое время после ее коллапса.

Тем не менее, если большинство цивилизаций в галактике имеют низкий рабочий цикл (как в большинстве проанализированных сценариев), то они проводят большую часть своей истории в «спящем» или «молчащем» состоянии. А значит, Великое молчание, которое мы наблюдаем сегодня, может объясняться не тем, что разумная жизнь встречается редко, а тем, что она почти всегда прерывиста и ее сигналы просто не совпадают по времени с моментом нашего наблюдения.

Главный вывод работы звучит одновременно обнадеживающе и тревожно. Судьба цивилизации определяется не слепой удачей и не масштабом катастроф, а ее внутренним устройством и сознательным выбором. Цивилизации, которые строят устойчивую экономику замкнутого цикла, берегут ресурсы, создают резервные копии знаний и децентрализуют инфраструктуру, могут переживать кризисы и сохранять активность на протяжении почти всего своего существования.

Те же, кто полагается на жесткую централизацию, безудержный рост и не заботится о сохранении знаний, обречены на долгие периоды бездействия и могут быть практически невидимы для потенциальных наблюдателей. Исследование предлагает четкий язык и количественные инструменты для оценки цивилизационной устойчивости. Оно показывает, что небольшие инвестиции в «аварийные наборы для восстановления» и в снижение ресурсного аппетита могут качественно изменить траекторию развития. А для астрономов, вслушивающихся в молчание космоса, работа дает еще одно объяснение этому молчанию: возможно, наша Галактика полна жизни, но эта жизнь пульсирует, и в данный момент она просто стоит на паузе.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях