Поиск внеземного разума (SETI) регулярно сталкивается с тем фактом, что человечество имеет очень ограниченный взгляд на цивилизацию и природу самого разума. Когда доходит до дела, единственными примерами, на которые мы можем опереться, являются “жизнь, какой мы ее знаем” (она же. Земные организмы) и человеческая цивилизация. Кроме того, учитывая возраст Вселенной и время, за которое жизнь успела развиться на других планетах, напрашивается вывод, что любая развитая жизнь в нашей галактике будет старше человечества. К счастью, это дает возможность разработать и протестировать теоретические основы в полевых условиях.
Перефразируя Фримена Дайсона, если мы сможем постичь концепцию, продвинутый вид, вероятно, уже построил ее. В недавней статье команда из Космического института науки Blue Marble (BMSIS) и Центра космических полетов имени Годдарда НАСА смоделировала серию сценариев, которые пытаются предсказать, как может выглядеть “техносфера” человечества через 1000 лет. Их исследование может иметь значение для будущих исследований SETI.
Исследовательскую группу возглавлял Джейкоб Хакк-Мисра, астробиолог и научный сотрудник Космического института науки Blue Marble. К нему присоединились Джордж Профитилиотис, научный сотрудник BMSIS и соучредитель Греческого NewSpace Society, и Рави Коппарапу, планетолог из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА. Препринт их статьи недавно появился в Elsevier и рассматривается для публикации в журнале "Технологическое прогнозирование и социальные изменения". Эта статья является первой в серии, озаглавленной “Прогнозы техносферы Земли”.
Поиск техносигналов
Когда дело доходит до прогнозирования того, как могут выглядеть развитые цивилизации и какие технологии они будут использовать, ученых часто смущает наша ограниченная перспектива. Если уж на то пошло, человечеству известен только один пример развитого вида, полагающегося на технологические инновации для обеспечения продовольственной безопасности, охраны здоровья, транспорта, обороны и других применений – то есть на нас самих! Но, как однажды сказал Фримен Дайсон, обсуждая свою теорию сферы Дайсона, если мы можем постичь идею и ее физика верна, возможно, развитая цивилизация уже построила ее.
Как ученые указывают в своей статье, этот процесс аналогичен тому, как астробиологи полагаются на изучение земных организмов, чтобы предсказать, какие биосигналы им следует искать. Как Хакк-Мисра сообщил:
“Астробиология может использовать всю историю Земли в качестве примеров того, как жизнь изменила планету. Поиск внеземных биосигналов может использовать Землю сегодня или Землю в ее прошлом для получения идей о том, что искать. Точно так же поиск внеземных техносигналов начинается с истории технологий на Земле, хотя технологии появились в истории Земли гораздо позже по сравнению с жизнью в целом. Наша статья представляет собой попытку предоставить теоретическую основу для техносигналов, основанную на нашем понимании жизни и технологий на Земле. ”
Аналогичным образом, исследования SETI в последние годы выиграли от антропологических исследований, которые рассматривают всю совокупность человеческой деятельности на Земле. Эта коллективная деятельность известна как “антропосфера”, что соответствует концепции антропоцена — текущей геологической эпохи, в которой человечество стало крупнейшей движущей силой изменений окружающей среды. При рассмотрении этого вопроса через призму технологической деятельности и техносигналов, которые это могло бы породить, используется термин “техносфера”.
За последние шестьдесят лет SETI провел множество экспериментов, большинство из которых были посвящены поиску признаков внеземных радиопередач. Это не должно вызывать удивления, поскольку радиосвязь - это проверенная временем технология, на которую человечество полагается уже более столетия. Но, как объяснил Хакк-Мисра, SETI также имеет богатую историю использования различных прогнозов технологий будущего:
“Исследования техносигналов начинаются с того, что существует на Земле, что может существовать на Земле в ближайшей перспективе или что теоретически может быть возможным при известном понимании физики как места для экстраполяции в будущее. Этот подход не предполагает, что такие прогнозы неизбежны или даже вероятны, но он, по крайней мере, дает возможность подумать об астрономических инструментах, которые понадобятся для дистанционного обнаружения внеземной цивилизации с еще большими технологическими возможностями, чем на Земле сегодня. ”
Новый подход
Когда дело доходит до прогнозирования будущего человечества (и, как следствие, передовых технических характеристик), предыдущие исследования, как правило, страдали от врожденной предвзятости. Во многих случаях предполагается, что технологическая цивилизация продолжит расти экспоненциально. Прекрасным примером является шкала Кардашева, которая предсказывает, как развитые цивилизации будут неизменно расти, занимая больше места и используя больше энергии. Это понятное предположение, учитывая историю человечества и экспоненциальный рост населения планеты – с 1 миллиарда человек в 1800 году до 8,1 миллиарда в 2024 году (рост более чем на 800%)
Аналогичным образом, глобальное потребление энергии также росло экспоненциально в течение того же периода – с 5653 тераватт-часов (ТВтч) в 1800 году до 182 230 ТВтч в 2023 году (рост более чем на 3200%). Эта модель непрерывного роста в далеком будущем послужила основой для многих наблюдательных и теоретических подходов к поиску техносигналов. Среди них поиск возможных мегаструктур вокруг звезд, которые испытывают периодические падения яркости (например, Звезда Бояджана) и “исчезающих звезд”. Но, как объяснил Хакк-Мисра, это всего лишь одна из возможностей для развитой цивилизации.
Вместо того, чтобы предсказывать единый эволюционный путь, Хакк-Мисра и его коллеги приняли подход “исследований будущего”. Эта междисциплинарная область опирается на различные систематические методологические подходы для прогнозирования самосогласованных будущих траекторий. Сказал Хакк-Мисра:
“Множественное число “futures” используется для обозначения того, что фактическое будущее неизвестно и не может быть предсказано; вместо этого в исследованиях будущего разрабатываются систематические прогнозы множества контрастирующих будущих, которые могут дать представление о диапазоне и разнообразии возможных результатов. Большинство попыток создания неофициальных прогнозов в науке о техносигналах неизбежно приводят к предвзятости, основанной на внутренних предположениях или преобладающих культурных нарративах, которые могут ограничить пространство возможностей воображаемого будущего. Методологические подходы, разработанные специалистами по изучению будущего, призваны свести к минимуму подобные предубеждения и обеспечить гораздо более тщательное изучение возможностей будущего — в нашем случае будущего цивилизации. ”
Наше возможное будущее
Их подход включал метод, известный как “общий морфологический анализ”, средство изучения возможных решений многомерных, не поддающихся количественной оценке проблем. Этот метод предназначен для минимизации предвзятости в базовых предположениях и охватывает широкий спектр возможностей. Исходя из этого, первым шагом Хакк-Мисры и его коллег было задать вопрос:
“Каковы технологические явления будущей антропосферы и как их можно описать?”
Затем они определили большой набор сценариев, основанных на различных политических, экономических, социальных и технологических факторах, каждый из которых имеет разные значения, соответствующие разным возможным вариантам будущего. В результате было получено почти 5800 сценариев, но команда исключила многие из них на основе логических несоответствий, а другие объединила в группы на основе сходства. Команда также использовала языковую модель Клода Ларджа (LLM) для анализа, сравнения и кластеризации. Это позволило им проработать до десяти сценариев будущего.
Следующим шагом была разработка нового “конвейера” мироустройства, основанного на оценке потребностей человека во всех десяти сценариях. Это позволило им включить детали для каждого сценария, которые определили бы наблюдаемые свойства соответствующей техносферы. Как объяснил Хакк-Мисра:
“В основе нашего процесса построения мира лежит предположение, что технологии предназначены для удовлетворения основных потребностей человека. Это означает, что любая будущая техносфера должна каким-то образом отражать потребности людей в данном сценарии будущего. Мы не предполагаем, что какая-либо данная техносигнализация будет существовать по произвольной причине, но любая особенность физической техносферы в наших сценариях является результатом политических, социальных или экономических факторов, определяющих потребности человека. Мы также ожидаем, что любые техносигналы, которые мы обнаружим во внеземных условиях, будут существовать, потому что они указывают на процессы, которые связаны с внеземными потребностями, или являются производными от них. ”
Интересным открытием стало то, что только один из десяти сценариев предполагал быстрый рост, предсказанный шкалой Кардешева, добавил Хакк-Мисра. Другие показали более медленный рост, а то и вовсе его отсутствие, в то время как другие колебались между ростом и крахом. “Это говорит о том, что сосредоточение поиска техносигналов на идее передовых, энергоемких и экспансивных внеземных цивилизаций может быть слишком ограниченным”, - сказал он. “Только благодаря нашему моделированию существует множество возможностей, которые показывают альтернативные возможности для долгосрочного будущего, и такие цивилизации могут быть даже более вероятными или более многочисленными, чем цивилизации с более долгим сроком жизни или охватывающие галактику”.
Среди потенциальных техносигналов, предсказанных в этих сценариях, диоксид азота выступает в качестве возможного средства различения современной Земли, Земли до появления сельского хозяйства и более индустриальной Земли в будущем. Они также обнаружили, что спектры атмосферы, полученные в трех сценариях, были “неотличимы от природных”, что означает, что не было заметного расстояния между Землей, существовавшей до появления сельского хозяйства, и более технологически развитой Землей.
“Эти три сценария по-прежнему включают обширную техносферу, но большая часть обнаруживаемых технологий находится на Марсе и других частях внешней солнечной системы”, - сказал Хакк-Мисра. “Это повышает важную вероятность ложноотрицательных результатов при поиске техносигналов: планета без очевидных техносигналов не обязательно может быть лишена технологий, и лучшие места для поиска могут даже находиться в другом месте системы ”.
Как всегда, область поиска SETI и техносигналов ограничена пределами наших знаний, когда ученые должны строить предположения о том, чего мы не знаем, основываясь на том, что мы делаем. Однако процесс становится все более сложным благодаря передовому моделированию, которое может учитывать различные возможности. Кроме того, ученые подвергают сомнению основополагающие предположения относительно развитых цивилизаций и их мотивации. Работа Хакк-Мисры и его коллег является первой в ключевом смысле.
Как он объяснил, методы исследования будущего, как правило, применяются к краткосрочным прогнозам на несколько лет или десятилетий, в то время как некоторые исследования в области климатологии заглядывают на несколько столетий вперед:
“Наше исследование является первым, в котором используются методы исследования будущего для разработки прогнозов на 1000-летнюю шкалу времени, что требует от нас сосредоточиться на долгосрочных тенденциях, которые могут повлиять на различные результаты для цивилизации на Земле. Это обеспечивает прочную теоретическую основу для размышлений о диапазоне техносигналов в планетных системах и способах их поиска, и только на основе этих сценариев можно проделать гораздо больше работы для разработки новых стратегий поиска. Эти сценарии также помогают нам представить более широкий спектр возможностей для будущего Земли, которые включают многочисленные оптимистичные результаты, позволяющие избежать коллапса или вымирания. Наша цивилизация может столкнуться с многочисленными проблемами, но исследования, подобные нашему, важны, чтобы напомнить нам, что будущее остается открытым. ”
На изображении:
Стадии незрелости биосферы Земли и зрелости биосферы. Стадия зрелости биосферы стала возможной только после того, как фотосинтетические организмы установили обратную связь с небиологическими процессами Земли, насыщая атмосферу кислородом и создавая озоновый слой.
Изображение предоставлено: иллюстрация Университета Рочестера / Майкл Осадчий
Дополнительные материалы
