Инопланетяне молчат из-за «катастрофы ошибок»

Один из вариантов распространения разума в Космосе – создание самовоспроизводящихся машин, которые самостоятельно размножаются и эволюционируют по мере освоения ими окружающего пространства. Фото Fotolia/PhotoXPress.ru

Жутковато ощущать себя Нострадамусом, но что поделаешь. 26 марта 2003 года в «НГ-науке» была опубликована моя статья: «Весна. Война. НЛО». Главный вывод был таков: «…частота нарастания публикаций об НЛО оказывается вполне надежным индикатором предстоящих геополитических и техногенных катаклизмов. В свою очередь, эти катаклизмы в ХХ и начавшемся XXI веке имеют свое наиболее общее, интегральное выражение в борьбе мировых держав за энергетические (читай – нефтяные) ресурсы».

Вот и сейчас, спустя 13 лет, я никак не могу отделаться от ощущения, что одной из самых обсуждаемых публичных тем вновь стала проблема контакта с внеземными цивилизациями. Причем это уже не просто поток «свидетельств» очевидцев о встречах с «зелеными человечками», а вполне строго научные расчеты и рассуждения. Так, согласно оценкам исследователей из Корнельского университета (США), обнародованным в апреле нынешнего года, «при существующих темпах развития человечество выйдет на контакт с цивилизацией аналогичного уровня развития примерно через 1,5 тыс. лет. Кроме того, по мнению астрономов, в радиусе 40 световых лет от планеты инопланетных цивилизаций скорее всего нет».

И хотя до этого еще далеко – и в прямом, и в переносном смысле, – буквально на днях был предложен новый протокол действий, которые должны предпринять ученые в случае успешного обнаружения разумной жизни на других планетах. Автор этого документа – шотландский астроном Дункан Форган. План выложен на сайте научных препринтов arXiv, а коротко об этом сообщила английская Independent.

Тут мы сделаем маленькое, но необходимое историческое отступление.

В ученом мире существует апокриф, согласно которому вопрос о поиске внеземного разума (SETI – Search for Extra terrestrial Intelligence) впервые был поставлен участниками конференции по радиоастрономии в Грин-Бэнке (1961, Green Bank, США). Засидевшись в баре за обсуждением того, можно ли, используя радиотелескопы, обнаружить сигналы, направляемые в нашу сторону внеземными цивилизациями из-за пределов Солнечной системы, участники конференции разделились на оптимистов и пессимистов. Оптимисты полагали, что во Вселенной существуют тысячи цивилизаций; пессимисты же утверждали прямо обратное – ни одной. В тот вечер сошлись на том, что надо бы как-то оценить число таких цивилизаций.

На следующий день американец Фрэнк Дрейк продемонстрировал длиннющую бухгалтерского вида формулу (она так и стала называться – формула Дрейка), которая, в силу единственности на тот момент, склонила чашу весов на сторону оптимистов. Пессимисты не нашли тогда серьезных аргументов против, и проект SETI начался.

Прошло уже 55 лет, на SETI потрачены миллионы долларов – если не сотни миллионов и миллиарды, построены мощнейшие телескопы и системы автоматического слежения и обработки сигналов… Никаких сигналов от внеземных цивилизаций не обнаружено.

Похоже, пришло время пессимистов. Один из их аргументов – так называемый парадокс Ферми, который заключается в простом вопросе, заданном, как говорят, за обедом в Лос-Аламосе в 1950 году знаменитым итальянским физиком, работавшим в США, Энрико Ферми. Своих коллег, настаивавших на существовании в Галактике множества высокоразвитых цивилизаций, он спросил: «Ну, и где они в таком случае?» Майкл Харт вспомнил об этом в 1975 году. Это и стало называться парадоксом Ферми–Харта и было вынесено на знамя противников SETI.

Конечно, мнение Ферми – это сильный психологический аргумент. Но у оптимистов в руках есть формула Дрейка, и они вправе требовать от пессимистов научной аргументации. Кажется, в мае 2016 года такой сугубо математический аргумент появился.

В этом-то и заключается парадокс науки: объектом ее исследования может стать все, даже то, чего не может быть. Или по крайней мере то, вероятность обнаружения чего ничтожно, исчезающе мала.

Вот и биофизик Аксель Ковальд из Ньюкаслского университета (Великобритания) в середине мая представил объяснение того, почему Вселенная не может быть заполнена так называемыми зондами фон Неймана – самовоспроизводящимися машинами, которые самостоятельно распространяются, размножаются и эволюционируют по мере освоения ими окружающего пространства. Опять же, препринт этой работы опубликован на сайте arXiv.org. Его статья называется «Катастрофа ошибок может объяснить парадокс Ферми–Харта».

«Ковальд исходит из того, что проникновение за пределы Солнечной системы, не говоря уже о достижении других галактик, может идти только путем последовательной колонизации космического пространства «универсальными зондами», которые можно понимать как самовоспроизводящиеся автоматы фон Неймана, – комментирует по просьбе «НГ-науки» эти результаты Владик Аветисов, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией теории сложных систем Института химической физики им. Н.Н. Семенова РАН. – Знаменитый американский математик фон Нейман занимался исследованиями вопроса о том, можно ли создать самовоспроизводящийся автомат. Для этого он придумал универсальный автомат – машину фон Неймана – и показал, что универсальный автомат может построить самовоспроизводящийся автомат и последний будет не сложнее (в определенном смысле) универсального автомата. Замечу, что живая клетка – это самовоспроизводящийся автомат фон Неймана, причем не образно, а почти буквально, только химической природы. Клетка устроена прямо как универсальный автомат фон Неймана (о чем фон Нейман, конечно, ничего не знал, потому что ДНК еще не открыли и молекулярной биологии, по сути, еще не было)».

Так вот, в сценарии колонизации космического пространства зондами неминуемо нужно эти зонды воспроизводить. Ковальд считает, что без самовоспроизведения, создания колоний зондов и их последовательного, от поколения к поколению, расселения все глубже и глубже в космосе, до далекого космоса не добраться. В общем, с этим трудно не согласиться.

Вот уже более полувека радиотелескопы программы поиска внеземного разума SETI обшаривают космос в поисках сигналов от внеземных цивилизаций. Фото с сайта www.nasa.gov

Сделав оценки, при вполне «спокойных» предположениях, Ковальд показывает, что на глубину в 100 световых лет таким способом можно проникнуть за 29 тыс. лет. Но для проникновения еще на 100 световых лет дальше понадобилось бы уже в четыре раза больше времени – 114 тыс. лет. А самое печальное в том, что тут есть абсолютный предел: по Ковальду это 225 световых лет. За пределы этого горизонта путем колонизации космического пространства самовоспроизводящимися зондами просто не выйти. И связано это с эффектом, который получил название «катастрофа ошибок» (error catastrophe).

«Насколько я знаю, – поясняет Владик Аветисов, – этот термин ввел Манфред Эйген (дважды лауреат Нобелевской премии) в своей с соавторами знаменитой статье «Evolution of quasi species» (1987 год). В ней исследовался вопрос, как точно нужно копировать генетическую информацию, чтобы не потерять ее полностью после длинной цепи генераций. Оказалось, что ограничение на точность копирования сильное – число ошибок в копируемом тексте должно быть очень небольшим, всего несколько ошибок на весь текст. Кстати, именно это обстоятельство делает биологическую эволюцию загадочной: точечными мутациями далеко не уйдешь, а при большем числе мутаций все потеряешь из-за катастрофы ошибок».

Самый главный аргумент Ковальда, и надо признать, разумный, вот какой. Воспроизведение, как бы оно ни было устроено, без ошибок невозможно. Ошибки, даже если их немного, будут накапливаться от поколения к поколению, и зонды будут терять свою функциональную пригодность, пока не будет достигнут критический уровень ошибок, приводящий к гибели зондов и остановке процесса колонизации. Это и названо Ковальдом «катастрофой ошибок», что по смыслу совпадает с «катастрофой ошибок» Эйгена.

С другой стороны, поскольку вероятность воспроизводить функционально полноценные зонды будет падать от поколения к поколению, время на создание полноценной колонии зондов будет расти с ростом числа генераций и процесс освоения все более удаленных областей космического пространства новыми генерациями будет замедляться. В результате и с этой стороны все «затыкается» на некоторой глубине проникновения, которая зависит от скорости накопления ошибок. Можно поспорить с оценкой в 225 световых года, но это не принципиально, все равно все ограничится несколькими сотнями световых лет.

Кстати, заметим, что, как мнимум один позитивный момент в этом есть. Ведь в таком случае получается, что никакие апокалиптические «звездные войны» невозможны в принципе. Человечество может спасть спокойно в своей солнечной колыбели на задворках галактики Млечный путь...

Конечно, Ковальд рассуждает в своей статье и о том, как можно обойти «катастрофу ошибок», например, исправляя ошибки «контролерами». Он прикидывает, чего это будет стоить и есть ли вообще какая-то рациональная мотивация тратить огромные ресурсы на создание суперсовершенных самовоспроизводящихся автоматов.

После хитроумных рассуждений в чисто английском стиле в конце концов он приходит к заключению, что с рациональной точки зрения правильнее создавать не идеальные зонды, а искать компромисс между совершенством зонда и глубиной проникновения в космическое пространство.

Заключительный аккорд Ковальда прост. Он не считает, что наша цивилизация единственная во Вселенной. Но он считает, что любая цивилизация будет осваивать только «близлежащие», по космическим масштабам, области, около пары сотен световых лет. И это, по мнению Ковальда, объясняет парадокс Ферми–Харта. Что же касается SETI, то надеяться тут особенно не на что.

«Замечу только, – комментирует этот вывод англичанина Владик Аветисов, – что все это, конечно, правильно, но только в том случае, если все внеземные цивилизации столь же и в том же смысле разумны и рациональны, как и англосаксы».

Здесь можно было бы ставить точку. Но, как говорится, в очередной раз сработал закон притяжения информации.

Когда я готовил эту статью к печати, на одном научном семинаре в академическом институте мне довелось услышать и вовсе радикальную гипотезу относительно эволюции внеземного разума. Мы, люди, являемся транзитерами однажды возникшей ДНК. Вся наша биосфера  это только амеба, выбрасывающая в Космос тоненькие ложноножки и существующая лишь для того, чтобы передать жизнь дальше во Вселенной. И ее цель – создание твердокристаллической формы жизни, которая только и может заселить Вселенную…

Очень кстати, мне кажется, тут будет отрывок из письма Эразма Роттердамского Томасу Мору от 10 июня 1508 года: «Мне казалось, – пишет Эразм, – что эта игра ума моего тебе особенно должна прийтись по вкусу, потому что ты всегда любил шутки такого рода, иначе говоря – ученые и не лишенные соли».