Искусственные или естественные?
В связи с проблемой поиска внеземных цивилизации возникает еще один чрезвычайно важный вопрос: каким образом отличить искусственный сигнал от естественного?
Известные нам обычные «космические» радиостанции представляют собой протяженные объекты — это галактики, облака межзвездного газа. По, видимо, искусственные радиоисточники должны иметь весьма малые угловые размеры, другими словами, представляться нам точками, не имеющими поперечника.
Условие точечности искусственных источников радиоизлучения связано еще и с тем, что в случае, если такой источник будет иметь большие видимые размеры, сигналы, исходящие от разных его частей, будут поступать с запаздыванием. И это неизбежно приведет к потере информации.
Этот вывод заставил астрономов обратить внимание на два радиоисточпика СТА-21 и СТЛ-102, обнаруженные за несколько лет до этого ученым Калифорнийского технологического института в США и отличающиеся своими малыми угловыми размерами.
СТА-21 находится в области созвездия Овен, СТА-102 в созвездии Пегас. Возникло предположение о том, что эти космические «радиостанции» и представляют собой не что иное, как искусственные передатчики других цивилизаций.
И все же точечность радиоисточника еще не может сама по себе служить доказательством его искусственного происхождения. Не исключена возможность, что с протяженными космическими радиостанциями мы до сих пор имели дело главным образом из-за ограниченных возможностей нашей приемной аппаратуры.
Вполне вероятно, что по мере дальнейшего развития радиотехники будет открыто множество естественных точечных источников. Поэтому точечность не может служить окончательным критерием искусственного происхождения источника. Необходим какой-то дополнительный признак. Таким признаком может служить правильная переменность радиосигнала. Ведь ожидаемые искусственные сигналы должны содержать некоторый код, нести какую-то информацию, следовательно, они должны определенным образом меняться во времени.
Прежде всего надо ожидать, что сама трансляция полезной информации «на Вселенную» производится с известной периодичностью. Если даже принять во внимание, что цивилизации второго и третьего типов располагают гораздо большим объемом информации, чем современное человечество, то все же они могут осуществлять передачу всех необходимых сведений в течение сравнительно коротких промежутков времени. Естественно предположить, что для повышения надежности приема и возможности подключения новых «абонентов» такие передачи должны периодически повторяться.
В связи с этим возникла необходимость тщательно проанализировать излучение СТА-21 и СТА-102. Не является ли оно переменным? Эту задачу выполнила группа московских радиоастрономов под руководством Г. Б. Шоломицкого. Для наблюдений был использован специальный радиотелескоп, состоящий из восьми соединенных между собой общим волноводом хорошо отполированных параболических зеркал. Чтобы исключить возможность ошибок, весь высокочастотный канал, начиная от приемника радиосигналов и кончая регистрирующей аппаратурой, тщательно контролировался.
В течение девяти месяцев было проведено 150 измерений источника СТА-102 и 70 измерений источника СТА-21. В результате этих наблюдений советским астрономам удалось обнаружить чрезвычайно интересный факт. Оказалось, что интенсивность радиоизлучения источника СТА-102 испытывает периодические колебания с периодом в 100 дней.
Невольно напрашивается сопоставление между этими колебаниями и соображениями о переменности искусственных радиоисточников. Если бы СТА-102 был искусственным, то логично предположить, что периодические изменения его интенсивности связаны с повторениями «радиопрограмм» передачи информации.
Радиоизлучение естественных космических объектов вкладывается из очень большого числа элементарных актов излучения отдельных заряженных частиц. Поэтому оно представляет собой хаотический «шум», напоминающий шум моря и состоящий из случайных сигналов, никак не связанных между собой.
Искусственные же сигналь: должны составляться с таким расчетом, чтобы была обеспечена принципиальная возможность их расшифровки. Согласно выводам современной кибернетики и, в частности, теории связи, для этого необходимо создать так называемую избыточность сигналов. Другими словами, нельзя полностью использовать всю пропускную способность радиоканала. Это значит, что сигналы должны либо периодически повторяться, либо быть как-то связаны друг с другом таким образом, чтобы обеспечивалась возможность расшифровки.
В то же время вполне возможно, что разумные обитатели других миров, для того чтобы обратить внимание инопланетных цивилизаций на искусственный характер своих радиопередач, придают им переменный характер даже в тех случаях, когда они не несут какой-либо специальной информации, а служат лишь позывными. Это могут быть, например, периодические включения и выключения источника или периодические импульсы большой интенсивности.
Поэтому можно предположить, что явная переменность искусственного сигнала, т. е. такие его колебания, которые происходят через значительные промежутки времени, не обязательно связана с передачей полезной информации. В этом случае скорость такой передачи была бы слишком мала, а сама передача страдала бы низкой информативностью. Поэтому вряд ли явная переменность связана с модуляцией сигналов при кодировке информации. Скорее всего, такая переменность может объясняться началом и концом очередного сеанса передачи информации.
Но поскольку при скоростной передаче информации модулированный сигнал по своему внешнему виду мало отличается от шума, то вероятнее всего, что инопланетные цивилизации обязательно сочетают передачу таких сигналов с передачей сигналов типа позывных. В противном случае новые абоненты были бы поставлены перед непосильной задачей тщательного анализа всех космических радиошумов.
Логично также предположить, что сами позывные могут содержать в себе какую-то наводящую информацию, которая облегчила бы расшифровку последующих сигналов.
С другой стороны, следует иметь и виду, что переменность радиоизлучения может быть вызвана и вполне естественными причинами. Во всяком случае, известен целый ряд космических объектов, переменных, в оптическом диапазоне, например, переменные звезды различных типов. Но световые лучи и радиоволны имеют общую природу: и те и другие представляют собой электромагнитные колебания различной частоты, и если световое излучение космических объектов может испытывать периодические изменения, то вполне логично предположить, что похожие явления возможны и в радиодиапазоне.
В частности, естественный характер могут носить всевозможные изменения амплитуды и частоты принимаемых сигналов. Они могут порождаться различными физическими процессами, происходящими па тех пли иных космических объектах.
За последнее время обнаружено переменное радиоизлучение, исходящее от некоторых так называемых нестационарных звезд. Оно имеет характер отдельных, плавных всплесков продолжительностью в несколько секунд, па которые иногда накладываются колебания большей частоты.
На первый взгляд это радиоизлучение удовлетворяет всем основным признакам, которыми должны обладать искусственные радиосигналы. Угловой размер самих источников весьма невелик, распределение энергии но частотам напоминает предполагаемый искусственный спектр, а колебания интенсивности можно интерпретировать как сигналы типа позывных.
Однако мало вероятно, чтобы радиоизлучение, о котором идет речь, было искусственным. Ведь очень похожие и притом весьма разнообразные всплески наблюдаются и у радиоизлучения нашего Солнца.
Из всего сказанного выше следует, что наиболее надежным критерием искусственного происхождения сигнала была бы расшифровка н практическое использование содержащейся в нем информации.
Следовательно, для надежного опознания искусственного радиосигнала необходимо располагать чувствительной приемной аппаратурой, которая позволяла бы регистрировать не только «грубые», но и самые слабые колебания радиоизлучения космических объектов.
Между прочим, любопытно, что английские радиоастрономы, наблюдавшие СТА-102 через несколько месяцев после Шоломицкого, правда, на несколько иных частотах, заметных колебаний интенсивности не обнаружили. Разумеется, это может быть следствием развития естественных процессов, происходящих на СТА-102. Но если СТА-102 в самом деле искусственный радиоисточник, то в этом также нет ничего удивительного. Возможно, по какой-то причине цивилизация временно прекратила свои радиопередачи.
Нельзя не отметить и еще одно важное обстоятельство. При выборе длины волны для межпланетной связи необходимо, очевидно, учитывать уровень космических радиопомех на различных диапазонах. Наблюдения показывают, что минимум шумов приходится на волны длиной от 3 до 10 см. Поэтому естественно ожидать, что именно этот диапазон, т. е. частоты от 109 до 10 герц являются оптимальными для обмена информацией между цивилизациями, расположенными в разных галактиках.
Еще одно важное требование, которому, очевидно, должна удовлетворять межкосмическая радиопередача, — возможно большая скорость передачи информации. Как показывают расчеты, для обеспечения этого условия максимальная энергия в спектре искусственного радноисточника должна приходиться как раз на те частоты, для которых минимальна энергия космических радиошумов.
В этой связи особенно любопытен результат измерений Шоломицкого. Они показали, что максимальная энергия излучения СТА-102 приходится как раз на радиоволны такой частоты, которые при распространении в мировом пространстве в наименьшей степени подвержены всевозможным помехам.
Энергетические спектры СТА-21 и СТА-102 хорошо совпадают с энергетическим спектром предполагаемого искусственного радиоисточника, теоретически л счисленным Н. С. Кардашевым.
Однако нельзя полностью исключать возможность того, что в природе существуют естественные источники излучения, у которых максимум энергии как раз приходится на сантиметровые волны. Поэтому нужны дополнительные критерии искусственного происхождения радиосигнала. Таким критерием может служить резкий обрыв сигнала на очередной частоте, т. е. наличие предельной частоты излучения. У естественных радиоисточников такой резкой границы нет. В их спектрах по мере удаления от максимума энергия уменьшается, но никогда не падает до нуля.
Поэтому от имеющихся в нашем распоряжении данных еще далеко до того, чтобы сделать вывод об искусственном характере космической радиостанцииСТЛ-102. Но, во всяком случае, обнаружен новый тип космических радиообъектов, изучение которых представляет огромный интерес.
В апреле 1965 г. ученым Паломарской обсерватории в США удалось отождествить радиоисточник СТА-102 со слабенькой звездочкой, которая, как показали наблюдения, находится от нас на расстоянии 7—в млрд. световых лет. Мощность излучения этой звезды оказалась огромной. Это привело астрономов к выводу, что СТА-Е02 представляет собой сверхзвезду.
Сравнительно недавно английские радиоастрономы обнаружили еще один загадочный источник космического радиоизлучения, расположенный в пределах пашен Галактики. Сигналы этого источника строго периодические. Они следуют один за другим с интервалом 1,3373 сек. В настоящее время уже известно несколько подобных источников, получивших название «пульсаров». Пульсары— еще один новый тип космических объектов, о существовании которых астрономы еще несколько лет назад даже не подозревали. На первых порах ученые г.серьез задумались над тем, не являются ли пульсары радиостанциями инопланетных цивилизаций. Однако открытие нескольких источников такого типа сделало подобную гипотезу малоправдоподобной. Хотя, с другой стороны, удовлетворительного астрофизического объяснения нового явления пока что тоже не предложено.
Еще один критерий для определения искусственного характер космических радиосигналов был предложен проф. Сафоровым. Дело в том, что радиоволны, излучаемые антеннами радиостанций, генерируются с помощью так называемой «обратной связи». Сущность этого метода состоит в том, что система, генерирующая колебания, тем или иным способом сама управляет устройством, восполняющим энергию, расходуемую генератором.
Как считает проф. Сафоров, в принципе возможно произвести такой анализ космического радиосигнала, который позволил бы выяснить, была ли использована при его генерации обратная связь.
Было бы, однако, неправильно думать, что в естественных источниках радиоизлучения обратная связь вовсе не имеет места. В какой-то степени автоколебания осуществляются и при генерации радиоизлучения некоторыми космическими объектами. Правда, в известных нам случаях автоколебания формируют не само высокочастотное излучение, т. е. несущую частоту, а лишь изменения амплитуд основных колебаний.
Вообще же следует подчеркнуть, что никакими конкретными данными о сигналах других цивилизаций и о том, что они собой представляют, мы не располагаем. Поэтому единственно разумный подход к задаче состоит в том, чтобы попытаться представить себе, как мы поступили бы сами, если бы нам нужно было осуществить передачу информации другим цивилизациям. Поскольку основные законы природы едины для всей наблюдаемом области Вселенной, то у нас есть вполне реальные основания надеяться, что наши рассуждения не должны слишком существенно отличаться от рассуждений на ту же тему разумных обитателей других планет.
На первый взгляд может сложиться впечатление, что проблема поисков внеземных цивилизаций, по крайней мере на современном уровне развития науки и техники, не заслуживает серьезного внимания. Такое представление может возникнуть хотя бы на том основании, что достижение сколько-нибудь реальных результатов в рассматриваемой области является весьма проблематичным, даже если речь идет о сравнительно отдаленном будущем. Ведь в нашем распоряжении не имеется точных данных ни относительно самого существования инопланетных цивилизаций, пи относительно уровня их развития, ни относительно того, осуществляются ли вообще космические радиопередачи.
Но тем не менее было бы совершенно неверно думать, что поиски внеземных цивилизаций представляют собой бесполезную потерю времени. Прежде всего, необходимо подчеркнуть, что проблема инопланетных цивилизаций, как и другие кардинальные задачи, возникающие перед человечеством, не просто придумана людьми, она закономерно возникла на определенном этапе развития науки и техники. Человечество не выбирает себе задач, которые ему приходится решать, они ставятся самим ходом развития естествознания, прогрессом земной цивилизации. И коль скоро подобная проблема возникла, человечество не может устраниться от ее решения. Тем более, что, как показывает опыт развития науки, исследования, связанные с попытками решения тех или иных крупных научных проблем, даже в тех случаях, когда они ие приводят к желаемому результату, как правило, дают большое число побочных открытий, которые с лихвой оправдывают затраченные усилия.
Во всяком случае, не вызывает сомнений, что поиски искусственных радиосигналов других цивилизаций будут важным стимулом для совершенствования радиотелескопической аппаратуры; они будут содействовать более глубокому и всестороннему изучению «радиокартины» наблюдаемой Вселенной. Ведь обнаружение искусственных радиоисточников тем легче осуществить, чем более полными и всесторонними сведениями будет располагать астрономическая паука об естественных радиоисточниках. Это свою очередь означает, что задачи, связанные с поисками внеземных цивилизаций, не только не идут вразрез с основными задачами радиоастрономии, но, наоборот, полностью с ними совпадают. Таким образом, исследования, связанные с проблемой внеземных цивилизаций, могут лишь способствовать развитию науки о Вселенной.
|
|
Читайте в рубрике «Поиски внеземных цивилизаций»: |