должно быть таким же ослепительным, как Солнце. Ночное небо должно ослеплять нас своей яркостью!

Рис. 2.3 Предположим, звезды равномерно распределены в пространстве. Яркость звезды уменьшается как квадрат расстояния от наблюдателя (observer), но количество звезд увеличивается как квадрат расстояния от наблюдателя. Эти два эффекта компенсируют друг друга, и каждая показанная выше сетка вносит одинаковый вклад в яркость. Поскольку существует бесконечное число таких сеток, ночное небо должно быть бесконечно ярким. Даже с учетом того, что близкие звезды блокируют свет от далеких звезд, ночное небо должно быть ослепительно ярким. (Источник: Htykym)

Как мы можем разрешить парадокс? Первое объяснение, которое приходит на ум, — это то, что облака газа или пыли скрывают свет от далеких звезд. Вселенная действительно содержит такие облака, но они не могут защитить нас от парадокса Ольберса: если облака поглощают свет, они нагреются до тех пор, пока не достигнут той же средней температуры, что и сами звезды. Оказывается, парадокс объясняется одним из самых драматических открытий, когда-либо сделанных астрономами: Вселенная имеет конечный возраст. Поскольку возраст Вселенной составляет всего около 13,8 миллиардов лет, та часть, которую мы можем видеть, конечна по размеру. Чтобы ночное небо было таким же ярким, как поверхность Солнца, наблюдаемая Вселенная должна была бы быть почти в миллион раз больше, чем она есть. (То, что Вселенная расширяется, также помогает объяснить парадокс: свет от далеких объектов смещается в красную сторону из-за расширения, и поэтому далекие объекты менее яркие, чем можно было бы ожидать из закона обратных квадратов. Однако основное объяснение исходит из конечного возраста Вселенной.)

Удивительно, что, размышляя над таким простым вопросом — «Почему ночное небо темное?» — можно было прийти к выводу, что Вселенная расширяется и имеет конечный возраст. Возможно, простой вопрос, который задал Ферми — «Где все?» — ведет к еще более важному выводу.

Парадокс Ферми

Иногда я думаю, что мы одни. Иногда я думаю, что нет.

В любом случае, мысль ошеломляющая.

Бакминстер Фуллер

Благодаря детективной работе ученого из Лос-Аламоса Эрика Джонса, на отчете которого я в значительной степени основываюсь[16] в этом разделе, мы знаем происхождение парадокса Ферми.

Весной и летом 1950 года нью-йоркские газеты были взбудоражены незначительной тайной: исчезновением общественных мусорных баков. Этот год также был пиком сообщений о летающих тарелках, еще одной теме, заполнявшей колонки газет. 20 мая 1950 года журнал The New Yorker опубликовал карикатуру Алана Данна, которая забавно ссылалась на обе истории.

Летом 1950 года Ферми находился в Лос-Аламосе. Однажды он беседовал с Эдвардом Теллером и Гербертом Йорком, когда они шли обедать в Фуллер Лодж. Темой их разговора была недавняя волна наблюдений летающих тарелок. К ним присоединился Эмиль Конопински и рассказал им о карикатуре Данна. Ферми с иронией заметил, что теория Данна разумна, поскольку объясняет два разных явления: исчезновение мусорных баков и сообщения о летающих тарелках. После шутки Ферми последовала серьезная дискуссия о том, могут ли летающие тарелки превышать скорость света. Ферми спросил Теллера, какова, по его мнению, вероятность получения доказательств сверхсветового путешествия к 1960 году. Ферми сказал, что оценка Теллера один к миллиону слишком низка; Ферми считал, что это скорее один к десяти.

Четверо сели обедать, и их разговор перешел на более приземленные темы. Затем, посреди разговора и совершенно неожиданно, Ферми спросил: «Где все?» Его собеседники за обедом — Теллер, Йорк и Конопински — сразу поняли, что он говорит о внеземных посетителях. И поскольку это был Ферми, возможно, они поняли, что это более тревожный и глубокий вопрос, чем кажется на первый взгляд. Йорк вспоминает, что Ферми произвел серию быстрых расчетов и пришел к выводу, что нас должны были посетить давно и много раз.

Рис. 2.4 По причинам, понятным только им, инопланетяне возвращаются на свою родную планету с мусорными баками, принадлежащими Департаменту санитарии Нью-Йорка. (Источник: The New Yorker Collection 1950, художник Алан Данн, с cartoonbank.com; все права защищены)

Ни Ферми, ни другие никогда не публиковали эти расчеты, но мы можем сделать разумное предположение о ходе его мыслей. Сначала он должен был сделать оценку числа ВЦ (внеземных цивилизаций) в Галактике, и это то, что мы можем оценить сами. В конце концов, вопрос «Сколько существует развитых коммуникативных внеземных цивилизаций в Галактике?» — это типичный вопрос Ферми!

Рис. 2.5 Эдвард Теллер (слева) с Ферми в 1951 году, вскоре после того, как Ферми впервые задал свой вопрос. (Источник: Американский институт физики, Визуальные архивы Эмилио Сегре)

Вопрос Ферми: Сколько существует цивилизаций, способных к общению?

Представим число коммуникативных ВЦ в Галактике символом N. Чтобы оценить N, нам сначала нужно знать годовую скорость R формирования звезд в Галактике. Нам также нужно знать долю fₚ звезд, обладающих планетами, и, для звезд с планетами, число nₑ планет с подходящими для жизни условиями. Нам также нужна доля fₗ подходящих планет, на которых действительно развивается жизнь; доля fᵢ этих планет, на которых жизнь развивает интеллект; и доля fc разумных форм жизни, которые развивают культуру, способную к межзвездной коммуникации. Наконец, нам нужно знать время L, в годах, которое такая культура будет посвящать коммуникации. Умножив все эти факторы вместе, мы получим оценку для N. Мы можем записать это как простое уравнение:

N = R × fₚ × nₑ × fₗ× fᵢ × fc × L.

Обратите внимание, что уравнение, показанное в предыдущем блоке, а именно

N = R × fₚ × nₑ × fₗ × fᵢ × fc × L.

является не более «правильным» уравнением для числа коммуникативных ВЦ, чем

N = pc × nf × fₚ × nₜ × R

является уравнением для числа настройщиков пианино в Чикаго. Тем не менее, если мы присвоим разумные значения различным факторам в уравнении — всегда с пониманием того, что такие значения могут и будут меняться по мере роста наших знаний, — мы получим грубую оценку числа ВЦ в Галактике. Трудность, с которой мы сталкиваемся, заключается в разной степени нашего незнания различных членов уравнения. Когда астрономов просят предоставить значения для этих членов, их ответы варьируются от «Мы достаточно уверены» (для фактора R) до «Мы уточним это в течение следующих нескольких десятилетий» (для фактора nₑ) до «Откуда, черт возьми, нам знать?» (для фактора L). По крайней мере, когда мы пытаемся оценить число настройщиков пианино в Чикаго,