Проблема контакта с внеземными цивилизациями

Реферат по естествознанию

на тему «Проблема контакта с внеземными цивилизациями» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

выполнила Головачева Ольга

2 курс, гр. 1073

Оглавление:

1. Введение

2. Условия возникновения  жизни

3. Биохимические  аспекты зарождения жизни и  эволюция разума

4. Первые космические  эксперименты человечества

5. Электромагнитные  волны как средство связи межпланетных  цивилизаций

6. Формула Дрэйка и проект «ОЗМА»

7. Программа  «Циклоп»

8. Радиоспектр Земли

9. Проекты CETI и SETI

10. Деятельность в области SETI в России.

Вопрос о том, существует ли разумная жизнь не только на нашей планете, занимал человечество с незапамятных времен. Предполагается, что корни этих представлений восходят к временам первобытных культов, которые наделяли «душой» и сверхъестественными силами неодушевленные предметы и явления. Сама идея внеземных цивилизаций появилась в связи с созданием Коперником гелиоцентрической системы мира и изобретением Галилеем телескопа. В настоящее время данный вопрос становится все более актуальным и является одним из главенствующих направлений в современной астрономии.

Одним из наиболее известных ученых, занимавшихся проблемой  контактов с внеземными цивилизациями, был Иосиф Самуилович Шкловский. В своей книге «Вселенная. Жизнь. Разум.» он подробно рассмотрел условия зарождения жизни на Земле, и сформулировал условия, необходимые для зарождения и развития жизни на планетах. Также ученый рассмотрел строение Вселенной, чтобы иметь возможность рассчитать вероятность зарождения разумной жизни на других планетах. Шкловский обратил внимание на то, что в прошлом Вселенная была чисто водородной или водородно-гелиевой плазмой. Но в процессе ее эволюции происходило ее непрерывное обогащение тяжелыми элементами, которые необходимы для существования любых форм живой материи. И т. к. 15 – 20 миллиардов лет тому назад условия во Вселенной были таковы, что существование жизни было невозможным, то жизнь могла появиться лишь на некотором этапе эволюции Вселенной и лишь в определенных, благоприятных для ее развития областях. Также для проблемы возникновения и развития жизни во Вселенной, с точки зрения Шкловского, решающее значение играет развитие звездной космогонии. Чтобы рассчитать возможность существования жизни на определенной планете важно знать, как долго звезда данной системы излучает на том постоянном уровне, который необходим для поддержания жизни на обращающихся вокруг них планетах. Опираясь на новейшие научные разработки того времени Шкловский пришел к выводу, что жизнь зависит от большого числа совершенно не связанных между собой явлений. Например, явление «красного смещения» в спектрах далеких галактик оказывается обязательным условием для возникновения и развития жизни на планете. Также необходимым условием зарождения жизни вспышки сверхновых звезд, в процессе которых образуются тяжелые элементы, без которых живая субстанция немыслима. Также для зарождения необходимо чтобы в достаточном количестве образовывались «подходящие» планеты.

Также Шкловский  обратил внимание на другое важнейшее  направление данной проблемы – биологические  и биохимические исследования. Поскольку  проблема жизни – в значительной мере химическая проблема, ученого  интересовало, каким способом  при каких внешних условиях мог происходить синтез сложных органических соединений, итогом которого было появление на планете первых «крупиц» живого вещества. Ученый, руководствуясь лабораторными исследованиями и последними достижениями генетики, попытался выдвинуть новое определение понятия «жизнь». Важную роль в данном определении сыграло выяснение «кибернетического смысла» ДНК и РНК. Это позволило ему предположить, что проблема жизни в значительной степени является генетической проблемой. По Шкловскому проблема образования живой материи из неживой решается совместными усилиями молекулярной биологии, кибернетики и космогонии. Но непосредственного зарождения мало: жизнь на какой-нибудь планете должна проделать огромную эволюцию, прежде чем станет разумной. Движущей силой эволюции является способность к мутациям и естественный отбор. В процессе эволюции органы все более и более усложняются, а их части специализируются. Усложнение организмов происходит как в качественном, так и в количественном направлении: развитие нервной системы существенно увеличивает способности организмов к адаптации и их пластичность. Данные свойства являются необходимыми, но недостаточными для возникновения разума. Шкловский определяет разум как адаптацию организмов для их сложного социального поведения. «Возникновение разума должно быть теснейшим образом связано с коренным улучшением и усовершенствованием способов обмена информацией между отдельными особями¹».

Первый искусственный  спутник Земли в России был  запущен 4 октября 1957 года, что стало  принципиально новым этапом в  развитии представлений о множественности  обитаемых миров. Вопрос о жизни  на других планетах, бывший до того времени  чисто абстрактным, начинает приобретать  реальное практическое значение. Вопрос о жизни на других планетах Солнечной системы был решен экспериментально: на поверхности этих планет посылались специальные приборы – индикаторы жизни. Он дают уверенный ответ: есть ли там жизнь и если есть, то какая. Первым прорывом человечества в Галактику явился запуск в начале марта 1972 года с американского космодрома имени Кеннеди первой межпланетной станции «Пионер – 10». 4 декабря 1973 года она прошла на минимальном расстоянии 130000 километров от поверхности Юпитера, а точнее от густого слоя облаков, закрывающих его поверхность. Шкловский отметил, что после выполнения миссии наблюдения Юпитера «Пионер – 10» покинет пределы Солнечной системы и уйдет в глубину межзвездного пространства. Ученый считал, что вероятность его столкновения с каким-либо космическим телом заметной массы, например астероидом ничтожна и, несмотря на непрерывную бомбардировку его поверхности межзвездными атомами водорода, его общий вид не изменится сколько-нибудь существенным образом. Шкловский отметил, что есть невообразимо малая вероятность, что когда-нибудь, через многие миллионы лет «Пионер – 10» будет обнаружен неведомыми нам высокоцивилизованными инопланетными существами. На этот случай внутрь «Пионера – 10» заложена стальная пластика с выгравированным на ней рисунком и символами, содержащими минимальную информацию о земной цивилизации. Там изображены представители человеческой расы, Символы протона и электрона, образующие атом водорода. Горизонтальная линия между ними символизирует водородную линию 21 см, являющуюся одновременно масштабом длины и времени. Сравнивая эту метку с размерами изображения человеческих существ, можно получить представление о росте людей. Внизу дана схема Солнечной системы. Большой кружок слева символизирует Солнце. Справа от него в одну линию изображны 9 планет. Они расположены в порядке растущих расстояний от Солнца. Последние выражены над и под символами соответствующих планет в двоичной системе, причем единицей длины является длина волны линии 21 см. От третьей по порядку удаленности от Солнца планеты (Земли) линия идет к шестой (Юпитеру) и кончается стрелкой, над которой схематически представлено изображение автоматической межзвездной станции «Пионер-10». Звездообразная фигура в левой части рисунка должна помочь существам с другой планеты найти то место в Галактике, откуда была запущена межпланетная станция, и время запуска. Каждый луч дает направление от Солнца на пульсар, причем длина луча пропорциональна расстоянию между Солнцем и пульсаром. Периоды соответствующих пульсаров выражены в двоичной системе на каждом отрезке. Они выражены в принятых «натуральных» единицах через частоту, соответствующую линии 21 см (1420 МГц). Самый длинный горизонтальный луч дает расстояние от Солнца до центра Галактики. Надо ясно понимать, что двигаясь по отношению к ближайшим звездам со скоростью 10—20 км/с, «Пионер-10» достигнет ближайших звезд только через сотни тысяч лет. А за миллионы и десятки миллионов лет периоды пульсаров сильно изменятся — ведь они непрерывно увеличиваются, причем по-разному для разных пульсаров. Кроме того, за это время их положение по отношению к Солнцу также изменится.

Ученый обратил  внимание на повышение интереса широких  слоев народа к проблеме обитаемости  других планет и, как следствие, появление  ряда работ крупный физиков и  астрономов, в которых строго научно рассматривается проблема установления связи с разумными существами, населяющими другие планетные системы, а также проведение ряда научных  конференций, посвященных внеземным  цивилизациям, - в США и России.

Коккони и Моррисон в 1959 г. Они пришли к выводу, что наиболее естественный и практически осуществимый канал связи между двумя какими-нибудь цивилизациями, разделенными межзвездными расстояниями, может быть установлен с помощью электромагнитных волн. Очевидное преимущество данного типа связи – распространение сигнала с максимально возможной в периоде скоростью, равной скорости распространения электромагнитных волн, и концентрация энергии в пределах сравнительно небольших телесных углов без сколько-нибудь значительного рассеяния. Возможный диапазон длин волн ограничен требованием чтобы электромагнитные волны не испытывали заметного поглощения при распространении как в межзвездной среде, так и в атмосферах планет. Длина волны, на которой осуществляется межзвездная связь, не должна быть слишком большой, иначе излучение будет поглощаться межзвездной средой. Коккони и Моррисон считали, чтопредельная длина волны должна быть около 300 м, что соответствует частоте 1МГц. Однако такое длинноволновое излучение не будет проходить через атмосферы планет. Оно поглотится в верхних слоях их атмосфер. Бесспорно, все планеты должны иметь ионосферы. Через ионосферы беспрепятственно будет проходить излучение, длина волны которого менее 10 – 15 метров. Ограничение со стороны коротких волн обусловлено поглощением, которое вызывается различными молекулами, входящими в состав планетных атмосфер. Если приемная и передающая аппаратура для межзвездной связи будет вынесена за пределы планетных атмосфер, то диапазон частот, на которых возможно осуществление межзвездной связи будет значительно расширен. Однако условия распространения электромагнитных волн в межзвездной среде и в планетных атмосферах не являются единственным обстоятельством, определяющим возможные значения длин волн, на которых может осуществляться межзвездная связь. Также важен уровень помех. Из-за огромных расстояний, разделяющих инопланетные цивилизации очень малы, но сама Вселенная по причинам естественного порядка, излучает в той или иной степени на всех диапазонах волн. Радиоизлучение Галактики и Метагалактики является серьезной помехой для обнаружения слабых сигналов искусственного происхождения. Космическое радиоизлучение имеет непрерывный спектр и его интенсивность, рассчитаная на единичный интервал частот, растет с уменьшением частоты. К числу помех для межзвездной радиосвязи следует отнести также тепловое радиоизлучение планетных атмосфер. На высоких частотах основными помехами являются квантовые шумы, неизбежные даже для идеальных приемников излучения. Звезда является мощным источником радиоизлучения, спектр которого непрерывен. Чтобы искусственный сигнал не «потонул» в радиоизлучении этой звезды, необходимо, чтобы его мощность была по крайней мере сравнима с мощностью радиоизлучения звезды в соответствующем диапазоне.

Основной формулой для проблемы внеземных цивилизаций  является простояе соотношение, получившее название «формулы Дрэйка»: N = nP1 P2 P3 P4 (t1/T), где N - число высокоразвитых цивилизаций, существующих в Галактике одновременно с нами, n - полное число звезд в Галактике, Р1 - вероятность того, что звезда имеет планетную систему, P2 - вероятность возникновения жизни на планете, Р3 - вероятность того, что эта жизнь в процессе эволюции станет разумной, Р4 - вероятность того, что разумная жизнь вступит в технологическую эру, t1 - средняя продолжительность технологической эры, Т - возраст Галактики. В 1960 г. американский радиоастроном Дрэйк на Национальной радиоастрономической обсерватории в Грин Бэнк (Западная Виргиния) разработал специальную приемную аппаратуру для наблюдений искусственных инопланетных сигналов в диапазоне 21 см. Этот вполне серьезный проект получил название «ОЗМА».

В Америке проводились  попытки обнаружить внеземные цивилизации  по программе «Циклоп». Для приема ожидаемых сигналов от внеземных цивилизаций использовалась, без особых переделок, наличная радиоприемная техника. Наблюдения, носящие любительский характер, проводились на сантиметровых волнах и не дали положительных результатов.  Однако впоследствии был разработан проект гигантского радиотелескопа, специально предназначенного для поиска радиосигналов от внеземных цивилизаций. Стоимость этого проекта достигает миллиардов долларов. Советский радиоастроном Парийский на Бюраканском симпозиуме предложил другой путь реализации проекта установления радиоконтакта с внеземными цивилизациями. Это — создание «глобального радиотелескопа», сводящееся к объединению всех существующих на Земле крупных радиотелескопов в единую систему. В сочетании с радиотелескопами, вынесенными в космос, мы можем иметь исключительно эффективное устройство для поисков радиосигналов от внеземных цивилизаций.

Салливан и Ноулесс провели исследование отраженных от Луны радиосигналов Земли с целью установить, каков радиоспектр Земли, если нас наблюдают из далекого космоса. Наблюдения проведены с помощью 300-метровой антенны в Аресибо. В результате этой работы ученые обнаружили самый мощный радар США, импульсы которого могут быть обнаружены другой цивилизацией с такой же, как в Аресибо, антенной с расстояния около 20 световых лет. Сильнейшие телевизионные станции могут быть обнаружены с расстояния около 3 световых лет.

Необходимо иметь  в виду, что поиск радиосигналов  от внеземных цивилизаций — задача с очень многими неизвестными, хотя их количество и не бесконечно: положение источника на небе, частота, интенсивность сигнала, полоса, поляризация, модуляция, длительность передач и пауз.

в 1965 г. профессором  Рудольфом Пешеком (R.Pesek), председателем Комиссии по астронавтике Чехословацкой Академии наук был предложен термин CETI (Communication with Extraterrestrial Intelligence — связь с внеземным разумом). Пешек был первым председателем Комитета CETI Международной Академии Астронавтики (МАА). Термин CETI продержался приблизительно до середины 70-х годов, когда он постепенно стал вытесняться термином SETI (Search for Exstraterrestrial Intelligence — поиск внеземного разума). Основанием для такой замены послужило, вероятно, то обстоятельство, что прежде чем говорить об установлении связи с внеземными цивилизациями, их необходимо обнаружить. Следовательно, поиск должен предшествовать установлению связи. Две стратегии SETI, сформировавшиеся еще на 1-м Всесоюзном совещании по внеземным цивилизациям, основывались на двух различных концепциях развития внеземных цивилизаций. Одна из них исходит из того, что энергетический уровень цивилизаций ограничен определенными физическими и экологическими причинами, благодаря чему трудно ожидать, что будут использоваться сверхмощные передатчики, значительно превышающие уровень энергопотребления для планетной цивилизации порядка 1014 Вт. Эта концепция развивалась В. С. Троицким. Другая концепция, которую развивает Н. С. Кардашев, допускает возможность достижения гораздо более высокого уровня энергетики, вплоть до 1038 Вт, сравнимого с энергопотреблением целых галактик. По мнению Кардашева, цивилизации должны стремиться к объединению в компактные системы, чтобы собрать все свои ресурсы в относительно небольшом числе объектов (гипотеза «урбанизации»). Он рассмотрел шесть различных сценариев развития цивилизаций, в которых объединение происходит на различных пространственных масштабах. Наиболее вероятным, по его мнению, является объединение цивилизаций в предельно больших масштабах порядка 1-10 млрд св. лет

За 40 лет функционирования  SETI в России сформулирована задача исследований, очерчен более или менее точно круг проблем, наметились основные направления исследований. Было выполнено несколько экспериментальных работ по поиску сигналов в радио- и оптическом диапазонах, исследованы характеристики некоторых пекулярных объектов с целью проверки их возможной искусственной природы. Надо ясно отдавать себе отчет в том, что все эти эксперименты (как и эксперименты, выполненные в других странах), по сути, являются лишь предварительными исследованиями по поиску наиболее эффективных методов SETI. В ходе их выполнения проверяются отдельные рабочие гипотезы, уточняется сама постановка проблемы, намечаются новые направления. Важно, что теперь проблема SETI прочно стоит на фундаменте естественнонаучных знаний, опирается на наблюдения и опыт. Вместе с тем в процессе самих исследований более четко проявились и яснее осознаны трудности на пути решения этой сложной, многогранной проблемы.