В последние годы вопрос о существовании внеземных цивилизаций не только привлекает все большее внимание ученых самых разных специальностей, но и приобретает в известном смысле общечеловеческий интерес. Это неудивительно, так как задача исключительно сложна и напоминает известный афоризм из старой русской сказки: «Поиди туда – не знаю куда, принеси то – не знаю что».
        Проблема внеземных цивилизаций базируется на формуле Дрейка, антропоцентристском принципе и принципе водно-углеродного шовинизма, который, вообще говоря, является следствием антропоцентристского принципа.
        Формула Дрейка в рамках определенных допущений позволяет оценить количество N внеземных цивилизаций в нашей Галактике:
                N = n P1 P2 P3 P4 t / T.
Здесь n – полное число звезд в Галактике; множители Pi имеют характер: Р1 – вероятность того, что у звезды есть планетная система; Р2, Р3, Р4 – вероятности наличия на планете жизни, разума и технологии соответственно; t – средняя продолжительность технологической эры (величина в достаточной мере неопределенная); Т – возраст Галактики. Как видно из формулы Дрейка, лишь n и Т имеют определенные численные значения - 2*10^11 и 15*10^9 лет. Именно невозможность определить в настоящее время с достаточной точностью остальные сомножители в формуле и приводит к противоречивым оценкам ожидаемого числа цивилизаций.
        Следует сразу подчеркнуть, что наиболее неопределенны величина Р2 и Р3 . Первая из них, как указывалось выше обозначает вероятность того, что на данной планете есть жизнь, а вторая – вероятность наличия разума. По поводу этих сомножителей хотелось бы сделать следующие замечания:
        Проблема возникновения жизни – одна из фундаментальных проблем естествознания – сегодня еще далека от окончательного решения. Существуют как общетеоретические соображения, так и обширный экспериментальный материал, подтверждающие возможность получения достаточно сложных органических молекул из смеси простых газов. Однако еще никому не удалось в модельном опыте воспроизвести механизм трансляции, сопряжения транскрипции и трансляции; никому не удалось построить законченной теории возникновения и эволюции генетического кода. На наш взгляд, лишь получение in vitro живого организма из исходных неорганических составляющих позволит решить загадку возникновения жизни. Когда это случится, трудно сказать.
        Примерно такие же аргументы применимы и к сомножителю Р3. Современной науке неизвестен конкретный механизм, обусловивший возникновение разумной жизни на Земле. И тем не менее не приходится сомневаться, что на третьей от Солнца планете – Земле существует жизнь, причем в разумной форме; существует развитая технологическая цивилизация, готовая вступить в коммуникативную фазу своего развития – фазу связи с другими цивилизациями.
        Попытка осмыслить этот факт привела многих ученых к формулировке глобального антропоцентристского принципа, суть которого заключается в следующем. Вселенная такова, какой мы ее видим, потому что в ней существуем мы. Другими словами, законы физики в нашей Вселенной таковы, что разрешают существование атомов, молекул, звезд, планет и, наконец, жизни. Этот принцип был сформулирован в работах Г.М. Идлиса около 25 лет назад [1]. Недавно Новиков И.Д., Полнарев А.Г. и Розенталь И.Л., анализируя возможность взаимосвязанных вариаций двух величин, образованных из фундаментальных констант Ае = (е^2)/hС и Аg = G(Mр^2)/hС (е – заряд электрона, h – постоянная Планка, С – скорость света, G – постоянная тяготения Ньютона, Mр – масса протона), продемонстрировали, что существует, по-видимому, лишь одна область изменения Ае и Аg, в которой возможно существование сложных структур, вплоть до живых систем [2].
        Разумеется, наша Вселенная попадает в этот «остров устойчивости». Как показали авторы работы, более детальное изучение вопроса может привести к существованию ансамблей Вселенных и в других областях допустимых изменений фундаментальных констант. Но для наших целей достаточно указать на важные следствия, возникающие из этой работы. Они имеют принципиальное значение для проблемы внеземных цивилизаций.
        Во-первых, везде в нашей Вселенной, где «работают» законы современной физики, разрешено существование стабильных сложных структур, а следовательно, и жизни.
        Во-вторых, хотя и в неявном виде, из антропоцентристского принципа следует, что жизнь во всех уголках Вселенной должна зарождаться одним и тем же способом и на одной и той же химической основе. Этой основой является, с одной стороны, вода как универсальный растворитель, а с другой – углерод как центральный атом во всех без исключения биологически важных соединениях. Это означает, что в нашей Вселенной с определенным значением Ае трудно представить существование высокоорганизованной живой материи, построенной, например, на основе кремния. Второе следствие получило название принципа водно-углеродного шовинизма.
        Как видим, оба следствия вносят изрядную долю оптимизма в изучение проблемы внеземных цивилизаций. Действительно, с одной стороны, нет никаких оснований считать, что жизнь на Земле – уникальное явление, а с другой стороны, внеземная жизнь хоть в какой-то мере должна быть похожа на нашу. Конечно, здесь мы не рассматриваем возможности перехода к суперразуму, слияния человека с машиной и тому подобные трудно оцениваемые варианты дальнейшего развития разумной жизни. Следует отметить, что антропоцентристский принцип с точки зрения как физики, так и философии отвергает возможную уникальность земной жизни. С позиции современной теоретической физики и наблюдательных астрофизических данных этот принцип подкрепляет великое предвидение Джордано Бруно о множественности обитаемых миров.
        Тем не менее антропоцентристский принцип не позволяет оценить число возможных внеземных цивилизаций ни в нашей Галактике, ни тем более во Вселенной. Приходится признать, что проблема существования и распространенности внеземной жизни далека сегодня от окончательного решения, и именно поэтому специалисты высказывают полярные точки зрения: некоторые считают, что мы одиноки в Галактике, приводя ряд основательных аргументов в обоснование столь радикальной позиции; и в то же время широко обсуждается возможность обнаружения суперцивилизаций [3]  в центре Галактики и характерные особенности развития сверхразума.
        Итак, главные вопросы – существуют ли внеземные цивилизации, где и как их искать – остаются открытыми. Имеется, однако, возможность сузить задачу и попробовать оценить, конечно в чисто вероятностном плане, число технологических цивилизаций нашего, земного типа в Галактике. (Под технологическими цивилизациями условимся понимать такие из них, которые для своего существования используют машины и механизмы.)
        На первый взгляд подход к решению такой задачи очевиден. Нужно взять число звезд типа Солнца (желтых карликов G2) в Галактике, принять, что около каждой из них имеется хотя бы одна обитаемая планета, и тогда мы получим «оценку сверху». Но такой подход не совсем корректен, ибо трудно говорить о равенстве условий для звезд, расположенных ближе к центру Галактики, и для звезд, удаленных от него. Здесь наши знания ограничены, и такой подход неизбежно нес бы отпечаток произвола. Более того, недавно один из авторов этой статьи обратил внимание на особые условия, существующие в узкой кольцевой области Галактики, в которой заключена галактическая орбита Солнечной системы [4].
        О каких же особых условиях идет речь и как их можно связать в проблемой внеземных цивилизаций? Хорошо известно, что многие галактики, в том числе и наша, имеют спиральную структуру. Галактика вращается дифференциально, т.е. вращение происходит с непостоянной угловой скоростью: близкие к центру части галактики вращаются быстрее, более далекие – медленнее. В результате угловая скорость вращения звездной системы уменьшается по мере увеличения расстояния до ее центра. В то же время согласно современным представлениям спиральные ветви нашей и других галактик представляют собой волны плотности, распространяющиеся по звездному населению галактического диска. Крайне существенно, что угловая скорость вращения таких спиральных волн, проявляющихся в виде спиральных ветвей, постоянна. Это очень важный факт, из которого следует, что на каком-то расстоянии Rк от центра и сама Галактика и рукава вращаются синхронно. Именно радиус Rк и определяет так называемый коротационный круг, а зона коротации (от англ. corotation – совместное вращение) – узкое кольцо, охватывающее коротационный круг, - единственное особо выделенное место в каждой спиральной галактике (см. рисунок). Имеются основания считать, что Солнечная система находится как раз в зоне коротации, т.е. в специальных условиях. В таких же условиях находятся и все остальные объекты коротационного круга.
        Несколько слов об этих условиях. Применительно к обсуждаемой проблеме особое значение имеют, конечно, условия образования звезд, которые в зоне коротации и вне ее существенно различны. Звезды образуются из межзвездного газа. Этот газ, вращаясь вместе с галактическим диском, втекает в спиральные рукава, имеющие везде, за исключением зоны коротации, угловую скорость, отличную от угловой скорости дифференциально вращающегося диска. В гравитационном поле спиральных рукавов межзвездный газ ускоряется. Возникает явление, которое называют галактической ударной волной: на внутренней кромке рукавов образуется спиралевидная полоса сжатого межзвездного газа, в которой и рождаются звезды. Чем больше относительная скорость межзвездного газа и спиральных рукавов, тем мощнее галактическая ударная волна и тем сильнее сжат в ней газ. Соответственно чем сильнее сжат газ, тем интенсивнее идет в нем процесс образования звезд. В зоне коротации рукава вращаются почти синхронно с межзвездным газом, относительно движения почти нет и ударной волны не образуется. Именно поэтому образование звезд в зоне коротации и вне ее происходит в разных условиях. Таким образом, коротационная зона оказывается выделенным узким кольцом – тором с радиусом 250 пк – во всем «теле» Галактики.
        Это и позволяет нам предложить галактический антропоцентристский принцип, согласно которому формы жизни и цивилизации нашего типа могут возникать лишь в галактических «поясах жизни» - в коротационных торах. Конечно, это всего лишь гипотеза. Однако то, что Солнечная система находится в Галактике на особом положении, делает подобную гипотезу весьма привлекательной.
        Солнце вместе с системой планет находится между спиральными рукавами Персея и Стрельца и медленно движется по направлению к рукаву Персея. Исключительно важно, что время жизни Солнечной системы (4,6*10^9 лет) по порядку величины равно времени, которое она проводит в пространстве между рукавами (7,8*10^9 лет). Дело в том, что в галактической волне начинается рождение звезд, как подобных Солнцу, так и массивных сверхновых II типа.                     Существует предположение, что именно вспышка сверхновой послужила толчком к рождению Солнечной системы [5] а «спокойная жизнь» Солнца и планет началась, лишь когда наша звезда покинула место своего рождения (предположительно – рукав Стрельца) и вышла в пространство между спиральными рукавами. Именно здесь жизнь, зародившаяся на Земле, достигла уровня технологической цивилизации.
        Напомним, что сейчас Солнце движется по направлению к рукаву Персея. Как мы покажем ниже, при вхождении в рукав наша цивилизация может погибнуть под влиянием облучения от вспыхивающих здесь сверхновых. Такая же участь ожидает, по-видимому, и другие цивилизации, возникшие в коротационном торе. Поэтому мы вводим Тполн – полное время жизни цивилизации нашего типа, которое согласно галактическому антропоцентристскому принципу есть время, в течение которого соответствующая звезда с ее планетной системой (и жизнью на ней) движется от рукава к рукаву. При этом можно предполагать, что имеются как цивилизации, не дошедшие до нашего уровня развития, так и перешедшие его. Используя некоторые астрономические данные, можно оценить время, оставшееся нашей цивилизации до ее вероятной гибели.
        Каково расстояние, на котором может вспыхнуть ближайшая к Солнцу сверхновая, и как этот взрыв повлияет на земную биологию? Впервые подобный вопрос рассмотрели Красовский В.И. и Шкловский И.С. в 1957 г. [6]. Мы также провели ряд интересующих нас оценок, основываясь на галактическом антропоцентристском принципе. Согласно этим оценкам расстояние, на котором может вспыхнуть ближайшая к Солнцу сверхновая при входе Солнца в спиральный рукав Галактики, составляет примерно 10 пк. Как показал И.С. Шкловский, главным эффектом от вспышки близкой сверхновой является увеличение примерно в 100 раз интенсивности космических лучей в области радиусе 10 пк, окружающей сверхновую. Известно, что естественный фон радиоактивности на Земле, обусловленный космическими лучами, приводит к дозе облучения порядка 0,04 бэр/год. Стократное увеличение интенсивности при вспышке близкой (10 пк) сверхновой усиливает дозу примерно до 4 бэр/год. Согласно И.С. Шкловскому, Солнечная система движется через радиотуманность, образовавшуюся вокруг вспыхнувшей звезды, в течение примерно 10 тыс. лет.
        В то же время известно, что суммарная средняя индивидуальная вероятность гибели человека в результате облучения, отнесенная к дозе в 1 бэр, равна Р = Р1 + Р2 = 1,4*10^-4 1/бэр, где Р – суммарный риск гибели; Р1 = 10^-4 1/бэр – риск гибели от рака; Р2 = 0,4*10^-4 1/бэр – риск гибели от летальных мутаций (т.е. появления нежизнеспособных особей) [7].
        Грубая оценка показывает, что при дозе около 4 бэр/год ежегодно должно вымирать примерно 0,056% населения земного шара. Таким образом, за 10 тыс. лет может вымереть все население, если гибель не перекроется воспроизводством – естественным приростом населения за счет рождаемости. В современных условиях ежегодный прирост населения составляет приблизительно 2,3%, что существенно перекрывает риск гибели от облучения. Однако в более ранние эпохи прирост численности населения был существенно меньше (см. таблицу [8]).

Эпоха	Время удвоения численности популяции людей, годы	Соответствующий ежегодный прирост популяции людей, %
От древнего до среднего палеолита	170000	0,0004
В течение 15 тыс. лет после нового палеолита	10000	0,007
В течение 1700 лет после начала нашей эры	400	0,17
За время, прошедшее с 1830 г.	100	0,7
Наши дни	30	2,3

        Как следует из таблицы, на ранних этапах развития нашей цивилизации близкая вспышка сверхновой могла бы быть гибельной для человеческой популяции, так как естественный прирост населения был меньше, чем риск гибели. Разумеется, к этому выводу нужно относиться весьма осторожно, поскольку мы оперируем здесь малой разностью двух больших величин (абсолютными значениями рождаемости и смерти населения). В будущем прирост населения должен будет резко сократиться, так как наша планета вряд ли сможет обеспечить жизнедеятельность 10 млрд. людей. Поэтому с известными оговорками можно предположить, что в будущем риск гибели от облучения также будет существенно выше, чем возможный прирост населения.
        Конечно, сейчас трудно делать прогнозы о будущем нашей цивилизации, которая, с одной стороны, может сама себя уничтожить в результате глобальной войны, а с другой – может  изобрести эффективные средства защиты своей планеты от долговременного облучения. Однако хотелось бы подчеркнуть, что цивилизации, находящиеся ближе к центру Галактики, т.е. вне коротационного тора, подвергаются гораздо большему риску от последствий взрывов сверхновых, так как они чаще проходят через спиральные рукава.
        Будем тем не менее считать временем жизни Тполн цивилизации, подобной нашей, время нахождения ее звезды между спиральными рукавами Галактики. Используя галактический антропоцентристский принцип, можно оценить верхний предел числа цивилизаций нашего типа в Галактике. В зоне коротации, т.е. в области радиусом 259 пк, находится примерно 7*10^7 звезд типа Солнца. В начале статьи мы уже приводили формулу Дрейка, дающую число развитых цивилизаций в Галактике, находящихся на определенном уровне т своего развития. Теперь согласно галактическому антропоцентристскому принципу эту формулу следует заменить соотношением
            Nт = nк P1 P2 P3 P4 tс / Tобщ ,
где tс – время, отсчитываемое от момента выхода данной цивилизации (вместе с ее звездой) из спирального рукава, в котором она зарождалась; nк = 7*10^7.
        Верхний предел Nт найдем, положив P1 = P2 = P3 = P4 = 1. Это соответствует предположению, что в зоне коротации число звезд, имеющих планетные системы и разумную жизнь на них, равно nк. (В сущности такая гипотеза следует духу галактическому антропоцентристскому принципа.) Поскольку Tобщ – время прохождения Солнца между рукавами – составляет 7,8*10^9 лет, а tс = 4,6*10^9 лет (т.е. это время жизни Солнечной системы), то возможное число цивилизаций нашего технологического уровня в зоне коротации примерно равно 4*10^7. Это весьма значительная величина.
        Не представляет труда найти и соотношение возможного числа цивилизаций более развитых, чем наша, к числу цивилизаций, отставших от нас по своему уровню. Это отношение равно (Tобщ - tс)/ tс ; оно близко к 0,7.
        Приведенные оценки представляют собой верхний предел возможного числа технологических цивилизаций в рамках гипотезы галактического антропоцентристского принципа. Если мы действительно не одиноки во Вселенной, то орбита, по которой движется Солнечная система в Галактике, может быть образно названа «дорогой жизни», так же как зона коротации – «поясом жизни» в Галактике. Очевидно, нижний предел числа технологических цивилизаций есть Nт = 1, что соответствует нашему одиночеству во Вселенной. В последнем случае феномен существования нашей цивилизации случаен (что, конечно, противоречит общему антропоцентристскому принципу). Пользуясь образом, заимствованным у писателей-фантастов А. и Б. Стругацких, можно сказать, что в этом случае ситуация напоминает «пикник на обочине» Галактики (ведь мы находимся почти на ее краю), устроенный природой и случайно приведший к возникновению нашей цивилизации.
        В заключение отметим, что все приведенные соображения относятся и к другим спиральным галактикам.

Примечания.

1 - Идлис Г.М. Основные черты наблюдаемой астрономической Вселенной как характерное свойство обитаемой космической системы. Изв. Астрофиз. ин-та КазССР, 1958, № 7, с. 39-54.
2 - Новиков И.Д., Полнарев А.Г., Розенталь И.Л. Численные значения фундаментальных постоянных и антропный принцип. Изв. АН ЭССР, 1982, т.31, № 3, с. 284-289.
3 – Согласно классификации, предложенной Н.С. Кардашевым, под суперцивилизациями, или цивилизациями III типа, следует понимать такие из них, которые для своего существования используют энергию в масштабах своей галактики.
        Кардашев Н.С. Передача информации внеземными цивилизациями. Астр. журнал, 1964, т.41, вып.2, с. 282-287: «целесообразно технологически развитые цивилизации разбить на три типа:
        I - технологический уровень близок к современному уровню на Земле, энергопотребление около 4*10^29 эрг/сек.
        II – цивилизация, овладевшая энергией, излучаемой своей звездой (например, этап построения «сферы Дайсона» [F.G. Dyson, Science, 131, 1667, 1959]); энергопотребление около 4*10^33 эрг/сек.
        III – цивилизация, овладевшая энергией в масштабах всей галактики, энергопотребление около 4*10^44 эрг/сек».
4 – Подробнее об этом см.: Марочник Л.С. Исключительно ли положение Солнечной системы в Галактике? Природа, 1982, № 6, с. 24.
5 – Сейчас подобная гипотеза кажется особенно привлекательной в связи с обнаружением в ряде метеоритов изотопов ксенона Хе(129) и магния Mg(26). Эти изотопы могли образоваться в метеоритах, по-видимому, в результате радиоактивного распада короткоживущих изотопов иода I(129), плутония Pu(244) и алюминия Al(26). В свою очередь, короткоживущие изотопы могли попасть в первичное вещество протосолнечной туманности (из которого, в частности, сформировались и метеориты), скорее всего, при взрыве достаточно близко вспыхнувшей сверхновой звезды, в недрах которой они должны были образоваться в процессе термоядерного синтеза химических элементов.
6 – Красовский В.И., Шкловский И.С. Возможное влияние вспышек сверхновых на эволюцию жизни на Земле. Докл. АН СССР, 1957, № 116, с. 197-199.
7 – Козлов В.Ф. Справочник по радиационной безопасности. М.: Атомиздат, 1977 384 с.
8 – Данные, приведенные в таблице, взяты из книги: Дубинин Н.П. Общая генетика. М.: Наука, 1976, 590 с.

Справка:

Марочник Леонид Самойлович (1934 г.р.), беглый доктор физико-математических наук, профессор, старший научный сотрудник Института космических исследований АН СССР. Окончил Ростовский университет, распределён в Таджикистан, вернулся в университет в 1970 году и создал кафедру астрофизики. В настоящее время работает ведущим исследователем в университете штата Мэрилэнд в рамках космического проекта SNAP.
Мухин Лев Михайлович (1933-2009), доктор физико-математических наук. Десять лет работал в Германии и США. Заместитель директора Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН, советник председателя Государственной думы по образованию и науке.

Дополнение.



        Команда австралийских астрономов вычислила сектор Млечного пути, в котором, возможно, существует жизнь. К сожалению, это весьма отдаленный регион и достичь его человечеству в ближайшее время не удастся.
        Для возникновения жизни нужно всего четыре компонента: "питающая" звезда (для нас - это Солнце), достаточное количество тяжелых элементов (углерод, кислород и водород) для формирования планеты, достаточное время для полноценной эволюции (как минимум 4 миллиарда лет) и отсутствие поблизости сверхновых звезд, угрожающих взрывом и гибелью всему живому.
        Опираясь на наличие этих четырех компонентов и, используя программу, созданную студентом-астрофизиком Йеше Феннером ученый Чарльз Лайнуивер и его коллега Брэд Гибсон сумели вычислить так называемую "обитаемую зону галактики".
        По словам ученых, Солнечная система попадает в "обитаемую зону", но является слишком "молодой" и слишком удаленной от центра галактики для полноценного развития жизни.
        "Несколько лет назад аналогичные исследования уже проводились. Тогда ученые пытались выяснить есть ли жизнь на Марсе. Мы сделали то же самое, но уже для целой галактики", - говорит профессор Гибсон.
        Ни одна из звезд, упомянутых в работе австралийских ученых, никогда подробно не исследовалась. В 2015 году их исследованием должен заняться новый космический аппарат - совместный проект NASA и Европейского космического агентства.