Рыбки и невод

Поиск разумных сигналов напоминает поиск редчайшей золотой рыбки в океане в миллионных стаях рыб. Но игра стоит свеч. Ведь это не простая, а золотая рыбка. Она заговорит с нами. Язык ее будет не наш, не земной. Он будет каким-то другим, но обязательно разумным. И это роднит его с нашим.

Но звездный океан велик, а наш земной невод так мал. Рыб тьма, а золотых - одна-две на миллиарды. Как ее найти? Как лучше организовать поиск?

Можно, конечно, довериться теории вероятностен: опустить невод в океан и ждать. Говоря языком этой науки, существует положительная, отличная от нуля вероятность того, что золотая рыбка сама заплывает в невод.

Ситуация похожа на один из рекомендованных способов поимки льва в Сахаре. Ставим в любом месте клетку, распахиваем дверцу и терпеливо ждем.

Сколько придется ждать до первого улова - столетия или секунды, - к сожалению, теория вероятностей принципиально ответить не может. Этот пассивный метод рыболовства и охоты может затянуться на века. Давайте попытаемся найти более быстрые, активные методы поиска.

Рис. 54

Начнем с ограничения пространства, в котором мы ведем поиск. Для этого очертим вокруг нашей звезды гигантскую сферу столь большого радиуса R, чтобы Солнце со всеми своими детьми - планетами - казалось лишь сверкающей бриллиантовой точкой в центре этого шара. (Кто может запретить нам, землянам, вообразить такую сферу, где наша солнечная система занимала бы, наконец, центральное положение?!) Чем больше радиус сферы, тем больше звезд в ней, тем больше шансов встретить очаг разума в ней.

Далее, попытаемся организовать поиск разумных сигналов, возможно посылаемых какими-нибудь звездами (точнее, их планетами), находящимися внутри нашей сферы.

Назовем цивилизацию, ищущую сигналы других, икс-цивилизацией, а ее обитателей - иксами. (В нашем случае это мы, земляне, ведь мы - несмотря на все наше величие - пока являемся безликими иксами Для других обитателей космоса.) А тех, кто уже трубит во вселенной, назовем игреками.

Итак, иксы - эти энергетические бедняки, то есть мы, - раскинули свои приемные установки в центре сферы и упорно ловят сигналы игреков. Где в этой сфере блаженствуют игреки - повелители больших энергий, - нам пока неизвестно. Какие у нас, иксов, шансы наткнуться на разумный сигнал в зависимости от радиуса обследуемой сферы?

Мы их оценивали в первой главе. Учеными получены различные значения этой вероятности. Воспользуемся средней величиной: на миллион звезд приходится лишь одна с развитой цивилизацией. Общее число звезд в Галактике равно 10¹¹. Отсюда число "цивилизованных" из них составляет 10⁵.

Зная объем нашего млечного созвездия, можно определить "среднее" расстояние между этими звездами. А считая, что они равномерно разбросаны по всей Галактике, приходим к выводу, что это "среднее" порядка 1000 световых лет.

Но, может возразить читатель, все эти рассуждения "в среднем"; они типичны для теории вероятностей, оперирующей массовыми явлениями. Нас же при поиске интересует не вся картина, а контакт с хотя бы одной-единственной ближайшей цивилизацией. И, полагая, что "цивилизованные" звезды, если они есть, конечно, хаотически разбросаны в космосе, мы можем считать, что расстояние до ближайшей цивилизации может быть как значительно больше, так и значительно меньше среднего. Закон отклонения этой случайной величины от среднего, конечно, будет установлен. Но для этого нужно обнаружить для начала хотя бы... первый десяток цивилизованных звезд.

Минимальный радиус нашей сферы, о которой мы только что упоминали, равен, очевидно, расстоянию до ближайшей звезды - альфы Центавра. Он составляет 4,3 светового года. При этом мы отбрасываем гипотезу Шепли, будто сигналы могут также слать "дети тьмы" - обитатели остывших, несветящихся звезд (гл. I). Ведь если ее принять, то надо обследовать не только отдельные звезды в нашей сфере, а и темное пространство между ними, весь ее объем. Это хотя, правда, и увеличит шансы, зато чрезвычайно осложнит поиск. Ввиду спорности гипотезы будем пока вести обследование только звезд.

При увеличении радиуса сферы до 16 световых лет число звезд в ней возрастет до 47. При увеличении до 100 - число звезд увеличится до 10 тысяч, а сфера радиусом в 1000 световых лет захватывает звезд до десяти миллионов. В глазах рябит. Неизвестно, с какой начинать и какой кончать. Немыслимо для каждой звезды организовать свой наблюдательный пост. Можно только разбить нашу сферу на секторы по числу земных установок и поочередно "прослушивать" каждую из звезд сектора.

Если на одной из них есть цивилизация, то разумные ее существа наверняка столкнутся с одним важным обстоятельством. Конечно, они знают, что самый надежный способ дать о себе знать - это кричать "ау!" сразу во всех направлениях. И они знают, что для этого надо применять всенаправленную антенну (ее называют также ненаправленной), которая не имеет ни одного вытянутого лепестка и излучает энергию одинаково во все стороны. И лишь тогда волны, несущие золотую рыбку, заполнят всю сферу; тогда их может поймать любая цивилизация, находящаяся в любой точке сферы, в том числе и в ее центре (то есть мы). Знают они также, что, к сожалению, такой метод передачи катастрофически снижает мощность сигнала в точке приема: замена направленной антенны диаметром D=100 метров на ненаправленную даст снижение мощности на приеме приблизительно в 10 тысяч раз (D²). Им ведомо, что этим тут же воспользуется враг номер один - помехи, которые, как только сигнал станет соизмерим с помехами, начнут сразу же его терзать и рвать на части. Поэтому такую роскошь - сразу кричать: "Всем! Всем! Всем!" - они могут себе позволить только в том случае, если их развитие достигло уровня сверхцивилизации; если они оседлали свою звезду, а может быть, и не только ее. Энергии у них в таком разе "куры не клюют", и почему бы им не бросить ее на благородное дело радиоконтакта со своими (младшими) братьями и не оказать им идейной помощи (в том числе и нам, землянам)?

А как быть цивилизациям, которые еще, подобно нам, добывают энергию в основном "из-под себя" - из угля, нефти, урана - ив очень скромных масштабах? Им (конечно, и нам, если мы захотим давать о себе знать жителям иных планет) остается один путь - применение остронаправленных антенн и поочередная посылка радиоприветов окружающим звездам. Волны будут заполнять тогда уже не всю сферу, а только узкий конус с вершиной в их планете. И золотая рыбка принципиально может попасть в наш, земной, невод только тогда, когда они, игреки, нацелят этот конус на Солнце, а с ним и на нашу Землю.

Как же угадать этот момент и направить наш земной невод (приемную антенну) именно на эту сигналящую нам звезду? Как долго они будут нас облучать? Увы, все это неизвестно. Но кое-что может подсказать наша земная логика.

Раз физические законы едины во вселенной, то и логика мыслящих существ разных миров должна быть схожа. Ход рассуждения игреков может быть такой. Очень быстро переключать свои "ау!" с одной звезды на другую нельзя. Ведь иксы не только не успеют распознать в сигнале разумные элементы, но и вовсе не заметят его. С другой стороны, долго задерживаться на каждой звезде тоже нельзя. Тогда один цикл поочередной посылки радиоприветов окружающим звездам растянется на века, а ведь разум может оказаться на самых последних звездах этого цикла! Остается идти широкой дорогой компромисса. Какой? Порассуждаем за игреков и будем считать, что, приняв миллион посылок типа Да - Нет, иксы (то есть мы) сумеют обнаружить в них следы разума.

Рис. 55

Но момент начала облучения случаен. Поэтому они могут принять не всю последовательность в миллион знаков, а только, например, последнюю ее часть.

Поэтому берем, рассуждают игреки, стократный запас: излучаем сто миллионов посылок каждой звезде. Теперь надо выбрать длительность одной элементарной посылки типа Да - Нет. Это очень важный параметр. Ведь время передачи каждой звезде есть произведение именно длительности одной посылки на общее их число.

Если передачу вести длительными посылками, например одна посылка в секунду, то каждой звезде надо выделить 10⁸ секунд, или 100 дней. Длительные посылки привлекательны тем, что они позволяют сделать очень узким горло приемника. Для секундных посылок оно составляет всего лишь один герц. Это существенно облегчило бы иксам (то есть, конечно, и нам, землянам) выделение получаемых сигналов из хаоса всевозможных помех.

Но при этом методе игрекам придется затрачивать колоссальное суммарное время, даже если они станут кричать разным звездам "ау!" одновременно из ста передатчиков с остронаправленными антеннами. При числе облучаемых звезд, скажем, 10⁷ ("ау!" в радиусе тысячи световых лет) один цикл займет 300 тысяч лет! Число явно неприемлемое (даже если предположить, что срок жизни кричащих "ау!" таинственных игреков заметно превышает земной).

"Где выход?" - будут вопрошать настойчивые игреки. И их ученые мужи, вероятно, с достоинством ответят, что он скрыт в скорости передачи. Надо передавать быстрей. Это значит - надо уменьшить длительность посылки Да - Нет. Если сразу ее уменьшить в миллион раз, то вместо секунды получим микросекунду. (Такие, посылки широко применяются у нас, землян, в радиолокаторах, в радиорелейных линиях, в электронных вычислительных машинах.)

Те же ученые-игреки обязательно заметят, что приемник иксов сможет проглотить эти З9лютые рыбки (размером в одну микросекунду) только при увеличении горла в миллион раз! То есть вместо одного герца этим недоразвитым иксам, подумают игреки-ученые, придется сделать приемники с горлом, пропускающим один миллион герц. К счастью, из-за хаотического нрава помех их напряжение в приемнике при этом возрастает не в миллион раз, а только в корень квадратный из этой величины, то есть в тысячу раз.

Таким образом, принеся частично в жертву интересы бедных иксов (заставив их раскрыть горло своих приемников в миллионы раз шире и тем самым усилить позиции врага № 1), игрекам удастся добиться приемлемого времени одного цикла облучения.

В этом случае игреки передадут по сто миллионов посылок каждой из ста тысяч звезд уже не за 300 тысяч лет, а всего за четыре месяца!

Но это уже другая крайность. Иксы, проводящие дни и ночи у приемников, могут не успеть заметить золотую рыбку. Ведь каждая звезда (в том числе и наше Солнце) будет облучаться лишь 100 секунд! Периодическое повторение циклов мало что изменит: слишком ничтожны эти сто секунд на временном отрезке в четыре месяца.

Выходит, будут рассуждать ученые-игреки, приемлемого времени цикла мы добились, но слишком ничтожное время уделяется каждой подозреваемой в разумности звезде. Где же выход?

Опять будут заседать умнейшие из игреков. Опять будут спорить и потрясать своими конечностями (какие они, сколько их и сколько пальцев-щупалец на каждой из них - все это откроет будущий радиоконтакт). Возможно, этими игреками будет принято следующее решение - значительно уменьшить число облучаемых звезд. Для этого они исключат звезды, где маловероятно возникновение жизни: то есть звезды, не лежащие в средней части главной последовательности, двойные и тройные звезды, звезды, не имеющие планет, звезды... (многоточие относится к тем многим признакам, которые уже известны игрекам и еще неизвестны нам, землянам).

Будем считать (теперь уже мы с вами, читатель), что после кропотливой проверки по этим признакам число звезд в досье игреков (раздел "Возможен разум") уменьшится в 100 раз, и вместо десяти миллионов останется только сто тысяч звезд.

В итоге игреки принимают такое компромиссное решение: "Одновременно посылать сигналы не одним, а сотней (100) передатчиков. За каждым передатчиком закрепить по одной тысяче "подозреваемых в разуме" звезд. Цикл работы каждого передатчика (пересчитанный на земной масштаб времени) взять равным одному году. Это значит, что, посылая "ау!" поочередно каждой из закрепленных за передатчиком звезд, он должен через год обойти их. Отсюда сеанс с каждой звездой составит приблизительно 8 часов".

Если эти циклы повторяются, то раз в год в течение восьми часов золотые рыбки будут плыть и в наш (земной) невод.

Давайте случайно выберем эти восемь часов на интервале года и включим земную приемную установку. Пусть наша антенна смотрит на излучающую сигналы игреков звезду и приемник настроен на их рабочую волну. Расчет дает вероятность поимки золотой рыбки в этом случае, равную одной тысячной (P=0,001).

В среднем из тысячи таких хаотических включений земной оператор может наткнуться на разумный сигнал один раз.

Дела наши, прямо скажем, не блестящи. Но ведь мы взяли для поиска сигналов гигантскую сферу радиусом в тысячу световых лет. Самый удаленный игрек в этой сфере, может быть, отстоит от Земли как раз на "среднем расстоянии" между цивилизациями. А может, землянам еще раз повезло и "зеленые человечки" находятся ближе - ну, скажем, в радиусе 100 световых лет?

Игреки, эти умные создания, владеющие теорией вероятностей еще лучше землян, прекрасно знают цену "средних" цифр. Поэтому они начнут поливать своими сигналами сначала ближайшие звезды, а затем постепенно станут расширять радиус облучаемой сферы. На каком-то отрезке времени (он должен быть достаточно велик) они будут проходить нашу сферу в 100 световых лет.

Число звезд в сфере уменьшается так же, как ее объем,- то есть прямо пропорционально кубу радиуса сферы R. При радиусе в 100 световых лет их число уменьшится до 10 тысяч. Следовательно, ситуация облегчится в тысячу раз.

Затем игреки обязательно (ведь они дьявольски умны) отберут звезды, подозреваемые в наличии разумных обитателей. Это, как и ранее, позволит им уменьшить число звезд еще в сто раз. Теперь на каждый из их ста передатчиков придется по одной-единственной звезде.

Значит, игреки могут непрерывно облучать эти подозреваемые 100 звезд, прикрепив к каждой из них один передатчик. Ну а если их цивилизация энергетически бедна и ненамного ушла от нашей то им можно и уменьшить число передатчиков до 10. Тогда каждую звезду они будут облучать сигналами один раз в год в течение месяца. Это уже дает иксам обнадеживающую вероятность при случайных наблюдениях, равную одной десятой (P=0,1).

Рис. 56

Одной из таких ста "подозрительных" звезд вполне может оказаться наше Солнце. Тогда какой-то из конусов с золотыми рыбками будет нацелен и на нашу звезду и ее планеты. Остальное должны сделать мы сами - иксы, то есть выловить рыбок своим неводом.

Следовательно, в нашей земной глуши, по-видимому, следует искать как всенаправленные сигналы, сверхцивилизаций, так и периодически (или хаотически) появляющиеся излучения цивилизаций типа нашей.

Обитатели сверхцивилизаций - эти энергетические короли космоса - могут себе позволить одновременно излучать сигналы всем окружающим звездам. Они игнорируют ромашку с одним вытянутым лепестком и заменяют ее пышной антенной - астрой. Более того, они могут поддеоживать льющийся из астры гигантский поток энергии и информации достаточно долго. По нашим земным меркам, поток сигналов может литься годы, десятилетия, столетия. А это упрощает нашу задачу поиска. Надо только в любое удобное для нас (и всех других иксов) время навести антенну на звезду сверхцивилизации и упорно искать среди всех прочих излучений разумный сигнал.

Во втором случае (если считать, что инопланетяне облучают нас периодически) иксам надо быть более изворотливыми и поймать хотя бы один цикл облучения своей планеты.

Увеличивая число приемных установок, или число неводов, погружаемых в звездный океан, мы будем увеличивать наши шансы. Тем более что увеличению числа радиоприемных пунктов в отличие от передающих не препятствует существующая пока ограниченность энергетических ресурсов землян.

Далее, земляне по результатам своих астрономических и радиоастрономических наблюдений могут также заметно сузить число подозреваемых "цивилизованных" звезд. А это повысит вероятность того, что золотая рыбка, "будя она будет", заплывет в одну из наших гигантских антенн.

Сумеем ли мы ее распознать - это уже вопрос другой, и в последующих разделах мы попытаемся ответить на него.

Рис. 57

Таким образом, в очерченной нами сфере вырисовывается следующий вариант поиска сигналов других цивилизаций. Вначале поиск надо вести в малой сфере - радиус R берется равным расстоянию до ближайших звезд. Их немного, и поиск можно начинать, имея одну или несколько радиоприемных установок.

Не услышав гласа разума этих звезд, надо постепенно увеличивать радиус сферы R сначала до сотен, а потерпев и тут неудачу - до тысяч световых лет. При этом надо обязательно увеличивать число земных приемных установок.

Обследование огромного числа звезд в гигантской сфере радиусом в тысячи световых лет потребует объединения усилий всего человечества.