Цивилизация
Лауреатом престижной научной награды в области астрономии — золотой медали Гроута Ребера — в этом году стал академик РАН и директор Астрокосмического центра ФИАН Николай Кардашев. Об этом Фонд Гроута Ребера (легендарного астронома-любителя, построившего в 1937 году первый радиотелескоп) объявил накануне.
«Профессор Кардашев, — сообщается в специальном письме, которое также пришло и в редакцию «Газеты.Ru», — является автором многих новаторских идей, оказавших огромное влияние на развитие современной радиоастрономии».
«Его работы по теории радиоспектрометрии, радиогалактик, космологии и поиска внеземного разума (SETI) определяли прогресс в этих областях на протяжении более чем полувека»,
— говорит патриарх американской радиоастрономии Кен Келлерман, ведущий исследователь Национальной радиоастрономической обсерватории США.
Николай Кардашев окончил МГУ в 1955 году, затем работал в Государственном астрономическом институте им. П. К. Штернберга, где под руководством Иосифа Шкловского защитил кандидатскую диссертацию. В конце 50-х Кардашев, тогда еще аспирант института, сделал свое первое открытие — доказал вопреки установившемуся в науке мнению, ограничивавшему радиоспектрометрию на длине волны 21 см только областями холодного нейтрального водорода, что атомы в высоковозбужденном состоянии также могут быть источниками радиоизлучения в линиях сантиметрового диапазона.
Предсказанное Кардашевым космическое рекомбинационное радиоизлучение атомов ионизованного водорода было вскоре зарегистрировано на отечественном радиотелескопе РТ-22 в Пущино, а наука получила новый мощный инструмент в изучении газовых туманностей, межзвездной и межгалактической среды, быстро развившийся в отдельное направление радиоастрономии и
изменивший картину «холодной вселенской пустоты» на излучающую, яркую Вселенную, заполненную облаками разреженного ионизованного газа.
Другим открытием Кардашева, предвосхитившим появление еще одного направления в астрофизике, стало предсказание радиопульсаров за три года до их фактического открытия в 1967 году Джослин Белл, через несколько лет получившей за это Нобелевскую премию.
Работы по рекомбинационному излучению водорода и гипотезе сколлапсировавшей намагниченной звезды, сохраняющей свой магнитный момент, которая легла в основу теории радиопульсаров, быстро сделали имя Кардашева хорошо известным среди астрономов всего мира. Также Кардашев первым предложил принципиально новый форм-фактор радиоинтерферометра на нескольких антеннах, разнесенных на огромные расстояния и превышающих разрешение оптических телескопов в десятки тысяч раз, — идея, впоследствии реализованная на многих радиотелескопах, в том числе орбитальных — японском HALCA и недавно выведенном на орбиту российском «Радиоастроне», радиотелескопе с самым большим (340 тыс. км) плечом интерферометра. Также он стал одним из первых, кто на рубеже 80-х начал изучать анизотропию реликтового излучения (эксперимент «Реликт» на спутнике «Прогноз-9», в результате которого получена полная карта неба на длине волны 8 мм с угловым разрешением 70 секунд), предвосхитив дальнейшие сенсационные открытия, позволившие реконструировать самые начальные стадии эволюции Вселенной.
Однако тем открытием, благодаря которому имя российского астронома знают не только ученые, но и многочисленные поклонники научной фантастики, футурологи и все, кто интересуется проблемой поиска внеземных цивилизаций,
стала знаменитая шкала Кардашева, вводящая ранжирование цивилизаций по уровню энергопотребления.
Идея такой шкалы была впервые сформулирована Кардашевым во время изучения квазара CTA-102 и стала первым концептуальным вкладом российской радиоастрономии в программу поиска внеземного разума, впоследствии оформившуюся в проект SETI.
Согласно ей, цивилизация, энергопотребление которой сравнимо с мощностью, получаемой планетой от центральной звезды и энергетических источников самой планеты, принадлежит к цивилизации I типа. Цивилизация, энергопотребление которой сравнимо с мощностью центральной звезды планетной системы, — к цивилизации II типа. К III типу принадлежат цивилизации, энергопотребление которых сравнимо с мощностью галактики.
Простая на первый взгляд идея энергетической шкалы цивилизаций таит в себе несколько глубоких и парадоксальных выводов, имеющих важную прогностическую силу, что, в общем, и объясняет энтузиазм, с которым она была воспринята в 60-х научным сообществом, встав в один ряд с уравнением Дрейка, оценивающим число цивилизаций в нашей Галактике, с которыми у нас есть шанс вступить в контакт, и парадоксом Ферми (парадоксом «молчащей Вселенной»), указывающим на отсутствие наблюдений таких цивилизаций вопреки вроде бы оптимистичным прогнозам, вытекающим из формулы Дрейка.
Сейчас без прямого или косвенного упоминания шкалы Кардашева не обходится ни одна научная работа, посвященная поиску внеземного разума.
В основе построения шкалы лежит простое эмпирическое правило, что любая целенаправленная активность сопровождается локальным уменьшением энтропии, то есть постоянным возрастанием порядка. В отличие от естественно протекающих процессов (например, звездообразования, формирования галактик, туманностей, планетных систем или, согласно теории инфляции, целых вселенных), сопровождающихся асимметричным обменом энтропией, цивилизации эволюционируют к все большей сложности, потребляя все большее количество энергии, источником которой в конечном итоге могут стать звезды и черные дыры.
В данном случае не важно, что во Вселенной могут возникать и такие разумные формы жизни, которые не требуют постоянно возрастающих трат энергии.
Важно, что нет никаких физических ограничений, исключающих и другую вероятность — развития активности, которая бы потребовала подобных трат и сформировала цивилизации I, II и III типа.
Парадокс такого сценария заключается в том, что уже на стадии цивилизации I типа объемы энергии, которыми ей придется оперировать, станут столь огромными, что деятельность такой цивилизации будет затруднительно, если вообще возможно, отличить от естественных макропроцессов, происходящих в космосе.
В этом случае разница между природным явлением и артефактом потеряет всякий смысл.
Идея энергетической шкалы цивилизаций Кардашева оказала глубокое влияние на современную научную космологию и футурологию. Заменив энергию информацией (что сделал уже Карл Саган, предложивший свою шкалу, отмеряющую объем обрабатываемой информации, которая в статистической термодинамике легко конвертируется в энергию и обратно), ее прямые отголоски можно обнаружить и в омега-космологии физика-теоретика Фрэнка Типлера, прогнозирующего стратегии выживания разумной жизни на крайних стадиях эволюции космоса,
и в теории технологической сингулярности, согласно которой интеллект рано или поздно «распрощается» с биологическим контейнером, мигрирует в космос и начнет эволюционировать на других носителях.
Но независимо от того, сбудутся или нет эти футурологические прогнозы, шкала цивилизаций, которую, перечисляя заслуги отечественного астронома, отдельно упоминает Фонд Гроута Ребера, сообщает фундаментальному знанию то дополнительное человеческое измерение, подчас отсутствующее в естественнонаучных описаниях природы, которое было свойственно русскому космизму — традиции, с которой, безусловно, перекликается научное творчество Николая Кардашева.