Культурологические и климатологические аспекты

Трудно избежать рассуждений на тему о возможных причинах, заставляющих или побуждающих технологические цивилизации предпринимать потенциально опасные геоинженерные проекты. Эти причины принадлежат к царству социологии науки и культурологи, и в силу этого вынуждены быть умозрительными экскурсиями о человеческом сознании или человекоподобном инопланетном сознании. Рассуждения этой главы, следовательно, должны восприниматься с осторожностью. Революционное воздействие астрономических наблюдений на историю науки и технологии на земле давно было отмечено и исследовано в разных контекстах. Наиболее исследованным случаем является, несомненно, революция Коперника (39), которая непосредственно ведёт к современной науке и технологии, но была также масса других. Не напрасно было сказано: «…именно Луна породила принципиальные идеи, равно как и позволила провести ключевые испытания нашего понимания Вселенной» (40). На более широкой культурной основе можно убедительно доказать, что характерной чертой человеческой цивилизации (-ий) является «устремлённость вверх». В большинстве человеческих культур всех эпох божества обитают на горных вершинах, на небе, на специфических небесных объектах или в абстрактном «небесном» царстве. Большинство святых мест человечества либо топографически приподняты, чтобы быть ближе к небу (Лхаса, гора Олимп, Синай, гора Афон, Теотиуакан) или ассоциированы с направленными вверх движениями/восхождениями (мечеть Скалы в Иерусалиме, Европейские соборы, Буддистские пагоды, исламские минареты). Зарождающаяся наука Астро-археология отслеживает следы влияния небесных тел на человеческую жизнь и культуру в течение, по крайней мере, 6 000 лет. Необходимым предусловием этого является то, что атмосфера Земли значительно прозрачна в тропических и континентальных средних широтах (или, по крайней мере, она была до наступления индустриальной эры с загрязнением атмосферы аэрозолями и ночным светом). Научное расследование ООН, «Проект азиатское коричневое облако», занимается исследованиями распространяющегося сажевого савана над Индией и Китаем. Что, если бы люди, обладающие превосходным зрением, никогда бы не могли видеть Луну и ~6 000 звезд вселенной, видимых с Земли? Предположим, что небо Земли представляет собой толстый слой облаков, сквозь который может проникать только рассеянный свет, как это сделал выдающийся математик Брайн Дэвис (41) в своём умозрительном историческом эссе «Роль астрономии в истории науки» (42) Стефан Уэбб предложил «Решение 29: Облачное небо является обычным» в книге, цитированной по ссылке 1 в качестве решения проблемы того, почему некоторые или большинство внеземных цивилизаций не имеют связи с нами. Мы считаем утверждаемую им идею о том, что плотные облака полностью предотвращают возникновение науки и технологий, довольно экстремальной и недоказанной. Проф. Дэвис, с другой стороны, защищает противоположный сценарий: а именно, что наука и технологии будут развиваться, хотя медленнее и неким образом по-другому, даже в отсутствии астрономических наблюдений и того вызова, которые они бросали людям в течение тысячелетий. Однако возможная зацепка лежит в самой природе этой разницы. Цивилизации, возникшие на планетах с плотным облачным покровом (аналогичным тому, что окружает Венеру или Титан) будут, вероятно, более «вниз-ориентированы». Они будут развивать науки о земле вместо астрономии и связанных с ней наук. Финансовые и материальные ресурсы такой цивилизации будут брошены на путешествия вниз, а не верх. Возможно, эквиваленты НАСА, ЕСА и других космических агентств возникнут в этом случае с целью исследования внутренностей планеты, а не космических окрестностей. Это будет иметь глубокое воздействие на возможность и вероятность того, что будут развивать потенциально опасные геоинженерные проекты. В дополнение, отсутствие ясного примера парникового эффекта (в этом состоит историческая роль, которую сыграла Венера для нашей цивилизации), вероятно, уменьшит осознание таких угроз как в научных, так и в общественных кругах. (Но я не хочу сказать, что влияние из глубин не было важным на протяжении человеческой истории. Стоит отметить, что череда греческих дев, которые входили в пророческий транс под влиянием различных газов, исходивших из-под земли в храме дельфийского оракула, определила ход греческой истории! (43) В наши дни наблюдается возрастающий общественный интерес к жизни под землёй. (44) С другой стороны, это непрямым образом подтверждает идею Дэвиса о том, что продвинутые культуры, обладающие наукой, могут, в принципе, формироваться под влияниями, «нацеленными вниз».(45) Мы предполагаем, что типичная планетарная человеческая цивилизация на планете, аналогичной земле, будет энергично стремиться проникнуть под поверхность Земли, поскольку это – единственная физическая царство, доступное для лёгких исследований; более того, мы предположили, что эта общность разумных существ с энтузиазмом примет и будет практиковать Макроинженерию (46). В конечном счёте, внедрение технологии аэроскосимческих самолётов позволит людям принять то, что «Небеса рассказывают о славе Бога» (Пс, 19:1), поскольку они смогут двигаться тогда в по сути бесконечном пространстве, простирающемся от земной поверхности через атмосферу к удалённейшим частям наблюдаемой Вселенной, особенно включая достижимые части Солнечной системы. (47) Но поскольку даже современные люди не имеют таких летающих аэрокосмических аппаратов, то кажется разумным игнорировать последствия их существования или несуществования. Есть ставшая клише классическая фраза, часто появляющаяся в эпической античной поэзии, которая называет безграничный океан «туманным» или «воздушным», имея в виду, очевидно, покров тумана, который является облаком, касающимся поверхности земли. Некоторые макроинженеры воспринимают это высокохудожественное греческое выражение как комментарий к земному гидрологическому циклу, циркулированию водяного пара, в частности, в земной атмосфере. Но, с точки зрения наших целей, древние имели в виду облака как выраженные физические границы известного мира (по-гречески – ойкумены). Наш отчёт имеет дело с горизонтальным облаком, окружающим всю планету, тогда как наши предшественники 2 тысячи лет назад должны вертикальное облако по периферии (Бассейн Средиземного моря) – или, по крайней мере, эффективно ограничивающее – их морские исследования восточной части Атлантического океана! (48) Естественный облачный покров нашей Земли составляет от ~65% до 68%, плюс минус 4.8%. Галактические космические частицы – особенно солнечные космические частицы, вылетающие из солнечной атмосферы, – сталкиваются с другими частицами и способствуют формированию некоторых облаков! (49) Другими словами, Солнце регулирует земное небо! (49) Важное дополнительное модулирование может придти, как было недавно заявлено, от галактических источников космических лучей, сконцентрированных в спиральных рукавах Млечного пути и центральных областей (балдж) (50). Следовательно, возможно, что существуют целые огромные регионы Галактики (субрегионы обитаемой зоны Галактики), в которых преобладают преимущественно закрытые облачностью землеподобные планеты, и большинство возникающих цивилизаций являются «оринетированными-вниз». Как этот сценарий может быть эмпирически проверен? Равно как и в отношении всех «местных» объяснений парадокса Ферми это довольно трудная задача, но есть несколько ключей к её решению. Обнаружение землеподобных планет у других звёзд остаётся, вероятно, наиболее важной наблюдательной задачей в астрономии в следующее десятилетие; несколько амбициозных проектов, включая космические обсерватории Дарвин (51) и Гайя (52), разработаны специально для этой целей. Поскольку астрономы уже исследовали атмосферу гигантской юпитероподобной экзопланеты, не кажется неразумным ожидать, что они откроют людям кое-что о геофизических свойствах землеподобных экзопланет. Это позволит нам исследовать то, насколько обычны облачные планеты в галактике. С другой стороны, мы определённо не должны эмпирически проверять безопасность МТЕС зонда Стевенсона и других подобных хитроумных изобретений; однако неинвазивные геофизические исследования определённо прольют больше света на проблемы высвобождения углерода и эффекты от возмущений в тонких обратных связях мантии, коры и атмосферы. (53) Наконец, следует надеяться, что будущие исследования в социологии науки и технологии откроют людям то, насколько типично наше относительно слабое понимание гео-науки в сравнении с рядом моделей других культур. Таким образом, гео-катастрофический сценарий более доступен для эмпирической верификации, чем большинство подобных сценариев разрешения парадокса Ферми.

Заключение

Мы предложили новое «катастрофическое» решение проблеме отсутствия продвинутых внеземных цивилизаций или их проявлений (Парадокс Ферми).

В дополнение к уже обсуждавшимся темам технологических ловушек, поджидающих интеллектуальные сообщества – таким, как ядерные или нанотехнологичесие катастрофы – мы указали, что продвинутая геоинженерия может, случайно или намерено, привести к биологической деградации таких удалённых разумных цивилизаций. Только совсем недавно мы достигли стадии, на которой такой макропроект, как зонд Стевенсона «Миссия к ядру Земли» (MTEC), стал технологически реализуем. Помимо предложения увеличить общественное внимание к этой новой, доступной нашей реализации, угрозе существованию, мы предполагаем, что такая судьба постигла или может постичь, по крайней мере, некоторые другие Галактические цивилизации. Мы показали некоторые, крайне умозрительные причины, почему эта климатическая катастрофа может быть более серьёзной угрозой на других обитаемых планетах, чем на Земле. Когда эта угроза существованию добавляется к другим хорошо известным угрозам, становится возможным, что полный риск, с которым сталкиваются цивилизации, достаточно велик, чтобы объяснить полное отсутствие их проявлений.

Литература:

1 S. Webb, Where Is Everybody? Fifty Solutions to the Fermi Paradox (NY: Copernicus Books, 2002) 288 pages.

2 E.C. Prosh and A.D. McCracken, “Post-apocalypse stratigraphy: Some considerations and proposals”,Geology 13, pp.4-5 (January 1985).

3 G.A. Landis, “Astrobiology: The Case for Venus”, Journal of the British Interplanetary Society 56,pp.250-254 (July-August 2003).13

4 L.A. Teclaff, “Beyond Restoration—The Case of Ecocide”, Natural Resources Journal 34, pp.933-956 (Fall 1994).

5 D.J. Stevenson, “Mission to Earth’s Core—a modest proposal”, Nature 423, p.239 (15 May 2003).

6 N. Bostrom, “Existential Risks”, Journal of Evolution and Technology 9(2001).

7 B. Flyvbjerg et al., Megaprojects and Risk: An Anatomy of Ambition (NY: Cambridge UP, 2003)pp.49-50.

8 C. Vita-Finzi, Monitoring the Earth: Physical Geology in Action (NY: Oxford UP, 2002) 189 pages.

9 E.L. Wright and J.D. Erickson, “Incorporating Catastrophes into Integrated Assessments: Science,Impacts, and Adaptation”, Climatic Change 57, pp.265-286 (April 2003).

10 R.A. Pielke, “Heat Storage Within The Earth System”, Bulletin of the American MeteorologicalSociety 84, pp.331-335 (March 2003).

11 B. Govindasamy and K. Caldeira, “Geoengineering Earth’s radiation balance to mitigate CO2-inducedclimate change”, Geophysical Research Letters 27, pp.2141-2144 (2000).

12 B. Govindasamy, S. Thompson, P. B. Duffy, K. Caldeira, and C. Delire, “Impact of geoengineeringschemes on the terrestrial biosphere”, Geophysical Research Letters 29, pp.2061-2065 (2002).

13 C. Bertrand, J.-P. Van Ypersele, and A. Berger, “Are natural climate forcings able to counteract theprojected anthropogenic global warming?” Climate Change 55, pp.413-427 (2002).

14 Z. Kukal, “The rate of geological processes”, Earth-Science Reviews 28, pp.7-259 (July 1990).

15 M. R. Rampino, “Supereruptions as a Threat to Civilizations on Earth-like Planets”, Icarus 156, pp.562-569 (April 2002).

16 S.H. Ambrose, “Late Pleistocene human population bottlenecks, volcanic winter, and differentiation ofmodern humans,” Journal of Human Evolution 34, pp.623-651 (1998).

17 K. Segerstrom, “Erosion studies at Paricutin, State of Michoacan, Mexico”, Bulletin 965A, UnitedStates Geological Survey (Denver, Colorado, USA).

18 J.D. Rees, “Paricutin Revisited: A Review of Man’s Attempts to Adapt to Ecological ChangesResulting from Volcanic Catastrophe”, Geoforum 4, p.7 (1970).

19 D. Meakin, “Jules Verne’s Alchemical Journey Short-Circuited”, French Studies: A Quarterly ReviewXLV, pp.152-165 (1991).

20 J.M. Herndon, “Nuclear georeactor origin of oceanic basalt 3He/4He, evidence, and implications”,Proceedings of the National Academy of Sciences 100, pp.3047-3050 (18 March 2003).

21 A.J. Shneiderov, “The exponential law of gravitation and its effects on seismological and tectonicphenomena”, Transactions of the American Geophysical Union 3, pp.61-88 (1943).

22 W.M. Adams, “A Thermal Tool for Direct Investigation of the Interior of the Earth”, Pure and AppliedGeophysics 61, pp.113-122 (1965).

23 H. Keppler et al., “Carbon solubility in olivine and the mode of carbon storage in the Earth’s mantle”,Nature 424, pp.414-416 (24 July 2003).

24 J.P. Kennett et al., Methane Hydrates in Quaternary Climate Change (Washington DC: AmericanGeophysical Union, 2003) pp.105-107.

25 M. J. Benton, “When Life Nearly Died: The Greatest Mass Extinction of All Time” (Thames &Hudson, New York, 2003).

26 R.B. Cathcart, “Greenhouse atmospherics: mega-deaths or macro-engineering?”, Speculations inScience and Technology 20, pp.17-20 (March 1997).

27 D. S. Robertson, “Palaeo-variations in the atmospheric concentration of carbon-dioxide and therelationship to extinctions,” Speculations in Science and Technology 21, pp.171-185 (1998).

28 T.K. Tromp et al., “Potential Environmental Impact of a Hydrogen Economy on the Stratosphere”,Science 300, pp.1740-1742 (13 June 2003).

29 V. Pierrard, “Evaporation of hydrogen and helium from the atmospheres of Earth and Mars”, Planetaryand Space Sciences 51, pp.319-327 (2003).

30 R.L. Olson, “The Promise and Pitfalls of Hydrogen Energy”, The Futurist, 37, pp.46-52 (July-August2003).

31 F. Freund et al., “Hydrogen in Rocks: An Energy Source for Deep Microbial Communities”, Astrobiology 2, pp.83-92 (2002).

32 S. Van Ooteghem et al., “Hydrogen production by the thermophilic bacterium Thermotoganeapolitana” Applied Biochemistry and Biotechnology 98-100, pp.177-189 (2002).

33 S. Franck et al., “Planetary habitability: is Earth commonplace in the Milky Way?”,Naturwissenschaften 88, pp.416-426 (2001).

34 P. D. Ward and D. Brownlee, Rare Earth: Why Complex Life is Uncommon In the Universe (Springer,New York, 2000).14

35 C. H. Lineweaver, “An Estimate of the Age Distribution of Terrestrial Planets in the Universe:Quantifying Metallicity as a Selection Effect,” Icarus 151, pp.307-313 (2001).

36 R.B. Cathcart, “Radioactive Waste Element Liquefying Device for Geologic Fault Fusion”,Speculations in Science and Technology, 4, pp.103-104 (1981).

37 J. A. Ball, “The Zoo Hypothesis,” Icarus 19, pp.347-349 (1973).

38 M. J. Fogg, “Temporal Aspects of the Interaction among the First Galactic Civilizations: The 'InterdictHypothesis',” Icarus 69, pp.370-384 (1987).

39 Thomas Kuhn, “The Copernican Revolution” (Harvard University Press, Cambridge, 1957).

40 M.C. Gutzwiller, “Moon-Earth-Sun: The Oldest Three-Body Problem”, Reviews of Modern Physics70, pp.589-636 (April 1998).

41 E. B. Davies, “The role of astronomy in the history of science”, Los Alamos preprint physics/0207043(2002).

42 M. Chown, “Grey-sky idea puts astronomers in the shade”, New Scientist 175, p.22 (10 August 2002).

43 J.Z. de Boer et al., “New evidence for the geological origins of the ancient Delphic oracle (Greece)”,Geology 29, pp.707-710 (2001).

44 G.S. Golany and T. Ojima, Geo-Space Urban Design (John Wiley, New York 1996) 380 pages.

45 M. Wells, "An underground utopia", The Futurist 36, pp.33-36 (March-April 2002).

46 D.S. Greenberg, “Mohole: Geopolitical Fiasco”, pp.343-348 IN I.G. Goss, P.J. Smith and R.C.L.

Wilson (Eds.), Understanding the Earth: A Reader in The Earth Sciences (Cambridge: MIT Press) 355pages.

47 D. Ashford, Spaceflight Revolution (London: Imperial College Press, 2002) 182 pages.

48 J.S. Romm, The Edges of the Earth in Ancient Thought: Geography, Exploration, and Fiction(Princeton: Princeton University Press, 1992) pages 21-22.

49 K.S. Carslaw et al., “Cosmic rays, Clouds, and Climate”, Science 298, pp.1732-1737 (29 October2002).

50 N. J. Shaviv “The spiral structure of the Milky Way, cosmic rays, and ice age epochs on Earth”, NewAstronomy, 8, pp.39-77 (2002).

51 A. Leger et al. “The DARWIN Project”, Astrophysics and Space Science 241, pp.135-146 (1996).

52 M. A. C. Perryman, “GAIA: An Introduction to the Project” in Proceedings of "GAIA: A EuropeanSpace Project", edited by O. Bienaymé and C. Turon (EDP Sciences, 2002), pp.3-26.

53 P. Machetel and E. Thomassot, “Cretaceous length of day perturbations by mantle avalanche”, Earthand Planetary Science Letters 202, pp.379-386 (2002).

Ричард Керригэн. Следует ли обеззараживать сигналы SETI?

Перевод А.В.Турчина.

DO POTENTIAL SETI SIGNALS NEED TO BE DECONTAMINATED?

Richard A. Carrigan, Jr.

Fermi National Accelerator Laboratory

Box 500 MS221

Batavia, IL 60510 USA

[email protected]

http://home.fnal.gov/~carrigan/SETI/SETI%20Hacker_AC-03-IAA-8-3-06.doc

Биологическое заражение от образцов из космоса является отдалённой, но допускаемой возможностью. Сигналы, получаемые в процессе поисков внеземного разума (SETI), тоже могут содержать вредоносную информацию в духе компьютерных вирусов, что известно под названием гипотезы SETI-хакера. Поиски внеземного разума в течение последних четырёх десятилетий дали мало обоснований для этой возможности. Некоторые доказывают, что информация из внеземного сигнала не может атаковать земной компьютер, потому что компьютерная логика и код являются уникальными и представляют собой непреодолимый файервол. В этой статье мы рассматриваем то, как можно проверить эти рассуждения. Обсуждаются меры по обеззараживанию внеземных разумных сигналов (ETI). Возможно, было бы правильно изменить современный протокол по обнаружению SETI. Помимо этого, возможное содержание сообщения ETI требует более широкой дискуссии.

Введение.

С рассвета программы SETI четыре десятилетия назад (1) значительно вырос потенциал для достижения успеха. С введением в строй нового мощного оборудования и сложнейших программ по обнаружению сигналов резко выросла интенсивность поисков в радио и оптическом диапазоне (2). Недавние поиски экзопланет показали, что планеты более распространены, чем это считалось ранее. С каждым годом становится понятно всё больше о происхождении жизни (3). Недавние прозрения предполагают возможность того, что скорость и лёгкость эволюции может быть увеличена посредством эндосимбиоза и расширением температурных пределов, подходящих для жизни, примером чему являются экстремофилы. Есть проблески на горизонте искусственной компьютерной «жизни», так что, возможно, мы столкнёмся с этой мрачной возможностью в течение ближайших десятилетий. Даже имея технологии электроники возрастом немногим более ста лет, земная цивилизация обладает способностью посылать сигналы к звёздам. Земля уже не кажется такой «редкой» (4). Но это не обещает того, что в космосе есть разумные сигналы, которые мы вскоре откроем. С другой стороны, эта возможность должна приниматься всерьёз, и должны быть сделаны приготовления, чтобы правильно обращаться с сигналом, если он будет получен.

Сигналы ETI могут придти во множестве разных форм. Одна из форм потенциального ETI сигнала – это маяк, который передаёт небольшое количество информации. Второй тип – это сообщения. В следующей части статьи будет доказываться, что особенное внимание следует уделять тому, как обращаться с сообщениями, когда они будут получены. Третья возможность состоит в том, что в галактике есть артефакты, вроде сигналов ТВ или радаров (5). Такие сигналы-артефакты являются эквивалентом археологической информации от ранних цивилизаций на Земле. Не многие из археологических артефактов, открытых на Земле, были предназначены, чтобы информировать будущее. В начале поисков SETI стало ясно, что есть обратная сторона в излучении ТВ и радио сигналов с Земли. Уже сто лет признаки высоких технологий излучаются с Земли со скоростью света, сообщая о присутствии человечества и о его возможностях. Сигнал от первых радиопередатчиков на Земле 100 лет назад мог достичь звезды на расстоянии в 50 световых лет, и цивилизация там могла немедленно среагировать и послать сигнал назад на Землю. Такой сигнал мог бы быть очень полезен для нас или, возможно, очень опасен. Есть только порядка 400 звёзд на расстоянии 50 световых лет от Земли.

Межзвёздные сигналы могут быть подразделены на сигналы, предназначенные для двухсторонней коммуникации и сигналы для односторонней коммуникации. Двухсторонняя коммуникация возможна для звёзд, которые близки друг к другу. Однако даже самые долголетние сосны Pinus longaeva (живущие до 5000 лет), находящиеся на расстоянии 10 световых лет друг от друга, могли бы осуществить только порядка сотни обменов сообщениями за время жизни, что вряд ли соответствует объёму образования в хорошем колледже. На первый взгляд, односторонние сообщения подобны просмотру ТВ или отправлению записки в бутылке в океане. С другой стороны, стоит только вспомнить влияние греческой культуры на Запад, чтобы понять, как важна может быть односторонняя коммуникация. (Интересно отметить, что П. Моррисон оценил полный объём письменного наследия древних греков в 10⁹ бит информации (6).)

Наконец, будет ли сигнал SETI альтруистическим, равнодушным или злонамеренным? Ответ на этот вопрос помог бы понять мотивацию сообщения до прочтения слишком большой его части. Подобно Одиссею, нам, возможно, следует заткнуть уши наших программистов и привязать главного астронома к радиомачте до того, как ему разрешат прослушать песню звёздных сирен.

Центральной посылкой этой статьи является то, что сигнал ETI может быть вредоносным. Идеи состоит в том, что сигнал может быть способен захватить контроль над компьютером-получателем или призывать к созданию переводчика с неизвестным предназначением. Я назвал эту гипотезу «SETI-хакер». Эта концепция не нова. Она является темой большого объёма научно-фантастической литературы (7). То, что является новым – это попытка исследовать вопрос аналитически и поиск средств нейтрализовать сигналы SETI. Некоторые аспекты этого уже обсуждались ранее в статье, подготовленной для сборника Биоастрономия-2002 (8).

Следующая глава этой статьи посвящена возможной природе межзвёздных сигналов, проблемам передачи информации на межзвёздные расстояния с помощью электромагнитных лучей и материальных носителей, таких как ДНК, возможностям обеззараживания или стерилизации сигнала, и окончательным выводам по дискуссии.

Природа сигналов SETI

Характер и размер сигнала ETI определяет подход к обращению с содержанием этого сигнала. Маяк с сообщением корче, чем 100 килобайт, повторяющемся каждые 10 секунд или около того, может быть исследован без слишком больших мер предосторожности. Основываясь даже на земных программах, можно сделать вывод, что программа в 10 мегабайт будет полностью непрозрачна. Чтобы оценить потенциальное воздействие сигнала полезно рассмотреть характер сигналов ETI и количество информации, которая может быть передана.

Сигнализация или передача информации на межзвёздные расстояния может осуществляться посредством электромагнитных волн, таких как лазерные, радио и ТВ сигналы, или с помощью основанного на материи носителя, такого как обычное традиционное письмо, панспермия (9) ДНК или кремниевых чипов, или посредством космических аппаратов.

Данная дискуссия сосредоточится на электромагнитных сигналах. Для электромагнитных сигналов потребуется приёмник и декодер / демодулятор. Сигнал будет содержать некую привлекательную «рекламу» или соблазн, чтобы завербовать получателя. Почти наверняка реальные сообщения будут определённым образом сжаты. Сигнал будет содержать алгоритмы декодирования компрессии, использованной в сообщении. В первую очередь именно отправителю важно, чтобы алгоритмы компрессии были совершенно понятны.

Реальное содержание послания может значительно отличаться оттого, что мы себе представляем. Например, информация о запахе может быть гораздо более важна, если отправитель – это продвинутая собака. Какая информация будет важной для интеллектуального растения? Даже для людей значительная часть разума основывается на зрительных образах.

Картинки труднее описать, чем текст или интеллект, основанный на цифрах. Наконец, отправитель будет иметь, вероятно, гораздо более продвинутую технологию, чем доступна нам сейчас. Например, мы только учимся читать геномы, и у нас пока нет квантовых компьютеров.

Можно ожидать, что сообщение, скорее, будет основано на науке и логике, чем на магических заклинаниях. Метафоры и аналогии из ненаучных областей вряд ли помогут понять ETI сигналы. Моя жена недавно завершила работу над диптихом, который противопоставляет взгляды муравья и астрофизика. Астрофизик спрашивает: «Могу ли я распутать тонкую материю звёзд?», в то время как муравей хочет знать: «Могу ли я распутать спутанный ковёр земли?» Мы можем быть уверены, что отправитель ETI послания будет смотреть наверх, в сторону звёзд, но его более глубокая перспектива может быть, скорее, как у муравья, чем как у астронома.

Отличительная особенность нетехнического взгляда на SETI – это соблазн попробовать применять моральные аргументы. Будет опасной натяжкой пытаться приписать человеческие юридические или этические ценности нашему муравью-исследователю. Единственные "этические" рамки, которым мы могли бы хоть немного доверять, – это «выживания сильнейшего» по Дарвину. Такой стандарт поведения крайне далёк от альтруистического.

В отношении размера сообщения можно воспользоваться примерами из человеческого опыта. Типичная операционная система настольного компьютера занимает сейчас 1 Gb, то время как Microsoft Word имеет размер приблизительно 0,01 Gb. (1 Gb составляет 10*9 байт.)

Несмотря на то, что геном человека состоит из 3 млрд ДНК базовых пар, эффективное информационное содержание имеет порядок 0,05 Gb. Типичные высшее образование имеет порядок 1-10 Gb. Приблизительная "память" о случайным знакомом, включая зрительные образы, может занимать 0.001-0.010 Gb, что для 1000 знакомыми даст в 10 Gb. А время жизни изображения, сохраняемого один раз в минуту, может быть 100 раз больше.

Кревиер (10) пытался определить информацию, необходимую для характеристики личностной памяти, по нескольким направлениям и получил цифры порядка 2,5 Gb. Принимая число людей на земле как 6 * 10⁹ и исходя из 2,5 Gb / на человека, получаем, что потребуется переслать 15 экзабайт информации, чтобы передать память каждого на Земле. (1 экзабайт – это 10¹⁸ байт). Это очень большой объем данных. Около 1997 года Леск (11) ориентировочно вычислил, что для хранения всей имеющейся на тот момент информации на Земле, включая картинки, потребовалось бы 12 экзабайт объёма хранилища. Добавление к этому всего объёма памяти жителей и их генетической информации даст примерно 25 экзобайт. И ещё более амбициозная передача должна была бы включать в себя профили ДНК всех живых существ и растений на Земле. Даже продвинутая цивилизация должна ограничиться где-то в передаче информации.

Информация экзобайтных размеров требует в настоящий момент годы для передачи по оптическому кабелю со скоростью 10 гигабайт / сек. (Отметьте, что в приводимом ниже примере SETI на расстоянии 50 световых лет обсуждается скорость в 10^-5 Гб/сек.) Основываясь на экзобайтных размерах баз данных, мы можем предположить возможность очень длинных электромагнитных сигналов, возможно, с вкраплениями коротких, интересных сообщений, предназначенных, чтобы играть роль приманки. Реальные программы для декомпрессии сигналов могут быть достаточно простыми. Даже в настоящий момент этот тип сигналов может быть обработан компьютерами типа РС. Вирусные программы SETI-хакера, скорее всего, будут гораздо сложнее.

Передача информации на межзвёздные расстояния.

Главной задачей SETI-поисков является определение наиболее эффективного способа поисков. Полезный способ определить это состоит в исследовании энергетической цены передачи и получения ETI сигнала. Следует знать, сколько энергии требуется, чтобы передать 1 бит информации с использованием разных подходов. Отправитель будет стремиться поддерживать скорость передачи как можно более высокой, а цену одного бита – низкой. В цену передачи заложены предположения о технологическом уровне на стороне получателя, а также информация о повреждении послания по причине затухания или разрушения в межзвёздной среде. Передача через относительно плотное галактическое ядро труднее, чем передача во внешнее гало. Более дальняя передача требует больше энергии. Передача на маленькую антенну требует больше энергии, чем передача на большую. Знание накладных расходов – хороший инструмент, чтобы уточнить процесс поисков и направить поиски на подходящие SETI кандидаты.

Передача с помощью радиоволн хорошо изучена и может быть легко рассчитана. Относительная цена радио и лазерных сигналов неоднократно обсуждалась в других местах (8). Это отношение зависит от предположений об устройстве лазерной передачи. Следует отметить, что большая часть так называемых высокоэнергетичных лазеров являются импульсными, в то время как именно их средняя мощность важна для передачи сообщений. Лазеры и детектирование лазерных сигналов всё ещё развиваются по закону Мура, так что предположения об этой технологии зависят от выбранных для вычислений рамок.

Передача информации через пространство состоит из трёх компонент: запуск или вещание сигнала, распространение и детектирование. Цена послания может быть разложена на эти три составляющие. Составляющая, связанная с распространением, определяется, в первую очередь, усилением (gain) или фокусирующей силой передающей антенны. Усиление антенны равно:

(1)

Где λ – это длина волны и A_t. – это эффективная площадь передатчика. Это связано с тем, что конус антенны сужается и сигнал становится более сфокусированным. По мере увеличения усиления антенна вещает на всё более и более маленький участок неба. Этого обычно достаточно для передачи радио или ТВ сигнала, поскольку звезда на небе гораздо меньше, чем область радиолуча. Антенны, использующие интерференцию, могут быть исключением из этого правила. Усиление в лазерных системах может быть гораздо выше, поскольку λ гораздо меньше. В результате конус лазерного луча может быть меньше, чем планетная система звезды для ближайших звёзд. Усиление для передатчика размером с телескоп в Аресибо на 3 см составляет 10⁹

Для зашумлённой радиосвязи предел Шеннона передаточной мощности канала в битах в секунду составляет:

(2)

Где B – это ширина сигнала, T_N – шумовая температура приёмника и k – постоянная Больцмана (12). P_r – это мощность, получаемая земной антенной. Лей показал, что при низком отношении сигнал шум максимальная пропускная способность канала равна:

. (3)

В этом случае пропускная способность зависит от получаемой мощности, но не от диапазона. P_r получается из формулы передачи Фрииса:

(4)

где P_t – это энергия передатчика, A_r – это эффективная площадь антенны получателя и R – это расстояние между передатчиком и приёмником. При несущей частоте 10 ГГц (λ = 3 cm) сигнал мощностью в 1000 kW на расстоянии 50 световых лет может передавать значительно больше, чем 10 Kбайт/сек, предполагая в качестве приёмника антенну размером с Аресибо с шумовой температурой приёмника 10 К и 1% уровнем ошибок. Пересылка программы размером в 1 Гб или компьютерной энциклопедии потребует меньше одного дня и расходов в несколько тысяч долларов на энергию, предполагая стоимость энергии равной 10 центов/ киловатт-час. Это только на один порядок величины дороже, чем покупка программ на компакт дисках. При некоторых технологических предположениях энергетическая цена лазерной передачи может быть существенно меньше. Рассеяние на межзвёздной среде ограничивает ширину диапазона передачи. Согласно Лею верхний предел ширины диапазона на расстоянии в 1000 световых лет составляет 3,5 МГц, чего вполне достаточно для скорости передачи 10 кБ/сек на расстоянии в 50 световых лет. Вышеприведённые формулы могут быть использованы для определения δE_t,- расхода энергии передатчика на один переданный бит:

(5)

И δE_r, энергии получателя на один полученный бит:

. (6)

Стоимость переданной энергии растёт пропорционально квадрату расстояния и убывает при увеличении усиления антенны (gain). На стороне приёмника более низка шумовая температура и большая по размерам антенна уменьшает отношение энергия / бит. Например, δE_r = 10^-22 Дж или 0.0006 eV и δE_t = 3.6 Дж. Энергия на один фотон δE_γ = hν, где h – это постоянная Планка и ν – это частота. Например, энергия на один фотон равна 6.63*10^-24 Дж или 0.00004 eV. В данном примере детектирование одного бита равно получению 14 фотонов на приёмнике.

Интересно отметить, что расходы энергии на один бит при электромагнитной передаче и при направленной панспермии и при распространении с помощью космических аппаратов посредством ДНК одинаковы при скоростях порядка 10^-4 скорости света. Частично это происходит, потому что хранение информации с помощью ДНК весьма эффективно. Сфера из ДНК диаметром 5 мм может хранить порядка 25 экзабайт информации. Разумеется, передача информации гораздо медленнее электромагнитной передачи. Естественно, различные предположения о радио, лазерной и материальной передаче информации изменяют их относительные энергетические цены. Воздействие будущих технологий также может изменить относительные взаимосвязи. Что касается систем доставки сообщений, то ни одна из них не может быть исключена в настоящий момент.

Наиболее важным здесь является то, что огромные количества информации могут быть недорого переданы со скоростью света даже с помощью современных технологий. Кроме того, размер сообщения может быть столь велик, что подлинное намерение сообщения может быть неочевидным.

Обеззараживание сигнала.

Как уже отмечалось ранее, археологические следы и маяки выглядят достаточно безопасными с точки зрения SETI. Свойством маяка является то, что он будет передавать не очень много информации. С другой стороны, от маяка до сообщения может быть один короткий шаг. Например, маяк может указывать на сигнал на другой частоте, на котором передаётся сообщение. К сообщению следует подходить с большой осторожностью. Оно может быть исключительно опасно! Попросту говоря, приёмник должен иметь вирусную защиту и электронный презерватив.

Следует рассмотреть по крайней мере два сценария для защиты от злонамеренного SETI хакера. Один – это компьютерный вирус в сообщении, который овладевает компьютером на стороне получателя. Другой – это открытое сообщение, которое содержит непонятную для нас программу или инструкции по созданию материального переводчика (hardware translator) для непрозрачных сообщений. Оба варианта опасны. Ущерб может быть нанесён до того, как получатель поймёт, что находится под атакой. Так оно обычно происходит даже при земных обычных хакерских атаках. Может не оказаться возможности убрать сигнал или выключить компьютер до того, как проникший сигнал возьмёт верх.

Остаётся открытым вопрос о том, может ли земной компьютерный вирус проникнуть в компьютер, если он незнаком с его операционной системой. Специалисты по компьютерам и компьютерной безопасности, с которыми я обсуждал этот вопрос, не думают, что это возможно. Аргументы состоят в том, что вирусы проникают в компьютеры, используя известные черты операционной системы. Далее, полагают эксперты, операционная система типичного компьютера достаточно уникальна, так что трудно проанализировать её структуру с логической точки зрения.

Однако, кажется стОящим подойти к этому вопросу без предубеждений. Например, можно попробовать осуществить мысленные или даже практические эксперименты с примитивным «игрушечным» компьютером, например, смоделированным по стопам первого компьютера серии IlliAC (http://en.wikipedia.org/wiki/ILLIAC) и предложить программистам, незнакомым с системой кодов IlliAC, попытаться взломать эту программу. (Программа на кодах IlliAC для взлома лежит на сайте автора статьи – прим. пер.) Я думаю, что также было бы полезно провести семинар с разносторонними участниками, чтобы обсудить вопрос подробнее. Его можно было бы объединить c более широкой дискуссией по вопросу на тему обеззараживания ETI сигналов.

Есть несколько подходов, которые могут быть предприняты для обеззараживания сигналов SETI. Разбивание информации на пакеты, как это делается в настоящий момент для программы SETI@home, делает гораздо более трудным для большой программы снова собраться вместе и загрузится. Изоляция входящих сообщений на специальном компьютере позволит сохранить потенциально опасный сигнал в изолированном окружении. Могут быть также дополнительные техники, такие как использование одноразового программирования (one-time only coding) и постоянная проверка целостности программы. И снова, созыв коллегии экспертов поможет выработать необходимые подходы.

В конечном счёте, то, что нам нужно – это специальный протокол, подобный тому, который используется в отношении угрозы биологического заражения от зонда, вернувшегося из космоса. Международный комитет по космическим исследованиям (COSPAR) выработал такой протокол посредством интенсивных международных дискуссий, включавших даже ООН (13). Озабоченность биологическим заражением возникла благодаря многочисленным случаям, когда новые биологические виды вводились в другую экологическую среду и серьёзно повреждали её. Отмет