Прогнозирование будущего поможет в поиске инопланетян
Поиск внеземного разума (SETI) регулярно осложняется тем фактом, что человечество имеет очень ограниченное представление о цивилизации и природе самого разума. Когда дело доходит до сути, единственные примеры, на которые мы можем опереться, - это "жизнь, какой мы ее знаем" (она же земные организмы) и человеческая цивилизация. Кроме того, учитывая возраст Вселенной и время, за которое жизнь успела развиться на других планетах, напрашивается вывод, что любая высокоразвитая форма жизни в нашей галактике была бы старше человечества. К счастью, это дает возможность разработать и протестировать теоретические основы в полевых условиях.
Перефразируя Фримена Дайсона, если мы сможем представить концепцию (и физика будет обоснованной), то продвинутый биологический вид, скорее всего, уже создал ее. В этом отношении представление о том, где человечество окажется через столетия или эоны, может дать потенциальные "техносигналы", которые стоит искать. В недавней работе команда из Космического научного института Блю Марбл (BMSIS) и Центра космических полетов имени Годдарда НАСА смоделировала серию сценариев, которые пытаются предсказать, как будет выглядеть "техносфера" человечества через 1000 лет. Их исследование может иметь значение для будущих исследований SETI.
Исследовательскую группу возглавлял Джейкоб Хакк-Мисра, астробиолог и научный сотрудник Космического научного института Blue Marble. К нему присоединились Джордж Профитилиотис, научный сотрудник BMSIS и соучредитель греческого общества NewSpace, и Рави Коппарапу, планетолог из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА. Препринт их статьи был недавно размещен на сервере препринтов arXiv и рассматривается для публикации в журнале Technological Forecasting and Social Change. Статья является первой в серии, озаглавленной "Прогнозы развития техносферы Земли".
В поисках техносигнатур
Когда дело доходит до предсказания того, как могут выглядеть развитые цивилизации и какие технологии они будут использовать, ученым часто мешает наша ограниченная перспектива. Если уж на то пошло, человечество знакомо только с одним примером высокоразвитого вида, полагающегося на технологические инновации для обеспечения продовольственной безопасности, охраны здоровья, транспорта, обороны и других сфер применения, — то есть с нами самими! Но, как однажды сказал Фримен Дайсон, обсуждая свою теорию сферы Дайсона, если мы сможем представить идею и ее физика будет обоснованной, то, возможно, развитая цивилизация уже построила ее.
Как они указывают в своей статье, этот процесс похож на то, как астробиологи полагаются на изучение земных организмов, чтобы предсказать, какие биосигналы им следует искать. Как Хакк-Мисра сообщил Universe Today по электронной почте: "Астробиология может использовать всю историю Земли в качестве примеров того, как жизнь изменила планету. В поисках внеземных биосигналов можно использовать Землю сегодняшнюю или Землю в ее прошлом, чтобы получить представление о том, что искать.
"Точно так же поиск внеземных техносигналов начинается с истории технологий на Земле, хотя технологии появились гораздо позже в истории Земли по сравнению с жизнью в целом. Наша статья - это попытка создать теоретическую основу для техносигнатур, основанную на нашем понимании жизни и технологий на Земле". Аналогичным образом, в последние годы исследования SETI выиграли от антропологических исследований, которые рассматривают всю совокупность человеческой деятельности на Земле. Эта коллективная деятельность известна как "антропосфера", что соответствует концепции антропоцена — современной геологической эры, в которой человечество стало крупнейшей движущей силой изменений окружающей среды.
При рассмотрении этого вопроса через призму технологической деятельности и техносигнатур, которые она может породить, используется термин "техносфера". За последние 60 лет было проведено множество экспериментов SETI, большинство из которых были направлены на выявление признаков внеземных радиопередач. Это не должно вызывать удивления, поскольку радиосвязь - это проверенная временем технология, на которую человечество опирается уже более столетия. Но, как объяснил Хакк-Мисра, SETI также имеет богатую историю использования различных прогнозов развития технологий будущего:
"Исследования эхосигнатур начинаются с того, что существует на Земле, что может существовать на Земле в ближайшем будущем или что теоретически может быть возможным при известном понимании физики как места для экстраполяции в будущее. Этот подход не предполагает, что такие прогнозы неизбежны или даже вероятны, но он, по крайней мере, дает представление об астрономических инструментах, которые потребуются для дистанционного обнаружения внеземной цивилизации, обладающей еще большими технологическими возможностями, чем на Земле сегодня".
Новый подход Когда дело доходит до предсказания будущего человечества (и, как следствие, передовых техносигнатур), предыдущие исследования, как правило, страдали от присущей им предвзятости. Во многих случаях предполагается, что технологическая цивилизация будет продолжать расти в геометрической прогрессии.
Прекрасным примером является шкала Кардашева, которая предсказывает, как развитые цивилизации будут неизменно расти, занимая все больше места и используя все больше энергии. Это вполне понятное предположение, учитывая историю человечества и экспоненциальный рост численности населения планеты — с 1 миллиарда в 1800 году до 8,1 миллиарда в 2024 году (рост более чем на 800%). Аналогичным образом, за тот же период глобальное потребление энергии также росло в геометрической прогрессии — с 5 653 тераватт-часов (ТВтч) в 1800 году до 182 230 ТВтч в 2023 году (рост более чем на 3200%). Эта модель непрерывного роста в будущем послужила основой для многих наблюдательных и теоретических подходов к поиску техносигнатур.
Среди них - поиск возможных мегаструктур вокруг звезд, яркость которых периодически падает (как у звезды Бояджана), и "исчезающих звезд". Но, как объяснил Хакк-Мисра, это всего лишь одна из возможностей для развитой цивилизации. Вместо прогнозирования единого эволюционного пути Хакк-Мисра и его коллеги применили подход "исследований будущего". Эта междисциплинарная область опирается на различные систематические методологические подходы для прогнозирования самосогласованных будущих траекторий. Сказал Хакк-Мисра:
"Множественное число "фьючерсы" используется для обозначения того, что фактическое будущее неизвестно и не может быть предсказано; вместо этого фьючерсные исследования разрабатывают систематические прогнозы множества контрастирующих вариантов будущего, которые могут дать представление о диапазоне и разнообразии возможных исходов. "Большинство попыток сделать неформальные прогнозы в области науки о техносигнатурах неизбежно наталкиваются на предубеждения, основанные на внутренних предположениях или преобладающих культурных представлениях, которые могут ограничить возможность воображаемого будущего. Методологические подходы, разработанные специалистами по изучению будущего, направлены на то, чтобы свести к минимуму подобные предубеждения и сделать возможным гораздо более тщательное изучение возможностей будущего — в нашем случае будущего цивилизации".
Наше возможное будущее
В их подходе использовался метод, известный как "общий морфологический анализ", - средство изучения возможных решений многомерных, не поддающихся количественной оценке проблем. Этот метод призван свести к минимуму искажения в базовых предположениях и охватить широкий спектр возможностей. Исходя из этого, первым шагом Хакк-Мисры и его коллег было задать вопрос: "Каковы технологические явления будущей антропосферы и как их можно описать?"
Затем они определили большой набор сценариев, основанных на различных политических, экономических, социальных и технологических факторах, каждый из которых имеет разные значения, соответствующие различным возможным вариантам будущего. В результате было получено почти 5800 сценариев, но команда исключила многие из них из-за логических несоответствий, а другие сгруппировала на основе сходства. Команда также использовала модель Claude large language model (LLM) для анализа, сравнения и кластеризации. Это позволило им разработать 10 будущих сценариев.
Следующим шагом была разработка нового "конвейера" построения мира, основанного на оценке потребностей людей во всех десяти сценариях. Это позволило им включить детали для каждого сценария, которые определили бы наблюдаемые свойства соответствующей техносферы. Как объяснил Хакк-Мисра: "В основе нашего процесса построения мира лежит предположение, что технологии предназначены для удовлетворения основных потребностей человека. Это означает, что любая будущая техносфера должна каким-то образом отражать потребности людей в данном сценарии будущего.
"Мы не предполагаем, что какая-либо конкретная техносигнатура будет существовать по произвольной причине, но любая особенность физической техносферы в наших сценариях является результатом политических, социальных или экономических факторов, определяющих потребности человека. "Мы также ожидаем, что любые техносигналы, которые мы обнаружим во внеземных условиях, будут существовать, потому что они указывают на процессы, связанные с внеземными потребностями, или являются производными от них".
Хакк-Мисра добавил, что одним из интересных результатов стало то, что только в одном из десяти сценариев наблюдался быстрый рост, предсказанный шкалой Кардешева. В других сценариях наблюдался более медленный рост или его полное отсутствие, в то время как в другом сценарии наблюдался период между ростом и крахом. "Это говорит о том, что сосредоточение поиска техносигнатур на идее передовых, энергоемких и экспансивных внеземных цивилизаций может быть слишком ограничивающим", - сказал он. "Только благодаря нашему моделированию существует множество возможностей, которые показывают альтернативные варианты долгосрочного будущего, и такие цивилизации могут быть даже более вероятными или более многочисленными, чем долгоживущие или охватывающие галактику цивилизации".
Среди потенциальных техносигналов, которые предсказывают эти сценарии, диоксид азота выступает в качестве возможного средства различения между современной Землей, Землей до появления сельского хозяйства и более индустриальной Землей в будущем. Они также обнаружили, что спектры атмосферы, полученные в трех сценариях, были "неотличимы от природных", что означает, что не было заметного расстояния между Землей, существовавшей до появления сельского хозяйства, и Землей, более развитой в технологическом отношении.
"Эти три сценария по-прежнему включают обширную техносферу, но большая часть обнаруживаемых технологий находится на Марсе и в других частях внешней Солнечной системы", - сказал Хакк-Мисра. "Это повышает вероятность ложных срабатываний при поиске техносигнатур: планета без очевидных техносигнатур не обязательно может быть лишена технологий, и лучшие места для поиска могут быть даже в других частях системы". Как всегда, область поиска SETI и техносигнатур ограничена пределами наших знаний, и ученым приходится строить предположения о том, чего мы не знаем, основываясь на том, что мы делаем. Однако этот процесс становится все более сложным благодаря передовому моделированию, которое может учитывать различные возможности.
Кроме того, ученые ставят под сомнение основополагающие предположения относительно развитых цивилизаций и их мотивов. Работа Хакк-Мисры и его коллег является первой в своем роде. Как он объяснил, методы изучения будущего, как правило, применяются к краткосрочным прогнозам на несколько лет или десятилетий, в то время как некоторые исследования в области климатологии заглядывают на несколько столетий вперед:
"Наше исследование является первым, в котором используются методы изучения будущего для разработки прогнозов на 1000-летнюю перспективу, что требует от нас сосредоточения внимания на долгосрочных тенденциях, которые могут повлиять на различные результаты для цивилизации на Земле. Это обеспечивает прочную теоретическую основу для размышлений о разнообразии техносигнатур в планетных системах и о том, как их искать, и только на основе этих сценариев можно проделать гораздо большую работу по разработке новых стратегий поиска. "Эти сценарии также помогают нам представить более широкий спектр возможностей для будущего Земли, которые включают в себя множество оптимистичных результатов, позволяющих избежать коллапса или вымирания. Наша цивилизация может столкнуться с многочисленными проблемами, но исследования, подобные нашему, важны для того, чтобы напомнить нам, что будущее остается открытым".
