Парадокс Фермі: найгучніше мовчання Всесвіту

Ігор Сальниченко
2 лип.
Читати 5 хв

Всесвіт містить мільярди зірок і планет, багато з яких теоретично можуть підтримувати життя. Проте реальні спостереження не дають жодних ознак існування розвинених інопланетних цивілізацій. Так звана «велика тиша» (космічна тиша) залишається однією з найбільших наукових загадок[1]. Саме це протиріччя було зафіксовано як парадокс Фермі: якщо чужинці справді існують у великій кількості, то чому ми досі не почули жодного їхнього сигналу? Назва парадоксу походить від легендарної ситуації 1950 року, коли італійський фізик Енріко Фермі запитав під час обіду з колегами: «Where is everybody?» (англ. «Де всі?»)[2]. Це просте запитання увійшло в історію як суть парадоксу: за мірками багатомільйонолітньої історії галактики ми мали б уже зустріти докази існування інших цивілізацій, але ні радіохвиль, ні штучних світлових чи теплових сигналів від них не виявлено.

Силует людини під зоряним небом у стилізованому пейзажі, що символізує роздуми над парадоксом Фермі та мовчанням космосу. — «Де всі?». Це просте запитання увійшло в історію як суть парадоксу Фермі.

Енріко Фермі (1901–1954) та його наукові здобутки

Енріко Фермі – видатний італійський фізик, один із творців ядерної фізики і квантової теорії. Він народився 1901 року в Римі, здобув докторський ступінь у 1922 році та став першим професором теоретичної фізики в Римському університеті. 1938 року Фермі отримав Нобелівську премію з фізики «за ідентифікацію нових радіоактивних елементів, утворених при бомбардуванні нейтронами, і відкриття ядерних реакцій з повільними нейтронами».

Через кілька років, рятуючись від фашистського режиму, він емігрував до США, де відіграв ключову роль у Манхеттенському проекті з розробки атомної бомби. Під його керівництвом у 1942 році в Чикаго було споруджено перший у світі штучний ядерний реактор (перший Chicago Pile), що вперше здійснив контрольовану самопідтримувану ланцюгову реакцію. Окрім цих досягнень, Фермі сформулював статистику для ферміонів (фермі-дірагівську статистику), досліджував бета-розпад і вніс багато інших фундаментальних ідей у фізику.

Парадокс Фермі та Історія його формулювання

Ідея парадоксу виникла в обговоренні перспектив міжзоряних подорожей і існування розумних істот поза Землею. За свідченнями очевидців, 1950 року під час обіду в Лос-Аламоській лабораторії Фермі обговорював тему інопланетян із колегами і раптом поставив дилему: якщо «інгредієнти життя» (хімічні елементи, енергія, час) настільки поширені в космосі, то чому ми досі не зустріли жодних слідів інших цивілізацій? Його знамените запитання «Де всі?» викликало мовчання за столом[2].

З цього моменту поняття «парадокс Фермі» охарактеризувало невідповідність між високою ймовірністю появи позаземних цивілізацій та повною відсутністю їхніх проявів. Парадокс поставив під сумнів раніше цілком оптимістичну думку, що у галактиці повинно бути багато колоній розумних істот, адже при швидкості міжзоряного руху в 1% швидкості світла галактика могла б бути колонизована тисячі разів за свою історію[2], але з досі нічим не доведеними результатами.

Великий фільтр

Одне з провідних пояснень «великої тиші» – концепція Великого фільтра. Згідно з цією гіпотезою, існує критичний еволюційний бар’єр, який майже неможливо подолати. Наприклад, це може бути виникнення життя на планеті, перехід до багатоклітинних організмів або етап розвитку технологічної цивілізації, під час якого вона зазвичай самознищується (через війни, екологічні катастрофи тощо)[1]. Якщо Великий фільтр лежить позаду нас (наприклад, умови виникнення життя такі рідкісні), тоді ми можемо бути однією з небагатьох цивілізацій, які взагалі досягли сучасного рівня. Якщо ж він попереду (наприклад, усі технологічні цивілізації в кінці призводять до самознищення), то наша цивілізація також може бути приречена. За словами дослідників, наявність «великого мовчання» Всесвіту може означати лише дві речі: або розумних істот у нашій галактиці практично немає, або вони існують, але якісь об’єктивні бар’єри не дозволяють їм стати видимими[2].

Гіпотеза «Зоопарку»

Іншим поширеним поясненням є гіпотеза «зоопарку». Вона припускає, що позаземні цивілізації усвідомлено уникають контакту з нами, сприймаючи Землю як природний заповідник або дослідницький об’єкт. Така ідея була вперше висловлена Джоном Боллом у 1973 році: він звернув увагу, що, хоча існування інтелектуальних форм життя є можливим, вони можуть навмисно “не помічати” нас або не втручатися в наш розвиток.

Художня інтерпретація гіпотези «зоопарку»: інопланетні істоти фіксують сигнали з Землі, але свідомо уникають контакту, спостерігаючи з безпечної відстані.

Іншими словами, ми ніби знаходимося в «зоопарку», за межі якого нас не допускають. Нещодавнє дослідження 2023 року (Шульце‑Макуза) дійшло висновку, що або позаземні цивілізації надзвичайно рідкісні, або вони свідомо уникають контакту («гіпотеза зоопарку»). У підсумку ця гіпотеза передбачає, що ми ніколи не знайдемо їхніх сигналів, тому що вони просто не хочуть бути знайденими[2].

Пошук інопланетного життя та програма SETI

Незважаючи на парадокс, наука активно шукає розв’язок. Зокрема, діють програми SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence), які сканують небо в пошуках радіо- та оптичних сигналів, що могли б походити від розумних цивілізацій. Наймасштабнішим таким проєктом є Breakthrough Listen, який охоплює опитування мільйона найближчих зірок і навіть центрів далеких галактик[5]. Цей проєкт використовує потужні радіотелескопи (Green Bank, Parkes, Allen Telescope Array тощо) та надчутливі оптичні системи для виявлення як радіопередач, так і лазерних імпульсів.

Радіотелескоп Very Large Array, Нью-Мексико, США — Радіотелескоп *Very Large Array*, Нью-Мексико, США. Автор: user:Hajor - Власна робота, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=138997

Проте донині жоден із цих пошуків не дав переконливих результатів: за десятиліття спостережень SETI не було зафіксовано жодного явного техносигнатури (радіо- чи інфрачервоних сигналів) від позаземних цивілізацій[2]. Таким чином, сучасні експерименти посилюють саме феномен «великої тиші» – поки ми слухаємо та аналізуємо простір, сигнали чути не доводиться.

Екзопланети та потенціал життя

Пошуки життя ведуться й іншим шляхом – через відкриття та вивчення екзопланет. Перші підтверджені екзопланети знайшли у 1992–1995 роках, а сьогодні астрономи за допомогою телескопів Kepler, TESS та інших повідомляють про понад 5800 підтверджених екзопланет. Серед них чимало кам’янистих планет розміром із Землю, деякі – у так званій зоні життя, де може існувати рідка вода. Класичним прикладом стала система TRAPPIST-1: у 2017 році відкрито сім планет земного типу, три з яких розташовані у зоні придатних умов[4].

Художнє уявлення планети TRAPPIST-1 — Художнє уявлення планети **TRAPPIST-1**

Планети цієї системи отримали детальну характеристику – за допомогою телескопа Spitzer визначили їхні маси і щільності, а тепер космічний телескоп James Webb аналізує їхні атмосфери. Перші спостереження показали, що дві найближчі до зорі планети (TRAPPIST-1 b і c) майже не мають значної атмосфери і мають дуже високі температури, а отже, з великою ймовірністю непридатні для життя[4]. В майбутньому такі дослідження допоможуть виявити хімічний склад атмосфер екзопланет і потенційні біосигнатури, що обмежить можливості виникнення життя поза Землею.

Космічна тиша та перспективи

Отже, нині наявність «космічної тиші» ставить більш фундаментальне питання: чи ми справді самотні, чи просто ще не знайшли правильних свідчень? За словами експертів, остаточно відповісти на нього можна лише після систематичного та всебічного пошуку. Це означає не лише нові радіоспостереження, а й докладні дослідження екзопланет з новими технологіями. Наприклад, планується запуск ще потужніших телескопів, як-от «Телескоп для обсерваторії придатних світів» (Habitable Worlds Observatory), який спеціалізуватиметься на виявленні й аналізі атмосфери Землеподібних екзопланет. Уже зараз місія James Webb переходить до фази спостережень екзопланет, а проект Галілео (ініційований А. Лоебом) шукає сліди технологій інопланетян у нашій Сонячній системі[2]. У подальшому новітні обсерваторії та алгоритми штучного інтелекту в поєднанні з радіо- і оптичним SETI можуть нарешті зловити слабкі ознаки чужих цивілізацій або ж остаточно підтвердити нашу самотність. Незалежно від результату, відповіді на ці питання глибоко вплинуть на наше розуміння місця людства у Всесвіті[1][2].