SETI: Поиск Внеземного Разума - Лев Миронович Гиндилис

населения своей планеты, ограничить на ней рост производства, энергопотребление и, тем самым, избежать катаклизмов, о которых говорилось выше. Такая стабилизация совершенно необязательно означает застой, мы вернемся к этому вопросу позднее (в следующих параграфах). А сейчас отметим, что в этом случае дальнейшее экстенсивное развитие (если бы оно было необходимо!), в принципе, можно было бы обеспечить за счет освоения окружающего космического пространства. Надежда на возможность длительного экстенсивного развития часто связывается именно с выходом цивилизаций в Космос. Насколько основательна такая надежда? К обсуждению этого вопроса мы теперь и переходим.

5.3. Экспансия в Космос?

Человечество не останется вечно на Земле, но в погоне за светом и пространством сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а потом завоюет себе вес околосолнечное пространство.

К. Э. Циолковский

5.3.1. Техническая экспансия.

Идея расселения человечества в космическом пространстве неоднократно высказывалась и подробно разрабатывалась К. Э. Циолковским. Этой теме посвящены его книги «Грезы о Земле и небе», «Вне Земли», многочисленные статьи и заметки (см., например, сборник: Циолковский К. Э. Жизнь в межзвездной среде. — М.: Наука, 1964). Идеи Циолковского, применительно к внеземным цивилизациям, были развиты в 1960-х годах известным американским физиком Ф. Дайсоном. Процесс освоения околозвездного пространства, по мысли Дайсона, в конечном итоге, должен привести к созданию искусственной биосферы вокруг звезды (сфера Дайсона). «Следует ожидать, — писал он, — что в пределах нескольких тысяч лет после вступления в стадию технического развития любой мыслящий вид займет искусственную биосферу, полностью окружающую его материнскую звезду». Мы подробно обсуждали детали сооружения такой биосферы в § 1.12. Создание сферы Дайсона в огромной мере увеличит ресурсы цивилизации и даст ей возможность в течение многих столетий развивать производительные силы по экспоненте, как это происходит сейчас на Земле.

Для определенности рассмотрим цивилизацию, обитающую около звезды солнечного типа. Тогда полное количество энергии, которую перехватывает и может использовать для своих нужд цивилизация, соорудившая сферу Дайсона, будет порядка 1026 Вт. Следовательно, цивилизация может экспоненциально наращивать производство энергии, по крайней мере, до тех пор, пока оно не достигнет этой величины. Если прирост производства энергии составляет 1 % в год (т. е. в 3 раза меньше, чем сейчас на Земле), и освоение околозвездного пространства началось после того, как энергетика КЦ достигла первого теплового предела Е1 = 1014 Вт, то экспоненциальный рост может продолжаться примерно в течение 2800 лет. Далее, если принять, что родительская планета по размеру равна нашей Земле, а радиус сферы Дайсона составляет 1 а. е. (150 млн км), то ее поверхность будет в 5,5 • 108 раз больше поверхности планеты. Следовательно, при одинаковой плотности населения она позволит расселить в 5,5 • 108 раз больше населения, чем на родительской планете. При экспоненциальном росте с тем же годовым приростом в 1% наполнение сферы Дайсона (до уровня плотности населения на планете) потребует 2000 лет. Но если цивилизация научится регулировать естественный прирост населения и установит его на уровне 0,72% в год, то полное предельное заселение сферы Дайсона будет достигнуто через 2800 лет, т. е.  одновременно с достижением энергетического предела.

Возникает вопрос: а что будет дальше? Прошло около 3000 лет, и цивилизация вновь достигла предельных параметров своего развития (правда, на гораздо более высоком уровне). Сможет ли она продолжать дальнейшее развитие в прежнем темпе? На первый взгляд, может показаться, что здесь нет никакой проблемы. Мы неоднократно подчеркивали ничтожные размеры планет (и планетных систем) по сравнению с безграничным Космическим Пространством. Стоит ли в таком случае беспокоиться? Разве не может цивилизация, построившая сферу Дайсона, продолжить освоение космического пространства? Что мешает ей своевременно приступить к сооружению подобных же сфер около других звезд, или соорудить сферу Дайсона вокруг ядра Галактики, наконец, приступить к освоению других галактик? Пока мы рассматриваем только физические ограничения — как будто бы ничто не мешает. Если это так, то цивилизация может развиваться по экспоненте неопределенно долго, по крайней мере, в течение космологического масштаба времени. И тем не менее такой вывод был бы слишком поспешным.

Отвлекаясь от конкретных деталей (все равно мы не сумеем постичь возможности Сверхцивилизаций), предположим, что КЦ после построения сферы Дайсона продолжает развитие экспоненциально в том же темпе (с годовым приростом энергетики в 1%). Тогда приблизительно через 4800 лет (всего через 4800 лет!) производство энергии возрастет в 1021 раз и сравняется с излучением всех звезд в наблюдаемой области Вселенной. Аналогичные цифры можно привести в отношении используемой массы и других параметров. Таким образом, даже Космос с его, казалось бы, безграничными ресурсами, не может «противостоять» экспоненте. Экспоненциальный рост, будучи ничем не ограниченным, даже при весьма умеренных темпах, очень скоро привел бы к исчерпанию ресурсов Мегагалактики.

Ясно, что как бы ни была велика сфера деятельности цивилизации, если она пространственно ограничена, то при экспоненциальном росте ресурсы ее быстро исчерпаются. Ну, а если сфера деятельности цивилизации непрерывно расширяется — как обстоит дело в этом случае? Опять может показаться, что, поскольку в расширяющейся сфере все ресурсы непрерывно увеличиваются, то экспоненциальный рост может продолжаться сколь угодно долго. Но это заключение ошибочно. Оно было бы справедливо в открытой Вселенной, если бы скорость экспансии цивилизаций могла неограниченно увеличиваться. Но поскольку мы рассматриваем техническую экспансию в трехмерном физическом пространстве — это невозможно. Скорость экспансии, во всяком случае, не может превышать скорость света, а практически она ограничена некоторой предельной величиной, меньшей скорости света.

Представим себе такую «расширяющуюся» цивилизацию. Полное количество вещества, которым она располагает, равняется ρV, а полное количество энергии ρс2V, где V — объем сферы, ρ — средняя плотность вещества в ней, с — скорость света (ρс2 — объемная плотность энергии). Для того чтобы цивилизация могла развиваться экспоненциально, объем сферы должен увеличиваться по экспоненте. Значит, и радиус ее сферы, и скорость се расширения тоже будут расти экспоненциально. После того как скорость достигнет предельного значения, дальнейшее расширение сферы будет происходить при постоянной скорости, радиус ее будет расти пропорционально времени t, а объем — пропорционально t3. Соответственно, пропорционально t3 будут возрастать масса и энергия, вовлеченные в сферу технологической деятельности КЦ[295]. Значит, экспоненциальное развитие ее станет невозможным. Теперь она будет развиваться (т. е. показатели ее будут расти со временем) не быстрее, чем t3. Возникает вопрос: как долго будет продолжаться экспоненциальная стадия, и насколько цивилизация успеет распространиться до ее прекращения?