Про альтруизм, уголь и инопланетян

… а ещё про Жнецов, бактериальные плёнки, Евангелион и Илона Маска. И что это получилось в итоге? Правильно: самый безрадостный лонгрид на DTF.

Слышали про парадокс Ферми? Ну, про то, что если даже в одной нашей галактике триллионы звёзд и планет, и наша цивилизация зародилась на одной из них, то — ау! — где все остальные? А ведь в рамках проекта SETI поиски сигналов ведутся уже больше 60 лет.

Есть множество попыток это объяснить: кто-то говорит, что само возникновение жизни и цивилизации — слишком уникальное и маловероятное событие, кто-то — что мы инопланетянам просто неинтересны или что они не афишируют своё существование, чтобы самим не попасть под раздачу, потому что цивилизации превентивно уничтожаются. Может быть, другая жизнь так не похожа на нашу, что мы её даже не замечаем, а кто-то утверждает, что они уже здесь.

Чтобы как-то обсуждать этот вопрос, была выведена формула Дрейка — вычисляем количество звёзд, умножаем на вероятность наличия подходящей планеты, затем на вероятность возникновения жизни, затем на вероятность развития цивилизации, и т. д. , и получаем количество цивилизаций:

Так одна большая задача разбивается на отдельные, которые обсуждать уже удобнее. Но всё равно понятно, что большинство этих коэффициентов будут очень приблизительные, так что и разброс вероятности получается от мизерной доли процента (при пессимистичных оценках) до тысяч других цивилизаций (при оптимистичных) .

Мне понравилась идея «Великого фильтра». Перед тем, как распространиться по Галактике, цивилизации нужно пройти несколько шагов: появление звезды, планеты с подходящими условиями, самовоспроизводящихся молекул, простейшей жизни, разумных существ, цивилизации, её развитие до появления возможности колонизации космоса. И, возможно, один из этих шагов так маловероятен, что развитие «спотыкается» именно на нём.

Интересно, что оценка вероятностей этих «шагов» со временем постоянно меняется в оптимистичную сторону. Например, раньше считалось, что планеты у звезд — явление редкое, но в последние годы с бурным открытием экзопланет оказалось, что планеты, похоже, есть у каждой звезды.

Или, например, самые первые признаки наличия жизни за Земле датируются возрастом 4.1 млрд. лет (это при том, что самой Земле 4.5 млрд. лет!) — то есть жизнь возникла почти сразу после формирования Земли, в то время, когда она была совсем непривлекательным местом — с разреженной атмосферой из метана и аммиака и океанами из магмы. Так что, похоже, и для возникновения жизни особые условия не обязательны.

Или вот ещё забавная гипотеза: динозавры господствовали на Земле почти 150 миллионов лет (в то время как млекопитающие, из которых возникли и мы, развились всего за 60 миллионов лет) , и вымерли только из-за случайности — падения метеорита. Может быть, как раз этот переход — и есть тот фильтр, и мы найдем множество планет, населенных неразумными динозаврами.

Кстати, что касается метеоритов и других природных катаклизмов. Жизнь оказалось очень стойкой и пережила даже периоды, когда Земля замерзала целиком, а массовые вымирания только открывали путь следующим, более продвинутым видам. Так что, возможно, такие катастрофы не препятствие, а, наоборот, «перезагрузка», необходимая для того, чтобы выбраться из «тупика».

Но всё это — оптимистичные варианты: дескать, для нас всё сложилось удачно, самое сложное осталось позади и дальше ничего не угрожает. Но что, если до главных преград мы ещё не добрались? Может быть, цивилизации вроде нашей возникают часто! Но уничтожаются по каким-то причинам.

Например, вспышка на солнце в 1859 году вызвала повреждение телеграфных линий по всему миру (наведенные в проводах токи были такой силы, из проводов в землю били молнии!) ; она не привела к серьезным последствиям только потому, что серьёзной электроники в то время и не было. Но что, если такая же вспышка случится сейчас? Насколько я знаю, в Великобритании есть госпрограмма по замене трансформаторов на новые, более устойчивые к перепадам напряжения, в США предусмотрено отключение высоковольтных ЛЭП и замыкание их на землю, чтобы не сжечь всю электронику, а ещё действует космическая обсерватория SOHO, которая может заранее предупредить о возникновении вспышки. Но что случится, если в нашем мире, целиком завязанном на электричестве, оно пропадёт хотя бы на неделю?

А ведь нам угрожают ещё и эпидемии, и супервулканы, и гамма-всплески.

Но всё-таки эти угрозы не похожи на такие, что уничтожат цивилизацию: астероиды мы уже научились отклонять, с эпидемиями худо-бедно умеем справляться, а другие риски слишком маловероятны. Скорее всего, этим Фильтром станем мы сами.

Знаете историю про эволюцию колоний бактерий? Бактериям нужен и питательный раствор, и воздух, поэтому лучше всего было бы держаться на поверхности жидкости — но это не так просто. Поэтому они могут выделять клейкое вещество, склеиваться друг с другом и образовывать биоплёнки, чтобы держаться на поверхности.

Всё бы хорошо, но что, если одна из бактерий мутирует и перестанет выделять это клейкое вещество? Она всё ещё будет держаться за счёт соседей — «альтруистов». И она даже будет быстрее размножаться, потому что не будет тратить лишние ресурсы. Со временем «обманщиков» становится так много, что вся колония разрушается.

Бактерии могли бы «договориться», что если перестанут выделять вещество, поддерживающее их на поверхности, то все погибнут, но всё равно у каждой будет соблазн нарушить договор! Это невозможность кооперации, «дилемма заключенного» — фундаментальная проблема теории игр.

Но вот если бы у этих бактерий были экономисты, то они наверняка гордились бы успехами этих «лидеров», а все остальные завидовали их «высокому уровню жизни», не замечая, что держится он только на добыче ресурса.

Так ведь и мы пытаемся договориться не вырубать леса или переходить на возобновляемые источники энергии, но та страна, что решит не вкладываться в это, немедленно получит преимущество. Например, вместо всех этих новомодных электростанций можно просто продолжать сжигать уголь, пусть это даже и приведет к отравлению целых регионов.

Вся наша цивилизация построена на энергии, так что неудивительно, что высокий уровень жизни прямо ассоциируется с производством энергии. Много лет нас пугали, что вот-тот закончатся все энергоресурсы, но что-то эти прогнозы не спешат сбываться — например, объемы добычи нефти стабильно растут:

Увы, это цифра только суммарной добычи, но ведь её нужно поделить на количество людей! Если же посмотреть именно производство на душу населения, то оказывается, что пресловутый «пик нефти» уже был пройден, по одним оценкам, в 70-х годах, по другим — в начале 2000-х:

Конечно, можно возразить, что машины стали более экономичные, да ещё и электромобили развиваются, потому спрос на нефть снижается. Действительно, если посмотреть выработку всей энергии на душу населения, видно, что, несмотря на рост населения, удаётся поддерживать среднее производство по миру на более-менее постоянном (хоть и низком) уровне:

Увы, здесь не учитывается такой фактор, как EROI — энергетическая отдача инвестиций: сколько единиц энергии мы получаем, потратив 1 единицу на её производство. Когда в начале ХХ века началась добыча нефти, этот показатель доходил до 100: потратив 1 баррель нефти, можно было произвести ещё 100 — вот рай для инвесторов! Увы, первые, самые доступные месторождения уже исчерпаны, и приходится бурить всё глубже и во всё более сложных условиях. Даже то, что производство энергии просто удается поддерживать на том же уровне — уже чудо. Например, в случае США EROI нефти снизился до 30 в 70-х годах до 15 к 2007 году:

Из графика, кстати, видно, что очень привлекательны гидроэлектростанции — но увы, построить их можно только в определенных местах (и все самые удобные уже заняты), а сами плотины наносят тяжелый ущерб экологии.

А следующий — вот и наш любимый уголь! EROI 80 — всё потому, что угля на планете всё ещё много, а добывать и транспортировать его легко. Неудивительно, что именно угольные электростанции остаются главным источником энергии и в Китае, и во всём мире.

Особенно забавна ситуация с модными солнечными панелями: EROI для них оценивается в 1.5-2, то есть на строительство такой электростанции уйдёт немногим меньше энергии, чем она вообще выработает. И эти солнечные батареи оказываются рентабельны только потому, что производят их в Китае, добывая электричество на их производство… сжигая дешевый уголь! Такие вот чудеса.

В последнее время часто говорят про сланцевую нефть и битуминозные пески, запасы которых огромны, но опять та же проблема — дороговизна добычи. Ветровые электростанции? Тоже дорогие, а из-за непостоянной выработки надо ещё и думать, где энергию запасать. Гелий-3? Увы, пока не удалось запустить самую простую реакцию дейтерий-тритий, не говоря уже о более сложных. Обычные атомные электростанции? Это единственный реальный выход, но халатность на Чернобыле и Фукусиме просто уничтожила всю атомную энергетику в глазах общественности.

Конечно, переживём, но надо быть готовыми к тому, что энергия будет постоянно дорожать.

Ещё одно важное преимущество у нефти — очень высокая энергетическая плотность. Заправив баки самолета, можно пролететь тысячи километров, да и заправить баки несложно. А вот если сделать электрический самолёт, то даже с лучшими аккумуляторами такого чуда не выйдет. Те же Теслы, конечно, крутые, но их заявленный пробег 500км на одной зарядке недостижим на практике. Скорее всего, путешествия и самолеты в будущем станут для обычных людей непозволительной роскошью; по некоторым данным, снижение реального уровня доходов происходит уже сейчас, но маскируется самим развитием технологий.

А ведь речь пока только о производстве энергии. Есть ведь и проблема и экологического загрязнения, и банальной нехватки пресной воды и места для полей и городов.

Все эти перспективы были проанализированы ещё много лет назад в известном докладе «Пределы роста», который не перестают ругать за пессимизм, но предсказания которого продолжают сбываться: неудивительно, ведь все страны проигнорировали рекомендации и не делали ничего.

Предполагается, именно снижение среднего EROI привело к коллапсу многих обществ, например, Римской империи, цивилизаций Камбоджи и острова Пасхи.

Интересно, что с позиции «Великого фильтра» обнаружение даже примитивной жизни на Марсе будет очень плохой новостью: это будет означать, что жизнь — явление распространенное, и парадокс Ферми обостряется ещё больше.

А ещё формула Дрейка не учитывает межзвездные перелёты. Если «Великий фильтр» действительно существует, то сложно представить, как может быть уничтожена цивилизация, уже расселившаяся на несколько планет.

Конечно, колонизация других звёзд — для нас очень отдаленная перспектива. Но ведь можно отправлять небольшие исследовательские зонды! Это вполне реально уже сейчас. Также вполне реально сделать зонды-фабрики, которые смогут строить собственные копии на астероидах у других звезд и увеличивать своё количество экспоненциально. Было посчитано, что даже одной цивилизации будет достаточно, чтобы наводнить всю Галактику такими зондами за относительно небольшой срок в несколько десятков миллионов лет.

Но ни сигналов, ни зондов как-то не наблюдается. Значит, тот фильтр должен быть ещё раньше.

Илон Маск, может быть, визионер и мошенник, но все его проекты явно крутятся вокруг той же мысли, что я описываю в этой статье: Теслы заменят бензиновые автомобили, энергия может добываться в солнечных крышах и заряжать те же Теслы, подключенные к сети аккумуляторы которых будут накапливать и отдавать энергию; самолёты могут быть заменены капсулами Hyperloop, проложенном в тоннелях Boring Company, а SpaceX создаст «резервную копию» человечества на Марсе.

Реализуемы ли все эти планы? Нет. EROI не оставляет шансов. Для того, чтобы создать колонию на Марсе к 2050 году, не хватит состояния и десятков Илонов Масков, а сжигать в двигателях придётся ту самую нефть и газ.

Понятно, что он только пытается вдохновить всех нас. Если человечество, используя ещё пока доступные ресурсы, потратит их не на смартфоны и танки, а на цели выживания, то даже переселение миллиона на Марс не будет очень сложной задачей. Но, увы, и этого не произойдет.

Та колония бактерий не выживает потому, что, несмотря на кооперацию, отбор продолжает действовать на индивидуальном уровне. Этой колонии далеко до полноценного организма. Если для возникновения простейшей жизни потребовалось всего 300 млн. нет, то многоклеточные появились только 2 миллиарда лет спустя. У многоклеточных все клетки развиваются из одной, фактически являясь клонами, поэтому клетки организма легко жертвуют собой для защиты, сдерживаются от попыток оттяпать себе кусок побольше или неограниченно разрастаться (не без исключений, конечно) .

Отличаемся ли мы от опухоли, поглотившей планету? Не знаю. Человечеству придется эволюционировать в единый организм? А можно ненадо...

Кажется, главная причина парадокса Ферми — в том, что сами цивилизации недолговечны. Слишком мала последняя цифра L в формуле. Быстро самоуничтожаются из-за войн, болезней или исчерпания ресурсов ещё до того, как выберутся в космос. Может быть, это есть причина, почему, по словам Карла Сагана,

Думаю, стоит ценить, что сейчас — лучшее время в истории. Мы живем лучше, чем наши дедушки и бабушки — сыты, здоровы, летаем отдыхать на юга, и даже о космосе мечтаем. Но нашим внукам будет уже не до того.

Я продолжаю переносить свои лонгриды из умирающего VK на умирающий DTF. Подписовайтесь, ставьте лайки, ссылка в описании