Ф Биро - Досье внеземных цивилизаций
СВЕТОВЫЕ ВОЛНЫ: ЛАЗЕРЫ
Радиоэлектрические волны сегодня, бесспорно, лучше всего освоены как средство сообщения, но использоваться могут не только они. Можно, например, подумать, нельзя ли направить на планету, с которой мы хотим общаться, световые волны при помощи мощного прожектора.
Правда, соорудить такой прожектор нелегко. Обычные прожектора испускают весьма рассеянный световой луч. Так, в самых лучших из них
угол раствора конуса света равен 30 дуговым минутам. Это значит, что на Луне от такого прожектора получится пятно диаметром в 3 000 км, в несколько миллиардов раз менее яркое, чем солнечный свет.
Но открытый в 1950 году французским ученым профессором Кастлером эфект "оптической накачки" радикально изменил ситуацию. Эта работа, за которую в 1966 году Кастлер получил Нобелевскую премию, позволила строить специальные аппараты - первый создал в 1960 году американец Таунс, назвавший его "лазером" (Light Amplificator by Stimulated Emission of Radiation)*. Лазеры позволяют генерировать очень мощный и направленный световой луч. Возвращаясь к предыдущему примеру, скажем: с помощью лазера можно высветить на Луне круг диаметром всего лишь один километр.
Свойства и многочисленные применения лазера основаны на том, что он испускает весьма монохроматический луч, то есть луч с весьма точно определенной длиной волны (иными словами, строго определенного цвета). Обычные же источники света, например электрические лампочки или неоновые трубки, испускают свет сложный, содержащий широкий спектр волн различной длины. Такой свет называют некогерентным, а свет лазера - когерентней.
На это новое средство сразу же стали возлагать большие надежды. Начиная с 1961 года изучаются его возможности в области межзвездной связи. Первыми начали работу в этом направлении американцы Таунс и Шварц. Русский ученый Шкловский сразу же проявил большой интерес к этой затее. "Если направить на Марс в момент
* Следует напомнить, что вместе с Таунсом Нобелевскую премию за это изобретение получили советские физики Басов и Прохоров. - Прим. пер.
противостояния лазерный луч, - писал он, - на поверхности планеты высветится круг диаметром 5-7 км. Свет лазера там будет виден как очень яркая звезда величиной минус 7 - в десять раз ярче, чем Венера на земном небе. Очевидно, что яркость такого света можно произвольно менять и таким образом передавать на небольшой участок марсианской территории любую информацию. Такой же пучок, отразившись на неосвещенной стороне Луны, даст пятно диаметром в 40 метров, и яркость его будет всего в сто раз меньше прямого солнечного света. Итак, перспективы связи внутри солнечной системы представляются весьма благоприятными".
С тех пор лазеры многократно использовались для связи. Экипаж "Аполлона-II" выгрузил на Луне лазерные рефлекторы, с помощью которых можно в любой момент определить расстояние от Земли до Луны с точностью до нескольких сантиметров. В ночь на 20 января 1968 года был успешно осуществлен интереснейший эксперимент. Два мощных лазера один был установлен на Столовой горе в Калифорнии, другой - на пике Китт в Аризоне - направили свои лучи на станцию "Сервейер-7", прилунившуюся десятью днями ранее. В 9 часов 12 минут 58 секунд "Сервейер" сфотографировал эти лучи и по телевидению ретранслировал на Землю.
Опыт увенчался успехом, но надо признать, что чувствительность аппарата была предельной. Он просто засек две точки света, и это считается большим техническим достижением. В то же самое время телевидение передало обратно целую картинку. Теперь же телевизионный аппарат передает очень подробное изображение Марса, pa- стояние до которого больше в сто раз!
По всей очевидности, от лазерной техники следует ожидать еще большого прогресса. Однако при
19В
передаче сообщений радиоволны обладают одним существенным преимуществом, о котором надо непременно сказать.
РАДИОСВЯЗЬ
Дальность передачи всегда ограничена фоновыми шумами, частью исходящими из самого приемника, частью из межзвездной среды. Пытаясь улучшить радиосвязь на Земле, американец Янский в 1932 году выделил в обычных радиопомехах галактический шум и тем основал радиоастрономию. И если за последние десятилетия шумы приемников стали существенно меньше и, очевидно, будут уменьшаться и впредь, то галактический шум никак не уменьшить, и с этим приходится мириться. Помехи особенно сильны на длинных волнах, что вызывает первое ограничение в спектре частот, выбираемых для связи. На другом же конце спектра появляются помехи другого рода - квантовые, еще более неизбежные, которые обозначают другой предел.
Квантовые помехи связаны с прерывистостью волн. Это новый аспект электромагнитного излучения, о котором мы еще не говорили. Между тем, известно, что это излучение переносит энергию дискретно, порциями (фотонами). Энергия фотона прямо пропорциональна частоте, а для передачи информации требуется, по крайней мере, одна такая "световая частица". Следовательно, чем выше частота, тем дороже обойдется передача в энергетическом отноше-нии. Вот что ограничивает нас на полюсе коротких волн.
Из всех этих факторов следует, что наиболее благоприятной для межзвездной связи будет диапазон радиоволн от 3 до 20 см, то есть частот от
197
10 Ггц до 1500 МГц. Нужно подчеркнуть, что этот диапазон благоприятен не только для связи между цивилизациями, находящимися на нашем техническом уровне, и не только в пределах Солнечной системы, но и во всей нашей Галактике, и выбор его основан на фундаментальных законах.
Заметим даже, что по теории коммуникаций можно доказать следующий любопытный факт. Чтобы передать большое сообщение, нужно, разумеется, использовать сразу несколько частот. Таким образом будет задействован целый "спектр" частот. Можно показать, что экономичней всего калькировать эти частоты с источников шума, о которых мы говорили: на оптимальной частоте надо использовать максимум энергии и все меньше по мере увеличения шума. Таким образом, спектр оптимального сигнала даст "всплеск" на волнах длиной от 3 до 20 см. Мы увидим далее (в' документе 4), какие выводы сделали из этого с 1964 году русские астрономы и какую бурную реакцию это вызвало.
Световые волны имеют и другие недостатки в сравнении с радиоволнами. Прежде всего можно отметить, что короткие (длиной менее сантиметра) волны сильно поглощаются атмосферой планеты, с которой они исходят. Но это препятствие преодолимо с помощью искусственных спутников, вращающихся за пределами земной атмосферы.
Другой недостаток существенней. Жизнь появляется только вблизи звезд. Даже если высокоразвитая цивилизация и может несколько отдалиться от них, именно рядом со звездами у нас больше всего шансов обнаружить разум. Но звезды большую часть своей энергии излучают в оптической форме - в той части диапазона, который совпадает с длиной световых волн. В радиодиапазоне они излучают гораздо меньше энергии. В этом
легко убедиться: ведь мы невооруженным глазом видим тысячи звезд, но ни одну нельзя обнаружить по радио даже в самые мощные радиотелескопы! Таким образом, цивилизации гораздо легче перекрыть излучение своих звезд в радиодиапазоне, чем в световом. Вследствие этого и у нас гораздо больше шансов обнаружить сигналы разумных существ на радиоволнах: их легко отличить от сигналов родной звезды.
В общем, хотя для связи можно использовать самые разные электромагнитные волны, наиболее экономичным и, следовательно, наиболее логичным выбором для всей нашей Галактики будут радиоволны.
КОСМИЧЕСКИЙ ЭСПЕРАНТО
Говоря о контактах с иными цивилизациями, многие думают, что указывают на серьезное препятствие, вопрошая: на каком же языке будем мы говорить с существами, которые заведомо не имеют с нами ничего общего?
Это не тема для дискуссии. Проблема общения лежит совершенно в иной области, далекой от обычного языка. Несомненно, между цивилизациями, находящимися на близком уровне развития, найдется достаточно много общего, чтобы найти взаимопонимание. Взять хотя бы элементарное понятие о числе, основные теоремы арифметики и геометрии, которые суть не что иное, как выражение основных истин.
В этой области проводились многочисленные исследования, и уже ясно, что, если бы контакт был установлен, мы без труда расшифровали бы сообщения других разумных существ.
Это блестяще доказал Фрэнк Д. Дрейк на конференции в Грин Бэнк, собравшей радиоастрономов всего мира.
Предположим, сказал он коллегам, что с некой звезды были получены сигналы, разделенные интервалами, кратными их длительности. На первый взгляд, они представляют собой бессмысленную последовательность. Но если такая последовательность повторится несколько раз, мы вскоре заметим это, обратим внимание и удивимся.
После этого Дрейк показал участникам конференции сообщение, где каждый сигнал был обозначен цифрой 1, а интервалы нулями - соответственно длительности интервала. Получился следующий рисунок:
