Инопланетяне глазами науки

Пиковер Клиффорд

Могут ли существа из других миров уже сейчас посылать пучки электромагнитных волн, модулированных каким-либо математическим путём — например, в виде последовательностей, соответствующих простым числам? Какое сообщение отправили бы к звёздам вы сами? В конце 1970-х астроном Карл Саган хотел отправить на беспилотных спутниках «Вояджер», которым суждено было покинуть нашу Солнечную систему после исследования нескольких планет, музыку. Саган твёрдо верил, что музыка является показателем наших достижений и отражает наше эмоциональное и интеллектуальное развитие. Другие учёные хотели отправлять изображения и информацию о химическом составе жизни на Земле. В конце концов было решено, что на грампластинке могут быть отправлены изображения, звуки природы и информация. Но перед ними встал вопрос о том, какие звуки и изображения следует отправлять, чтобы представить разнообразную выборку жизни на Земле. Что бы послали именно вы? Вот лишь некоторые из звуков, которые в итоге были отправлены в космос вместе с «Вояджерами»: песни кита-горбача,

поцелуй, биение сердца, грохот взлетающей ракеты «Сатурн V», лягушки, сверчки, вулканы, смех и все языки, на которых говорят люди. Среди изображений были цветы, деревья, животные, океаны, пустыни, супермаркеты, шоссе, дома и люди, занимающиеся всевозможными видами деятельности.

Учёные хотели отправить изображение обнажённого мужчины и обнажённой беременной женщины, держащихся за руки, но оно было отклонено по пуританским соображениям. НАСА возразило предложением, чтобы вместо этого можно было бы отправить фотографию известных статуй вроде «Давида» Микеланджело. Ученые отвергли его, поскольку это могло быть неверно истолковано как знак того, что любой землянин, снявший с себя одежду, превращался в камень. В качестве компромисса были включены чёрно-белые силуэты держащейся за руки пары. Чтобы помочь установить дату исторической записи для внеземной аудитории, учёные пометили обложку ультратонкой плёнкой из чистого урана-238. Благодаря естественному распаду с течением времени это крошечное количество радиоактивного материала послужило бы часами для определения возраста записи.

Смогут ли инопланетяне расшифровать изображения и звуки, передаваемые с аппарата «Вояджер»? Что, если бы они неправильно истолковали наши намерения и подумали, что звуки следует интерпретировать как изображения, а изображения — как звуки! Они бы танцевали и цокали своими «коготками» под «музыку» с изображения цветка. Они бы «глядели» на акустические сигналы из аудиоразделов и видели бы нечто довольно абстрактное, возможно, похожее на картины Виллема де Кунинга или Джексона Поллока.

Расшифровка послания с Тибра

Многие научно-фантастические романы непосредственно обращаются к теме сигналов инопланетян и их расшифровки. Например, в бестселлере Базза Олдрина и Джона Барнса «Встреча с Тибром» (“Encounter with Tiber”) астрономы на Земле обнаруживают сигнал с Альфы Центавра — тройной звезды, самым слабым компонентом которой является ближайшая к Земле звезда, находящаяся на расстоянии около 4,3 световых лет. Вначале учёные пытаются определить, вокруг какой из звёзд вращается инопланетный передатчик, анализируя доплеровский сдвиг волн, исходящих от передатчика (доплеровский сдвиг — это изменение частоты, наблюдаемое у волн, исходящих от движущегося объекта).

Фрагменты сигнала кажутся странно упорядоченными, как последовательность тонов: два разных тона «строчат» с огромной скоростью. К сожалению, атмосфера Земли почти непрозрачна для передачи на радиоволнах длиной 315 футов (96 м), поскольку сигнал с трудом может пробиться сквозь ионосферу (область земной атмосферы, где количество ионов или частиц, несущих электрический заряд, достаточно велико, чтобы повлиять на распространение радиоволн). Таким образом, даже с помощью самых чувствительных наземных радиотелескопов невозможно уловить больше, чем короткие фрагменты сообщения. К счастью, учёные сумели использовать космическую станцию, на которой они устанавливают простую антенну для прослушивания сигнала.

Учёные изначально скептически отнеслись к так называемому «сигналу» и подозревают, что странные события в атмосфере одной из звёзд системы Альфы Центавра каким-то образом заставляют одну звезду действовать как гигантский лазер на длине волны сигнала. Возможно, такой сигнал могла бы вызвать мощная электрическая буря в атмосфере планеты, вращающейся вокруг этих звёзд, а гравитация Альфы Центавра А действует как линза, фокусирующая и усиливающая излучение. Мысль о том, что сигнал может быть послан инопланетянами, многими отвергается не только из-за её абсолютной невероятности, но и из-за того, что кажется маловероятным, чтобы разумный вид попытался связаться с другими видами, используя радио на длине волны, которая была бы большей частью остановлена богатой водяным паром атмосферой планеты, где есть жизнь. {50}

50

Поиск радиоволн из внешнего космоса похож на поиск определённой радиостанции на Земле путем вращения ручки регулировки на радиоприёмнике. Самое сложное — это знать, на какую частоту нужно настраиваться. Исследователи определили, что частота 1420 мегагерц в секунду, соответствующая длине волны 21 сантиметр, представляет собой уникальную объективную частоту, которая должна быть известна каждому наблюдателю во Вселенной, поскольку она легче всего проникает в атмосферы многих планет. Ещё у неё наименьшая конкуренция со стороны источников в других частях галактики, если не считать шёпота, генерируемого дрейфующими облаками водорода. А поскольку он показывает положение и движение огромных водородных облаков, которые представляют собой основной компонент галактики, он будет сканироваться радиотелескопами отовсюду и станет очевидным «местом встречи».

Хотя Альфа Центавра является нашим ближайшим соседом, космическому кораблю потребовалось бы около 110 000 лет на полёт от Земли до Альфы Центавра — это время, достаточное для четырёх ледниковых периодов, — при условии, что мы путешествовали бы с той же скоростью, с которой отправились на Луну астронавты «Аполлона». Чтобы преодолеть это расстояние, радиосигналу, который более чем в 26 500 раз быстрее, требуется около четырёх лет. Несмотря на свой скепсис, учёные продолжают изучать сигнал и обнаруживают, что он представляет собой последовательность высоких тонов, низких тонов и молчания. Если предположить, что паузы являются пробелами, и поскольку передача происходит в виде тройных звуковых сигналов, представляется вероятным, что в основе сообщения лежит восьмеричная система — это означает, что система счисления основана на 8 цифрах (наша система счисления десятичная, в ней 10 цифр, от 0 до 9).

В этой книге учёные называют высокие тона свистками, а низкие — гудками. Есть восемь возможных комбинаций из трёх свистков и/или гудков:

бип бип бип

бип бип буп

бип буп бип

бип буп буп

буп бип бип

буп бип буп

буп буп бип

буп буп буп

Цифры, вероятно, обозначали цифры от 0 до 7, которые представляют собой восемь цифр для восьмеричной системы. Строка цифр в сообщении могла представлять изображения или текст.

Самой распространённой системой счисления на Земле является десятичная. Иными словами, у нас есть 10 цифр, от 0 до 9. В нашем представлении, основанном на десятичной системе, каждое число может быть выражено как степень 10. Например, число 2010 равно 2 x 10³ + 0 x 10² + 1 x 10¹ + 0 x 10⁰, где 10³ = 1000, 10² = 100, 10¹ = 10, и 10⁰ = 1. Однако нет никаких оснований предполагать, что инопланетяне использовали бы систему счисления с основанием 10, и маловероятно, что сообщение со звёзд пришло бы в виде чисел с основанием 10. На Земле основанием наших математических расчётов является 10 из-за количества наших пальцев — наших первых счетных инструментов. Фактически, наш язык предполагает связь между пальцами и нашей системой счисления — мы используем слово “digit”, чтобы обозначать и число, и палец. Если помнить о том, что наша десятичная система основана на использовании нами 10 пальцев, то что бы рассказала нам восьмеричная об анатомии инопланетян? Возможно, восьмеричная система обозначала бы инопланетянина, у которого на каждой руке есть большой палец и ещё 3 пальца, или же существо с 8 щупальцами, или несущее по 1 большому пальцу и 1 обычному пальцу на каждой из своих 4 рук. Ещё более дикая возможность состоит в том, что у инопланетян 3 головы, и всё это — возможные комбинации кивков и качания головой!

Изучая сообщение, учёные обнаружили, что оно повторяется каждые 11 часов и 20 минут. Получение каждой группы из 16 769 021 чисел в восьмеричной системе счисления занимает около двух с половиной секунд; таким образом, всего таких групп 16 384. Что бы это могло значить?

Первое, что нужно проверить, — это «тибрское» число 16 769 021. Обладает ли оно какими-либо необычными свойствами? Оказывается, с помощью простой программы разложения на множители вы можете определить, что оно равно 4093 x 4097 — это два простых числа. {51} Поскольку простое число не делится на другое число нацело, инопланетянин мог бы передать шаблон, похожий на сетку, размер которого равен произведению двух простых чисел; в результате существует только пара возможных расположений чисел в сетке. Например, шаблоном может быть фотография, состоящая из массива пикселей вроде того, что есть на экране вашего компьютера. С другой стороны, если бы изображение состояло, скажем, из 10 000 000 пикселей, которые получаются из многих сомножителей, количество возможных распределений вроде 5 x 200 000, 10 000 x 1000 и многих других было бы очень велико, и это затруднило бы расшифровку изображения.

51

С технической точки зрения, простое число — это положительное целое число больше 1, делящееся только на само себя и единицу; 2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23 — это всё простые числа. Вот программа на языке BASIC, которую вы можете использовать для поиска простых множителей для «тибрского» (или любого другого) числа:

10 REM Find Prime Factors of Tiberian Number:

30 A= 16769021

40 IF ABS(A) <= 1 THEN 210

50 N= INT(ABS(A))

60 REM Find the prime factors and print

70 B=0

80 FOR I=2 TO N/2

90 IF N/I> INT(N/) THEN 170

100 B= B+1

110 IF B> 1 THEN 130

120 PRINT “Prime Factors of”;N; “are:”

130 PRINT I

140 N=N/I

150 IF N=1 THEN 210

160 I=I-1

170 NEXT I

180 IF N<> INT(A) THEN 120

190 PRINT N; “is a prime number.”

210 END

В книге «Встреча с Тибром» выясняется, что восемь групп звуковых сигналов представляют восемь различных значений интенсивности цвета на изображении: 0 — чёрный цвет, 7 — белый и от 1 до 6 — промежуточные значения интенсивности. Отображая эти значения яркости на сетке размером 4093 x 4097 точек, астрофизики определяют, что каждая передача представляет собой кадр фильма. При последовательном воспроизведении на компьютере видны восемь существ, машущих руками, забираясь в космический корабль! Далее следует другая, более техническая информация, в том числе инструкции о том, как найти инопланетную энциклопедию, в которой содержатся стихи, картины, музыка, литература, наука, техника и шутки цивилизации, опередившей земную на целые века.