Критерии искусственности. Естественный или искусственный?

Публикуется в разделе "SETI и CETI"

24.05.2010. Вселенная буквально напичкана различного рода излучениями, в том числе и в радиодиапазоне. Излучают звезды, излучают галактики, газо-пылевые туманности, нейтронные звезды, пульсары, квазары. Излучает сама межзвездная среда, точнее межзвездный газ. Как же выделить из всей этой мешанины излучений именно тот, который мы ищем – сигнал внеземного разума?

Ответ очевиден: необходимо определить какой либо критерий, признак сигнала, который явно указывал бы на то, что сигнал искусственного происхождения. Иными словами, сигнал должен иметь некую особенность, которая не может быть порождена мертвой материей. Несмотря на кажущуюся простоту, задача эта весьма сложная. Казалось бы, чего уж проще – промодулировать несущую частоту, скажем, речью, гаркнуть в микрофон «Привет, чуваки!!! Как вы там, на Альдебаране?», да и пульнуть этот сигнал через Вселенную братьям по разуму. Бредовость такой идеи ясна даже дилетантам. И дело даже не в том, что братья по разуму на Альдебаране могут не обладать ушами, чтоб услышать наш космический привет. Если разумные чуваки с Альдебарана действительно существуют, и если они сумеют принять наш привет, то, даже не обладая ушами, они сумели бы расшифровать послание. Но все дело в том, что они такой сигнал принять не смогут. Проблема в том, что несущая частота, промодулированная речью, является широкополосным сигналом, а принять сигнал из далеких глубин космоса можно лишь в очень узкой полосе. Не более 100-200 Гц. Потому что для передачи широкополосного сигнала нужно, чтобы энергетика луча исчислялась гига- и тераваттами. Чем шире полоса – тем мощнее должен быть передатчик. Не каждой цивилизации доступно такое расточительство. То же самое касается и приемной стороны. Чем шире полоса приема, тем больше шумов (помех) поступает в приемный тракт. Откуда они поступают? В первую очередь, разумеется, из Космоса и земной атмосферы. Кроме этого в тракт приемника поступают помехи от земных средств связи и прочего радиоэлектронного и просто электрического хлама – вычислительных машин, станков, микроволновых печей, из-под «рогов» троллейбусов, от свечей зажигания вашего автомобиля и т.д. и т.п. Но и это еще не все. Шумы возникают и в самом приемном тракте радиотелескопов из-за хаотического теплового движения атомов и молекул. И хотя в радиотелескопах применяется охлаждение входных приемных узлов жидким азотом и даже жидким гелием, полностью устранить тепловой шум невозможно.

Радиосигнал, идущий через десятки и сотни световых лет, придет на Землю очень сильно ослабленным. Ослабленным настолько, что может оказаться (скорее всего, и окажется), что его уровень будет гораздо ниже уровня шумов. Как же быть, значит, прием невозможен в принципе? Нет, возможен. Как уже говорилось, прежде всего необходимо как можно более сузить полосу приема. Чем уже полоса приема, тем меньше шумов. Далее – прием сигнала с применением накопления. Как это происходит? Допустим, имеется полезный сигнал, уровень которого лежит ниже уровня шумов, и непосредственно его мы выделить не можем. Но у полезного сигнала есть одно важное свойство, которым он отличается от шумов. Это его изотропность, иначе говоря, постоянство. Шумы – хаотичны, то есть на каждом отрезке времени или пространства они имеют случайный характер. Вот этим и необходимо воспользоваться. Для этого применяют временное либо пространственное разнесение приема. Либо оба способа комбинируют. Далее следует цифровой анализ принятых сигналов. Поскольку шумы имеют случайный характер, то от фрагмента к фрагменту они не будут совпадать. А вот полезный сигнал в силу своей изотропности будет одинаковым во всех принятых фрагментах и его уже можно выделить.

Значит, если полезный сигнал существует, его можно принять и выделить? Да, можно. Но тут возникает один нюанс: такой способ приема, то есть, очень узкополосный прием с накоплением, практически полностью исключает модуляцию. Если сигнал промодулировать, неважно, речью или двоичным кодом, он потеряет свое главное свойство, которое отличает его от случайных помех и шумов – свое постоянство. Промодулированный сигнал не изотропен.

Тут возникает противоречие. С одной стороны, сигнал должен нести какие либо признаки искусственного происхождения, то есть должен быть как-то промодулирован. А с другой стороны, для его гарантированного обнаружения другой цивилизацией, сигнал не должен быть промодулирован, а должен быть изотропным.

А нет ли какого-то другого способа наложения на сигнал признака искусственного происхождения, кроме модуляции? Оказывается, есть. И в этом деле нам помогает сама Вселенная. Точнее, ее физические законы.

Природа умеет умножать и делить частоты на целые числа. Их мы называем гармониками или субгармониками. Но природа не умеет умножать частоты на иррациональные числа. Например, на √2. А мы умеем :). И вполне можем надеяться, что внеземная цивилизация, которую мы хотим найти, тоже умеет. Ведь если они сумели через сотню световых лет посылать радиосигнал, значит, манипулировать частотами они тоже должны были научиться. Вот этим и нужно воспользоваться. Правда, для этого нам придется на какое-то время вылезти из своей человеческой шкуры и стать чуваками с Альдебарана. А именно: найти такое иррациональное число, которое известно не только нам, но и чувакам с Альдебарана. И не только известно, а популярно, и их математика никоим образом не может обойтись без этого числа.

Приведенное выше в качестве примера число отпадает сразу. У чуваков с Альдебарана может быть иная система счисления и нерадивым ученикам в альдебаранской школе могли вместо двойки ставить совсем другую оценку. Например, шестерку :). По этой же причине отпадают корни различных степеней всех натуральных чисел, кроме единицы. Но из единицы извлекать корни – дело абсолютно безнадежное и неблагодарное. Все равно получается паровоз… Простите, увлекся… Все равно получается единица.

А нет ли таких иррациональных чисел, которые универсальны для любой цивилизации независимо от применяемой ими системы счисления? Разумеется, такие числа есть. Например, число π – отношение диаметра окружности к ее периметру. Или число e – основание натурального логарифма. Оба эти числа универсальны для математики любой цивилизации. И оба они могут использоваться в качестве признака искусственного происхождения сигнала. Хотя мне лично число e нравится больше. Вдруг, у альдебаранцев геометрия неевклидова и число π им неизвестно :). Но это уже чисто мое субъективное мнение.

Итак, допустим, с опорной частотой мы определились. В качестве опорной выбираем FH – частоту излучения нейтрального межзвездного водорода. В качестве критерия искусственности для начала возьмем число e. Следовательно, слушать мы должны две частоты – F1=FH·e и F2=FH/e. И если мы обнаружим на этих частотах достаточно длительный изотропный сигнал, то с большой долей вероятности сможем утверждать, что услышали голос внеземного разума. Вероятнее всего это будет F1, так как результирующая частота будет при этом выше, чем FH. А чем выше частота, тем выше энергетика луча при одинаковой излучаемой мощности. Следовательно, логично предположить, что чисто из энергетических соображений чуваки с Альдебарана выберут для излучения F1.

Хотя… Кто их знает, этих альдебаранцев? Вдруг их вообще не существует?

Хотите что-то добавить или возразить? Вы можете оставлять свои комментарии прямо здесь или вступить в наши группы ВКонтакте или в Facebook и участвовать в обсуждениях