# До какого предела способна расшириться человеческая цивилизация во Вселенной? Источник: https://www.youtube.com/watch?v=R-eIUxwcQo4 Канал: PBS Space Time Опубликовано: 12.04.2023 --- Человечество всегда стремилось к исследованию новых горизонтов, и хотя на Земле практически не осталось белых пятен, перед нами открыта вся Вселенная. В новом видеоролике ведущий научно-популярного канала PBS Space Time подробно разбирает, как далеко человеческая цивилизация способна расселиться в космосе и какие фундаментальные физические и космологические законы устанавливают жесткий предел нашему расширению. В основу этого анализа легли современные научные работы, рассматривающие долгосрочное будущее человечества в условиях ускоряющегося расширения ткани пространства. ## 🚀 Границы космической экспансии: базовые условия эксперимента [[JUMP:0:00]] На протяжении всей истории великие цивилизации возникали благодаря неутомимому стремлению наших предков к поиску нового. Рассматривая гипотетический сценарий, при котором человечество преодолеет текущие экзистенциальные угрозы и освоит межзвездные и межгалактические перелеты, автор видео предлагает оценить максимальные масштабы нашего потенциального присутствия в космосе. По его мнению, несмотря на непредсказуемость социологических, политических и технологических факторов, законы физики и космологии позволяют рассчитать вполне конкретные лимиты для нашего будущего. Для этого мысленного эксперимента ведущий канала PBS Space Time вводит несколько ключевых допущений: * Межгалактические путешествия на скорости, составляющей значительную долю от скорости света, принципиально возможны. При этом конкретные технологии — будь то крионика, корабли поколений или отправка искусственного интеллекта вместо живых людей — не имеют решающего значения. * В каждой вновь заселенной галактике цивилизация успешно закрепляется, развивается и со временем запускает новые корабли к следующим целям в разных направлениях. * Человечество одиноко во Вселенной и не сталкивается на своем пути с другими расширяющимися цивилизациями (концепция «агрессивных инопланетян», или grabby aliens, подробнее рассматривалась в прошлых выпусках). Несмотря на то, что сама Вселенная может существовать вечно, физика накладывает строгие ограничения на область нашего влияния: далекие галактики неуклонно удаляются от нас из-за ускоряющегося расширения пространства, постепенно уходя за пределы нашей досягаемости. ## 📊 Пространственно-временные диаграммы и космологический горизонт событий [[JUMP:3:13]] Анализ пределов экспансии в материале во многом опирается на научную работу Тоби Орда (Toby Ord) из Института будущего человечества Оксфордского университета. Чтобы визуализировать эти ограничения, космологи используют пространственно-временные диаграммы в сопутствующих (co-moving) координатах. В такой системе координат ось X отображает пространственное измерение, а ось Y — время, причем движение со скоростью света представляет собой идеальную диагональную линию под углом 45 градусов. Важными инструментами анализа здесь выступают световые конусы: * Конус прошлого определяет область пространства-времени, из которой мы принципиально способны получать сигналы к текущему моменту времени. * Конус будущего очерчивает все точки пространства-времени, которых может достичь световой сигнал (или космический корабль), отправленный прямо сейчас. Все регионы, находящиеся за пределами конуса будущего, навсегда останутся недосягаемыми для человечества, сколько бы времени ни прошло. В статичной Вселенной мы могли бы со временем добраться до любой точки, но расширение пространства меняет правила игры. В нашей Вселенной галактики сначала замедляли свое удаление друг от друга под действием взаимной гравитации материи, но затем начали разлетаться с ускорением из-за воздействия темной энергии. Как отмечает ведущий, несколько миллиардов лет назад расширение горизонта Хаббла (границы, за которой пространство расширяется быстрее скорости света) начало замедляться, и в нашу эпоху из-за темной энергии эта граница фактически сжимается по отношению к нам. Благодаря использованию конформных преобразований, ученые могут точно определить космологический горизонт событий. Этот горизонт работает как «черная дыра наоборот»: из него можно вырваться изнутри наружу, но в него невозможно проникнуть обратно извне. ## 🌌 «Доступная Вселенная» Тоби Орда и триллионы будущих поколений [[JUMP:7:59]] Если человечество отправится в путь завтра на гипотетических кораблях, летящих со скоростью света, то самые далекие галактики, которые мы сможем физически достичь, — это те, что сейчас находятся на нашем космологическом горизонте событий. В современной Вселенной это расстояние составляет около 16,5 миллиардов световых лет в сопутствующих координатах. Тоби Орд называет эту область «доступной для влияния Вселенной» (affectable universe). По оценкам исследователя, эта гипотетическая сфера радиусом 16,5 млрд световых лет содержит: * Около 20 миллиардов галактик. * Примерно 1 секстиллион (10 в 21-й степени) звезд. Опираясь на данные миссии телескопа Kepler для Млечного Пути, автор видео приводит масштабные демографические прогнозы. По его словам, если человечество заселит каждую землеподобную планету у солнцеподобных звезд в этом регионе, то одновременно во Вселенной смогут существовать порядка 10 в 20-й степени обитаемых миров и около 10 в 30-й степени человеческих потомков. В долгосрочной перспективе, если просуммировать это на миллионы или триллионы будущих поколений, потенциальные масштабы цивилизации становятся колоссальными. ## ⏳ Цена промедления и «эра изоляции» [[JUMP:9:44]] Однако приведенные колоссальные цифры актуальны только при условии немедленного старта экспансии со скоростью света. Наш космический горизонт событий сжимается с каждым годом. Согласно расчетам, каждый год нашего промедления навсегда уносит из зоны потенциальной досягаемости человечества в среднем три галактики. Если человечество будет откладывать экспансию слишком долго, конус будущего сожмется настолько, что нам останется доступно только наше Местное скопление галактик. Тоби Орд называет этот неизбежный период будущего «эрой изоляции» (era of isolation). К счастью, у нашей цивилизации еще есть запас времени. Автор видео успокаивает зрителей: через миллиард лет мы потеряем лишь около 20% доступной Вселенной, а сама эра изоляции наступит не ранее чем через 100 миллиардов лет. Масштабы будущей цивилизации также критически зависят от скорости полета кораблей. Поскольку Вселенная расширяется равномерно во всех точках, радиус доступной зоны примерно пропорционален скорости перемещения. Ведущий приводит следующие расчетные параметры: * При полетах на половине скорости света (0,5c) радиус доступной сферы сократится вдвое, а итоговый объем доступного пространства составит всего 1/8 от максимума. * Тем не менее, даже при скромной средней скорости в 20% от скорости света (0,2c), человечество все равно сохранит потенциальный доступ более чем к 1 миллиарду галактик. ## 🛰️ Разорванная цивилизация и парадокс межгалактической связи [[JUMP:11:16]] Если рассматривать еще более далекую перспективу, то в эру изоляции радиус нашей наблюдаемой Вселенной (конуса прошлого) расширится с нынешних 46,5 до 64 миллиардов световых лет в сопутствующих единицах. Это значит, что со временем мы увидим свет от объектов, которые сейчас находятся на таком огромном удалении. Однако у далеких исследователей, улетевших к границам доступной зоны, конусы прошлого сместятся. Объединение всех конусов прошлого всех возможных исследователей, летящих со скоростью света, Тоби Орд называет «максимально наблюдаемой Вселенной» (ultimately observable universe), и ее диаметр достигает почти 160 миллиардов световых лет. При этом ведущий подчеркивает важный философский и практический нюанс: человечество никогда не сможет существовать как единая космическая цивилизация. Наши далекие потомки окажутся разбросаны по миллионам причинно-несвязанных областей, разделенных горизонтами событий. Коммуникация между ними будет физически невозможна, что, по мнению автора, неизбежно приведет к их полной культурной и внешней дивергенции за миллиарды лет изоляции. Проблема связи заявляет о себе задолго до наступления эры полной изоляции. В исследовании С. Дж. Олсона (S.J. Olson) от 2022 года детально изучалась способность расширяющейся цивилизации поддерживать контакт между колониями. Расчеты Олсона на основе пространственно-временных диаграмм показывают следующие особенности двусторонней связи: * При средней скорости колонизации в 20% от скорости света корабли уходят вперед, а их сигналы и ответы с Земли идут со скоростью света. Значительная часть внутренней зоны экспансии успеет обменяться сообщениями с родиной несколько раз. * Более половины общего объема колонизированного пространства сможет совершить не более двух сеансов связи «туда и обратно» за все время своего существования. * На внешнем крае (периферии) экспансии корабли будут двигаться настолько быстро, что они вообще никогда не смогут получить ответный сигнал с Земли на свои послания. * Если же средняя скорость расширения будет близка к скорости света, то подавляющее большинство поселенцев за миллиарды лет пути вообще ни разу не услышат вестей с Земли. ## 🌱 Космическое наследие и защита Земли [[JUMP:14:38]] Будущее человечества может быть невероятно грандиозным, если мы сами этого захотим. Мы можем наполнить жизнью и разумом 20 миллиардов галактик, либо понять, что существуют более эффективные способы проводить вечность. Однако автор видео убежден, что немедленное и хаотичное отправление колониальных кораблей во всех направлениях — не лучшая стратегия. Поскольку у нас есть около миллиарда лет на детальное планирование без существенных потерь космического масштаба, состояние человечества в момент запуска станет тем самым «зерном», которое определит наше космическое наследие. Ведущий напоминает знаменитые слова Карла Сагана: «Небо призывает нас. Если мы не уничтожим себя, мы однажды отправимся к звездам». Расширение до космических масштабов — это колоссальная ответственность. В завершение выпуска ведущий связывает масштабные космические планы с текущими земными задачами, напоминая, что на каналах сети PBS проходит «Месяц Земли». Поскольку разработка технологий световых скоростей и межгалактических кораблей — задача невероятно сложная, человечеству жизненно необходимо беречь свою планету до тех пор, пока мы не будем готовы к старту. В рамках этой инициативы зрителям рекомендуется ознакомиться с новым проектом Untold Earth на канале PBS Terra (созданным в коллаборации Atlas Obscura и PBS Nature), где исследуются уникальные природные чудеса Северной Америки, начиная с выпуска о гигантских секвойях.