Текст книги "Разумная жизнь во Вселенной"

Автор книги: Юрий Мизун

Соавторы: Юлия Мизун
сообщить о нарушении

Текущая страница: 25 (всего у книги 29 страниц)

Мы уже говорили о том, что посланный в космос монохроматический сигнал неоднородностями среды превращается в сигнал, похожий на флуктуационный шум. Поскольку такой сигнал проходит огромные расстояния в десятки и сотни световых лет (мы говорим о сигналах, которыми обмениваются внеземные цивилизации), то вряд ли можно ожидать, что его уровень будет значительно выше уровня шумов. Поэтому надо выудить такой сигнал из-под шумов. Одно из решений этого вопроса высказал Н. Т. Петрович. Он предлагает придать сигналу такую форму, которая помогла бы его обнаружить и в том случае, если его уровень ниже уровня шумов. Если мы это сделаем, то поможем внеземным цивилизациям принять наши сигналы. С другой стороны, мы вправе надеяться, что они сообразят сделать то же самое. Предлагается выбрать форму сигнала следующим образом: высокочастотный несущий радиосигнал промодулировать синусоидой с периодом, который на несколько порядков больше периода несущих колебаний. При такой манипуляции можно добиться того, что частота синусоиды или другой периодической функции не меняется из-за эффекта Доплера и доставляется адресату в неизменном виде. Меняется только частота высокочастотного несущего сигнала. Кроме того, частота наложенного периодического процесса не зависит и от стабильности частоты передатчика, которая также не может быть неизменной. Большой период позволяет при приеме использовать методы накопления и таким путем выделить полезный сигнал из шумов. Предлагается использовать для модуляции функции с периодом в несколько часов! Применение такой периодической модуляции позволяет лучше защититься от искажений принимаемого сигнала, которые вызваны многолучевым распространением. Периодически промодулированные сигналы могут служить одновременно и позывными, и несущими на себе конкретную информацию. При формировании радиосигналов для межзвездной радиосвязи можно модулировать периодически не только амплитуду, но и фазу или частоту, а также длительность. Было показано, что выгоднее в смысле повышения отношения сигнала к шуму применять частотную периодическую модуляцию. При этом средняя мощность сигнала больше, чем при амплитудной модуляции. В то же время для борьбы с искажениями, вызванными многолучевостью сигнала, предлагается плавно изменять несущую частоту по линейному закону. Можно подобрать такой режим перестройки несущей частоты, при котором замирания (флуктуации) сигнала из-за многолучевости устраняются, а средняя мощность посылки будет сохраняться постоянной. Ведь при плавной модуляции частоты в пределах одной посылки несущие частоты различных лучей будут отличаться. Поэтому у лучей, одновременно приходящих на вход приемника, меньше возможностей погасить друг друга при их сложении. Между несущими отдельных лучей будут происходить биения, а замирания сигнала наступят только в том случае, если более половины всей посылки окажется вблизи глубокого минимума огибающей биений. Но такая ситуация реализуется значительно реже, нежели это происходит при постоянной несущей частоте. А.Т. Голубков в книге «Гидролокатор дельфина» (Л.: Судостроение, 1977) пишет о том, что летучие мыши и дельфины уже миллионы лет используют колебания с переменной частотой с той же целью: ослабить искажение сигнала, происходящее в результате многолучевого его распространения.

Преимущество таких сигналов состоит и в том, что современные радиотехнические устройства позволяют их выделить на фоне шумов, которые во много раз выше уровня сигнала. Для этого надо использовать частотный детектор, на выход которого подключена система автоматической подстройки по частоте. Предлагается использовать не только частотную, но и периодическую фазовую модуляцию. Наибольшей помехозащищенностью обладают сигналы, фазы которых отличаются на 180° (поэтому такие сигналы называют противоположными). Поскольку для условий космической среды следует применять только относительную фазовую модуляцию (манипуляцию), то периодическая модуляция не будет означать изменения фазы на 180°. Так было бы при абсолютной фазовой модуляции. В данном случае фазу на передаче надо менять с периодом того периодического процесса, который наложен на несущую частоту. Так можно достигнуть практически полной, предельно возможной помехозащищенности. При этом предполагается, что разность фаз любых двух соседних посылок остается неизменной при распространении сигналов через космическую среду. Это накладывает ограничения на величину периода. Показано, что длительность периода должна быть выбрана в пределах между 5·10–4 и 5·10–3 секунд. Это соответствует диапазону частот между 200 и 2000 Гц. В этот диапазон попадает частота 1420 Гц, соответствующая длине волны 21 сантиметр, предлагаемой как природный стандарт для связи внеземных цивилизаций друг с другом и с нами. Поэтому автор разработки предлагает сделать этот природный стандарт двойным, то есть использовать частоту 1420 Гц как несущую для связи с внеземными цивилизациями и эту же частоту использовать для периодического процесса. Можно также выбрать частоту периодического процесса в 10, 100 и 1000 раз меньшую, то есть равную 142, 14,2 и 1,42 Гц. Последние две частоты можно использовать при частотной манипуляции или модуляции. Применяя периодическую модуляцию (частотно-фазовую), можно сформировать сигналы, которые будут сохранять свою периодичность и при передаче информации в виде отдельных импульсов, то есть дискретной, например двоичной, информации. Если использовать одновременно абсолютный метод для периодической модуляции частоты и относительный метод для модуляции фазы, то можно сформировать радиосигнал с четко выраженной периодической составляющей, позволяющей в то же время переносить дискретную информацию (например, в двоичном коде). Периодическая составляющая такого универсального сигнала может быть выделена путем накопления при любом уровне сигнала относительно уровня шумов, а постоянная составляющая может быть зарегистрирована в том случае, если уровень сигнала выше уровня шумов. Уровень сигнала, при котором возможно такое выделение, во многом определяется степенью совершенства приемной техники.

Ясно, что первым шагом в осуществлении радиосвязи с внеземными цивилизациями является их обнаружение путем приема от них радиосигналов. Если эти сигналы будут сформированы так, как описано выше, то есть будут содержать в себе периодические изменения, то обнаружить их будет значительно легче. Это станет возможным даже в том случае, если этот сигнал очень слабый, то есть его уровень находится ниже уровня шумов. Мы не можем знать, какой периодической функцией будет манипулирован сигнал от внеземных цивилизаций, поэтому в приемнике, ведущем поиск сигналов, надо предусмотреть амплитудный, частотный и относительно-фазовый детекторы. На выходе этих устройств должны быть подключены блоки, позволяющие обнаруживать периодические процессы.

ЯЗЫК ДЛЯ СВЯЗИ С ИНОПЛАНЕТЯНАМИ

Допустим, что мы уже решили все основные технические вопросы: создали необходимую антенну и радиоприемную аппаратуру, выбрали правильно направление и время радиосвязи, а также рабочую частоту. То есть мы готовы посылать в космос радиосигналы. Дальше необходимо решить вопрос, как на эти сигналы нагрузить полезную информацию, причем нагрузить не как угодно, а так, чтобы на том конце радиолинии, где радиосигналы будут приняты, эта информация была воспринята, понята. Технику на-гружения информации мы также знаем. Поэтому нерешенным остается вопрос языка.

Американский ученый Дрейк на Бюраканской международной конференции по проблеме связи с внеземными цивилизациями (сентябрь 1971 года) сказал: «Предложение нацепить записку, послание на конец такого длинного шеста, чтобы он достал до ближайших звезд, вряд ли будет использовано в качестве средства связи, даже с учетом того, что такой шест станет самоподдерживающимся, когда он вытянется на 35 тысяч километров от Земли». Это шутка, но проблему тем не менее надо решать.

По-видимому, проще всего передавать в космос картинки, нарисованные крестиками и ноликами, как это делают в детской игре. Чтобы передать такую картинку корреспонденту в космосе, надо прочитать всю картину, изображенную крестиками на листке в клетку, построчно слева направо и сверху вниз. Тогда каждой клетке листа будет соответствовать либо нолик, либо крестик, то есть получится длинная последовательность ноликов и крестиков. Нолики можно передавать в космос одними сигналами, а крестики – другими. В этом случае имеется только одна закавыка: принявший на том конце радиолинии наше сообщение должен будет сообразить сам, без нашей и чьей-либо помощи, что это не одна длинная строка, а текст, состоящий из строчек. То есть он должен будет суметь правильно поделить все длинное сообщение на отдельные строки. Сделав это, он должен затем каждый принятый сигнал изобразить на бумаге или ноликом, или крестиком. Конечно, если он вместо нолика будет использовать любой другой знак (практически какой угодно), то ничего не изменится, картина все равно получится. Вместо крестика он также может использовать любой значок. Если он таким путем нанесет на картинку эти значки, то получит некоторое изображение, образ. Для того чтобы корреспонденту было легче установить длину строчки (число знаков в ней), можно первые картинки передавать простые. Тогда, пробуя разные длины строчек, корреспондент легко убедится в том, какой вариант является правильным. Можно, например, в качестве первой картинки выбрать круг. Тогда любое нарушение длины строчек корреспондент заметит сразу, так как части круга окажутся смещенными, а круг – деформированным. Можно выбрать и другую простую и четкую фигуру. Так мы научим нашего космического корреспондента определять длину строк и их число в нашем «телевизионном» кадре. Мы не оговорились, сказав «телевизионном», поскольку кадр на экране телевизора формируется именно таким способом.

Описанная выше идея очень проста. Она позволяет без знания языка и без всяких особых замысловатых хитростей передать изображение практически любого предмета или символа. То есть таким путем можно начать общаться.

На землянах такой способ передачи информации уже был испробован. Они оказались очень догадливыми и быстро сообразили, чему равна длина строк и что собой представляет передаваемая картинка. Это испытание провел тот же Дрейк на радиоастрономической конференции в Грин Бэнк (США). Он предложил участникам конференции последовательность ноликов-крестиков (вместо крестика была взята единица). Эта последовательность («космическое послание») показана на рисунке 47. Надо было понять, какая информация в ней содержится. Весьма быстро большинство участников конференции раскусили метод шифровки информации. Всего в послании был 1271 знак (нулей и единиц). Они их разбили на отдельные строки длиной по 41 знаку. Таких полных строк оказалось 31. Можно сказать, что был получен кадр телевизионного изображения, состоящий из 31 строки; каждая из 31 строки состояла из 41 элемента. Если нули на кадре не изображать (оставлять пустое место), а единицы изображать не крестиками, а черными кружками (это абсолютно не принципиально), то получится картинка, показанная на рисунке 48. Видимо, такую достаточно сложную картинку можно будет посылать уже тогда, когда наши радиокорреспонденты научатся расшифровывать более простые или, во всяком случае, научатся правильно определять длину строк.

Но раз «космическое послание» есть, то давайте попробуем понять, что в нем содержится, что изображено на картинке. Прежде всего мы без труда выделяем на картинке семью: папа слева, а мама справа от их ребенка (дочери!). Значит, те, кто нам послал это послание, живут семьями и размножаются таким же способом, как и мы. Справа от семьи находится «метка роста», по которой можно определить рост, если знать масштаб. Масштаб также можно определить по этой картинке. Будем считать, что сигналы этой последовательности передавались на волне длиной 21 сантиметр. Посередине «метки роста» изображена цифра 11. Значит, вся длина «метки роста» равна 11·21=231 см. Цифра 11 изображена в двоичной системе. Напомним, что в двоичной системе любое число n представляется суммой степеней 2 следующим образом : n=а02° + а121 + а222 +… Здесь коэффициенты а могут принимать только одно из двух значений (либо 1, либо 0). Любой может убедиться, что число 11 в этой системе представляется так: 11 = 1·23 + 1·21 + 2°. Если коэффициент а равен 1, то ставится точка, если же а равен 0, то оставляется пропуск. Таким образом, 11 в двоичной системе изображается тремя точками.

Рис. 47. Учебное послание внеземным цивилизациям, представленное Дрейком для расшифровки участникам семинара

Рис. 48. Расшифровка послания, показанного на рисунке 47.

На этой же картинке изображено Солнце (окружность в верхнем левом углу) и планеты (показаны точками сверху вниз). Здесь же в двоичной системе показан порядковый номер данной планеты. Обратите внимание, что на четвертую планету от Солнца указывает своей правой рукой мужчина – глава семейства. Это значит, что живые разумные существа, показанные на картинке, проживают на этой планете.

Против третьей планеты (если считать сверху) показана волнистая линия. Она должна навести корреспондента на мысль, что поверхность планеты покрыта жидкостью (водой). Под волнистой линией показано рыбообразное существо. Если жители четвертой планеты знают условия на третьей планете, то они способны совершать межпланетные перелеты.

В этом послании содержится и другая информация. В самой верхней части картинки слева направо показаны схематически атомы водорода, углерода и кислорода.

Мы описали это «игровое» космическое послание достаточно подробно для того, чтобы показать, что путем передачи изображений, не требующих какого-либо сложного языка, можно сообщить корреспондентам большой объем информации. Конечно, отнюдь не обязательно в одно-единственное сообщение загонять всю возможную информацию: и о себе, и о химических элементах. В реальных случаях это можно делать более осторожно, более надежно.

Ясно одно, что этот путь – путь передачи изображений очень многообещающий. На конференции в Бюракане в 1971 году обсуждалась даже возможность передать таким путем инопланетянам проект вычислительной машины и программы, по которой они смогли бы воспроизвести заложенные нами в программе сведения. Эти сведения могли бы быть самыми разнообразными. Еще раньше такую идею высказал видный ученый-астрофизик Ф. Хойл в своем научно-фантастическом романе «Андромеда». Если действительно сделать так, то необходимые сообщения инопланетянам будет выдавать созданная ими по нашему проекту ЭВМ, если они воспользуются посланной нами программой. Но в программе должны быть заложены эти возможности.

Ни у кого не вызывает сомнения, что человечество за свою жизнь накопило огромное, практически бесконечное количество информации, содержащейся в его опыте, технологиях и т. д. Не вся эта информация изложена в книгах, хотя именно в них содержится значительная ее часть. Было подсчитано, что человечество за всю свою историю создало около 100 миллионов книг. Если считать, что средний объем книги равен 10 авторским листам (то есть 400 тысяч печатных знаков), то можно определить, что всю информацию, содержащуюся во всех 100 миллионах книг, можно передать в космос за время, которое только немного больше одних суток. Конечно, этого не сделать, если посадить у микрофона диктора и воспроизводить текст этих книг. Но если каждый знак закодировать в двоичной системе, то это, как ни странно, станет возможным. Конечно, этого делать никто не будет, это бессмысленная работа для нас и вредная для принимающих эту информацию инопланетян.

Передавать другим цивилизациям имеет смысл только определенную информацию, в определенном порядке, с соответствующими пояснениями.

Когда говорят об инопланетянах, то иногда представляют их самыми несуразными, в том числе и без глаз. Мы будем исходить из того факта, что все возможные цивилизации не так уж существенно отличаются друг от друга. Доказательства этого были нами приведены. Таким образом, представители большинства цивилизаций являются зрячими.

Несмотря на то, что, как мы убедились, с помощью образов, изображений можно весьма эффективно передавать информацию инопланетянам, нужда в языке не отпадает. Ученые работают над этой проблемой очень серьезно, и уже получены обнадеживающие результаты. Один из таких языков для космической связи был создан в Нидерландах доктором Г. Фрейденталем. Он был назван языком линкос. Это мертвый язык, не предназначенный для произношения. Поэтому отпадают всякие правила, связанные с его звучанием. Язык построен на строго логической основе, не содержит никаких исключений из правил, синонимов и других ненужных сложностей и нагромождений. Такой язык (его знаки) может быть закодирован в двоичной системе, и сообщения могут быть переданы в космос серией радиоимпульсов.

Для того чтобы сообщение можно было расшифровать, язык, на котором оно было написано, должен иметь четкую логическую основу (классификацию, нумерацию отдельных частей и т. д.). Неискушенному человеку может по-казаться в принципе невозможным понять друг друга, если оба корреспондента находятся на космических расстояниях и не знают общего языка. Насколько эта задача сложна, если не сказать – безнадежна, иллюстрируют трудности, с которыми столкнулся Н.Н. Миклухо-Маклай при изучении языка папуасов. Когда он выяснял у туземцев, каким словом они называют зеленый лист, поднятый им с земли (грязной), то от каждого из папуасов он услышал разные слова, разные названия листа. Среди них были «зеленый», «грязь», «негодная» и т. д. Этот пример показывает, что даже в этом, казалось бы, очень простом случае добиться однозначности очень сложно. А ведь Н.Н. Миклухо-Маклай общался с себе подобными. Он писал: «Для ряда понятий и действий я никаким образом не мог получить соответствующих обозначений, для этого оказались недостаточными как моя сила воображения, так и моя мимика. Как я мог, например, представить понятие «сны» или «сон», как мог найти название понятия «друг», «дружба»? Даже для глагола «видеть» я узнал слово лишь по прошествии четырех месяцев, а для глагола «слышать» так и не мог узнать». Но, тем не менее, это дело не безнадежное. В подтверждение этого приведем пример обучения и установления контакта со слепоглухонемыми. Рекомендуем читателю обратиться к книге слепоглухонемой И.О. Скороходовой «Как я воспринимаю и представляю окружающий мир». Вы не только получите представление об исключительной сложности задачи установления контакта со слепоглухонемыми, но и убедитесь в том, что этот контакт возможен, несмотря на то, что имеется довольно большой набор действий, которые не пересекаются с нашими действиями, так как слепоглухонемые не видят, не слышат, не говорят.

Но вернемся к языку линкос. Чтобы общаться на этом языке с инопланетянами, мы должны их обучить ему. По-видимому, легче обучать математике. Например, первый урок можно было бы начать с обучения натуральному ряду чисел 1, 2, 3, 4ит.д. Для этого надо передать один импульс, потом сразу два, один за другим, потом три и т. д. Далее должен следовать урок с задачей обучения кодированию этих импульсов. Надо им сообщить, что один импульс кодируется цифрой 1, два импульса – цифрой 2 и т. д. Мы не будем описывать построение следующих уроков. Нам важно убедиться, что это возможно. Так можно обучать старательных учеников на других планетах не только математике, но и другим наукам. Автор языка убежден, что так можно передать инопланетянам даже такие гуманитарные понятия, как «трусость», «альтруизм», «гнев» и др. Для этого достаточно разыграть соответствующие сцены с участием индивидуумов и создавшуюся ситуацию, или состояние духа, или действие закодировать соответствующим словом. Может, это и не очень просто, но все же возможно.

Очевидно, можно сочетать изображения со смысловыми текстами. В этих пояснениях можно давать любую информацию. Можно передать практически любую физическую, химическую или астрофизическую информацию. Единицу длины можно связать с радиочастотой, используемой для связи. За единицу массы можно принять, например, массу электрона. Более того, можно передать и единицу времени. Для этого следует использовать эталон скорости, то есть скорость распространения света и эталон длины. Отношение длины к скорости даст время. Так можно задачу постепенно усложнять. Это даст возможность передать практически любую по сложности информацию.

Проводились эксперименты, в которых на языке лин-кос предлагались для расшифровки тексты людям разных специальностей. Эти послания были составлены из фрагментов первых уроков, разработанных Г. Фрейденталем. Отдельные знаки языка линкос были закодированы геометрическими фигурами разного цвета. Их показывали испытуемым с помощью фильмоскопа или же просто записывали на бумаге. Сами тексты посланий сопровождались вводной инструкцией, в которой говорилось о происхождении послания. В одной инструкции содержалось четкое, недвусмысленное указание на то, что «поступили сигналы, посланные разумными существами какой-то отдаленной планеты с целью связаться с нами…». Некоторые послания сопровождались другой инструкцией, значительно менее определенной в смысле источника послания. В ней говорилось, что «был принят ряд сигналов. Постарайтесь их расшифровать…». Очень любопытно, что в том случае, когда инструкция вселяла уверенность, что сигналы посланы специально адресату, их смогли расшифровать в 69 % случаев. Когда же инструкция сообщала о сигналах неизвестного происхождения и предлагала «постараться понять, что это такое», то эти же послания были правильно расшифрованы только в 10 % случаев. Очень убедительное доказательство того, что проблемой внеземных цивилизаций, их поиска, дешифровки принимаемых сигналов должны заниматься оптимисты, люди, уверенные в том, что сигналы, исследуемые ими, посланы именно внеземными цивилизациями. Они имеют почти семикратное преимущество над пессимистами, которые, даже имея готовое послание от инопланетян, не могут его понять. Автор этой работы О.А. Чукреева пишет: «Неопределенность информации о сообщении, например неизвестность в отношении искусственности сигналов, приводит к существенному затруднению в поиске интерпретации».

Любопытно и другое. Чем проще был текст сообщения, чем очевидней была закономерность в его структуре, тем чаще возникали у испытуемых сомнения в том, что сообщения разумны. К таким результатам никто из специалистов не был готов. А ведь их придется учитывать.

Г. Фрейденталь выбрал такую структуру своего языка, что расчленение сообщения на значимые фрагменты не вызывает особых трудностей. Эксперименты подтвердили, что это так. Но при интерпретации довольно простого по структуре текста испытуемым предлагались самые различные варианты (более ста), в которые входили числовая запись, различные языки, изображение в виде икон, условные коды, формулы и другое.

На симпозиуме в Таллине было сделано заключение, что язык линкос не годится для контактов со всеми возможными внеземными цивилизациями. Безусловно, он пригоден в том случае, если общающиеся на нем системы являются космическими двойниками. Это научное определение предполагает, что обе системы имеют одинаковый подход и их природа одинакова. Идеальные двойники – это части одной и той же цивилизации. Можно сказать, что в описанных выше опытах посылали послание и расшифровывали их двойники, то есть те и другие были людьми, землянами.

Маловероятно, что мы встретим во Вселенной двойников. Наши братья по разуму в той или иной степени будут отличаться от нас. В этом случае специалисты считают язык линкос непригодным для общения. Предлагаются другие возможности. Разрабатывается теория контакта «разумных» систем, целью которой является выработка правил составления космических сообщений таким образом, чтобы они были понятны всем разумным системам. Мы не будем более глубоко анализировать проводимые научные исследования в этом направлении, укажем только, что специалисты считают проблему вполне разрешимой, хотя она и содержит на данном этапе трудности. О.А. Чукреева пишет: «Восприятие человеком сложного и непонятного явления, несущего определенную информацию, каким только и может быть космическое послание, – это одна из наиболее трудных проблем, касающихся восприятия человеком знака. Неузнавание человеком самых привычных, на первый взгляд, вещей, если они представлены в необычной форме или в необычной ситуации, создает пока непреодолимые трудности в разработке текста для космического послания, который бы надежно обеспечивал дешифровку».

Что касается трудностей дешифровки, о которых мы уже говорили, то они, конечно, существуют. И.С. Шкловский об этом пишет так: «Письменность значительного количества исчезнувших с поверхности Земли цивилизаций, несмотря на большие усилия нескольких поколений ученых, все еще не расшифрована. А ведь создавали эту письменность люди, то есть существа с системой мышления, с системой отражения в своем сознании внешнего мира, вполне тождественной нашей! К тому же соответствующие цивилизации были на гораздо более низком научном и технологическом уровне, чем наша цивилизация! Что же можно ожидать от «космического послания», составленного хотя и высокоинтеллектуальными, но совершенно другими существами? Ведь внешний мир в их сознании может отражаться совершенно иначе, чем в нашем». Правда, далее И.С. Шкловский пишет: «Короче говоря, мы полагаем, что были бы сигналы, точнее, цивилизации, их посылающие, а уж расшифровать их сумеют, как бы это ни было трудно…». Это хорошо иллюстрирует ход научного мышления: понимание трудностей и уверенность в успехе.