Георгий Гамов - Мистер Томпкинс внутри самого себя

— Но если все это столь просто, то почему нам до сих пор не удалось установить связь с внеземными цивилизациями? —полюбопытствовал мистер Томпкинс.

— Потому, что установить связь просто, если известно, что кто-то шлет тебе узко направленный сигнал, и если известно направление на источник и частота, на которой работает отправитель сигнала. Пока нам неизвестно ничего. Особенно большой проблемой является первый шаг — открытие сигнала, посланного внеземной цивилизацией. Мы знаем, что для того, чтобы преодолеть помехи, полоса передачи сигнала должна быть очень узкой, а скорость передачи очень медленной. На передачу точки или тире могут потребоваться минуты или даже часы.

Поэтому в поиске сигнала нам придется подробнейшим образом проанализировать множество частот, т.е. проделать весьма трудоемкую работу. Было высказано предположение, что для более легкой идентификации сообщения от внеземных цивилизации должны передаваться на какой-нибудь «естественной» частоте, например, на удвоенной частоте испускания водорода, так как эта частота должна быть известна любому ученому во Вселенной. Но даже если такое предположение верно, нам придется в поисках внеземной цивилизации изучить самым подробным образом очень большое число звезд — около 50000, расположенных в радиусе 400 световых лет. Поэтому нам предстоит провести дорогостоящий и трудоемкий поиск и анализ слабых сигналов. В случае удачи мы обнаружим планету, обращающуюся вокруг далеких звезд.

Учитывая все эти трудности, весьма мало вероятно, что кто-нибудь пошлет нам узко направленный радиосигнал, не будучи уверенным, что мы располагаем радио. Но поскольку теперь мы широко используем радиосвязь, можно предположить, что какой-нибудь представитель внеземной цивилизации настроится на одну из наших обычных коммерческих и военных радиопередач, во множестве заполняющих атмосферу Земли, и тем самым обнаружить, что мы уже открыли радио. Но, как я уже упоминал, если мы не создадим узко направленный радиосигнал, безнадежно пытаться обнаружить столь слабый сигнал на фоне космических помех.

Но для обнаружения очень слабого сигнала на фоне шумов, или помех, можно воспользоваться статистическими методами. Принцип, лежащий в основе статистических методов, прост и может быть объяснен на примере бросания игральной кости.

Предположим, что я хочу утяжелить кость так, чтобы она передавала сигнал «шесть» (т.е. выпадала шестью очками). Как показывает опыт шулеров, изготовить такую кость действительно можно. В идеальном случае игральную кость можно утяжелить так, что она всегда будет выпадать вверх шестью очками. Если изготовить такую кость, то после нескольких бросаний обнаружится, что всегда выпадает только шесть очков и становится понятно, что кость фальшивая и специально утяжелена, чтобы передавать сигнал «шесть». Подчеркну, что сигнал передается в чистом виде, без помех. Но предположим, что игральная кость утяжелена не столь совершенным образом. При бросании обычной, или «честной», игральной кости шесть очков выпадают в одном случае из шести, а при бросании утяжеленной кости — в одном случае из трех. Это означает, что сигнал «шесть» доходит с помехами. Однако никаких трудностей с приемом сигнала не возникает: просто для того, чтобы удостовериться в приеме сигнала бросать игральную кость придется большее число раз. Чем меньше утяжеленная игральная кость отличается от образцовой игральной кости, тем дольше придется бросать ее, прежде чем удастся понять, какой сигнал она передает, т.е. какое количество очков выпадает чаще всего. Поэтому, по крайней мере теоретически, сигнал можно обнаружить при любом уровне помех, если повторять сигнал достаточно часто, или, иначе говоря, ценой более медленной передачи сигнала.

Этот принцип имеет не только чисто теоретическое значение, но и находит практическое применение в исследованиях с помощью радаров Солнца, Луны и планет. Радарные установки посылают импульсы через определенные интервалы. Когда отраженные импульсы вернутся на Землю, они могут оказаться слишком слабыми для того, чтобы их можно распознать на фоне помех. Тем не менее отраженные импульсы можно подвергнуть анализу, чтобы узнать, не окажется ли средняя интенсивность сигнала, соответствующая интервалу между импульсами, больше, чем при других, воображаемых, интервалах. Если анализ покажет, что при заданной величине интервала средняя интенсивность действительно больше, то можно утверждать, что действительно зафиксирован отраженный сигнал, хотя отдельные импульсы неразличимы.

Аналогичным образом кто-нибудь на планете, обращающейся вокруг далекой звезды, может направить свой радиотелескоп на нашу солнечную систему и заняться изучением отраженных сигналов, сильно искаженных помехами. Если отраженный сигнал записать дважды с некоторым интервалом между записями, то выяснится, что при определенном наборе частот, соответствующих частотам, на которых работают наши передатчики, сумма сигналов чуть больше, чем при других частотах, обусловленных помехами, так как помехи варьируются случайным образом и имеют тенденцию затухать. Нетрудно показать, что если радиоантенна с достаточно большой «чашей» может принимать сигналы, а быстродействующий компьютер способен производить обработку принятых сигналов, необходимую для их статистического анализа, то «кто-нибудь там, вдалеке» мог бы обнаружить, что на Земле происходит интенсивный радиообмен, даже в том случае, если этот таинственный некто находится от нас на расстоянии многих световых лет. Разумеется, представитель внеземной цивилизации вряд ли смог бы различить отдельные сигналы, но установить самый факт радиообмена на нашей планете он был бы в состоянии. Такое открытие само по себе имело бы первостепенное значение, поскольку свидетельствовало бы о наличии разумных форм жизни не только в месте обитания внеземного наблюдателя, но и вдали от него.

Примерно с 30-х годов мы затрачиваем на передачу радиосигналов значительное количество энергии. Возможно, что уже сейчас наши сигналы успели дойти до кого-то, кто находится от нас за много световых лет, и этот кто-то, зная, что мы находимся здесь, направит нам свой радиосигнал, прием которого ознаменует установление радиосвязи между двумя солнечными системами. Появление такого послания от собратьев по разуму можно ожидать в ближайшие десятилетия.

Как же мы станем общаться с инопланетянами, не зная их языка? — недоуменно спросил мистер Томпкинс.

— Понять друг друга будет не так уж трудно. Ведь один общий язык у нас для начала есть. Я имею в виду числа. Сначала мы можем передать в сообщении одну, две, три и т.д. точки, а затем выработать для них понятные инопланетянам и нам сокращенные обозначения, или, если угодно, цифры. А располагая цифрами, можно делать очень многое, например, передавать черно-белое изображение, обозначая каждую его точку тем или иным числом, указывающим черная эта точка или белая, как при передаче черно-белого изображения по фототелеграфу.