Пустив компьютеры в свои дома, сделав их постоянным спутником, мы многое приобрели, но кое-что несомненно и потеряли. Среди таких потерь — утрата понимания ценности компьютерного моделирования. Я объясню.
Двадцать пять лет назад, когда я положил руки на свой первый (собственный!) компьютер, то в числе прочего написал «модель Солнечной системы». Вбив в машину закон всемирного тяготения, я бросал в поле массивного тела менее массивные точки — и наслаждался процессом взаимодействия, играл с параметрами. Интерес к такой игре в то время был очевиден каждому, кто более-менее интересовался наукой: обсчитать это вручную, на калькуляторе, было невозможно — восьмибитная же персоналка с бейсиком рисовала картинку, что называется, реалтайм. Так что и ценность цифровой модели тоже была очевидной: это точное воспроизведение реальности, а не умозрительный набросок, не фантазия. Увы, с тех пор это понимание стёрлось. Сегодня обыватель равняет компьютерное моделирование с фантазёрством, что в свою очередь часто мешает оценить по достоинству опыты, которые, конечно, продолжают ставить…
Простите мне затянувшееся вступление, но я хочу, чтобы вы понимали моё отношение к такого рода экспериментам, об одном из которых сегодня и пойдёт речь. На днях была опубликована научная работа шведско-американского коллектива астрономов, вызвавшая если не переполох, то заметное волнение в научно-популярной прессе и особенно на форумах. Смысл работы (который я, конечно, изложу очень упрощённо; вот оригинал) состоит в постройке компьютерной модели видимой нам части вселенной и быстром прогоне её эволюции от начала времён до настоящего момента.
Авторы вбили в машину законы физики и известные нам модели развития галактик, звёзд, формирования планетных систем, учли статистически и физически фактические достижения экзопланетной астрономии — и, грубо говоря, заставили эту цифровую кашу «вариться» на протяжении миллиардов лет. После чего подсчитали, сколько образовалось планет, подобных Земле — то есть примерно с тем же поперечником, той же массой, тем же химическим составом, расположенных на похожих орбитах. И сделали несколько важных замечаний.
Во-первых, оказалось, что средний возраст планет земной группы к текущему моменту (компенсируя временной лаг из-за конечной скорости света) почти вдвое больше возраста Земли. Иначе говоря, среднестатистическое небесное тело, подобное нашему дому, существует уже 8 миллиардов лет. Во-вторых, три четверти таких планет квартируют вовсе не в галактиках, подобных нашей, то есть не в спиральных, а в сравнительно старых и редких эллиптических. Суммируя эти находки, авторы констатируют умеренное нарушение так называемого «принципа Коперника».
Принцип этот, де-факто сформулированный Николаем Коперником пять столетий назад, известен также как «принцип посредственности». И сводится к постулату, что ни Земля, ни даже Солнце, не являются какими-то уникальными объектами. Раз существуем мы, и физические законы универсальны, значит, должны быть и другие миры, подобные нашему. Не все учёные с этим согласны, но в данном случае авторы работы формулируют своё несогласие так: основываясь на результатах моделирования, можно сказать, что Земля — необыкновенно молодая и располагающаяся в нетипичном районе — стала результатом крайне редкого стечения обстоятельств. Образно выражаясь, во вселенской лотерее с миллионами триллионов комбинаций, Солнце вытянуло очень-очень редкий счастливый билет. И получается, что мы пусть не уникальные, но сильно выбивающиеся из ряда.
Самое интересное, впрочем, началось после того, как публикацию перепечатала научно-популярная пресса. Из-за обычного при этом искажения формулировок, шансы Земли на возникновение были оценены уже как «крайне малые». Что в свою очередь повлияло на дискуссию, разгоревшуюся на форумах (вроде моего любимого Slashdot). Публика разнесла работу в пух и прах, напирая на то, что если она исключает существование Земли, то неверна, да и неясности в исходных данных сводят её ценность на нет.
О чём в пылу спора забыли, так это о том, что речь идёт не просто о картинке, нарисованной неким художником, не о голой фантазии, но о компьютерной модели, основанной на известных нам законах и закономерностях природы. И такое превратное понимание — типичное для большинства в наши дни! — мешает сделать следующий шаг и извлечь практическую пользу из результатов моделирования.
Здесь стоит остановиться и заметить, что любая цифровая модель, а уж тем более такая сложная, как модель Вселенной, конечно, опирается на шаткую почву. Ведь учитывается лишь ограниченное число влияющих на моделируемые процессы факторов. В данном случае экстраполировать на всю Вселенную имеющиеся у астрономов результаты поиска экзопланет (мы пока находим почти исключительно планеты-гиганты у ближайших звёзд; на большее наши телескопы не способны) значит почти наверняка хорошо соврать. Да и о формировании планет нам известно непростительно мало: оказалось, например, что те же протопланетные диски, которые мы только что начали наблюдать, формируются вокруг звёзд неожиданно рано, уже миллионы лет спустя после рождения светила. И чем дальше в пространстве и времени, тем больше неточностей, неизвестных величин.
Однако на то и модель, чтобы оценить в том числе величину вероятной ошибки — и авторы утверждают, что модель получилась достаточно точной, чтобы можно было, опираясь на неё, сделать минимум один полезный вывод относительно важной для цивилизации проблемы.
Так что же полезного можно извлечь, помня, что перед нами не просто фантазия, а модель эволюции Вселенной, работающая с опорой на законы физики и консенсуссные константы? Грустный урок: искать инопланетную жизнь поблизости не имеет смысла. В нашей Галактике её скорее всего нет. Следует сосредоточиться на эллиптических галактиках, расположенных на сравнительно небольших дистанциях (увы, по вселенским меркам: с красным смещением не больше 2). Что не только сводит на ноль ценность всех запущенных сейчас проектов по поиску внеземного разума, но и заставляет задаться вопросом о разумности организации такого поиска вообще. К чему нам знать об иных цивилизациях, если сигнал в одну сторону будет идти миллиарды лет? Да и где они, эти таинственные братья по разуму, почему, имея миллиарды лет форы, до сих пор никак себя не проявили?
P.S. В статье использованы иллюстрации ALMA, NASA.