Язык радиопосланий к другим цивилизациям

А. Л. Зайцев
Институт радиотехники и электроники РАН

Известное суждение о принципиальной непостижимости посланий других цивилизаций (и, как следствие, заключение о бессмысленности передачи в космос своих собственных сообщений), высказанное в свое время Б. Н. Пановкиным [1] и вывод В. А. Лефевра об "универсальном, воспринимаемом любым носителем интеллекта, характере музыки" [2] не противоречат друг другу, если постулировать неполноту традиционных представлений о языке межцивилизационного общения как о системе чисто логических построений. В попытке обоснования этого постулата, ниже, исходя из опыта радиофизических исследований астероидов [3] и атмосфер планет с помощью монохроматических сигналов, а также недавней радиопередачи Evpatoria Message [4], предлагаются: (a) классификация языка радиопосланий, (b) "максимально понятные" сигналы для радиопросвечивания Галактики и передачи эмоций субъекта, (c) программа будущих радиопередач к другим цивилизациям.

В теперешний, "эвристический" период SETI, размышляя о языке радиопосланий к другим цивилизациям, мы, двигаясь, как правило, интуитивно и повинуясь, в основном, лишь чувству "соразмерности", можем опираться пока на опыт только нашей цивилизации, выбирая из хаоса фантазий лишь то, что соответствует реальным финансовым и техническим возможностям. Реальность же такова, что подавляющее большинство приемников, применявшихся в прошлом, используемых сейчас и планируемых в будущем для поисков радиосигналов других цивилизаций, представляют собой устройства параллельного (до миллиарда и более каналов) спектрального анализа в базисе гармонических функций синус-косинус. В терминах радиотехники это означает, что они являются оптимальными приемниками отрезков монохроматических колебаний длительностью 1/df, где df – выбранное спектральное разрешение, в терминах физики эти приемники можно назвать еще анализаторами энергии фотонов. Естественно предположить, что и наш язык радиопосланий, как представляется, также должен, по возможности, иметь ясную спектральную основу.

В принципе, возможны три типа поведения спектра излучаемого нами и принимаемого "ими" сигнала - либо его частота постоянна во времени, либо хаотически скачет, принимая два или несколько фиксированных состояний, либо плавно дрейфует вверх и вниз по оси абсцисс, отображая некую гладкую и непрерывную функцию времени. Смысл излучения монохроматического колебания с постоянной частотой состоит в том, что такое колебание оптимально для обнаружения описанным выше приемником. Поэтому этот сигнал наиболее рационально излучать в начале послания в качестве своеобразного позывного. Кроме того, именно такой сигнал "с нулевой информацией" может быть воспринят даже теми, кто, по мнению некоторых земных исследователей, не в состоянии ничего понять в наших информативных посланиях, имея гипотетический, абсолютно "иной" разум. Здесь можно говорить об использовании своеобразного "языка природы", – если "они" в состоянии познавать окружающий их (и нас) мир и его физические закономерности, то смогут понять и наш сигнал, не содержавший при излучении никакой, в общепринятом, земном, смысле, семантической информации. Под действием межзвездной среды и других возможных факторов такой сигнал постепенно "обрастает" физической информацией в процессе распространения радиоволн в Галактике. В космической радиофизике такой метод, с высокой эффективностью применяемый для исследования атмосфер планет, солнечной короны и межпланетной плазмы, называется радиопросвечиванием, [5].

Единственное, о чем "они" должны будут догадаться, так это о том, что мы действительно излучаем монохроматическое, немодулированное колебание. Для этого сам сигнал не должен содержать никакой «местной» информации – влияния земной атмосферы, доплеровского дрейфа, связанного с вращением Земли и движением по орбите вокруг Солнца. На рисунке приведен вариант будущей радиостанции для вещания на другие цивилизации. Это своеобразный преобразователь широкополосной солнечной энергии в монохроматический радиосигнал. Поле солнечных батарей все время обращено к Солнцу, так как находится не на орбите искусственного спутника Земли, а движется по земной орбите чуть впереди или сзади Земли. Обратную сторону поля занимает многоэлементная антенная решетка.

Излишки преобразованной солнечной энергии по СВЧ каналу излучаются на Землю (стрелочка от радиостанции в сторону Земли), при этом ближайшая к радиостанции земная точка всегда находится вблизи границы дня и ночи, то есть там, где потребности в электроэнергии максимальны. В предлагаемой космической конструкции, которую, следуя Шварцману, можно рассматривать как первый камень в здание "недостроенной" сферы Дайсона, отсутствует влияние земной атмосферы и суточного вращения. Остается лишь провести компенсацию годичных вариаций доплеровского смещения, и, возможно, смещения, связанного с движением Солнца вокруг центра Галактики, с тем, чтобы удаленный наблюдатель все время видел наш сигнал на строго фиксированной частоте, все флуктуации которой будут обусловлены лишь эффектами распространения радиоволн в межзвездной среде. При излучении в антисолнечном направлении влияние межпланетной плазмы минимально.

Точность оценки частоты, а, следовательно, и лучевой скорости даже для существующих наземных систем оказывается весьма высокой. Так, например, если на расстоянии 70-ти световых лет от Евпаторийской антенны и передатчика расположены антенна и приемник, аналогичные евпаторийским, то отношение сигнал/шум в фильтре шириной 0,1 Гц составит 16 дБ. Ошибка оценки доплеровской частоты в этом случае составит не более 0,015 Гц, а точность измерения лучевой скорости – 0,9 мм/сек. Если же прием евпаторийских сигналов производится "там" антенной типа Аресибо, то ошибка единичного измерения на 10-секундном интервале составит всего 0,2 мм/сек. Понятно, что возможности неизмеримо более мощной космической радиосистемы, типа той, что представлена выше, будут значительно шире. Кроме частотных, возможны также оценки и других измеряемых параметров принимаемых радиосигналов – поляризации, амплитудных и фазовых вариаций и флуктуаций.

Второй тип поведения спектра излучаемых (и принимаемых) сигналов, когда их частота скачет, принимая два или несколько фиксированных значений, предполагает использование языка логики, когда каждому из этих фиксированных значений соответствует определенное логическое состояние. В математике доказано, что наиболее экономной и рациональной является система счисления по основанию e = 2,71828…. Поэтому естественно предположить использование двоичной или троичной системы. Все предыдущие радиопослания – Аресибское 1974 года и Евпаторийские 1962 и 1999 годов, представляли собой бинарные логические конструкции. Логическим является и язык космической связи Линкос, разработанный Фройденталем. Концепция и содержание вышеупомянутых радиопосланий неоднократно описаны в книгах [6] и Интернете [7, 8], поэтому будем считать их известными читателям. Отметим лишь, что авторы радиопосланий молчаливо предполагали, что "другие" тоже умеют логически мыслить. На экранах "их" приемников переданные нами послания, будучи принятыми, выглядят одинаково, – узкая спектральная линия вдруг начинает хаотически скакать по оси частот, принимая два устойчивых состояния: это то, что здесь, на Земле, называется "двоичное представление информации". Мы почему-то уверены (а что еще остается делать) в том, что там смогут: (1) обнаружить наш сигнал, (2) выделить из него двоичный поток, (3) догадаться отобразить этот поток в виде произведения двух простых чисел 23*73 (Аресибо) или 127*127 (Евпатория-99), (4) воспринять получившиеся двоичные образы, (5) шаг за шагом проанализировать эти изображения, и, наконец, (6) правильно понять, что именно мы хотели им сказать. Возможно, что так оно и будет. Во всяком случае, очень хочется в это верить.

Аналогичным образом можно предположить наличие у "них" также и эмоциональной сферы. Устоявшееся земное мнение "Искусство – язык, который понятен всем" вселяет надежду быть понятыми действительно всюду. Остается придумать, как преобразовать субъективные переживания в электромагнитные волны. Здесь может быть предложен прямой путь, основанный на использовании терменвокса, первого в истории музыки бесконтактного музыкального инструмента, изобретенного Львом Сергеевичем Терменом в 1918 году в Москве и впервые продемонстрированного им в 1920 году А. Ф. Иоффе и другим сотрудникам Физико-технического Ренгенологического Института в Петрограде [9]. Терменвокс представляет собой высокочастотный автогенератор, частота которого управляется движением руки музыканта, приближающим или удаляющим ее от специальной антенны. Центральная частота автогенератора (около 100 килогерц) лежит выше границы слухового восприятия (не более 16 килогерц), поэтому для преобразования генерируемой частоты в звуковую область, из частоты управляемого автогенератора вычитается частота второго, опорного, генератора. Разностная частота позволяет исполнителю установить обратную связь для контроля рождаемых мелодий, а слушателям – наслаждаться музыкой.

Термевокс, как средство выражения эмоций субъекта, ориентированное на передачу радиопосланий в космос, по целому ряду причин представляется нам совершенно уникальным инструментом. Косвенно, эта убежденность подкрепляется еще и тем фактом, что многие создатели кино и телефантастики о космосе и жизни в других мирах, сознательно или чисто интуитивно обращаются именно к терменвоксу для музыкального сопровождения.

С технической точки зрения терменвокс также органически вписывается в радиопередающую систему, – действительно, колебания высокочастотного управляемого автогенератора, основы терменвокса, о чем шла речь выше, для того, чтобы они могли быть услышаны, переносятся вниз по частоте, в область звуковых частот. Аналогичным образом, для радиоизлучения, эти колебания тоже могут переноситься, но уже вверх по частоте, в область СВЧ колебаний, усиливаться в мощном передатчике, поступать в антенну и отправляться в космос. Также естественно осуществляется переход к светомузыке, путем переноса колебаний управляемого автогенератора в оптический диапазон. При этом независимо от того, к какому участку электромагнитного спектра чувствительны сенсорные органы «других» слушателей или зрителей, общий принцип восприятия терменвокса остается одним и тем же. В терминах радиотехники такая операция, когда подлежащий радиопередаче информационный сигнал просто переносится по спектру в другой диапазон, называется однополосной модуляцией с подавлением несущей. Но поскольку в паузах между музыкальными произведениями передается немодулированное монохроматическое колебание на центральной частоте, то путем интерполяции текущая частота легко восстанавливается и внутри самих произведений.

Еще одно немаловажное преимущество терменвокса состоит в том, что сам он генерирует квазигармонические колебания, максимально сконцентрированные в узком диапазоне основного тона, с малым уровнем обертонов, а переключения (переходы) с одной частоты (ноты) к другой происходят не скачкообразно, как в большинстве других музыкальных инструментов, а плавно и без разрывов фазы, что также концентрирует текущий спектр. Это, в свою очередь, увеличивает вероятность обнаружения такого узкополосного сигнала на фоне космических шумов и помех.

По аналогии с тем, как на 23-х страницах Евпаторийского радиопослания 1999 года для "них" последовательно излагалась сумма земных знаний, восходящая от элементарных понятий числа, математических операций, физических констант к постепенно все более сложным научным понятиям, первый терменвокс-концерт для других цивилизаций тоже мог бы представлять собой своеобразную энциклопедию чувств и включать в свою программу последовательность музыкальных произведений, от элементарных до все более и более сложных и многоплановых. Поскольку доминирующим здесь является субъективный фактор и от индивидуального мастерства исполнителя зависит очень многое, целесообразно одни и те же переживания и эмоции предоставить возможность выразить по очереди нескольким общепризнанным виртуозам игры на терменвоксе. Точно также как логические послания составляли высококвалифицированные ученые, эмоциональные послания должны исполнять известные артисты. В начале исполнители могли бы попытаться выразить такие фундаментальные человеческие переживания как радость и печаль, покой и тревога, состояние счастья и отчаяния, любовь и ненависть. Для этого, по-видимому, лучше всего подходят соответствующие классические произведения, хотя не исключено, что могут появиться и специально написанные сочинения.

Естественно, что на языке эмоций земляне могут вещать для других цивилизаций не только с помощью терменвокса. Но пока именно терменвокс представляется нам наиболее естественным выразителем специфики внутреннего мира человека, как в художественном аспекте, так и с точки зрения возможностей технического воплощения. Поразительный факт, – оказывается, что в последние годы жизни Лев Термен, работая механиком 6-го разряда (по советским законам только рабочим сохранялась пенсия) на кафедре акустики физфака МГУ, создавал терменвокс, управляемый не руками, а движением глаз и мимикой исполнителя, [10]. Термен писал: "Исполнитель не должен быть обременен чисто механической работой. Он должен управлять звуками, а не добывать их". Этот факт в еще большей степени соответствует представлению о терменвоксе как об уникальном выразителе психофизиологического состояния человека.

Первая публичная демонстрация терменвокса состоялась 5 октября 1921 года в Москве, в Политехническом музее, на 8-м Всероссийском электротехническом съезде. Первый терменвокс-концерт для других цивилизаций мог бы быть приурочен к 80-летию этого знаменательного события. Как известно, проект Evpatoria Message был реализован на средства от частных взносов его участников. Поиск в Интернете [11] показывает, что круг энтузиастов терменвокса также весьма широк. Дополнительным доводом для привлечения желающих участвовать в первом терменвокс-концерте может быть то обстоятельство, что их послания будут более понятны предполагаемым слушателям, чем двоичный поток.

Поводя итог и пытаясь классифицировать передаваемые сообщения (здесь не рассматривались космические религиозные проповеди [12], их влияние на традиционные земные религии, равно как и способы передачи таких проповедей с Земли в космос), можно сказать, что сейчас мы смогли различить, по крайней мере, четыре типа радиопосланий к другим цивилизациям:

Отчетливо понимая некоторую условность предлагаемой классификации, мы, тем не менее, считаем, что наряду с традиционными логическими построениями, будущие программы радиопередач могли бы включать в себя также сеансы радиопросвечивания Галактики зондирующими сигналами с «нулевой информацией» и индивидуальные эмоциональные послания. При этом, наиболее органичным выразителем эмоционального мира субъекта, как в музыкальном и техническом аспектах, так и с точки зрения возможности восприятия нашего послания удаленным наблюдателем, ведущим "там" поиск разумных сигналов из космоса, в настоящее время нам представляется терменвокс.

Литература

  1. Л. М. Гиндилис. Б. Н. Пановкин – пионер SETI. Информационный бюллетень НКЦ SETI, 1997, No 12, 13-19.
  2. Ю.Н.Ефремов и Л.М.Гиндилис. SETI и прогресс астрономии. Раздел «Статьи» на сайте http://lnfm1.sai.msu.ru/SETI.
  3. А. Л. Зайцев. Радиолокационные исследования ближнего космоса с Земли. http://www.cplire.ru/win/ra&sr/article2/text.html.
  4. А. Л. Зайцев. Радиовещание для внеземных цивилизаций. Информационный бюллетень SETI, 1999, No 15, 31-47.
  5. О. И. Яковлев. Космическая радиофизика. "Научная книга", М., 1998.
  6. C. Sagan, F. D. Drake, et al. Murmurs of Earth. Ballantine Books, NY, 1979.
  7. J. Walker. Self-Decoding Messages. http://www.fourmilab.ch/goldberg/setimsg.html.
  8. L. Pinto. Arecibo and Evpatoria Messages. http://ebe.allwebco.com/Science.
  9. Л. С. Термен. Рождение, детство и юность "терменвокса". Радиотехника, том 27, № 9, 1972, 109-111.
  10. С. Ковалева. Не более и не менее. Жизнь Льва Термена. "Русская мысль", № 4248, 1998, http://www.rusmysl.ru/4248/424835.html.
  11. Theremin Enthusiasts Club International. http://www.he.net/~enternet/teci/teci.html.
  12. R. Braastad. The Extraterrestrial Sermons. http://www.ezez.com/richard/project.html.

ИРЭ РАН

Научные направления

Планетная радиолокация