1. Физическая смертность цивилизации

1. ФИЗИЧЕСКАЯ СМЕРТНОСТЬ ЦИВИЛИЗАЦИИ

Время существования во вселенной любых форм жизни ограничено,
согласно современным доказанным физическим наблюдениям. Речь идёт о
том, что для любой жизнедеятельности вне зависимости от развития
технологий нужен градиент энергии [41], который в будущем (~10^100 лет)
станет абсолютно недоступным (подраздел 1), нужны определённые условия
– температура и радиационный фон, которые в будущем (~10^9 лет) выйдут за
допустимые рамки [42] из-за расширения нашей звезды – Солнца (подраздел
2), нужны энергетические ресурсы, более энергоёмкие, чем солнечная
энергия – но углеводороды в ближайшем будущем (~10^1 лет) будут
исчерпаны [43] до уровня энергетической невыгодности их добычи
(подраздел 3). Помимо этих детерминированных причин вымирания, нельзя
исключать т.наз. «чёрных лебедей» [44]: столкновение с массивным
естественным небесным телом (астероидом), попадание Земли под
рентгеновский выброс удалённого пульсара [45], глобальная природная
катастрофа (взрыв супервулкана, ледниковый период), самоуничтожение
человечества (в результате техногенной катастрофы, глобальной ядерной
войны, неудачного биологического эксперимента, неудачной разработки ИИ)
и даже контакт с более развитой и агрессивной ИЦ (до сих пор не
опровергнута вероятность этого [46]). Серьёзная оценка этих маловероятных,
но значительно влияющих на спектр возможностей МА по поиску
настоящего СЖ событий выходит за рамки трактата. Более того, существуют
более экзотические гипотезы, приводящие к смерти цивилизации (распад
нуклонов: 10^34..10^46 лет [47], Большой разрыв: ~10^10 лет [48], Большое сжатие
[49], распад вакуума [50] и т.д.).

1.1. Тепловая смерть вселенной

Не следует путать нижеописанное с физическим парадоксом
«ультрафиолетовая катастрофа», разрешённым в 1900 г. Максом Планком
[51].

Согласно закону сохранения энергии (1) и второму началу
термодинамики (2):
E = E_k + E_p = const (1)
dS = delta_Q*/T >= 0 (2)
энергия в локальной, открытой системе может либо преобразовываться
из одной формы в другую, либо теряться (см. «Термины и определения»,
«потеря энергии»). Рассмотрением глобальных областей вселенной,
поведением излучения на её границах, вакуума и флуктуаций энергии
занимаются теории [52,53,54,55], однако для отдельных МА, размер которых
много меньше размеров вселенной, имеет значение лишь поведение энергии
в локальной области, непосредственно окружающей их. Для человечества
такой областью является Солнечная система. Любая система тел, удалённая
от звёзды, рано или поздно потеряет всю свою энергию, придя в
термодинамическое равновесие с реликтовым излучением космоса (2,7 К)
[56]. Любой диссипативный процесс (трение, химические и ядерные реакции
и т.д.) сопровождается ещё большей потерей энергии, но нельзя передать
энергии больше, чем половина разницы с менее нагретым, не совершая
работу (закон Клаузиуса [57]). Любой консервативный процесс (выпадение
осадков под действием силы тяжести, электрический ток, упругие явления)
идёт под воздействием силы, являющейся с точностью до коэффициента
градиентом потенциальной энергии. Соответственно, если не будет
градиента энергии, то (для органической жизни) не будут идти химические
реакции, не будет происходить клеточное дыхание, не будет мыслительного
процесса – разум будет уничтожен. Для неорганических форм разума также
не будет источника энергии. При температуре 2,7 К вообще невозможна
органическая жизнь. Человечество существует и развивается лишь благодаря
тому, что освещённая половина Земли непрерывно поглощает своей
поверхностью солнечную энергию (влияние космической радиации
пренебрежимо мало;), и это происходит неравномерно по сравнению с
обратной теневой стороной Земли. Хотя тепловая смерть вселенной наступит
в крайне отдалённом будущем (10^100 лет), массово доступные градиенты
энергии окажутся в дефиците намного раньше.

1.2. Смерть Солнца

Очевидно, что в звёздах диссипация энергии и рассеяние через
излучение идут с экстремальной эффективностью. Солнце каждую секунду
теряет 1,2 млрд т своей массы из-за уноса энергии термоядерных реакций
фотонами и солнечного ветра [58]. Звезда действует как термоядерный
реактор, превращая, например, водород в гелий. Когда запас водорода в ядре
иссякнет, энергия термоядерного синтеза закончится, ядро начнёт сжиматься,
а фотосфера – расширяться. При этом энерговыделение звезды, равно как и
радиоволновое излучение и поток частиц (особенно важны нейтроны, не
отклоняемые магнитным полем Земли) быстро увеличатся до значений,
исключающих нахождение воды в жидком состоянии на поверхности Земли
и существование органической жизни даже под слоем грунта. Солнце
классифицируется как желтый карлик, являясь стандартным образцом
спектрального класса G2V – звездой главной последовательности с
температурой ~5800-6000 K и массой ~0,9-1,1 M_sol [59]. Это означает, что
спустя 10-12 млрд лет после образования (7 млрд лет от данного момента)
Солнце начнёт превращаться в красного гиганта (диаметр в 10-200 раз
больше исходного, светимость в 2-2350 раз больше исходной), а спустя ещё
0,7 млрд лет – в белого карлика (термоядерные реакции уже отсутствуют).
Относительно тепловой смерти вселенной (10^100 лет) это намного ближе:
(3,5..4,0)*10^9 лет.

1.3. Исчерпание нефти, угля и природного газа

На данный момент 60% всей мировой выработки электроэнергии по
данным МЭА [60] обеспечивают ТЭС. Уровень выработки электроэнергии
напрямую влияет на возможности поиска человечеством настоящего СЖ. На
2023 г. с применением нитратных удобрений, искусственно синтезированных
из атмосферного азота благодаря электричеству, производилось 44% и более
всей растительной пищи [61]. Наблюдается разомкнутая цепочка миграции
азота: атмосферный азот – нитратные удобрения – поле – урожай – биомасса
человечества – отходы жизнедеятельности – мировой океан. Доступность
электроэнергии в некоторых пределах напрямую регулирует численность
населения Земли. От выращивания растений зависит животноводство и
пропитание человека, а также некоторые области науки, медицины и
производства. При возделывании полей используется сельскохозяйственная
техника, потребляющая либо углеводороды, либо электричество. При резком
снижении их, соответственно, добычи или выработки человечеству придётся
массово идти на поля, занимаясь ручным трудом во избежание глобального
голода. Таким образом, трофическая «вместимость» планеты по МА
напрямую зависит от доступности энергетических ресурсов, которая
неуклонно уменьшается. Кроме того, от выработки электроэнергии и добычи
углеводородов зависит дальнейший научно-технический прогресс, а также
запуски РКН.

Учёт неизбежности физической смерти цивилизации онтологически
устанавливает небольшой, но ненулевой уровень срочности для решения
задачи поиска СЖ. Так, после исчерпания углеводородов человечество не
лишится возможности стать мультипланетарным видом (солнечные батареи –
электролиз воды – криогенное ракетное топливо), однако это станет в разы
сложнее. Этот раздел соответствует узлу «Фундамент физики» и Блоку 1 на
рисунке А.2.