Apr. 7th, 2019

paroh: (Default)
[personal profile] paroh
В этом месяце мы вернемся к уравнению Дрейка. Почти все, кто интересуется SETI, слышали об этом, но взгляды на его полезность сильно различаются. Для некоторых это полезный способ оценить количество технологических цивилизаций в нашей галактике и шансы обнаружить внеземное сообщение. Другие рассматривают это как потраченное впустую усилие, учитывая огромный диапазон предположений, связанных с его компонентами. Существует средство для его использования для обновления и оценки надежности соответствующих данных, которые у нас есть, и способы устранения неопределенностей. Это, безусловно, может быть эффективным инструментом для стимулирования любопытства по этому вопросу. Фрэнк Дрейк представил Уравнение в 1961 году на том, что, возможно, было первой официальной конференцией SETI с целью стимулировать обсуждение и оценить предлагаемое исследование, чтобы не получить истинную оценку числа интеллектуальных инопланетян, сигналы которых мы могли бы обнаружить путем умножения его компонентов. В своем первоначальном виде уравнение Дрейка:

N = R* x fp x ne x fl x fi x fc x L , где:



    * N число разумных цивилизаций в Галактике Млечный Путь, которые, для этого упражнения излучают радио, свет или другие сигналы, обнаруживаемые издалека.

    * R* скорость звездообразования в год для галактики.

    * fp доля этих звезд с планетами.

    * ne это среднее число планет, способных поддерживать жизнь (думайте об e, как «земной» ("earth-like") или «экологически подходящий» ("ecologically fit") ).

    * fl это доля тех, кто действительно развивает жизнь.

    * fi это доля тех, где жизнь становится разумной.

    * fc доля испускаемых детектируемых сигналов в космос.

    * L это жизнь общающейся цивилизации..

Перемножение сомножителей дает оценки, которые варьируются от галактики, кишащей ETI (внеземными разумными существами), до одиноких нас. Давайте посмотрим на каждое из этих условий. N обычно считается числом общающихся цивилизаций только в нашей галактике Млечный Путь. Имейте в виду, что в видимой вселенной есть сотни миллиардов других галактик. Фактор R* оценивается некоторыми астрономами примерно в 1, исходя из текущей скорости звездообразования во всей нашей галактике. Но скорость звездообразования была когда-то выше, и деление числа звезд в галактике (200-400 миллиардов) на ее предполагаемый возраст (примерно 10 миллиардов лет) даст R* ближе к 10 в год, число, которое я буду выберу, чтобы включить.

fp является однимй из наиболее ограниченных коэффициентов из-за недавних достижений в астрономии. Даже десятилетие назад это была гипотеза, основанная на теоретической вероятности того, что газ и пыль, оставшиеся от рождения новых звезд, объединятся в планеты. Но данные теперь доступны. Мы обнаружили, что планеты вращаются вокруг звезд по колебанию в красном смещении, вызванному гравитационным воздействием на звезду, когда планета вращается вокруг нее и тянет ее к нам и от нас в течение ее «года». Мы также можем непосредственно наблюдать звездные затмения, когда планета проходит перед своей домашней звездой. Это приводит к периодическому затемнению света звезды, хотя у нас нет телескопов, достаточно мощных, чтобы на самом деле видеть темный круглый диск планеты на фоне фоновой звезды. После наземных наблюдений недавно завершенная миссия Kepler Satellite получила тысячи экстрасолнечных планет. Получив эти данные, астрономы теперь утверждают, что примерно половина звезд имеет планетные системы, каждая из которых может содержать более одной планеты. Действующим чемпионом является система TRAPPIST-1, расположенная всего в 39 световых годах от Земли, с 7 скалистыми планетами на орбите. Имейте в виду ограничения текущих поисков и связанные с ними эффекты выбора. Только два типа имеют звезды (относительно малые массы звезд класса M и G), которые были исследованы более тщательно, поэтому требуются экстраполяции на другие типы звезд. Кроме того, легче всего обнаружить крупные планеты и планеты, вращающиеся вокруг их Солнца, поскольку они вызовут большее гравитационное колебание на своей звезде и с большей вероятностью будут отбрасывать обнаруживаемую тень, когда они пересекаются перед ней. Таким образом, многие маленькие, «земные» планеты избежали обнаружения. Вероятно, безопасно включить оценку fp = 0,5.

Часто говорят, что оценки экологичности для жизни, fe,означают, что планета движется по орбите в «зоне Златовласки», где температура поверхности как раз и соответствует жидкой воде. Это разумная предпосылка для жизни, хотя возможны альтернативные сценарии. Например, космические корабли недавно обнаружили, что луна Сатурна Энцелад и луна Юпитера Европа имеют жидкие океаны под ледяными корками, которые, вероятно, могут укрывать жизнь, хотя вряд ли такого типа, которая будут передавать радио или лазерные сигналы в космос. Дополнительные требования к правильному расстоянию от звезды данной яркости снизили бы fe. Этот список возможных предпосылок для экологии, подобной Земле, включает в себя: наличие подходящей атмосферы для стабилизации температуры поверхности (избегая эффекта парникового эффекта, который имеет перегретую Венеру), наличие атмосферы, которая является «дышащей» для ее жизни. формы, имеющие как открытый океан, так и твердую землю, обладающие большой луной для стабилизации вращения планет, и еще несколько. Я разрешаю эти дополненительные совпадения, чтобы уменьшить мою оценку fe с почти 1 до примерно 0,5.

Теперь мы добрались до теоретизирования о жизни. Многие ученые утверждают, что жизнь сформировалась «вскоре после», когда Земля затвердела, а ее поверхность остыла от первоначального расплавленного состояния, возникшего в результате ее рождения при каменистых столкновениях и избыточном вулканизме примерно 4 миллиарда лет назад. «Скоро» в данном случае означает несколько сотен миллионов лет. Если это так, то появление жизни можно рассматривать как «легкое», и оно близко к 1. Но это еще не все. Если кто-то ищет доказательную ценность fl, геологическое доказательство самой ранней жизни является неопределенным. Скалы, которые надежно датированы радиоактивным распадом, до сих пор не содержат видов узнаваемых окаменелостей, которые мы привыкли ожидать от более поздних форм жизни. Утверждалось, что обычные микроскопические объекты в породах, возраст которых превышает 3,8 миллиарда лет, были сформированы бактериоподобными организмами в ту эпоху, но неживые минеральные процессы также могут объяснить их, и дискуссия продолжается. Более общепринятые свидетельства жизни появляются в геологических записях около 3,5 миллиардов лет назад.

Еще один способ оценки fl рассматривает химию и биологию происхождения жизни. Этот процесс далеко не решен. В лаборатории эксперименты показали, что органические молекулы, включая аминокислоты и нуклеиновые кислоты (возможные строительные блоки белков, РНК и ДНК), могут образовываться из простых предшественников, таких как углекислый газ, аммиак, вода и другие неорганические молекулы. Такие строительные блоки жизни теперь наблюдаются в межзвездных облаках, метеоритах и ​​кометах. Однако для создания первых живых клеток требовалось слияние молекул, борющихся с энтропией, для извлечения энергии солнечного света (или альтернативных источников тепла) для поддержания их молекулярных двигателей и построения молекулярных структур. Кроме того, в какой-то момент эти связанные химические реакции и «протоклетки» должны были найти способ воспроизвести и закодировать инструкции для построения будущих поколений. Это кажется сложной задачей. Но учитывая время, пространство и множество возможностей попробовать, мы знаем, что это произошло хотя бы раз. Таким образом, некоторые утверждают, что жизнь будет формироваться везде, где это возможно, и fl = 1, в то время как другие утверждают, что это очень маловероятно и представляет собой узкое место в уравнении Дрейка. Выбор шансов на примере одного - опасное упражнение. Действительно, эта головоломка подтверждает научную ценность поиска даже примитивных форм жизни под поверхностью Марса или в океанах, которые лежат в основе слоев льда на спутниках Юпитера и Сатурна. Если бы мы обнаружили, что жизнь возникла на двух или трех разных планетах или лунах в нашей солнечной системе, я бы пересмотрел мое предположение о fl до 1. Но для этого упражнения я выберу консервативное значение fl = 0.1, немного ниже текущего популярный выбора.

Лично мне нравятся шансы следующих двух компонентов в уравнении, fi и fc, что планетарная жизнь порождает разумные виды и что они в конечном итоге взаимодействуют в космосе. Когда жизнь началась, похоже, что началась дарвиновская эволюция. Это называется естественным отбором, потому что это действительно так. Это выживание сильнейшего. Лучшие действующие разновидности, которые производят самых жизнеспособных потомков, побеждают в игре жизни. Конечно, это слишком упрощает современную эволюционную теорию, но ядро ​​истины есть. Эволюционисты используют термин «адаптивный» для обозначения черты, которая дает дарвиновское преимущество выживания поголовья и в способности превращаться в новые виды. Эволюция непредсказуема, и выбор значения fi подходит для догадок. (Одна отрезвляющая мысль состоит в том, что жизнь на Земле оставалась микробной только в течение почти 3 миллиардов лет до возникновения многоклеточных животных.) Однако я думаю, что интеллект обладает мощной адаптивностью. Итак, я хочу быть оптимистом и предположить 0,5 для fi. Возможно, это завышенная оценка, учитывая вероятность катастроф в масштабе планеты, таких как столкновение с астероидом, которое привело к гибели динозавров и многих других видов 65 миллионов лет назад, что было лишь одним из нескольких массовых вымираний, о которых мы знаем в истории Земли.

Далее, каковы шансы, что разумные виды общаются с другими планетами? Это не fc = 1. Дельфины, конечно, умны, но вряд ли они построят мощные радиопередатчики и укажут их в небо. Я установил fc = 0,5, надеясь, что половина планет, на которых развились разумные виды, будут обладать хотя бы одной формой жизни, которая преднамеренно или непреднамеренно сигнализирует наружу.

Пока что мой личный подсчет всех факторов Дрейка составляет 0,0625. Теперь мы подошли к L. По нашему определению технологической (передающей) цивилизации, мы существуем около 100 лет. Насколько ты оптимистичен в отношении будущего человека разумного? Или в этом отношении вы предвидите эволюцию более устойчивой разумной формы жизни на Земле? Частично киборг / частично человек? Или просто победоносный компьютер с возможностью самовосстановления? И вы более пессимистичны и полагаете, что технологическая цивилизация становится нестабильной по своей природе, когда она изобретает оружие массового уничтожения и средства для разрушения экологии своей родной планеты? Вы предпочитаете L = 500 лет, или 5000, или 5 миллионов, или 5 миллиардов? Вы увеличиваете это, позволяя повторять эпизоды развития технологических цивилизаций на планете после Армагеддона? Диапазон неопределенности L перекрывает все другие факторы в уравнении Дрейка. Это, пожалуй, самая большая ценность упражнения. Лично я не могу выдвинуть более точную гипотезу, чем от 500 до 5 миллионов лет.

Итак, учитывая все вышесказанное, мое текущее предположение о N колеблется от 31 до 310 000. Другими словами, наши ближайшие соседи могут быть далеко через Галактику от нас или среди ближайших звезд. Это не очень предсказуемо и ужасно зависит от настроения и новостей дня.

Для дальнейшего рассмотрения был предложен ряд расширений для пересмотра исходного уравнения Дрейка. Может ли даже редкая супер-продвинутая цивилизация распространиться по всей галактике и обнаружиться во многих местах (возможно, человекоподобных, с немного различными масками на лицах, в стиле «Звездного пути»)? С другой стороны, что если ET не хочет беспокоиться об общении с другими планетами? И если это произойдет, сможем ли мы постичь что-то, что попытается сказать нам чрезвычайно продвинутый интеллект? Да, мы слышали от кого-то, но сообщение кажется чистым бредом или похоже на то, как ваша кошка воспринимает ваши выученные разговоры. Это может быть серьезной проблемой. Вероятность того, что ETI, о которых мы слышим, будут чрезвычайно развиты, по сравнению с нами, велика. Мы способны передавать межзвездные сигналы уже около 100 лет, начиная с первых радио- и телепередач благодаря появлению радиотелескопов и мощных лазерных вспышек. Звезды, подобные солнцу, существуют около 10 миллиардов лет (некоторые гораздо дольше, а некоторые намного короче, которых может не хватить для развития технологической жизни). Итак, колоколообразная кривая вероятности указывает на то, что гораздо более вероятно, что мы получим сообщение от инопланетянина, который будет на миллиарды лет дальше по траектории эволюции, чем мы. Вероятность услышать кого-то, кто находится в более удобном положении на несколько сотен лет вперед, ничтожна, а те, кто более примитивен, чем мы, не могут посылать радиосигналы. Будем ли мы понимать эти сверх-продвинутые существа? Будут ли они пытаться стать более понятными для первобытных землян? (Я предполагаю, что бремя ведения понятного разговора должно лежать на более продвинутых существах. В других отношениях замечательном научно-фантастическом фильме «Прибытие» я был озадачен, что Эми Адамс оставалось выяснить язык посещающих облачных существ, а не наоборот.)

Уравнение Дрейка было сформулировано, чтобы оценить количество ETI-цивилизаций. Просто узнать, что мы не одиноки, будет достаточно ошеломляюще, но почему бы не использовать шансы, что мы поймем сообщение от них? А как насчет шансов, что в то время как кто-то расшифровывает сообщение, большая часть человечества будет игнорировать это или не верить этому? В конце концов, все еще существует Общество Плоской Земли. Фантастический писатель Артур Кларк сказал, что любая достаточно продвинутая технология будет неотличима от магии. Другие расширили эту аксиому, чтобы заявить, что любой достаточно продвинутый инопланетянин будет неотличим от Бога.

Давайте закроем эту дискуссию напоминанием о том, что уравнение Дрейка не является средством для точных прогнозов и планирования бюджета. Имейте полезные и приятные обсуждения об этом. Не пытайтесь использовать чрезмерно-предсказательный подход на основе «решения» уравнения Дрейка. Признайте, что мы не можем понять шансы. Говорят, что уравнение Дрейка никогда не было решено. Его ценность заключается в заставляющих задуматься вопросительных знаках. В конце концов, никто не просит конгресс выделить значительную долю национального бюджета на SETI или даже большую долю бюджета НАСА. Но это не должно быть 0%. Окупаемость слишком велика, чтобы тратить усилия на поиск. И мы, конечно, не исчерпали поиски. Если N = 100 000, это означает, что мы должны искать более 3 миллионов звезд на разных длинах волн, чтобы иметь хороший шанс установить контакт. Перефразируя Карла Сагана, наши шансы явно улучшатся, если мы будем активно искать сигнал, а не просто «ждать посадки летающей тарелки на Гарвард-сквер».

оригинал на англ.

Profile

Volunteer Computing ( добровольные вычисления )

August 2025

S M T W T F S
     12
345678 9
10111213141516
17181920212223
24252627282930
31      

Most Popular Tags

Style Credit

Expand Cut Tags

No cut tags
Page generated Sep. 30th, 2025 12:48 am
Powered by Dreamwidth Studios