Ini adalah salah satu soalan tertua yang dihadapi sains. Tahun ini, rakan saya Woody Sullivan dan saya menerbitkan sebuah makalah dalam Astrobiology di mana kami membentangkan hasil baru yang, pada pendapat saya, memberi penerangan baru mengenai masalah ini. Sebulan yang lalu, berdasarkan hasil kajian kami, saya menulis artikel popular untuk New York Times dengan tajuk yang memprovokasi "Ya, makhluk asing ada." Artikel itu menghasilkan sejumlah buzz dan sejumlah respons. Seseorang bersetuju, seseorang berpendapat, dan seseorang bahkan mendesak saya untuk mengatasi masalah UFO (maaf, tetapi ini bukan masalah saya).
Sekarang saya ingin bercakap lagi mengenai penemuan kami dan menerangkan dengan lebih terperinci kepentingan dan sempadannya. Sangat penting bagi saya untuk menjawab dua artikel kontroversi yang sangat baik yang diterbitkan oleh Ross Andersen di Atlantik dan Ethan Siegel di Forbes. Baik Andersen maupun Siegel tidak bersetuju dengan hujah saya - dan kedua-duanya berjaya menemui bantahan yang baik terhadap mereka. Pada dasarnya, perkara utama dalam sains (saya tidak membincangkan penolakan pemanasan global) adalah perbincangan. Kedua-dua lawan saya pandai menulis, dan keraguan mereka membuat saya berfikir lebih banyak tentang idea kami dengan pengarang bersama. Secara keseluruhannya ia sangat membantu.
Saya akan membuat satu tempahan dengan segera. Artikel itu keluar terlalu lama, kerana saya harus memperhatikan latar belakangnya - tetapi tanpa ini, makna hujah saya hanya akan hilang. Mereka yang biasa dengan persamaan Drake dan sejarahnya boleh melangkau bahagian seterusnya.
Latar belakang isu tersebut
Pada tahun 1961, ahli astronomi Frank Drake menganjurkan persidangan mengenai kemungkinan komunikasi antara bintang. Drake memutuskan untuk memulakannya dengan satu pertanyaan sederhana: berapa banyak tamadun luar angkasa yang ada di galaksi (mari kita sebut mereka sebagai eksocivilisasi)? Untuk mempermudah perbincangan, Drake mengenal pasti tujuh parameter, yang masing-masing sesuai dengan satu aspek masalah, dan memasukkannya sebagai faktor dalam persamaan yang menentukan jumlah total exocivilization (N). Persamaan Drake kelihatan seperti ini.
R * di dalamnya adalah bilangan bintang yang terbentuk setiap tahun di galaksi kita; fp ialah pecahan bintang dengan planet; ne adalah jumlah purata planet untuk setiap bintang yang terletak di zon yang boleh dihuni (iaitu, mempunyai keadaan yang baik untuk asal usul kehidupan); fl adalah pecahan planet di mana kehidupan berlaku; fi adalah bahagian planet yang dihuni di mana kecerdasan timbul; fс adalah bahagian planet di mana peradaban teknologi maju berkembang. Faktor terakhir (dan paling bermasalah!) Adalah L, jangka hayat purata tamadun teknologi.
Persamaan Drake dianggap sebagai salah satu alat utama untuk mengkaji persoalan kehidupan di alam semesta. Selama 50 tahun yang lalu, ia telah menjadi titik rujukan bagi para astronom yang menangani masalah ini.
Harus diingat bahawa pada tahun 1961, ketika Drake menyusun persamaannya, setidaknya ada yang diketahui hanya tentang faktor pertama - jumlah bintang yang terbentuk setiap tahun. Semua parameter lain tidak diketahui. Ini bermaksud bahawa untuk waktu yang lama, para saintis yang menggunakan persamaan Drake hanya dapat membuat spekulasi tentang nilainya. Optimis memilih pilihan yang membawa kepada nilai N tinggi, pesimis memilih pilihan yang membawa kepada nilai rendah. Itu soal selera.
Video promosi:
Namun, kemudian berlaku revolusi eksoplanet. Dalam 20 tahun terakhir, penemuan astronomi telah mengubah cara kita berfikir tentang planet yang mengorbit bintang lain. Sepanjang perjalanan, nilai dua istilah berikutnya dari persamaan Drake (fp dan ne) ditentukan. Ternyata ada planet di mana-mana. Hampir setiap bintang di langit mempunyai sekurang-kurangnya satu planet.
Idea baru
Woody dan saya memutuskan untuk memanfaatkan lompatan raksasa ini dan melakukan sesuatu yang, sejauh yang kita ketahui, tidak ada yang melakukan sejauh ini - katakanlah, berdasarkan bukti baru, sesuatu yang lebih pasti mengenai eksocivilisasi.
Untuk ini kami telah menukar soalan utama. Klasik "Berapa banyak eksocivilisasi yang ada sekarang?" kami diganti dengan "Berapa banyak eksokivilisasi yang pernah ada?" Pendekatan ini memungkinkan kita untuk mengabaikan faktor L, jangka hayat, dan juga memikirkan semula tiga kebarangkalian yang tidak diketahui yang berkaitan dengan kehidupan (fl, fi, dan fc). Daripada melihatnya secara berasingan, kami telah menggabungkannya. Ini bermaksud bahawa kita berminat dalam semua perkara bersama - keseluruhan proses dari kemunculan kehidupan hingga penciptaan peradaban yang maju. Kami memanggil faktor baru kami sebagai "kebarangkalian bioteknik" - fbt. Sebenarnya, kita bercakap mengenai produk dari tiga perkara yang tidak diketahui dari persamaan Drake. Dalam bahasa matematik, ini kelihatan seperti fbt = fl * fi * fс.
Cara melihat masalah ini - menggunakan data exoplanet baru dan mengubah formula - memberikan kekangan empirikal untuk soalan yang biasanya tidak difokuskan oleh persamaan Drake. Inilah soalannya:
Berapakah kebarangkalian bioteknik bagi satu planet untuk kita menjadi satu-satunya peradaban yang pernah ada dalam sejarah alam semesta?
Dengan mengambil kira data eksoplanet, kami mendapat hasil: 10-22 atau satu dari sepuluh miliar trilion. Kami memanggil tokoh ini sebagai "garis pesimisme". Ia dapat ditafsirkan dengan cara yang berbeza.
Pertama, bayangkan banyak, banyak planet di zon yang dapat dihuni - iaitu, planet yang orbitnya memungkinkan adanya air cair. Menurut penemuan kami, kemanusiaan akan unik hanya jika, untuk mencari eksokivilisasi, anda harus mencari sepuluh bilion trilion planet.
Kedua, anda perlu memahami bahawa sebelum kita tidak ada yang dapat mengatakan apa yang dimaksud dengan perkataan "pesimisme" dalam kes ini. Perlukah fbt dianggap "pesimis" pada tahap satu hingga satu juta atau satu miliar? Sebelum penerbitan artikel kami, tidak ada batasan yang jelas di mana nilai-nilai pemboleh ubah yang berkaitan dengan kehidupan dari persamaan Drake akan bermaksud bahawa kita berada dalam arti penuh kata itu sendirian di dunia ini. Namun, saya dan Woody mengetahui bahawa jika alam, dengan kebijaksanaannya yang tidak terbatas, memilih nilai kurang dari satu dalam sepuluh bilion trilion, kita akan menjadi satu-satunya peradaban dalam sejarah alam semesta. Tetapi jika dia memilih nilai melebihi sepuluh bilion trilion, maka kehidupan, kepandaian dan peradaban sudah ada di hadapan kita.
Kritikan
Satu daripada sepuluh bilion trilion sangat sedikit. Seperti yang saya tulis di New York Times, berdasarkan ini, dapat diasumsikan bahawa mantan peradaban kemungkinan besar ada sebelum kita - dan mungkin ada banyak dari mereka. Saya dapati kesimpulan ini paling logik.
Namun, tidak semua orang bersetuju dengan saya. Salah satu penolakan asas yang ditimbulkan oleh lawan saya adalah bahawa, walaupun 10-22 benar-benar tidak mencukupi, ini tidak membuktikan adanya eksocivilisasi. Secara khusus, Andersen tidak begitu menyukai ungkapan: "… [C] kepanasan pesimisme yang diperlukan untuk meragukan adanya peradaban luar angkasa maju pada satu masa atau yang lain bertentangan dengan akal sehat."
Dalam hal ini saya harus bersetuju dengan kritikan. Saya tidak sepatutnya membincangkan perbezaan dengan akal sehat. Walaupun "garis pesimis" sangat rendah, dapat diterima jika kita menganggap bahawa kita adalah fenomena unik dalam sejarah alam semesta. Sebenarnya, satu-satunya pertimbangan yang tepat dan empirik Woody dan saya berhak membuat adalah: kita dapat mengatakan dengan pasti di mana garis pesimisme jatuh (satu dari sepuluh bilion trilion). Dengan adanya data yang ada, sangat mungkin untuk merumuskan teori rasional yang menegaskan bahawa nilai sebenar kebarangkalian bioteknik kurang dari 10-22.
Walau bagaimanapun, Andersen dan Siegel dan saya tidak bersetuju bagaimana mentafsirkan hasil kami. Pertama, saya tidak setuju bahawa idea kebarangkalian bioteknik sedikit sebanyak mengaburkan fakta bahawa semua pemboleh ubah yang berkaitan dengan kehidupan dalam persamaan Drake secara teorinya sangat kecil. Artikel Atlantik bertajuk (walaupun jauh dari yang pasti bahawa Andersen ada kaitan dengan tajuk ini) "Permainan Matematik Jangan Jadikan Alien Realiti." Ini benar-benar membuat saya ketawa, kerana tidak ada "permainan matematik" dalam karya kami.
Walaupun pada mulanya kita menetapkan tugas yang lebih sukar, akhirnya semuanya menjadi lebih mudah. Kami hanya mengambil kira jumlah planet di zon yang dapat dihuni di alam semesta yang dapat dilihat. Harus diingat bahawa "sifat pesimis" kita tidak mengabaikan kemungkinan nilai kecil dari setiap pemboleh ubah. Kami telah mengambil kira semuanya.
Ini adalah bagaimana ia berfungsi.
Pertama, anggaplah kita menganggap kebarangkalian kelahiran hidup di planet ini di zon yang dapat dihuni sama dengan satu dalam sejuta (fl = 10-6), kebarangkalian kelahiran kecerdasan - juga sama dengan satu dalam sejuta (fi = 10-6) dan kebarangkalian untuk mewujudkan kecerdasan ini kehidupan tamadun teknologi hampir sama (ft = 10-6). Ini bermaksud kebarangkalian bioteknologi satu dalam satu juta trilion (10-6 * 10-6 * 10-6 = 10-18). Seperti yang anda lihat, tiada muslihat. Oleh itu, sebarang hujah mengenai kemungkinan rendahnya kemunculan hidup atau perkembangan akal atau penciptaan peradaban kehilangan makna - semua ini sudah termasuk dalam konsep kebarangkalian bioteknik.
Perhatikan bahawa nilai-nilai pemboleh ubah yang diberikan dalam perenggan di atas akan bererti bahawa terdapat 10.000 exocivilization dalam sejarah alam semesta.
Di samping itu, walaupun kita masih mempunyai cukup data untuk menarik garis pesimisme, sejarah kontroversi di sekitar persamaan Drake memberi kita banyak bahan yang memungkinkan kita untuk memikirkan lebih mendalam mengenai hasil kita. Walaupun banyak yang berpendapat bahawa exocivilization jarang berlaku, mereka hampir tidak pernah secara langsung menjelaskan apa yang "jarang" maksudnya dalam konteks ini. Pada masa yang sama, jika anda melihat dengan lebih dekat, seringkali mereka yang membicarakan kelangkaan sebenarnya bermaksud frekuensi beberapa pesanan berukuran lebih tinggi daripada 10-22 - garis pesimisme kita.
Ini mudah ditunjukkan dengan satu contoh yang terkenal. Pada tahun 1983, ahli fizik Brandon Carter mengemukakan argumen yang sangat bijak untuk menentang eksokivilisasi, berdasarkan bukti bahawa diperlukan masa untuk kecerdasan muncul di Bumi setanding dengan usia Matahari. Berdasarkan fakta ini, dia menyimpulkan bahawa untuk menciptakan kecerdasan, evolusi mengambil serangkaian langkah sukar, yang masing-masing sangat tidak mungkin.
Dengan mengandaikan bahawa ada sepuluh "langkah" evolusi seperti itu, dia mengira bahawa kemungkinan keseluruhan kejadian eksokivilisasi adalah 10-20. Pada pendapatnya, kesimpulan ini adalah "lebih dari cukup untuk memastikan bahawa tahap perkembangan kita unik untuk alam semesta pemerhatian."
Namun, tidak! "Sifat pesimis" kami menunjukkan bahawa perhitungan Carter memberi ruang kepada ratusan eksocivilisasi. Carter menyangka dia mengambil sikap hiper-pesimis, tetapi pada kenyataannya dia ternyata optimis. Perlu juga diperhatikan bahawa penyelidik moden percaya bahawa hanya ada lima "langkah sukar" (jika ada). Dengan mengambil kira angka-angka lain yang diberikan Carter untuk karyanya, dalam hal ini, kita akan membincangkan kemungkinan yang sama dengan 10-10. Dikombinasikan dengan "sifat pesimisme" kami, ini bermaksud kemungkinan adanya - pada masa yang berlainan - satu trilion exocivilization. (Jangan lupa bahawa pengarang seperti Mario Livio membuat hujah yang melemahkan asas-asas hipotesis Carter.)
