Równanie Drake'a

Ten artykuł dotyczy równania Franka Drake'a. W przypadku innych zastosowań zobacz Równanie Drake'a (ujednoznacznienie) .

dr Franka Drake'a

Równanie Drake'a jest argumentem probabilistycznym używanym do oszacowania liczby aktywnych, komunikacyjnych cywilizacji pozaziemskich w Galaktyce Drogi Mlecznej .

Równanie zostało sformułowane w 1961 roku przez Franka Drake'a , nie w celu ilościowego określenia liczby cywilizacji, ale jako sposób na stymulowanie dialogu naukowego na pierwszym spotkaniu naukowym w poszukiwaniu inteligencji pozaziemskiej (SETI). Równanie podsumowuje główne koncepcje, które naukowcy muszą wziąć pod uwagę, rozważając kwestię innego życia radiokomunikacyjnego. Bardziej właściwie traktuje się to jako przybliżenie niż poważną próbę ustalenia dokładnej liczby.

Krytyka związana z równaniem Drake'a skupia się nie na samym równaniu, ale na fakcie, że oszacowane wartości kilku jego czynników są wysoce hipotetyczne, a połączony efekt multiplikatywny polega na tym, że niepewność związana z jakąkolwiek pochodną wartością jest tak duża, że ​​równanie nie może posłużyć do wyciągnięcia stanowczych wniosków.

Równanie

Równanie Drake'a to:

Gdzie

N = liczba cywilizacji w Drodze Mlecznej, z którymi komunikacja może być możliwa (tj. które znajdują się na obecnym stożku światła przeszłości );

I

R ∗ = średnie tempo powstawania gwiazd w naszej Galaktyce
f p = ułamek tych gwiazd, które mają planety
n e = średnia liczba planet, na których potencjalnie może istnieć życie przypadająca na gwiazdę posiadającą planety
f l = ułamek planet, które mogą podtrzymujące życie, na którym faktycznie rozwinęło się życie
f i = ułamek planet, na których faktycznie rozwinęło się życie ( cywilizacje)
f c = ułamek cywilizacji, które rozwijają technologię uwalniającą wykrywalne oznaki ich istnienia w kosmos
L = długość czasu, przez jaki takie cywilizacje emitują wykrywalne sygnały w kosmos

Historia

We wrześniu 1959 roku fizycy Giuseppe Cocconi i Philip Morrison opublikowali w czasopiśmie Nature artykuł o prowokacyjnym tytule „Searching for Interstellar Communications”. Cocconi i Morrison argumentowali, że radioteleskopy stały się wystarczająco czułe, aby odbierać transmisje, które mogą być nadawane w kosmos przez cywilizacje krążące wokół innych gwiazd. Sugerowali, że takie wiadomości mogą być transmitowane na długości fali 21 cm (1420,4 MHz ). Jest to długość fali emisji radiowej przez neutralny wodór , najpowszechniejszy pierwiastek we wszechświecie, i doszli do wniosku, że inne inteligencje mogą postrzegać to jako logiczny punkt orientacyjny w widmie radiowym .

Dwa miesiące później profesor astronomii z Uniwersytetu Harvarda, Harlow Shapley , spekulował na temat liczby zamieszkałych planet we wszechświecie, mówiąc: „Wszechświat ma 10 milionów, milionów, milionów słońc (10 z 18 zerami) podobnych do naszego. Jedno na milion ma planet wokół siebie. Tylko jeden na milion milionów ma odpowiednią kombinację chemikaliów, temperatury, wody, dni i nocy, aby podtrzymać życie na planecie, jakie znamy. Te obliczenia dają szacunkową liczbę 100 milionów światów, na których życie zostało wykute przez ewolucja."

Siedem miesięcy po tym, jak Cocconi i Morrison opublikowali swój artykuł, Drake przeprowadził pierwsze systematyczne poszukiwania sygnałów od komunikacyjnych cywilizacji pozaziemskich. Korzystając z 85-stopowej (26-metrowej) anteny National Radio Astronomy Observatory, Green Bank w Green Bank w Zachodniej Wirginii , Drake monitorował dwie pobliskie gwiazdy podobne do Słońca: Epsilon Eridani i Tau Ceti . W tym projekcie, który nazwał Projektem Ozma , powoli skanował częstotliwości bliskie długości fali 21 cm przez sześć godzin dziennie od kwietnia do lipca 1960 roku. Projekt był dobrze zaprojektowany, niedrogi i prosty jak na dzisiejsze standardy. Nie wykrył żadnych sygnałów.

Wkrótce potem Drake był gospodarzem spotkania „ poszukiwania inteligencji pozaziemskiej ” dotyczącego wykrywania ich sygnałów radiowych. Spotkanie odbyło się w placówce Green Bank w 1961 roku. Równanie, które nosi imię Drake'a, powstało w wyniku jego przygotowań do spotkania.

Kiedy planowałem spotkanie, kilka dni wcześniej zdałem sobie sprawę, że potrzebujemy porządku obrad. Więc spisałem wszystko, co trzeba wiedzieć, aby przewidzieć, jak trudno będzie wykryć życie pozaziemskie. Patrząc na nie, stało się całkiem oczywiste, że jeśli pomnożysz to wszystko razem, otrzymasz liczbę N, która jest liczbą wykrywalnych cywilizacji w naszej galaktyce. Miało to na celu poszukiwanie radiowe, a nie poszukiwanie pierwotnych lub prymitywnych form życia.

— Franka Drake'a

Dziesięciu uczestników: organizator konferencji J. Peter Pearman, Frank Drake, Philip Morrison , biznesmen i radioamator Dana Atchley, chemik Melvin Calvin , astronom Su-Shu Huang , neuronaukowiec John C. Lilly , wynalazca Barney Oliver , astronom Carl Sagan i radiotelegrafista astronom Otto Struve . Uczestnicy ci nazwali siebie „ Zakonem Delfina ” (ze względu na pracę Lilly nad komunikacją z delfinami ) i upamiętnili swoje pierwsze spotkanie tablicą w sali obserwatorium.

Przydatność

Tablica Teleskopów Allena dla SETI

Równanie Drake'a stanowi podsumowanie czynników wpływających na prawdopodobieństwo wykrycia komunikacji radiowej pochodzącej od inteligentnych istot pozaziemskich. Ostatnie trzy parametry, fi , fc oszacować i L , nie są znane i bardzo trudno je , a ich wartości sięgają wielu rzędów wielkości (patrz krytyka ). Dlatego użyteczność równania Drake'a nie polega na rozwiązywaniu, ale raczej na kontemplacji wszystkich różnych koncepcji, które naukowcy muszą uwzględnić, rozważając kwestię życia gdzie indziej, i daje kwestię życia gdzie indziej podstawę do analizy naukowej . Równanie pomogło zwrócić uwagę na niektóre szczególne problemy naukowe związane z życiem we wszechświecie, na przykład abiogenezę , rozwój życia wielokomórkowego i rozwój samej inteligencji .

W granicach istniejącej ludzkiej technologii każde praktyczne poszukiwanie odległego inteligentnego życia musi koniecznie być poszukiwaniem jakiegoś przejawu odległej technologii. Po około 50 latach równanie Drake'a nadal ma doniosłe znaczenie, ponieważ jest „mapą drogową” tego, czego musimy się nauczyć, aby rozwiązać to fundamentalne egzystencjalne pytanie. Stanowiła również podstawę astrobiologii jako nauki; chociaż przyjmuje się spekulacje, aby nadać kontekst, astrobiologia zajmuje się przede wszystkim hipotezami , które mocno pasują do istniejących teorii naukowych . Około 50 lat SETI nie znalazło niczego, mimo że radioteleskopy, techniki odbiorników i zdolności obliczeniowe znacznie się poprawiły od wczesnych lat sześćdziesiątych. Odkryto jednak, że w tej galaktyce nie roi się od bardzo potężnych obcych nadajników nadających w sposób ciągły w pobliżu 21 cm długości fali o częstotliwości wodoru ; nie było to znane w 1961 roku.

Szacunki

Oryginalne szacunki

Istnieje znaczna różnica zdań co do wartości tych parametrów, ale „domysły” zastosowane przez Drake'a i jego współpracowników w 1961 r. Były następujące:

  • R ∗ = 1 rok -1 (1 gwiazda powstaje rocznie, średnio w ciągu życia galaktyki; uznano to za konserwatywne)
  • f p = 0,2 do 0,5 (jedna piąta do połowy wszystkich powstałych gwiazd będzie miała planety)
  • n e = 1 do 5 (gwiazdy z planetami będą miały od 1 do 5 planet zdolnych do rozwoju życia)
  • f l = 1 (na 100% tych planet rozwinie się życie)
  • f i = 1 (z czego 100% rozwinie inteligentne życie)
  • f c = 0,1 do 0,2 (z czego 10–20% będzie w stanie się komunikować)
  • L = gdzieś pomiędzy 1000 a 100 000 000 lat

Wstawienie powyższych liczb minimalnych do równania daje minimum N równe 20 (patrz: Zakres wyników ). Wstawienie maksymalnych liczb daje maksymalnie 50 000 000. Drake twierdzi, że biorąc pod uwagę niepewność, pierwotne spotkanie wykazało, że N ≈ L , a prawdopodobnie w Drodze Mlecznej było od 1000 do 100 000 000 planet z cywilizacjami .

Bieżące szacunki

W tej sekcji omówiono i podjęto próbę zestawienia najlepszych bieżących oszacowań parametrów równania Drake'a.

Tempo powstawania gwiazd w tej Galaktyce, R ∗

Obliczenia przeprowadzone w 2010 roku przez NASA i Europejską Agencję Kosmiczną wskazują, że tempo powstawania gwiazd w tej Galaktyce wynosi około 0,68–1,45 M ☉ materii rocznie. Aby uzyskać liczbę gwiazd rocznie, dzielimy to przez funkcję masy początkowej (IMF) dla gwiazd, gdzie średnia masa nowej gwiazdy wynosi około 0,5 M ☉ . Daje to tempo powstawania gwiazd na poziomie około 1,5–3 gwiazd rocznie.

Ułamek tych gwiazd, które mają planety, f str

Analiza badań mikrosoczewkowania przeprowadzona w 2012 roku wykazała, że ​​f p może zbliżać się do 1 - to znaczy planety krążą wokół gwiazd z reguły, a nie jako wyjątek; i że na jedną gwiazdę Drogi Mlecznej przypada jedna lub więcej związanych planet.

Średnia liczba planet, na których może istnieć życie, przypadająca na gwiazdę posiadającą planety, n e

W listopadzie 2013 roku astronomowie poinformowali, na podstawie danych z misji kosmicznej Keplera , że ​​w ekosferach gwiazd podobnych do Słońca i czerwonych karłów w Drodze Mlecznej może krążyć aż 40 miliardów planet wielkości Ziemi . Szacuje się, że 11 miliardów z tych planet krąży wokół gwiazd podobnych do Słońca. Ponieważ w galaktyce jest około 100 miliardów gwiazd, oznacza to, że f p · n e wynosi w przybliżeniu 0,4. Najbliższą planetą w ekosferze jest Proxima Centauri b , która znajduje się zaledwie 4,2 lat świetlnych stąd.

Konsensus na spotkaniu w Green Bank był taki, że n e ma minimalną wartość między 3 a 5. Holenderski dziennikarz naukowy Govert Schilling wyraził opinię, że jest to optymistyczne. Nawet jeśli planety znajdują się w strefie nadającej się do zamieszkania , trudno oszacować liczbę planet z odpowiednimi proporcjami pierwiastków. Brad Gibson, Yeshe Fenner i Charley Lineweaver ustalili, że około 10% układów gwiezdnych w Drodze Mlecznej jest przyjaznych dla życia, ponieważ zawiera ciężkie pierwiastki, znajduje się daleko od supernowych i jest stabilnych przez wystarczający czas.

Odkrycie wielu gazowych olbrzymów na bliskich orbitach z ich gwiazdami wzbudziło wątpliwości co do tego, czy planety podtrzymujące życie zwykle przeżywają formowanie się ich układów gwiezdnych. Tak zwane gorące Jowisze mogą migrować z odległych orbit na bliskie orbity, zaburzając orbity planet nadających się do zamieszkania.

Z drugiej strony różnorodność systemów gwiezdnych , które mogą mieć strefy nadające się do zamieszkania, nie ogranicza się tylko do gwiazd typu słonecznego i planet wielkości Ziemi. Obecnie szacuje się, że nawet planety zsynchronizowane pływowo w pobliżu czerwonych karłów mogą mieć strefy nadające się do zamieszkania , chociaż rozbłyskowe zachowanie tych gwiazd może przemawiać przeciwko temu. Możliwość życia na księżycach gazowych olbrzymów (takich jak księżyc Jowisza Europa lub księżyce Saturna Tytan i Enceladus) zwiększa niepewność tej liczby.

Autorzy hipotezy rzadkiej Ziemi proponują szereg dodatkowych ograniczeń dotyczących zamieszkiwalności planet, w tym przebywanie w strefach galaktycznych o odpowiednio niskim promieniowaniu, wysokiej metaliczności gwiazd i wystarczająco niskiej gęstości, aby uniknąć nadmiernego bombardowania asteroidami. Proponują również, że konieczne jest posiadanie układu planetarnego z dużymi gazowymi olbrzymami, które zapewniają ochronę przed bombardowaniem bez gorącego Jowisza ; oraz planeta z tektoniką płyt , dużym księżycem, który tworzy baseny pływowe i umiarkowanym nachyleniem osiowym , aby generować zmiany sezonowe.

Ułamek powyższych, które faktycznie rozwijają życie, f l

Dowody geologiczne z Ziemi sugerują, że f l może być wysokie; wydaje się, że życie na Ziemi zaczęło się mniej więcej w tym samym czasie, gdy powstały sprzyjające warunki, co sugeruje, że abiogeneza może być stosunkowo powszechna, gdy warunki są odpowiednie. Jednak ten dowód dotyczy tylko Ziemi (pojedynczej planety modelowej) i zawiera uprzedzenia antropiczne , ponieważ planeta do badań nie została wybrana losowo, ale przez żywe organizmy, które już ją zamieszkują (nas). Z punktu widzenia testowania hipotez klasycznych , bez założenia, że ​​leżący u podstaw rozkład f l jest taki sam dla wszystkich planet w Drodze Mlecznej, istnieje zero stopni swobody , co nie pozwala na dokonanie prawidłowych szacunków. Gdyby życie (lub dowody na istnienie życia w przeszłości) zostało znalezione na f Marsie , Europie , Enceladusie lub Tytanie , które rozwinęło się niezależnie od życia na Ziemi, oznaczałoby to wartość bliską 1. Chociaż zwiększyłoby to liczbę stopni swobody od zera do jednego, jakiekolwiek oszacowanie pozostałoby bardzo niepewne ze względu na małą wielkość próby i prawdopodobieństwo, że nie są one naprawdę niezależne.

Argumentowi temu przeciwstawia się fakt, że nie ma dowodów na to, że abiogeneza występowała na Ziemi więcej niż raz - to znaczy, że całe życie na Ziemi ma wspólne pochodzenie. Gdyby abiogeneza była bardziej powszechna, spekulowano by, że wystąpiła na Ziemi więcej niż raz. Naukowcy szukali tego, szukając bakterii niezwiązanych z innym życiem na Ziemi, ale jeszcze żadnej nie znaleziono. Możliwe jest również, że życie powstało więcej niż raz, ale inne gałęzie zostały pokonane, wyginęły w masowym wymieraniu lub zostały utracone w inny sposób. Biochemicy Francis Crick i Leslie Orgel położyli szczególny nacisk na tę niepewność: „W tej chwili nie mamy żadnych środków, by wiedzieć”, czy „prawdopodobnie będziemy sami w galaktyce (Wszechświecie)” lub czy „galaktyka może poruszać się z życie w wielu różnych formach”. Jako alternatywę dla abiogenezy na Ziemi zaproponowali hipotezę ukierunkowanej panspermii , która głosi, że życie na Ziemi zaczęło się od „mikroorganizmów wysłanych tutaj celowo przez technologiczne społeczeństwo na innej planecie, za pomocą specjalnego bezzałogowego statku kosmicznego dalekiego zasięgu”.

W 2020 roku w artykule naukowców z University of Nottingham zaproponowano „astrobiologiczną zasadę kopernikańską”, opartą na zasadzie przeciętności i spekulowano, że „inteligentne życie mogłoby powstać na innych planetach [podobnych do Ziemi], tak jak ma to miejsce na Ziemi, więc w ciągu kilku miliardów lat życie automatycznie uformuje się jako naturalna część ewolucji”. W ramach autorów, f l , fi i f c są ustawione na prawdopodobieństwo 1 (pewność). Ich wynikowe obliczenia wskazują, że w galaktyce istnieje ponad trzydzieści obecnych cywilizacji technologicznych (pomijając słupki błędów).

Frakcja powyższych, która rozwija inteligentne życie , np

Ta wartość pozostaje szczególnie kontrowersyjna. Ci, którzy opowiadają się za niską wartością, jak biolog Ernst Mayr , zwracają uwagę, że spośród miliardów gatunków, fi które istniały na Ziemi, tylko jeden stał się inteligentny, i stąd wnioskują o niewielkiej wartości . Podobnie hipoteza ziem rzadkich, pomimo ich niskiej wartości dla n e powyżej, również uważa , że ​​w analizie dominuje niska wartość fi . Zwolennicy wyższych wartości zwracają uwagę na ogólnie rosnącą złożoność życia w czasie i dochodzą do wniosku, że pojawienie się inteligencji jest prawie nieuniknione, co oznacza, że ​​fi zbliża się do 1. Sceptycy zwracają uwagę, że duży rozrzut wartości tego czynnika i innych sprawia, że ​​wszelkie szacunki są niewiarygodne . (Patrz krytyka ).

Ponadto, chociaż wydaje się, że życie rozwinęło się wkrótce po uformowaniu się Ziemi, eksplozja kambryjska , w której powstała duża różnorodność wielokomórkowych form życia, miała miejsce dość długo po uformowaniu się Ziemi, co sugeruje możliwość, że konieczne były specjalne warunki. Niektóre scenariusze, takie jak kula śnieżna Ziemi lub badania nad wydarzeniami wymierania, podniosły prawdopodobieństwo, że życie na Ziemi jest stosunkowo kruche. Badania jakiegokolwiek przeszłego życia na Marsie są istotne, ponieważ odkrycie, że życie powstało na Marsie, ale przestało istnieć, mogłoby podnieść oszacowanie f l , ale wskazywałoby, że w połowie znanych przypadków inteligentne życie nie rozwinęło się.

szacunki f i wpłynęły odkrycia, że ​​orbita Układu Słonecznego w galaktyce jest kołowa, w takiej odległości, że pozostaje poza ramionami spiralnymi przez dziesiątki milionów lat (unikając promieniowania z nowych ) . Również duży księżyc Ziemi może wspomagać ewolucję życia poprzez stabilizację osi obrotu planety .

Podjęto prace ilościowe, aby rozpocząć definiowanie . Jednym z przykładów jest analiza bayesowska opublikowana w 2020 roku. W podsumowaniu autor ostrzega, że ​​badanie to dotyczy warunków panujących na Ziemi. W kategoriach bayesowskich badanie sprzyja tworzeniu się inteligencji na planecie o identycznych warunkach jak na Ziemi, ale nie robi tego z dużą pewnością.

Planetolog Pascal Lee z Instytutu SETI sugeruje, że frakcja ta jest bardzo niska (0,0002). Oparł to oszacowanie na tym, ile czasu zajęło Ziemi rozwinięcie inteligentnego życia (1 milion lat od Homo erectus , w porównaniu do 4,6 miliarda lat od powstania Ziemi).

Ułamek powyższych ujawniający swoje istnienie poprzez wypuszczenie sygnału w kosmos, f c

Jeśli chodzi o celową komunikację, jedyny przykład, jaki mamy (Ziemia), nie zapewnia zbyt wyraźnej komunikacji, chociaż istnieją pewne wysiłki obejmujące tylko niewielką część gwiazd, które mogą szukać obecności człowieka. (Zobacz wiadomość Arecibo ). Istnieje wiele spekulacji , dlaczego cywilizacja pozaziemska może istnieć, ale nie chce się komunikować. Jednak celowa komunikacja nie jest wymagana, a obliczenia wskazują, że obecna lub niedaleka przyszłość technologia na poziomie Ziemi może być wykrywalna przez cywilizacje niewiele bardziej zaawansowane niż dzisiejsi ludzie. Według tego standardu Ziemia jest komunikującą się cywilizacją.

Innym pytaniem jest, jaki procent cywilizacji w galaktyce jest wystarczająco blisko, abyśmy mogli wykryć, zakładając, że wysyłają sygnały. Na przykład istniejące ziemskie radioteleskopy były w stanie wykryć ziemskie transmisje radiowe tylko z odległości mniej więcej roku świetlnego.

Czas życia takiej cywilizacji, w której przekazuje swoje sygnały w kosmos, L

Michael Shermer oszacował L na 420 lat, opierając się na czasie trwania sześćdziesięciu historycznych cywilizacji ziemskich. Wykorzystując 28 cywilizacji nowszych niż Cesarstwo Rzymskie, oblicza liczbę 304 lat dla „nowoczesnych” cywilizacji. Na podstawie wyników Michaela Shermera można również argumentować, że po upadku większości tych cywilizacji nastąpiły późniejsze cywilizacje, które kontynuowały technologie, więc wątpliwe jest, aby były to odrębne cywilizacje w kontekście równania Drake'a. W wersji rozszerzonej, uwzględniającej liczbę ponownych pojawień , ten brak konkretności w definiowaniu pojedynczych cywilizacji nie ma znaczenia dla efektu końcowego, gdyż taki obrót cywilizacyjny można by opisać raczej jako wzrost liczby ponownych pojawień się niż wzrost L , stwierdzając, że cywilizacja pojawia się ponownie w postaci kolejnych kultur. Ponadto, ponieważ nikt nie mógł komunikować się w przestrzeni międzygwiezdnej, metoda porównywania z cywilizacjami historycznymi mogłaby zostać uznana za nieważną.

David Grinspoon argumentował, że gdy cywilizacja rozwinie się wystarczająco, może przezwyciężyć wszelkie zagrożenia dla jej przetrwania. Będzie wtedy trwać przez czas nieokreślony, przez co wartość L może wynosić miliardy lat. Jeśli tak jest, to sugeruje, że Droga Mleczna mogła stale gromadzić zaawansowane cywilizacje od czasu jej powstania. zastąpienie ostatniego czynnika L f IC · T , gdzie f IC jest ułamkiem komunikujących się cywilizacji, które stają się „nieśmiertelne” (w tym sensie, że po prostu nie wymierają), a T reprezentujące długość czasu podczas którym ten proces się toczy. Ma to tę zaletę, że T byłoby stosunkowo łatwą do odkrycia liczbą, ponieważ byłby to po prostu jakiś ułamek wieku wszechświata.

Postawiono również hipotezę, że gdy cywilizacja nauczy się bardziej zaawansowanej, jej długowieczność może wzrosnąć, ponieważ może uczyć się na doświadczeniach innych.

Astronom Carl Sagan spekulował, że wszystkie terminy, z wyjątkiem czasu życia cywilizacji, są stosunkowo wysokie, a czynnikiem decydującym o tym, czy we wszechświecie jest duża, czy mała liczba cywilizacji, jest czas życia cywilizacji, czyli innymi słowy, zdolność cywilizacji technologicznych do unikania samozniszczenia. W przypadku Sagana równanie Drake'a było silnym czynnikiem motywującym jego zainteresowanie kwestiami środowiskowymi i jego wysiłki, aby ostrzec przed niebezpieczeństwami wojny nuklearnej .

Inteligentna cywilizacja może nie być organiczna, ponieważ niektórzy sugerują, że ogólna sztuczna inteligencja może zastąpić ludzkość.

Zakres wyników

Jak zauważyło wielu sceptyków, równanie Drake'a może dawać bardzo szeroki zakres wartości, w zależności od założeń, ponieważ wartości używane w częściach równania Drake'a nie są dobrze ustalone. W szczególności wynikiem może być N ≪ 1 , co oznacza, że ​​prawdopodobnie jesteśmy sami w galaktyce, lub N ≫ 1 , co oznacza, że ​​istnieje wiele cywilizacji, z którymi możemy się skontaktować. Jednym z niewielu punktów ogólnej zgody jest to, że obecność ludzkości implikuje prawdopodobieństwo pojawienia się inteligencji większe od zera.

Jako przykład niskiego oszacowania, łączącego tempo formowania się gwiazd NASA, wartość hipotezy rzadkiej Ziemi f p · n e · f l = 10-5 , pogląd Mayra na powstawanie inteligencji, pogląd Drake'a na komunikację i oszacowanie czasu życia Shermera:

R ∗ = 1,5–3 rok −1 , fa p · n mi · fa l = 10 −5 , fa ja = 10 −9 , fa do = 0,2 [Drake, powyżej] i L = 304 lata

daje:

N = 1,5 × 10-5 × 10-9 × 0,2 × 304 = 9,1 × 10-13

tj. sugerując, że prawdopodobnie jesteśmy sami w tej galaktyce i prawdopodobnie w obserwowalnym wszechświecie.

Z drugiej strony, przy większych wartościach dla każdego z powyższych parametrów, można wyprowadzić wartości N większe niż 1. Dla każdego z parametrów zaproponowano następujące wyższe wartości:

R ∗ = 1,5–3 rok −1 , fa p = 1 , n mi = 0,2 , fa l = 0,13 , fa ja = 1 , fa do = 0,2 [Drake, powyżej] i L = 10 · 9 lat

Zastosowanie tych parametrów daje:

N = 3 × 1 × 0,2 × 0,13 × 1 × 0,2 × 10 9 = 15 600 000

Monte Carlo oszacowań czynników równania Drake'a oparte na gwiezdnym i planetarnym modelu Drogi Mlecznej spowodowały, że liczba cywilizacji różni się 100-krotnie.

kiedykolwiek istniały inne gatunki technologiczne ?

W 2016 roku Adam Frank i Woodruff Sullivan zmodyfikowali równanie Drake'a, aby określić, jak mało prawdopodobne jest pojawienie się gatunku technologicznego na danej planecie nadającej się do zamieszkania, aby dać wynik, że Ziemia jest gospodarzem jedynego gatunku technologicznego, jaki kiedykolwiek powstał , przez dwa przypadków: (a) ta Galaktyka i (b) wszechświat jako całość. Zadając to inne pytanie, usuwa się niepewność dotyczącą życia i jednoczesnej komunikacji. Ponieważ liczbę planet nadających się do zamieszkania na gwiazdę można dziś rozsądnie oszacować, jedyną niewiadomą w równaniu Drake'a jest prawdopodobieństwo, że planeta nadająca się do zamieszkania kiedykolwiek rozwinie gatunek technologiczny w ciągu swojego życia. Aby Ziemia miała jedyny gatunek technologiczny, jaki kiedykolwiek pojawił się we wszechświecie, obliczają prawdopodobieństwo, że jakakolwiek nadająca się do zamieszkania planeta kiedykolwiek rozwinie gatunek technologiczny, musi być mniejsze niż 2,5 × 10-24 . Podobnie, aby Ziemia była jedynym przypadkiem gospodarza gatunku technologicznego w historii tej Galaktyki, prawdopodobieństwo na 60 miliardów , że planeta strefy nadającej się do zamieszkania kiedykolwiek będzie gospodarzem gatunku technologicznego, musi być mniejsze niż 1,7 × 10-11 (około 1 ) . Liczba dla wszechświata sugeruje, że jest bardzo mało prawdopodobne, aby Ziemia była gospodarzem jedynych gatunków technologicznych, jakie kiedykolwiek miały miejsce. Z drugiej strony, w przypadku tej Galaktyki należy pomyśleć, że mniej niż 1 na 60 miliardów planet nadających się do zamieszkania rozwija gatunek technologiczny, aby nie było co najmniej drugiego przypadku takiego gatunku w minionej historii tej Galaktyki.

modyfikacje

Jak zauważyło wielu obserwatorów, równanie Drake'a jest bardzo prostym modelem, w którym pomija się potencjalnie istotne parametry, i zaproponowano wiele zmian i modyfikacji równania. Na przykład jedna linia modyfikacji próbuje wyjaśnić niepewność związaną z wieloma terminami. Połączenie szacunków pierwotnych sześciu czynników dokonanych przez głównych badaczy za pomocą procedury Monte Carlo prowadzi do uzyskania najlepszej wartości dla czynników niezwiązanych z długowiecznością wynoszącej 0,85 1/rok. Wynik ten nieznacznie różni się od oszacowania jedności podanego zarówno przez Drake'a, jak i raport Cyclopsa.

Inni zauważają, że równanie Drake'a ignoruje wiele koncepcji, które mogą mieć znaczenie dla szans na kontakt z innymi cywilizacjami. Na przykład David Brin stwierdza: „Równanie Drake'a mówi jedynie o liczbie miejsc, w których spontanicznie powstają ETI. Równanie nie mówi nic bezpośrednio o przekroju kontaktowym między ETIS a współczesnym społeczeństwem ludzkim”. Ponieważ społeczność SETI interesuje się przekrojem styku, zaproponowano wiele dodatkowych czynników i modyfikacji równania Drake'a.

Kolonizacja
Zaproponowano uogólnienie równania Drake'a w celu uwzględnienia dodatkowych efektów kolonizacji innych układów gwiezdnych przez obce cywilizacje . Każde pierwotne miejsce rozszerza się z prędkością ekspansji v i ustanawia dodatkowe miejsca, które przetrwają całe życie L . Rezultatem jest bardziej złożony zestaw 3 równań.
Współczynnik ponownego pojawienia się Równanie
Drake'a można ponadto pomnożyć przez liczbę przypadków, w których inteligentna cywilizacja może pojawić się na planetach, na których zdarzyło się to raz. Nawet jeśli inteligentna cywilizacja dobiegnie końca swojego życia po, na przykład, 10 000 latach, życie może nadal panować na planecie przez miliardy lat, umożliwiając ewolucję następnej cywilizacji . W ten sposób kilka cywilizacji może pojawiać się i znikać podczas życia jednej i tej samej planety. Tak więc, jeśli n r jest średnią liczbą przypadków ponownego pojawienia się nowej cywilizacji na tej samej planecie, na której kiedyś pojawiła się i zakończyła poprzednia cywilizacja, to całkowita liczba cywilizacji na takiej planecie wyniosłaby 1 + n r , co jest rzeczywistą czynnik ponownego pojawienia się dodany do równania.
Czynnik zależy od tego, co ogólnie jest przyczyną wymierania cywilizacji . Jeśli jest to generalnie spowodowane czasową niezdolnością do zamieszkania, na przykład zimą nuklearną , wówczas nr . może być stosunkowo wysoki Z drugiej strony, jeśli jest to generalnie spowodowane trwałą niezdatnością do zamieszkania, taką jak ewolucja gwiazd , wówczas nr . może być bliskie zeru W przypadku całkowitego wyginięcia życia podobny czynnik może mieć zastosowanie do f l , czyli ile razy życie może pojawić się na planecie, na której pojawiło się raz.
Czynnik METI
Alexander Zaitsev powiedział, że bycie w fazie komunikacji i emitowanie dedykowanych wiadomości to nie to samo. Na przykład ludzie, chociaż znajdują się w fazie komunikacyjnej, nie są cywilizacją komunikacyjną; nie praktykujemy takich działań jak celowe i regularne przekazywanie wiadomości międzygwiezdnych. Z tego powodu zasugerował wprowadzenie czynnika METI (przesyłanie wiadomości do inteligencji pozaziemskiej) do klasycznego równania Drake'a. Zdefiniował ten czynnik jako „ułamek cywilizacji komunikacyjnych z wyraźną i nieparanoiczną świadomością planetarną” lub, inaczej mówiąc, ułamek cywilizacji komunikacyjnych, które faktycznie angażują się w celową transmisję międzygwiezdną.
Czynnik METI jest nieco mylący, ponieważ aktywna, celowa transmisja wiadomości przez cywilizację nie jest wymagana, aby mogły one otrzymać transmisję wysłaną przez inną, która szuka pierwszego kontaktu. Wymagane jest jedynie, aby dysponowali sprawnymi i kompatybilnymi systemami odbiorników; jest to jednak zmienna, której ludzie nie są w stanie dokładnie oszacować.
Gazy biogenne
Astronom Sara Seager zaproponowała zmienione równanie, które koncentruje się na poszukiwaniu planet z gazami biosygnaturowymi. Gazy te są wytwarzane przez żywe organizmy, które mogą gromadzić się w atmosferze planety do poziomów, które można wykryć za pomocą odległych teleskopów kosmicznych.
Równanie Seagera wygląda następująco:
wykrywalnymi
oznakami życia
N ∗ = liczba obserwowanych gwiazd
F Q = ułamek gwiazd, które są spokojne
F HZ = ułamek gwiazd z planetami skalistymi w ekosferze
F O = ułamek tych planet, które można zaobserwować
F L = ułamek, który mają życie
F S = ułamek, w którym życie wytwarza wykrywalny gaz sygnaturowy
Seager podkreśla: „Nie odrzucamy równania Drake'a, które jest naprawdę innym tematem”, wyjaśniając: „Odkąd Drake wymyślił to równanie, mamy odkrył tysiące egzoplanet. My, jako społeczność, zrewolucjonizowaliśmy nasze poglądy na temat tego, co może tam być. A teraz mamy prawdziwe pytanie, które nie jest związane z inteligentnym życiem: czy możemy wykryć jakiekolwiek oznaki życia w jakikolwiek sposób w bardzo bliskiej przyszłości?”

Krytyka

Krytyka równania Drake'a wynika głównie z obserwacji, że kilka wyrazów w równaniu jest w dużej mierze lub całkowicie opartych na przypuszczeniach. Tempo powstawania gwiazd jest dobrze znane, a częstość występowania planet ma solidne podstawy teoretyczne i obserwacyjne, ale inne składniki równania stają się bardzo spekulatywne. Niepewność dotyczy obecnego rozumienia ewolucji życia, inteligencji i cywilizacji, a nie fizyki. Dla niektórych parametrów nie są możliwe oszacowania statystyczne, w przypadku których znany jest tylko jeden przykład. Wynik netto jest taki, że równania nie można użyć do wyciągnięcia jakichkolwiek jednoznacznych wniosków, a wynikający z tego margines błędu jest ogromny, daleko poza tym, co niektórzy uważają za dopuszczalne lub znaczące.

Jedną z odpowiedzi na taką krytykę jest to, że chociaż równanie Drake'a obejmuje obecnie spekulacje na temat niezmierzonych parametrów, miało ono służyć jako sposób na stymulowanie dialogu na te tematy. Następnie skupiamy się na tym, jak postępować eksperymentalnie. Rzeczywiście, Drake pierwotnie sformułował to równanie jedynie jako program dyskusji na konferencji Green Bank.

Paradoks Fermiego

Główny artykuł: paradoks Fermiego

Cywilizacja trwająca dziesiątki milionów lat mogłaby rozprzestrzeniać się po całej galaktyce, nawet z niewielką prędkością, jaką można przewidzieć przy dzisiejszej technologii. Jednak nie znaleziono żadnych potwierdzonych oznak cywilizacji ani inteligentnego życia gdzie indziej, ani w tej Galaktyce, ani w obserwowalnym wszechświecie składającym się z 2 bilionów galaktyk. Zgodnie z tym tokiem myślenia tendencja do zapełniania (lub przynajmniej eksploracji) całego dostępnego terytorium wydaje się uniwersalną cechą istot żywych, więc Ziemia powinna być już skolonizowana lub przynajmniej odwiedzona, ale nie ma na to dowodów istnieje. Stąd pytanie Fermiego „Gdzie są wszyscy?”.

Zaproponowano wiele wyjaśnień, aby wyjaśnić ten brak kontaktu; książka opublikowana w 2015 roku zawiera 75 różnych wyjaśnień. Pod względem równania Drake'a wyjaśnienia można podzielić na trzy klasy:

Te toki rozumowania prowadzą do hipotezy Wielkiego Filtra , która głosi, że skoro nie obserwuje się cywilizacji pozaziemskich pomimo ogromnej liczby gwiazd, przynajmniej jeden krok w tym procesie musi działać jako filtr, aby zmniejszyć ostateczną wartość. Zgodnie z tym poglądem, albo powstanie inteligentnego życia jest bardzo trudne, albo czas życia zaawansowanych technologicznie cywilizacji, albo okres czasu, w którym ujawniają one swoje istnienie, musi być relatywnie krótki.

Analiza przeprowadzona przez Andersa Sandberga , Erica Drexlera i Toby'ego Orda sugeruje „istotne prawdopodobieństwo ex ante , że w naszym obserwowalnym wszechświecie nie ma innego inteligentnego życia”.

W fikcji i kulturze popularnej

Równanie zostało przytoczone przez Gene'a Roddenberry'ego jako potwierdzające wielość zamieszkałych planet pokazanych w serialu telewizyjnym Star Trek , który stworzył. Jednak Roddenberry nie miał z nim równania i był zmuszony „wymyślić” je dla swojej pierwotnej propozycji. Wymyślone równanie stworzone przez Roddenberry'ego to:

Jednak liczba podniesiona do pierwszej potęgi jest po prostu samą liczbą.

Zobacz też

Notatki

Dalsza lektura

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Drake_equation&oldid=1131332103 ”