To je jedna z nejstarších otázek vědy. Letos jsme s kolegou Woodym Sullivanem publikovali článek v Astrobiologii, ve kterém představujeme nové výsledky, které podle mého názoru vrhají nové světlo na tento problém. Před měsícem jsem na základě našich výsledků napsal populární článek pro New York Times s provokativním nadpisem „Ano, mimozemšťané existují“. Článek vygeneroval určité množství buzzů a řadu odpovědí. Někdo souhlasil, někdo argumentoval a někdo mě dokonce naléhal, abych vyřešil problém UFO (promiň, ale tohle není moje).
Nyní bych chtěl znovu mluvit o našich zjištěních a podrobněji vysvětlit jejich význam a hranice. Obzvláště důležité je reagovat na dva vynikající kontroverzní články publikované Rossem Andersenem v Atlantiku a Ethanem Siegelem ve Forbesu. Andersen ani Siegel nesouhlasí s mými argumenty - a oběma se jim podařilo najít dobré námitky proti nim. V podstatě je hlavní věcí ve vědě (nemluvím o popíračích globálního oteplování) diskuse. Oba moji oponenti jsou velmi dobří v psaní a jejich skepticismus mě nutil přemýšlet více o našich nápadech se spoluautorem. Celkově vzato to bylo docela užitečné.
Ihned udělám jednu rezervaci. Článek vyšel příliš dlouho, protože jsem musel věnovat pozornost pozadí, ale bez tohoto by se význam mých argumentů mohl jednoduše ztratit. Ti, kdo znají Drakeovu rovnici a její historii, mohou přeskočit další sekci.
Souvislosti problému
V roce 1961 uspořádal astronom Frank Drake konferenci o možnostech mezihvězdné komunikace. Drake se rozhodl začít jednoduchou otázkou: kolik mimozemských civilizací existuje v galaxii (řekněme jim exocivilizace)? Pro usnadnění diskuse identifikoval Drake sedm parametrů, z nichž každý odpovídal jednomu aspektu problému, a zahrnul je jako faktory do rovnice pro celkový počet existujících exocivilizací (N). Drakeova rovnice vypadá takto.
R * v tom je počet hvězd vytvořených za rok v naší galaxii; fp je zlomek hvězd s planetami; ne je průměrný počet planet pro každou hvězdu umístěnou v takzvané obyvatelné zóně (tj. mající podmínky příznivé pro původ života); fl je zlomek planet, na nichž dochází k životu; fi je podíl obývaných planet, na nichž vzniká inteligence; fс je podíl planet, na nichž se vyvíjejí pokročilé technologické civilizace. Posledním (a nejproblematičtějším) faktorem je L, průměrná životnost technologické civilizace.
Drakeova rovnice je považována za jeden z klíčových nástrojů pro studium otázky života ve vesmíru. Posledních 50 let sloužilo jako referenční bod pro astronomy zabývající se tímto problémem.
Je třeba poznamenat, že v roce 1961, když Drake sestavoval svou rovnici, bylo něco známo pouze o prvním faktoru - počtu hvězd vytvořených za rok. Všechny ostatní parametry nebyly známy. To znamenalo, že na dlouhou dobu mohli vědci používající Drakeovu rovnici spekulovat pouze o jejich hodnotách. Optimisté vybrali možnosti vedoucí k vysokým hodnotám N, pesimisté vybrali možnosti vedoucí k nízkým hodnotám. Byla to záležitost vkusu.
Propagační video:
Poté však došlo k exoplanetární revoluci. V posledních 20 letech astronomické objevy změnily způsob, jakým přemýšlíme o planetách obíhajících jiné hvězdy. Po cestě byly stanoveny hodnoty dalších dvou členů Drakeovy rovnice (fp a ne). Ukázalo se, že všude jsou planety. Téměř každá hvězda na obloze má alespoň jednu planetu.
Nové nápady
Woody a já jsme se rozhodli využít tohoto obrovského skoku a udělat něco, co, pokud víme, nikdo zatím neudělal - řekněme, na základě nových důkazů, něco více definitivního ohledně exocivilizací.
Za tímto účelem jsme změnili klíčovou otázku. Klasika „Kolik exocivilizací je nyní?“nahradili jsme slovy „Kolik exocivilizací se kdy stalo?“Tento přístup nám umožnil ignorovat faktor L, délku života a také přehodnotit tři neznámé pravděpodobnosti spojené se životem (fl, fi a fc). Místo toho, abychom se na ně dívali samostatně, jsme je spojili. To znamenalo, že jsme se zajímali o všechno společně - celý proces od vzniku života po vytvoření pokročilé civilizace. Náš nový faktor jsme nazvali „biotechnická pravděpodobnost“- fbt. Ve skutečnosti mluvíme o produktu stejných tří neznámých z Drakeovy rovnice. V jazyce matematiky to vypadá jako fbt = fl * fi * fс.
Tento způsob pohledu na problém - použití nových dat z exoplanetu a transformace vzorce - poskytuje empirické omezení na otázku, na kterou se Drakeova rovnice obvykle nezaměřuje. Zde je otázka:
Jaká je biotechnická pravděpodobnost, že jedna planeta bude pro nás jedinou civilizací, která kdy existovala v dějinách vesmíru?
S ohledem na údaje o exoplanetách jsme dostali výsledek: 10–22 nebo jeden z deseti miliard bilionů. Tuto postavu nazýváme „pesimistická linie“. Může být interpretován různými způsoby.
Nejprve si představte mnoho, mnoho planet v obyvatelné zóně - to je planety, jejichž oběžné dráhy umožňují existenci tekuté vody. Podle našich zjištění bude lidstvo jedinečné, pouze pokud budete muset najít exocivilizaci, budete muset prohledat deset miliard bilionů planet.
Za druhé, musíte pochopit, že před námi nikdo nemohl říci, co v tomto případě znamená slovo „pesimismus“. Měl by být tento fbt považován za „pesimistický“na úrovni jednoho až milionu nebo miliardy? Před zveřejněním našeho článku neexistovala jasná hranice, za kterou by hodnoty životních proměnných Drakeovy rovnice znamenaly, že jsme v tomto světě v plném smyslu slova samotného. Woody a já jsme však zjistili, že pokud si příroda ve své nekonečné moudrosti vybere hodnotu menší než jeden z deseti miliard bilionů, budeme jedinou civilizací v dějinách vesmíru. Pokud si však zvolila hodnotu přesahující deset miliard bilionů, život, intelekt a civilizace již existovaly před námi.
Kritika
Jeden z deseti miliard bilionů je velmi malý. Jak jsem psal v New York Times, na základě toho lze předpokládat, že bývalé civilizace s největší pravděpodobností existovaly před námi - a mohlo jich být mnoho. Tento závěr jsem považoval za nejlogičtější.
Ne všichni se mnou však souhlasili. Jednou ze základních námitek vznesených mými odpůrci bylo, že ačkoliv 10-22 opravdu nestačí, neprokazuje to existenci exocivilizací. Zejména se Andersenovi nelíbilo věta: „… [C] teplo pesimismu nutné k pochybnostem o existenci pokročilé mimozemské civilizace najednou je v rozporu se zdravým rozumem.“
V tom musím souhlasit s kritikou. Neměl jsem mluvit o rozporech se zdravým rozumem. Přestože je „pesimistická linie“velmi nízká, je docela přijatelné předpokládat, že jsme v dějinách vesmíru jedinečným jevem. Ve skutečnosti je jediným empiricky rozumným úsudkem Woody a já máme právo učinit toto: můžeme s jistotou říci, kde klesá linie pesimismu (jedna z deseti miliard bilionů). Vzhledem k dostupným datům je docela možné formulovat racionální teorii, která tvrdí, že skutečná hodnota biotechnické pravděpodobnosti je menší než 10-22.
Andersen a Siegel se však neshodneme na tom, jak interpretovat náš výsledek. Nejprve nesouhlasím s tím, že myšlenka biotechnické pravděpodobnosti nějak zakrývá skutečnost, že všechny proměnné související s životem v Drakeově rovnici mohou být teoreticky extrémně malé. Atlantický článek byl nazván (ačkoliv není jisté, že Andersen má co do činění s tímto nadpisem) „Matematické hry neudělají cizince realitou.“To mě opravdu rozesmálo, protože v naší práci nejsou žádné „matematické hry“.
Přestože jsme si zpočátku stanovili obtížnější úkol, nakonec se vše zjednodušilo. Prostě jsme vzali v úvahu počet planet v obytné zóně v pozorovatelném vesmíru. Je třeba poznamenat, že naše „pesimistická vlastnost“neignoruje možné malé hodnoty jednotlivých proměnných. Všechny jsme vzali v úvahu.
Takto to funguje.
Nejprve předpokládejme, že zvažujeme pravděpodobnost narození života na planetě v obyvatelné zóně rovnou jednomu z milionu (fl = 10-6), pravděpodobnost zrození inteligence - rovnou jednomu z milionu (fi = 10-6) a pravděpodobnost vytvoření tohoto inteligentního život technologické civilizace je přesně stejný (ft = 10-6). To znamená biotechnologickou pravděpodobnost jednoho milionu bilionů (10-6 * 10-6 * 10-6 = 10-18). Jak vidíte, žádné triky. Jakékoli argumenty o nízké pravděpodobnosti vzniku života nebo o vývoji rozumu či vytvoření civilizace tak ztratí svůj význam - to vše je již zahrnuto do konceptu biotechnické pravděpodobnosti.
Povšimněte si, že hodnoty proměnných uvedených v předchozím odstavci by znamenaly, že v historii vesmíru bylo 10 000 exocivilizací.
Kromě toho, i když doposud máme dostatek dat pouze k tomu, abychom nakreslili linii pesimismu, samotná historie diskuse kolem Drakeovy rovnice nám poskytuje velké množství materiálu, který nám umožňuje hlouběji přemýšlet o našich výsledcích. Zatímco mnozí tvrdili, že exocivilizace musí být vzácná, téměř nikdy nevysvětlily, co v tomto kontextu znamená „vzácný“. Zároveň, pokud se podíváte blíže, často ti, kdo hovořili o vzácnosti, ve skutečnosti znamenali frekvenci o několik řádů vyšší než 10-22 - naši linii pesimismu.
To lze snadno ukázat na jednom dobře známém příkladu. V roce 1983 fyzik Brandon Carter předložil nesmírně geniální argument proti exocivilizaci, založený na důkazu, že to trvalo čas, než se objevila inteligence na Zemi srovnatelná s věkem Slunce. Na základě této skutečnosti dospěl k závěru, že za účelem vytvoření inteligence evoluce provedla řadu „náročných kroků, z nichž každý byl extrémně nepravděpodobný.
Za předpokladu, že existuje deset takových evolučních „kroků“, vypočítal, že celková pravděpodobnost výskytu exocivilizace je 10-20. Podle jeho názoru je tento závěr „více než dost, abychom se ujistili, že naše úroveň vývoje je pro pozorovací vesmír jedinečná“.
To však není! Náš „pesimistický rys“naznačuje, že Carterův výpočet ponechává prostor pro stovky exocivilizací. Carter si myslel, že zaujímá hyper pesimistický postoj, ale ve skutečnosti se ukázal jako optimista. Je třeba také poznamenat, že moderní vědci se domnívají, že existuje pouze pět „náročných kroků“(pokud existují). Vezmeme-li v úvahu další čísla, která Carter dal jeho práci, budeme v tomto případě hovořit o pravděpodobnosti rovné 10-10. V kombinaci s naším „rysem pesimismu“to znamená možnou existenci - v různých časech - bilionových exocivilizací. (Nezapomeňte, že autoři, jako je Mario Livio, argumentují, že podkopávají samotné základy Carterovy hypotézy.)