Семьдесят лет назад итало-американский физик-ядерщик Энрико Ферми задал своим коллегам вопрос во время беседы за обедом . Если жизнь является обычным явлением в нашей Вселенной, почему мы не можем увидеть никаких доказательств ее активности там (иначе говоря, «где все?») Семьдесят лет спустя этот вопрос вызвал столько же предложенных решений относительно того, как внеземной разум ( ETI) могут быть обычным явлением, но оставаться незамеченными нашими инструментами.
Были рассмотрены некоторые возможности, заключающиеся в том, что человечество могло быть одиноким во Вселенной, рано присоединившись к вечеринке , или еще не в состоянии их заметить. Но в недавнем исследовании Робин Хэнсон (создатель Великого фильтра ) и междисциплинарная команда предлагают новую модель для определения того, когда сюда прибудут инопланетяне. Согласно их исследованию, человечество рано во Вселенной и встретит других через 200–2 млрд лет.
Робин Хэнсон не только является сотрудником Института будущего человечества (FHI) при Оксфордском университете, но и является профессором экономики в Университете Джорджа Мейсона . К нему присоединились коллеги из Центра теории частиц и факультета математических наук Университета Дарема, факультета машинного обучения Университета Карнеги-Меллона и международной торговой фирмы Jump Trading .
Короче говоря, «модель захватывающих инопланетян» предполагает, что цивилизации рождаются в соответствии с серией этапов, аналогичных тому, что мы видим в биологической эволюции жизни здесь, на Земле. Эти цивилизации, которые Хэнсон и его коллеги называют «захватывающими цивилизациями» (GC), затем будут расширяться с обычной скоростью, изменят объем занимаемого ими пространства и предотвратят возникновение технологически продвинутых цивилизаций (подобных сегодняшнему человечеству). в этих томах. Модель имеет три параметра, состоящие из:
Скорость (ы) расширения из-за того, что мы не видим громких инопланетных объемов в нашем небе,
Сила (сущ.) Из истории значительных событий в эволюции жизни на Земле,
Константа (k) при условии, что наша дата является случайной выборкой из дат их появления.
Модель предполагает, что скорость распространения инопланетных цивилизаций может быть оценена на основании того факта, что мы (13,8 миллиарда лет после Большого взрыва) не обнаруживаем их присутствия в настоящее время, количество времени, необходимое для развития развитой жизни. (на основе) и предположении, что положение человечества в пространстве и времени не является чем-то необычным по сравнению с появлением передовых и расширяющихся цивилизаций (аналогично Принципу Коперника ).
Исходя из этого, Хэнсон и его команда. Более того, Хэнсон и его коллеги смогли произвести оценки того, где находятся ШС в нашей Вселенной, какую часть Вселенной они уже занимали и сколько времени пройдет, прежде чем мы с ними столкнемся.
"Где все?"
Первый параметр ( ы ) восходит к парадоксу Ферми, как первоначально сформулировали Майкл Харт и Фрэнк Типлер), который относится к очевидному несоответствию между статистической вероятностью существования разумной жизни в нашей Вселенной и отсутствием доказательств этого. В рамках этой теоретической основы ученые вынуждены искать объяснения того, как разумная жизнь могла быть повсеместной, но до сих пор оставалась невидимой для человеческих инструментов.
Как уже отмечалось, это привело к появлению различных предложенных резолюций за последние несколько десятилетий. Некоторые ключевые соображения включают временную шкалу Вселенной и эволюцию жизни на Земле. Текущие оценки показывают, что Вселенной 13,8 миллиарда лет (± 40 миллионов лет), в то время как Солнечная система и планета Земля сформировались примерно 4,5 миллиарда лет назад. На основании самых последних окаменелых свидетельств считается, что самые ранние формы жизни возникли между 4,2 и 3,8 миллиардами лет назад.
Между тем, человечество существовало только последние 200 000 лет истории Земли и достигло уровня технологического развития, позволяющего проводить исследования SETI в течение примерно 70 лет. Учитывая несоответствие между этими числами, многие ученые утверждают, что это простой антропоцентризм, предполагающий, что человечество могло быть самым развитым разумом (или, что еще хуже, единственным) во Вселенной.
С другой стороны, некоторые утверждают, что если бы разумные виды возникли за миллионы или миллиарды лет до того, как люди вообще существовали, не стали бы они в значительной степени заселять видимую Вселенную? Разве тот факт, что мы не видим никаких GC, когда смотрим в ночное небо, не поддерживает идею о том, что там никого нет, или, по крайней мере, пока что мы не в состоянии общаться с нами?
Другие до сих пор утверждают, что эволюционная шкала в 4,5 миллиарда означает, что только долгоживущие звезды и планеты могут поддерживать жизнь, например, M-тип (красные карлики). Известно, что эти звезды имеют невероятно долгую продолжительность жизни, оставаясь в фазе своей главной последовательности до триллионов лет. В то же время недавние исследования экзосолнечных планет показали, что они являются наиболее вероятным местом для обнаружения каменистых планет, вращающихся в пределах их обитаемых зон (HZ) . Как Хэнсон объяснил Universe Today по электронной почте:
«95% планет находятся вокруг более долгоживущих звезд, чем наша, и большинство из них живут дольше триллиона лет. Более того, развитая жизнь, такая как мы, должна появиться ближе к концу жизни планеты, поскольку жизнь должна сначала пройти через множество этапов. Так что мы довольно рано по сравнению с тем, когда мы ожидали появления развитой жизни ».
Таким образом, хотя наша планета существовала только в течение последних 30% Вселенной, наша эволюционная шкала времени соответствует 1% продолжительности жизни долгоживущих планет. По сути, это означает, что 99% продвинутых форм жизни в нашей Вселенной появятся после сегодняшнего дня. Добавьте к этому тот факт, что мы не видим свидетельств существования инопланетных цивилизаций, населяющих большую часть космоса (что становится более вероятным со временем), и вы останетесь с предрешенным выводом, что человечество - это «раннее прибытие».
Шагая с трудом!
Второй параметр ( n ) основан на представлении о том, что биологическая эволюция может быть смоделирована на основе ряда шагов. Эта концепция была введена австралийским физиком и членом Королевского общества (FRS) Брэндоном Картером, известным создателем Антропного принципа . В ответ на то, что он считал чрезмерным расширением принципа Коперника в космологии, этот принцип утверждает, что само существование разумной жизни указывает на то, что сама Вселенная способствует ее созданию.
В исследовании 1983 года под названием « Антропный принцип и его значение для биологической эволюции » Картер представил статистическую модель того, как цивилизации, подобные нашей, могут возникнуть из простой мертвой материи посредством ряда промежуточных этапов. С тех пор многие ученые основывались на его модели, в том числе и сам Хэнсон. В 1996 году Хэнсон опубликовал эссе под названием « Великий фильтр - мы почти прошли?» », Где он предположил, что парадокс Ферми мог быть результатом того, что один или несколько из этих шагов были маловероятными.
Используя жизнь на Земле в качестве образца, Хэнсон утверждал, что существует восемь возможных шагов между самыми ранними известными формами жизни и тем местом, где находится человечество сегодня, а девятый шаг представляет наше возможное будущее. Они состоят из:
Обитаемая звездная система (органические и обитаемые планеты)
Репродуктивные молекулы (например, РНК)
Прокариотическая одноклеточная жизнь
Эукариотическая одноклеточная жизнь
Половое размножение
Многоклеточная жизнь
Животные, способные использовать инструменты
Индустриальная цивилизация
Широкомасштабная колонизация
С каждым шагом вероятность отказа возрастает - ситуацию, которую Хэнсон резюмировал, используя аналогию взлома замков. Представьте, что у вас есть серия замков, которые вам нужно взломать до крайнего срока, и они имеют разные уровни сложности. Вероятность взлома всех замков до истечения крайнего срока является степенным законом, когда изменение одной величины приводит к пропорциональному увеличению другой величины.
Для данного исследования Хэнсон и его коллеги пересмотрели эти шаги, приняв во внимание, что для достижения одних может потребоваться больше времени, чем для других (то, что они называют «легкими» или «сложными» шагами). Комбинация этих шагов - это то, что они назвали «степенным законом жестких шагов», где каждый шаг влияет на то, сможет ли вид достаточно продвинуться до того, как другой GC займет их пространство и подавит их. Как объяснил Хэнсон:
«Время событий в истории жизни на Земле предполагает, что существовало 3–9 трудных шагов, которые пришлось пройти жизни, чтобы достичь нашего уровня, и что большинство планет, подобных нашей, никогда не достигают нашего уровня, пока окно для жизни на этой планете не закроется. , - сказал Хэнсон. «Таким образом, такая развитая жизнь, как наша, встречается редко. Мы также можем видеть, что это случается редко, потому что мы не видим никакой жизни на более продвинутом уровне, оказывающем большие видимые воздействия на Вселенную.
«Таким образом, мы знаем, что существует« великий фильтр », стоящий между простой мертвой материей и продолжающейся продолжительной жизнью. Наш новый анализ позволяет нам оценить числовую величину этого фильтра. Развитая жизнь на уровне хищных пришельцев появляется примерно один раз на миллион галактик до крайнего срока для хищных пришельцев ».
Другими словами, существует крайний срок для развитой жизни во Вселенной, когда она должна возникнуть и достичь сложности, прежде чем ее настигнет более древний и продвинутый вид. Перспектива того, что человечество появится во Вселенной не только в одиночку, - предполагает, что существует множество GC, а также тех, которые еще не достигли продвинутой стадии развития.
«Если случайным образом появляются инопланетные цивилизации, которые затем расширяются, чтобы переделать вселенную, тогда, когда вся Вселенная будет заполнена такими инопланетянами, не останется никаких мест для жизни, чтобы развиться до нашего уровня», - добавил Хэнсон. «То есть« грабительские инопланетяне »устанавливают крайний срок, к которому должна появиться развитая жизнь. Этот крайний срок наступит через несколько миллиардов лет. Относительно этого крайнего срока мы еще не рано ».
Громко!
Последний параметр ( k ) основан на предположении, что время и пространство, которые мы занимаем, являются репрезентативными для нормы (как уже отмечалось, гипотеза Коперника). Согласно модели GC, это результат эффекта отбора, в результате которого развитая инопланетная жизнь в конечном итоге расширится, чтобы заполнить Вселенную. Это поднимает последний аспект, который рассмотрел Хэнсон и его команда, а именно то, как менее развитые цивилизации превращаются в GC, иначе говоря. перейти от «тихого» к «громкому».
Громкие цивилизации называются так, потому что они увеличивают свой объем (пространство), изменяют внешний вид своих объемов (проявляют признаки активности, производят техносигнатуры). Тихие цивилизации - это те, которые не увеличивают и не изменяют свои объемы, что эффективно описывает наш текущий уровень развития. Со временем тихие цивилизации (если они выживут) продвинутся до такой степени, что они тоже станут громкими, при условии, что они сделают это до истечения крайнего срока.
С определены эти параметры, Хэнсон и его коллеги моделировали , как изменения в скорости расширения ГКС ( с ) и время, необходимое для жизни , чтобы эволюционировать ( п ) будет давать различные результаты о том , сколько ШС в настоящее время активны в нашей Вселенной, сколько из этого они пришли, чтобы занять, и (как результат), когда мы могли бы столкнуться с GC. Эти переменные были визуализированы в виде одномерных и двухмерных диаграмм (показаны выше) и 3D-анимации (показаны ниже).
Параметр s особенно важен, поскольку быстро разрастающихся пришельцев будет труднее обнаружить до того, как они достигнут нашего порога. Из-за скорости света любая активность в занимаемом объеме космоса может достигнуть нас за тысячи лет. Если GC расширяется достаточно быстро, свет, который они излучали, когда они впервые начали расширяться, не придет раньше, чем они появятся. Как сказал Хэнсон:
«В момент возникновения случайной цивилизации около половины вселенной заполнено очень большими видимыми инопланетными цивилизациями. Если бы они росли очень медленно, то небо было бы полно ими, огромными кругами в небе, намного больше, чем полная луна. Однако, если бы они росли со скоростью света, мы бы не увидели их, пока они не добрались сюда.
« Если бы они росли очень быстро, например, со скоростью, превышающей половину скорости света, то большинство мест, где их можно было бы увидеть, были бы местами, куда они прибыли, колонизировали и изменились. То есть, если бы мы могли их увидеть, то они, скорее всего, были бы здесь вместо нас. В этом случае нас бы не существовало ».
Когда мы с ними встретимся?
В конечном итоге результаты, полученные Хансом и его командой, показали следующий диапазон возможностей:
- ШС (или «громкие» цивилизации) возникают из тихих примерно один раз на миллион галактик.
- Они расширяются и увеличивают свой объем примерно на половину скорости света.
- В настоящее время они контролируют 40-50% объема Вселенной.
- Каждый GC в конечном итоге будет контролировать 10 5 - 3 x 10 7 (от 100 000 до 30 миллионов) галактик.
И последнее, но не менее важное: они подсчитали, что человечество, вероятно, столкнется с ближайшим глобальным скоплением Земли примерно через 200–2 млрд лет. Между тем, их моделирование также показывает, что шансы того, что человечество обнаружит признаки технологической деятельности (также известные как «техносигнатуры»), очень низки. Как объяснил Хэнсон, это может быть плохой новостью для тех, кто занимается поиском внеземного разума (SETI).
«Один раз на миллион галактик - это очень редко, и если бы только хищные инопланетяне были единственными, кого можно было увидеть, то шансы SETI увидеть каких-либо инопланетян поблизости были бы очень низкими», - сказал он. «Однако может оказаться, что существует во много раз больше« тихих »инопланетных цивилизаций. Чем выше соотношение цивилизаций тихих и захватывающих пришельцев, тем ближе могут быть найдены ближайшие тихие инопланетяне.
И наоборот, чем меньше там тихих цивилизаций (по сравнению с GC) прямо сейчас, тем выше наши будущие шансы стать самими GC. Увы, эта перспектива также снижает вероятность обнаружения и наблюдения инопланетных цивилизаций в нашей галактике. Фактически, модель, созданная Хэнсоном и его коллегами, предсказывает, что «соотношение тихих к одному» должно быть более 10 000: 1, чтобы мы могли реалистично ожидать, что хотя бы одна тихая цивилизация когда-либо была активна в истории нашей галактики (ок. 13,5 миллиарда лет).
Это соотношение должно составлять 10 миллионов к 1, чтобы мы могли ожидать, что в нашей галактике сейчас активны какие-либо инопланетные цивилизации с миллионом лет жизни. Хотя ни один из этих результатов не является особенно обнадеживающим для исследователей SETI, исследовательская группа отмечает, что вполне возможно, что объемы пространства, занятые сборщиками мусора, выглядят более тонкими и что скорость их расширения ниже. В этом случае они считают, что мы можем предсказать, что на ночном небе есть знаки.
Еще одним положительным выводом из этого исследования является тот факт, что теперь такое моделирование возможно. В то время как ранние усилия SETI основывались на предположениях, которые были подвержены большой неопределенности (например, уравнение Дрейка), теперь у нас есть достаточно данных о типах звезд и экзопланет в нашей Вселенной, чтобы делать обоснованные выводы.
«Приятно, что мы сейчас здесь», - сказал Хэнсон. «Мы больше не рассуждаем об инопланетянах; мы достаточно уверены, что они существуют, и можем сказать, где они находятся в пространстве-времени. У нас есть простая статистическая модель, которая говорит, где они находятся, что они делают и где мы можем их увидеть или встретить ».
#наука #космос #звезды #астрология для всех #физика
