Представь, что мы хотим оценить, сколько в нашем огромном городе (Галактике) есть людей, с которыми мы могли бы вот прямо сейчас поговорить по телефону. Мы не можем обойти все дома, но мы можем попытаться оценить вероятности.
Что такое Уравнение Дрейка?
Это формула, предложенная астрономом Фрэнком Дрейком в 1961 году. Её цель была не дать точный ответ, а структурировать дискуссию о поиске внеземного разума (SETI). Уравнение выглядит так:
N = R × Fp × Ne × Fl × Fi × Fc × L*
Где N — это то, что мы ищем: число разумных цивилизаций в нашей Галактике Млечный Путь, с которыми в принципе возможна связь.
А теперь разберем каждую переменную, с современными оценками и огромными вопросами, которые за ними стоят.
Детальный разбор по кирпичикам
1. R — Скорость образования звезд в нашей галактике.*
Сколько новых солнышек зажигается в Млечном Пути каждый год?
Здесь наука наиболее уверена. Примерно 1.5 - 3 новых звезды в год. Возьмем усредненное значение ~2. Это наш фундамент. Все начинается со звезды.
2. Fp — Доля звезд, обладающих планетами.
У скольких из этих новорожденных звезд есть планетные семьи?
Раньше это была большая загадка. Теперь, благодаря телескопам like Kepler, мы знаем — планетные системы это правило, а не исключение. Оценка сегодня: ~100% (или очень близко к тому, скажем, 0.9 - 1). Практически у каждой звезды есть хотя бы одна планета.
3. Ne — Количество планет в обитаемой зоне своей звезды.
На скольких планетах в такой системе условия не адские и не ледяные, а вполне комфортные? Где вода может существовать в жидком виде.
Вот здесь начинается простор для споров. У одной звезды может быть несколько таких планет (как у TRAPPIST-1), у другой — ни одной. Оптимисты говорят, что в среднем таких планет может быть ~0.4 на систему (то есть у 40% звезд есть хотя бы одна такая планета, а у некоторых и больше). Пессимисты могут дать оценку в 0.1 - 0.2. Это один из первых grandes фильтров.
4. Fl — Вероятность возникновения жизни на подходящей планете.
Допустим, планета идеальна. Какова chance, что в этой теплой лужице с химическим супом заведется хоть какая-то жизнь? Хотя бы бактерии.
Это, пожалуй, самый большой вопрос биологии. У нас всего один пример — Земля. Жизнь на ней возникла практически мгновенно по геологическим меркам, как только условия стали подходящими. Это говорит о том, что процесс может быть вероятным. Оптимисты (как Карл Саган) скажут: Fl ~ 1 (жизнь возникает почти всегда, где есть условия). Скептики заметят, что мы не знаем механизма и не воспроизвели его в labs, поэтому это может быть невероятно редкое стечение обстоятельств. Оценки тут плавают от 1 до 0.0000001 и ниже. Разумный компромисс, основанный на одном известном результате, — >0.1.
5. Fi — Вероятность того, что жизнь, возникнув, эволюционирует в разумную.
Вот есть бактерии, простейшие, многоклеточные... Но динозавры, к примеру, царствовали сотни миллионов лет и не изобрели радио (насколько нам известно). Насколько неизбежен скачок к разуму?
Опять пропасть незнания. На Земле это случилось один раз за ~4 миллиарда лет. Были ли другие разумные виды (например, дельфины, осьминоги)? Они умны, но не технологичны. Оценки здесь еще более спекулятивны. От «разум — это полезный инструмент для выживания, он возникнет» (Fi ~ 0.5 - 1) до «человеческий разум — невероятная флуктуация» (Fi ~ 0.0000001).
6. Fc — Доля разумных цивилизаций, которые достигают технологической стадии и хотят связаться.
Цивилизация стала разумной. Изобретет ли она радиоастрономию? Захочет ли она искать других? Или она закроется в виртуальной реальности, уничтожит себя войной или будет общаться телепатически?
Если цивилизация любопытна и выживает, шансы кажутся высокими. Но вариантов развития много. Оценки: от 0.1 до 0.5.
7. L — Время жизни такой технологической цивилизации.
Это САМЫЙ важный и самый пугающий множитель. Сколько лет цивилизация способна существовать в технологической фазе, не уничтожив себя и не вывернув по естественным причинам? Наша цивилизация технологична всего около 100 лет, и мы уже изобрели средства для самоуничтожения.
Полный разброс. Если цивилизации находят способ жить в гармонии, они могут существовать миллионы лет (L ~ 10,000,000). Если же они склонны к самоуничтожению, то срок может быть всего 100 - 200 лет. Разница — на пять порядков!
Так сколько же их? Оценивая шансы.
Давай подставим два крайних сценария.
Пессимистичный сценарий (Мы одни, или почти одни):
· R* = 2
· Fp = 0.5 (не у всех есть планеты)
· Ne = 0.1 (обитаемая зона — редкость)
· Fl = 0.0000001 (возникновение жизни — чудо)
· Fi = 0.0000001 (разум — случайность)
· Fc = 0.1 (немногие хотят общаться)
· L = 100 (цивилизации быстро гибнут)
· N = 2 × 0.5 × 0.1 × 0.0000001 × 0.0000001 × 0.1 × 100 = 0.000000000001
Результат: 0.000000000001. Это значит, что в лучшем случае в галактике есть МЫ. Мы одни.
Оптимистичный сценарий (Галактика кишит жизнью):
· R* = 3
· Fp = 1 (планеты у всех)
· Ne = 0.5 (у каждой второй звезды есть обитаемая планета)
· Fl = 1 (жизнь возникает всегда)
· Fi = 0.5 (разум — закономерный итог)
· Fc = 0.5 (половина пытается связаться)
· L = 10,000,000 (цивилизации живут миллионы лет)
· N = 3 × 1 × 0.5 × 1 × 0.5 × 0.5 × 10,000,000 = 1,875,000
Результат: Около 2 миллионов цивилизаций, готовых к контакту, прямо сейчас!
Умеренная (и самая популярная среди ученых) оценка: Попробуем быть консервативными, но не мрачными.
· R* = 2
· Fp = 1
· Ne = 0.2
· Fl = 0.2
· Fi = 0.1
· Fc = 0.2
· L = 1000 (мы надеемся, что преодолеем кризисные времена)
· N = 2 × 1 × 0.2 × 0.2 × 0.1 × 0.2 × 1000 = 1.6
Результат: 1-2 цивилизации на галактику. То есть, мы с большой вероятностью можем быть одни в данный момент времени. Или нас может быть одна-две на всю Галактику, что с учетом ее размеров (100-400 млрд звезд) означает невероятную редкость и одиночество.
Уравнение Дрейка гениально не своим ответом, а тем, что оно ясно показывает наше невежество. Мы твердо знаем только первые два-три параметра. Чем дальше, тем темнее.
Оно упирается в два фундаментальных вопроса:
1. Великий Фильтр. На каком из этапов (Fl? Fi? L?) вероятность падает практически до нуля? Возможно, возникновение разума — это и есть тот самый невероятный барьер, который мы преодолели. А может, он ждет нас впереди (например, в виде самоуничтожения).
2. Парадокс Ферми. Если цивиisations так вероятны (по оптимистичному сценарию), то где они все? Почему мы не видим их следов?
Так что ответ на вопрос «Сколько может быть разумных цивилизаций?» звучит так: «От одной (мы) до миллионов. И от того, какое число истинно, зависит наше место во Вселенной и, возможно, наше будущее».
Уравнение Дрейка — это не калькулятор, а машина для размышлений. Оно заставляет нас ценить хрупкость нашего существования и стремиться к тому, чтобы переменная L — время жизни нашей цивилизации — стала как можно больше.