Ali obstaja življenje tam zunaj v vesolju? To je vprašanje, ki je mučilo človeštvo že dolgo, preden smo vedeli, kako veliko je vesolje – torej pred prihodom sodobne astronomije. V 20. stoletju – zahvaljujoč razvoju sodobnih teleskopov, radijske astronomije in vesoljskih observatorijev – so bili vloženi številni napori v upanju, da bi našli nezemeljsko inteligenco (ETI).
Pa vendar se človeštvo še vedno zaveda le ene inteligentne civilizacije v vesolju – naše lastne. In dokler dejansko ne odkrijemo tuje civilizacije, je najboljše, kar lahko storimo, ugibati o verjetnosti njihovega obstoja. Tam pride v poštev znamenita Drakeova enačba – poimenovana po astronomu dr. Franku Drakeu. Ta enačba, razvita v šestdesetih letih prejšnjega stoletja, ocenjuje število možnih civilizacij na podlagi številnih dejavnikov.
Ozadje:
V petdesetih letih prejšnjega stoletja je koncept uporabe radioastronomije za iskanje signalov, ki so bili nezemeljskega izvora, postal široko sprejet v znanstveni skupnosti. Zamisel o poslušanju nezemeljskih radijskih komunikacij je bila predlagana že v poznem 19. stoletju (Nikolaj Tesla), vendar so bila ta prizadevanja povezana z iskanjem znakov življenja na Marsu.
Frank Drake stoji pred svojo slavno enačbo na beli tabli. Zasluge: SETI.org
Nato sta septembra 1959 Giuseppe Cocconi in Philip Morrison (ki sta bila takrat oba profesorja fizike na univerzi Cornell) objavila članek v revijiNaravaz naslovom ' Iskanje medzvezdnih komunikacij .” V njem so trdili, da so radijski teleskopi postali dovolj občutljivi, da lahko sprejmejo prenose, ki jih oddajajo drugi zvezdni sistemi.
Natančneje, trdili so, da se ta sporočila lahko prenašajo na valovni dolžini 21 cm (1420,4 MHz), enaki valovni dolžini radijskih emisij nevtralnega vodika. Kot najpogostejši element v vesolju so trdili, da bi nezemeljske civilizacije to videle kot logično frekvenco, na kateri bi lahko izvajale radijske oddaje, ki bi jih lahko prevzele druge civilizacije.
Sedem mesecev pozneje je Frank Drake naredil prvo sistematično raziskavo SETI na Nacionalni radioastronomski observatorij v Green Bank v Zahodni Virginiji. Poznan kot Projekt Ozma , se je ta raziskava zanašala na 25-metrsko anteno observatorija za spremljanje Epsilon Eridani in Tvoj Ceti – dve bližnji Soncu podobni zvezdi – na frekvencah blizu 21 cm po šest ur na dan, med aprilom in julijem 1960.
Čeprav ni bila uspešna, je raziskava vzbudila zanimanje znanstvene skupnosti in skupnosti SETI. Kmalu zatem je sledil sestanek v objektu Green Bank leta 1961, kjer so razpravljali o temah SETI in iskanju radijskih signalov nezemeljskega izvora. V pripravah na to srečanje je Drake pripravil enačbo, ki bo nosila njegovo ime. Kot je rekel o nastanku enačbe:
»Ko sem načrtoval sestanek, sem nekaj dni pred časom ugotovil, da potrebujemo dnevni red. In tako sem zapisal vse stvari, ki jih morate vedeti, da bi napovedali, kako težko bo odkriti nezemeljsko življenje. In ob pogledu nanje je postalo precej očitno, da če pomnožite vse to skupaj, dobite številko N, ki je število zaznavnih civilizacij v naši galaksiji. To je bilo namenjeno iskanju po radiu in ne iskanju prvinskih ali primitivnih življenjskih oblik.'
Srečanje, na katerem so bili tudi svetniki, kot je Carl Sagan, so obeležili s spominsko ploščo, ki je še danes v dvorani observatorija Green Bank.
85-čevljev (26 m) radijski teleskop Howard E. Tatel pri NRAO, uporabljen v projektu Ozma. Zasluge: Z22/Wikipedia Commons
Formula:
Formula za Drakeovo enačbo je naslednja:
N = R*x fstrx ninx fthex fjazx fcx L
kerNje število civilizacij v naši galaksiji, s katerimi bi lahko komunicirali,R*je povprečna stopnja nastajanja zvezd v naši galaksiji,fstrje delež tistih zvezd, ki imajo planete,nin je število planetov, ki lahko dejansko podpirajo življenje,ftheje število planetov, ki bodo razvili življenje,fjaz je število planetov, ki bodo razvili inteligentno življenje,fcje število civilizacij, ki bi razvile tehnologije prenosa, inTHEje čas, ki bi ga morale te civilizacije posredovati svoje signale v vesolje.
Omejitve in kritike:
Seveda je bila Drakeova enačba v preteklih letih izpostavljena nekaterim kritikam, predvsem zato, ker se veliko vrednosti, ki jih vsebuje, domneva. Seveda je nekatere vrednosti, ki jih upošteva, dovolj enostavno izračunati, kot je hitrost nastajanja zvezd v Rimski cesti. Obstajajo ocenjeni 200 – 400 milijard zvezd znotraj naše Rimske ceste , sodobne ocene pa pravijo, da tam med 1,65 ± 0,19 in 3 nova oblika zvezdic vsako leto.
Ob predpostavki, da naša galaksija predstavlja povprečje, in glede na to, da jih je toliko kot 2 bilijona galaksij v opazovanem vesolju (trenutne ocene temeljijo na Hubblovih podatkih), to pomeni, da se vsako leto v vesolje doda kar 1,5 do 6 bilijonov novih zvezd! Vendar pa so nekatere druge vrednosti predmet velikega dela ugibanj.
Na primer, ocene o tem, koliko zvezd bo imelo sistem planetov, so se sčasoma spremenile. Trenutno se ocenjuje, da Rimska cesta vsebuje 100 milijard planetov , ki deluje tako, da ima približno 50 % svojih zvezd svoj planet. Poleg tega bodo tiste zvezde, ki imajo več planetov, verjetno imele enega ali dva, ki ležita znotraj njih bivalno območje (tudi 'Zlatolaska cona') - kjer lahko na njihovih površinah obstaja tekoča voda.
Zdaj pa predpostavimo, da bo 100 % planetov, ki se nahajajo v bivalnem območju, lahko razvilo življenje v neki obliki, da bo vsaj 1 % teh planetov, ki podpirajo življenje, lahko ustvarilo inteligentne vrste, da bo 1 % teh sposobni komunicirati in da bodo to lahko počeli približno 10.000 let. Če te številke popeljemo skozi Drakeovo enačbo, dobimo vrednost 10.
Z drugimi besedami, v Rimski cesti je morda 10 civilizacij, ki lahko kadar koli pošljejo signale, ki bi jih lahko zaznali. Seveda pa so tam uporabljene vrednosti za štiri parametre –fje,fjaz,fc inTHE– so bili v celoti domnevani. Brez kakršnih koli resničnih podatkov ni pravega načina, da bi vedeli, koliko tujih civilizacij bi res lahko bilo tam zunaj. Lahko bi bil samo 1 v celotnem vesolju (nas) ali milijoni v vsaki galaksiji!
Fermijev paradoks:
Poleg vprašanja domnevnih vrednosti najbolj ostre kritike Drakeove enačbe poudarjajo argument, ki ga je predstavil fizik Enrico Fermi, znan kot Fermijev paradoks. Ta argument je nastal leta 1950 kot posledica pogovora med Fermijem in nekaterimi kolegi, ko je delal v Nacionalni laboratorij Los Alamos . Ko se je pojavila tema NLP-jev in ETI, je Fermi slavno vprašal: 'Kje so vsi?'
To preprosto vprašanje je povzelo konflikt, ki je obstajal med argumenti, ki so poudarjali obseg in veliko verjetnostjo, da se življenje pojavi v vesolju, s popolnim pomanjkanjem dokazov, da takšno življenje obstaja. Čeprav Fermi ni bil prvi znanstvenik, ki je postavil to vprašanje, se je njegovo ime povezalo z njim zaradi njegovih številnih spisov na to temo.
Skratka, Fermijev paradoks navaja, da je glede na veliko število zvezd v vesolju (od katerih so mnoge milijarde let starejše od našega) velika verjetnost, da bi celo majhen del planetov imel planete, ki lahko povzročijo inteligentne vrste, verjetnost, da bi nekatere od njih razvile medzvezdno potovanje, in čas, ki bi bil potreben za potovanje z ene strani naše galaksije na drugo (tudi če upoštevamo podsvetlobne hitrosti), bi človeštvo do zdaj moralo najti nekaj dokazov o inteligentnih civilizacijah. .
Seveda je to povzročilo številne hipoteze o tem, kako lahko napredne civilizacije obstajajo v našem vesolju, a ostanejo neodkrite. Vključujejo možnost, da je inteligentno življenje izjemno redko, da je človeštvo zgodnji prihod v vesolje , da ne obstajajo (aka Hart-Tiplerjeva domneva ), da so v a stanje spanca , ali da preprosto iščemo v napačna mesta .
Hipoteza 'velikega filtra':
Toda morda najbolj znana razlaga, zakaj še niso bili najdeni nobeni znaki inteligentnega življenja, je ' Odličen filter ” hipoteza. Ta navaja, da ker doslej kljub velikemu številu zvezd še ni bilo nezemeljskih civilizacij, mora nek korak v procesu – med nastajanjem življenja in postajanjem tehnološko naprednega – delovati kot filter za zmanjšanje končne vrednosti.
Po tem stališču je bodisi zelo težko nastati inteligentno življenje, je življenjska doba takšnih civilizacij kratka ali pa je kratek čas, ki ga imajo, da razkrijejo svoj obstoj. Tudi tukaj so bile ponujene različne razlage, ki pojasnjujejo, kakšno obliko bi lahko imel filter, ki vključujejo dogodke na ravni izumrtja (ELE), nezmožnost življenja, da ustvariti stabilno okolje v času , uničenje okolja . in/ali Tehnologija, ki teče v nebo (nekaterih se bojimo, da bi se nam lahko zgodili!)
Žal, Drakeova enačba obstaja že desetletja iz istega razloga, zaradi katerega je pogosto na udaru. Dokler človeštvo ne najde dokazov o inteligentnem življenju v vesolju ali ne izključi možnosti na podlagi neštetih raziskav, ki dejansko pregledujejo druge zvezdne sisteme od blizu, ne bomo mogli odgovoriti na vprašanje: »Kje so vsi? ”
Kot pri mnogih drugih kozmoloških skrivnostih, bomo prisiljeni ugibati o tem, česar ne vemo, glede na to, kaj počnemo (ali mislimo, da delamo). Ko astronomi preučujejo zvezde in planete z novejšimi instrumenti, bodo morda sčasoma lahko ugotovili, kako natančna je Drakeova enačba. In če so nam naša nedavna kozmološka prizadevanja in prizadevanja za lov na eksoplanete kaj pokazala, je to, da šele začenjamo praskati površino vesolja na splošno!
V prihodnjih letih in desetletjih se bodo naša prizadevanja, da bi izvedeli več o ekstrasončnih planetih, razširila na raziskave njihove atmosfere – ki se bodo zanašale na instrumente naslednje generacije, kot je Vesoljski teleskop James Webb in Evropski izjemno velik teleskop niz. To bo v veliki meri pripomoglo k izboljšanju naših ocen o tem, kako pogosti so svetovi, ki bi lahko bivali.
Medtem pa lahko le gledamo, poslušamo, čakamo in vidimo ...
Napisali smo veliko člankov o Drakove enačbi za Universe Today. tukaj Znotraj Drakeove enačbe: klepet s Frankom Drakeom , Možnosti inteligentnega življenja v vesolju , Nova Drakeova enačba? Drugo življenje verjetno ne bo inteligentno , Nova Drakeova enačba za potencial življenja , Bayesova analiza dežuje na parada življenja eksoplanetov , in Kje so vsi Nezemljani? Fermijev paradoks?
Na internetu je nekaj odličnih virov. Oglejte si tole Kalkulator Drake Equation .
Posneli smo celotno epizodo Astronomy Cast o Drakove enačbi. Preverite tukaj, Epizoda 23 – Štetje vesoljcev z Drakeovo enačbo.
