Колекции

Разберете дали съществуват извънземни: Възможни решения на парадокса на Ферми

Разберете дали съществуват извънземни: Възможни решения на парадокса на Ферми


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Не е тайна, че търсенето на живот извън Земята, независимо дали е в нашата собствена Слънчева система или извън нея, е много предизвикателна работа. В продължение на десетилетия учените изпращат роботизирани мисии и мисии с екипаж до други небесни тела, за да търсят признаци от миналия или настоящия живот.

Всъщност с Вояджър сонди, Касини-Хюйгенс мисия и Нови хоризонти„космически кораби, всички основни тела на нашата Слънчева система отвъд Земята са ефективно изследвани. Това са Меркурий, Венера, Луната, Марс, Церера и Веста и Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон (както и техните най-големи луни).

СВЪРЗАНИ: КАКВО ДЕЙСТВИЧНО ИЗГЛЕЖДАТ ИЗВЪНЗЕМЦИ? УЧЕНИТЕ СЕ ПРЕДГОТВЯТ

И все пак, всичките ни най-добри усилия успяха да окажат нищо - или поне нищо категорично. Защо е така? Възможно ли е интелигентен живот да се среща рядко, трудно да се намери или да не се търси? Или може да се окаже, че човечеството е само във Вселената, взирайки се в голяма черна бездна, без никой да гледа назад?

Търсенето у дома:

Досега по-голямата част от усилията ни да намерим извънземен живот са били насочени към Марс. Най-ранните усилия бяха Викинг 1 и 2 мисии, които изпратиха лендери на повърхността през 1976 г. (с интервал от няколко месеца). За съжаление резултатите от тези проучвания бяха неубедителни, поради което Възможност, Любопитство и Марс 2020 rover продължават търсенето.

През следващото десетилетие НАСА и Европейската космическа агенция (ESA) планират да изпратят роботизирани мисии до Европа, за да проверят дали наистина има живот, заключен под повърхността на ледената луна. Подобни усилия се предлагат за изследване на други „океански светове“ като Церера, Калисто, Ганимед, Титан, Енцелад, Мимас, Тритон, Плутон и други.

Въпреки че тези усилия могат да разкрият, че животът съществува другаде в нашата Слънчева система (най-вероятно под формата на микроби), той много малко помага за търсенето на извънземен интелект (SETI). Тук учените прекарват десетилетия в наблюдение на дълбокия космос и други планети за индикации за биологични процеси („биоподписи“) и технологична дейност („технологични подписи“).

Досега резултатите бяха еднакво обезсърчаващи, което накара много учени и теоретици да излязат с различни обяснения за „Голямата тишина“.

Големият въпрос на Enrico Fermi:

През 1950 г., докато работи в Националната лаборатория в Лос Аламос, се твърди, че физикът Енрико Ферми е задал въпроса, който е дал хиляда възможни отговора. Докато обядваше с колегите си и говореше по темата за SETI, той отлично попита: "Къде са всички?"

Това стана основата на Парадокса на Ферми, който разглежда несъответствието между (предполагаемата) статистическа вероятност да има живот извън Земята с липсата на доказателства за това. Този въпрос отразява състоянието на SETI по ​​времето на Ферми и за съжаление нещата не са се променили много оттогава.

И фактът е, че това е изненадващо, когато смятате, че въз основа на дори най-консервативните оценки, трябва да има поне някакъв интелигентен живот там. И като се има предвид колко дълго съществува Вселената (13,8 милиарда години), част от този живот трябваше да достигне много високо ниво на техническо развитие досега.

Уравнението на Дрейк:

Принципите и теориите зад уравнението на Дрейк са тясно свързани с тези на Парадокса на Ферми. Наречено на американския астроном Франсис Дрейк, уравнението е опитът му да формализира теоретичните параметри, в които изследователите на SETI са работили в продължение на десетилетия.

По същество уравнението е средство за изчисляване на броя на извънземните цивилизации в нашата галактика, с които бихме могли да комуникираме във всеки един момент. Уравнението се изразява като N = R * x fp x ne x fl x fi x fc x L, където:

N е броят на ETI, с които бихме могли да комуникираме
R * е средната скорост на образуване на звезди в нашата галактика
fp е броят на звездите, които имат система от планети
не е броят на планетите, които ще могат да поддържат живота
fl е броят на планетите, които ще развият живота
fi е броят на планетите, които ще развият съзнателен (известен още като интелигентен) живот
fc е броят на цивилизациите, които ще развият модерни технологии
L е продължителността на времето, през което тези цивилизации ще трябва да предават радио или други комуникационни сигнали в космоса

Разбира се, много от параметрите, определени от Дрейк в уравнението си, са били обект на значителна степен на несигурност. Дори днес все още нямаме идея как да присвоим стойности на повечето от тях. Например астрономите имат доста добра представа колко звезди има в нашата галактика и средната скорост на образуване на звезди - между 100 и 200 милиарда звезди, като шепа се добавя всяка година.

Благодарение на неотдавнашния напредък в изследванията на екстрасоларните планети, учените могат да поставят ограничения върху броя на звездите, които имат система от планети (повечето ще имат поне 1) и броя на тези, които ще могат да поддържат живота (известни още като тези които са "потенциално обитаеми"). Така че е справедливо да се каже, че имаме доста добра представа какви са стойностите за първия, втория и третия параметър.

Отвъд това обаче нямаме и най-малка представа. Нямаме представа колко потенциално обитаеми планети всъщност ще дадат живот, камо ли колко от тях ще развият живот, способен да комуникира с нас, или колко дълго може да се очаква такава цивилизация да живее преди някакво катаклизмично събитие или друга съдба накараха комуникациите им да спрат.

И как бихме могли? В момента знаем само за една планета, на която съществува живот (Земята) и само за един вид, който е способен да комуникира с радиовълни или други части от електромагнитния спектър (човечеството). Но това всъщност не е смисълът на уравнението на Дрейк.

В крайна сметка Дрейк предложи това уравнение като нещо като статистическо упражнение, предназначено да покаже, че дори и по най-консервативните оценки, в момента трябва да има поне няколко цивилизации, от които човечеството може да чуе.

Освен това, като се има предвид възрастта на Вселената, поне няколко от тези цивилизации трябваше да могат да развият изключително напреднали технологии досега. Което извежда друга важна концепция, известна като ...

Скалата на Кардашев:

През 1964 г. съветският астроном и изследовател на SETI Николай Кардашев предлага метод за класификация за групиране на видовете въз основа на тяхното ниво на технологично развитие. Получената скала имаше три нива (или типове), които класифицираха видовете въз основа на количеството енергия, която могат да използват.

По дефиниция, Тип I цивилизацията (известна още като „планетарни цивилизации“) са тези, които са разработили средствата да използват и съхраняват цялата енергия на своята родна планета. Според Кардашев това би довело до консумация от 4 х 1019 erg / sec, което вероятно би било под формата на синтез, антиматерия и възобновяема енергия в световен мащаб.

Следващите са Тип II цивилизации („звездни цивилизации“), които са се развили до такава степен, че са могли да съберат цялата енергия, излъчвана от тяхната звезда - за която Кардашев предполага, че вероятно ще включва структура като Дайсънова сфера. В този случай това би се получило при консумация от 4 x 10³³ ерг / сек.

Тип III цивилизациите ("галактически цивилизации") са тези, които биха могли да използват енергията на цяла галактика, което би се отразило на потреблението на енергия от порядъка на 4 х 1044 ерг / сек.

Въз основа на факта, че Вселената съществува от 13,8 милиарда години и факта, че нашата Слънчева система съществува само през последните 4,6 милиарда години от това, изглежда вероятно поне няколко цивилизации да са успели да постигнат ниво на развитие от тип III. Дори и с нашите скромни средства, за хората би било много трудно да пропуснат знаците на такава цивилизация

Така че отново сме принудени да попитаме защо не сме открили признаци на интелигентен живот в космоса. Как така шансовете за интелигентен живот Изглежда толкова вероятно, но доказателствата толкова липсват? Тук нещата стават особено интересни, плашещи и повече от малко умопомрачителни.

Хипотезата на Харт Типлер и хипотезата за "Големия филтър":

Има очевидният отговор: че извънземен интелект просто не съществува. Това беше заключението, аргументирано от Майкъл Харт, американски астрофизик в статия, публикувана през 1975 г., озаглавена "Обяснение за отсъствието на извънземни на Земята".

Този аргумент е изяснен допълнително от математика Франк Дж. Типлер в неговото изследване от 1979 г. „Извънземни интелигентни същества не съществуват“. В онова, което е наречено предположението на Харт-Типлер, те твърдят, че ако някой ETI е разработил средствата за междузвездно пътуване, досега щеше да посети Слънчевата система.

Друга възможност беше предложена от икономическия Робин Хансън в онлайн есе „Великият филтър - Почти ли сме минали?“, Публикувано през 1998 г. Той обобщи аргумента си:

"Човечеството изглежда има светло бъдеще, т.е. нетривиален шанс да се разшири, за да изпълни Вселената с траен живот. Но фактът, че пространството близо до нас изглежда мъртво, ни казва, че всяко дадено парче мъртва материя е изправено пред астрономически нисък шанс за измолване на такова бъдеще. Следователно съществува a страхотен филтър между смъртта и разширяването на трайния живот и човечеството е изправено пред зловещия въпрос: колко далеч сме по този филтър? "

Според Хансън този "филтър" трябва да лежи някъде между началната точка на живота (абиогенезата) и разпространението на напреднал живот извън родната планета и звездната система. Използвайки човечеството като шаблон, той очерта и процес от девет стъпки, който животът ще трябва да следва, за да създаде сложен и космически вид. Те включват:

  1. Обитаема звездна система (органични и обитаеми планети)
  2. Репродуктивни молекули (напр. РНК)
  3. Прокариотичен едноклетъчен живот
  4. Еукариотичен едноклетъчен живот
  5. Полово размножаване
  6. Многоклетъчен живот
  7. Животни, способни да използват инструменти
  8. Индустриална цивилизация
  9. Широкомащабна колонизация

Според хипотезата на Големия филтър, поне една от тези стъпки трябва да е невероятна. Ако това е ранна стъпка, тогава съществуването на човечеството е статистическа рядкост и бъдещите ни перспективи изглеждат мрачни. Ако това е по-късна стъпка, тогава ще има много цивилизации (минали и настоящи), които са достигнали сегашното ни ниво на развитие, но не са напреднали по-нататък.

Във всеки случай нито един вид не е достигнал деветата стъпка в нашата галактика, или би гъмжало от доказателства за тяхното съществуване. Така че е напълно възможно интелигентните видове да не оцелеят при прехода от стъпка осма към стъпка девет, което би съвпаднало с цивилизация от ниво I към тип II.

Както може би подозирате, това не е добра новина за човечеството. Като се имат предвид екологичните проблеми, които станаха очевидни от втората половина на века - замърсяване на въздуха и водите, отпадъци, суша, изчерпване на озоновия слой, глобално затопляне и др.

И тъй като заплахата от ядрена война все още е възможна, също така е възможно интелигентните видове да бъдат унищожени. В това отношение фактът, че не сме намерили доказателства за каквито и да е ЕТИ, може да се разглежда като добър знак. Както Хансън посочва в своето есе, има и добра страна на факта, че човечеството все още не е намерило доказателства за извънземен живот:

"Но противно на обичайните очаквания, доказателствата за извънземни вероятно са лоши (макар и ценни) новини. Колкото по-лесно беше животът да се развие до нашата сцена, толкова по-мрачни са шансовете ни за бъдещето."

Хипотеза на планетариума:

Отвъд предположението на Харт-Типлер и Великия филтър има много други възможни причини, поради които все още не сме намерили доказателства за интелигентен живот. Друго популярно обяснение е, че причината да не намерим доказателства за ETis е, че те не искат да бъдат открити!

През 2001 г. известният автор на научната фантастика Стивън Бакстър твърди толкова много в своето основно есе „Хипотезата на планетариума - резолюция на парадокса на Ферми“. В опит да разреши парадокса на Ферми, Бакстър постулира, че астрономическите наблюдения на човечеството всъщност са илюзия, създадена от цивилизация от тип III, които държат човечеството в гигантски "планетариум". Както той се изрази:

„Възможна резолюция за Парадокса на Ферми е, че живеем в изкуствена вселена, може би форма на виртуална реалност„ планетариум “, предназначена да ни създаде илюзията, че Вселената е празна. Квантово-физически и термодинамика съображенията информират за оценки на енергията, необходима за генериране на такива симулации с различни размери и качество. Перфектната симулация на свят, съдържащ нашето настояще цивилизация е в обхвата на извънземна култура от тип К3. въпреки това задържането на кохерентна човешка култура, обхващаща ~ 100 светлинни години в рамките на перфектна симулация, би надвишило капацитета на всеки възможен генератор на виртуална реалност. "

Тази концепция е подобна на симулационната хипотеза, която твърди, че наблюдаваната Вселена всъщност е масивна холографска симулация. Тази идея има дълбоки корени в мистичната и емпирична философия, която включваше практиката да се поставя под въпрос дали реалността всъщност е реална или не.

В този случай обаче се предполага, че целта на задържането на човечеството в симулация е да защитим себе си (и нашите домакини) от опасностите, свързани с „първия контакт“. Вариациите на тази хипотеза обикновено твърдят, че ETI използват други форми на усъвършенствана технология, за да останат неоткрити (например устройства за прикриване или други подобни неща).

Други възможности:

В опит да отговори на предизвикателството на Ферми се предлагат други възможности, които са твърде многобройни, за да се броят. Някои от най-популярните предложения обаче включват следното:

Интелигентният живот е много рядък:
Възможно е нашите търсения на доказателства за ETI все още да не са успели, защото не сме търсили достатъчно дълго. Това със сигурност се вписва в по-консервативни оценки, използващи уравнението на Дрейк.

Интелигентният живот е твърде отдалечен:
Справянето с неуспеха ни да намерим доказателства за радиосигнали и други технологии за предаване се дължи на разстоянието. Най-просто казано, ETI могат да бъдат твърде далечни по отношение на пространството и времето, тъй като предаванията ще се различават само в рамките на ограничен обем пространство.

По същия начин е възможно цивилизациите да не са достатъчно дълго, за да се възползват от извънземни предавания. Всъщност в едно скорошно проучване, което е съавтор на Франк Дрейк, екип от учени твърди, че всякакви извънземни сигнали, уловени от човешки наблюдатели, най-вероятно ще дойдат от цивилизация, изчезнала отдавна.

Интелигентният живот е хибернация:
Тази възможност беше предложена от изследователя от Оксфорд Андерс Самберг и колеги от Института за бъдещето на човечеството (FHI). В своето проучване от 2017 г., озаглавено „Това не е мъртво, което може да излъже вечно: хипотезата на аестивацията за разрешаване на парадокса на Ферми“, те предполагат, че ETI са ангажирани с „аестивация“ - продължително състояние на торпорни организми, влизащи по време на особено горещо или сухо период - и изчакване на по-добри условия.

Не знаем какво да търсим:
В настоящия си вид ние знаем само за една планета, която поддържа живота (Земята) и само за един пример за технологично напреднал живот (наш собствен). Поради тази причина всички наши търсения на биоподписи и технологични подписи се основават изцяло на това, с което сме запознати.

Може би това е проблемът и може би трябва да хвърлим по-широка мрежа. За съжаление това просто не е възможно, защото нашите учени не биха знаели откъде да започнат. Предвид ограниченията на нашата технология, ние сме принудени да търсим „подписи“, което прави търсенето на живот „тъй като не го познаваме“ невъзможно.

Не търсим достатъчно дълго:
В космологично отношение човечеството е „напреднал“ вид за много кратко време. Радиокомуникациите съществуват на Земята едва от края на 19 век, а радиотелескопите съществуват едва от 30-те години на миналия век. Като такова може да е, че не е изминало достатъчно време извънземните да се захванат по нашите радиопредавания или ние да вземем техните.

Интелигентният живот вече е тук!:
Ето възможност, която никой почитател на научната фантастика няма да успее да разпознае! Може би извънземните не само съществуват, но се движат сред нас и събират информация, докато говорим. Трябва да признаете, че ако някога сме открили ETI и сме били в състояние да осъществим контакт, няма ли да искаме първо да направим малко разследване, за да предотвратим някакви „културни недоразумения“?

Интелигентният живот се самоунищожаваили други: Тук имаме разширението на хипотезата за Големия филтър. При този сценарий може да се окаже, че нито един интелигентен вид не оцелява от изменението на климата, ядрената война и т.н., или че по-напредналите видове унищожават по-малко напредналите видове - създавайки илюзията, че интелигентният живот е рядък.

Човечеството е рано за партито:
Друго отрезвяващо предположение е, че човечеството всъщност е един от първите интелигентни видове, появили се във нашата Вселена и не е намерил нито един интелигентен вид, защото все още не е достигнал нивото ни на развитие. Професорът от Харвард Абрахам Льоб и колеги предложиха тази възможност в проучване от 2016 г., озаглавено „Относителна вероятност за живот като функция на космическото време“.

Проучвайки възможността животът да се появи в звездна система като функция от времето, те откриха, че дълготрайните звезди (като червени джуджета с ниска маса, тип М) имат най-добрите шансове за създаване на животопланетни планети. В това отношение може да се твърди, че човечеството всъщност е ранно пристигане в партията, а не късно (както обикновено се предполага).

Уви, всички тези възможности са информирани от един и същ основен проблем: ние просто не знаем. Докато не намерим примери за извънземен живот и ETI, няма да знаем с каквато и да е увереност при какви условия животът може да възникне и да се развива.

Възможни откривания на ETI:

Междувременно съществува вероятността човечеството да е намерило доказателства за ETI и просто да не е осъзнало това. Също така има многобройни случаи, когато потенциални сигнали са били открити и ние просто все още не сме успели да докажем, че те идват от извънземен източник.

ЕХА! Сигнал:
На 15 август 1977 г. астрономите, използващи радиотелескопа Big Ear в Държавния университет в Охайо, откриват 72-секунден радиосигнал, идващ от посоката на Съзвездието Стрелец. Този мощен сигнал, който бързо спечели прякора „УАУ! Сигнал ”, се смяташе от някои за извънземен по произход.

Оттогава WOW! Signal е постоянен източник на противоречия между изследователите и астрономите от SETI. Това е така, защото всички опити до момента да се намери естествена причина - включително астероиди, екзопланети, звезди, сигнали от Земята, водородни облаци и комети - са неубедителни. Към днешна дата той остава най-силният кандидат за възможно предаване на извънземни.

Tabby’s Star:
На септември 2015 г. граждански учени от проекта „Ловци на планети“ забелязаха, че звездата KIC 8462852 (известна още като Tabby’s Star) изпитва мистериозно потапяне в блясъка. Разположена в съзвездието Лебед, на около 1470 светлинни години от Земята, тази звезда изпитва колебания и има спад до 22% в яркостта.

Оттогава обсерватории по целия свят отбелязват допълнителни случаи на затъмняване и са проведени множество проучвания, за да се опитат да предложат естествено обяснение за това поведение. Те варират от диск на околозвездни отломки, разрушени комети и астероиди до наличието на гигантска планета, планета с пръстени или планета, консумирана в миналото.

Предложението обаче, че нередовното затъмняване може да бъде причинено от наличието на извънземни мегаструктури, привлече най-голямо внимание. Въпреки че не са представени доказателства в подкрепа на тази идея, фактът, че нито едно естествено обяснение не е могло да обясни поведението на звездата, го запазва в общественото съзнание.

Бързи радио изблици (FRB) при повторение:
Ето още един пример за астрономически явления, който изглежда се противопоставя на естественото обяснение. По принцип FRB са краткотрайни радиоимпулси, които продължават само няколко милисекунди. Тъй като първият беше открит през 2007 г. (известен като Lorimer Burst), бяха открити само около две дузини (най-вече в архивни данни) и само шепа се повтаря.

В случай на еднократни събития се предлагат няколко теории за това, което ги причинява - вариращи от експлодиращи звезди и черни дупки до пулсари и магнетари. Към днешна дата обаче не е предложено жизнеспособно обяснение за повтарянето на FBR, което кара някои да предполагат, че те може да са доказателство за извънземни радиопредавания.

‘Oumuamua:
На 19 октомври 2017 г. телескопът за панорамно проучване и система за бързо реагиране-1 (Pan-STARRS-1) в Хавай обяви откриването на обект с име 1I / 2017 U1 (известен още като „Oumuamua). За разлика от многото близки земни обекти (NEO), които периодично преминават близо до Земята, „Oumuamua е първият от известните обекти, дошъл от междузвездното пространство.

След провеждането на множество последващи наблюдения, учените все още не могат да определят дали „Oumuamua е астероид или комета. От една страна, данните за състава му показват, че е вероятно да бъде ледено, но не е образувало опашка като комета. След това обаче той ускорява от Слънчевата система като кометата, когато изпитва изпускане на газове.

Въз основа на поведението му двама учени от Харвард-Смитсоновия център по астрофизика - Шмуел Биали и проф. Абрахам Льоб - предположиха, че „Оумуамуа всъщност може да е междузвездно светлинно платно или останки от междузвезден космически кораб. Това не само ще обясни защо се е ускорило в резултат на радиационно налягане от нашето Слънце, но и ще обясни „орбитата на Oumuamua.

Като начало, след навлизане в Слънчевата система, „Oumuamua премина през 0,25 AU от нашето Слънце, което е добра орбита за прихващане на Земята, без да изпитва твърде много слънчево облъчване. В допълнение, той достигна до 0,15 AU от Земята, което би могло да бъде резултат от орбитални корекции, предназначени да улеснят прелитането.

Ако това наистина беше така, тогава „Oumuamua можеше да предава изображения на Земята в домашната си система, докато говорим! Възможно е също така нашата Слънчева система да е пълна с останките на много междузвездни сонди в момента, тъй като астрономите са заключили, че обекти като „Oumuamua влизат редовно в нашата Слънчева система.

****

Десетилетия по-късно Парадоксът на Ферми продължава да ни преследва. Нещо повече, уравнението на Дрейк продължава да служи като мисловен експеримент, където повечето от параметрите все още са обект на голяма несигурност. Докато не намерим доказателства за живота отвъд Земята, няма да разберем дали животът е способен да възниква и да процъфтява при условия, които не са "подобни на Земята". И докато не намерим доказателства за интелигентен живот отвъд Земята, няма да знаем със сигурност дали има такива.

Но това е страхотното в Fermi Paradox: трябва да го решите само веднъж! В момента, в който намерим доказателства за извънземна цивилизация (ако приемем, че някога го направим), Парадоксът ще бъде решен за всички времена. И наистина няма значение дали цивилизацията все още е жива или не. Един сигнал, един поглед на мегаструктура или едно потвърдено наблюдение на космически кораб и ние ще знаем със сигурност, че човечеството не е само във Вселената.

Междувременно всичко, което можем да направим, е да изчакаме и да се подобрим в търсенето му!

  • Уикипедия - Ферми Парадокс
  • Уикипедия - страхотен филтър
  • НАСА - Някой там?
  • Институт SETI - Парадоксът на Ферми
  • Парадоксът на Ферми - Възможни отговори
  • НАСА - „Парадоксът на Ферми: подход, основан на теорията за проникване“ от Джефри Ландис
  • Университет "Джордж Мейсън" - "Великият филтър - Почти ли сме минали?" от Робин Хансън


Гледай видеото: Aliens under the Ice Life on Rogue Planets (Може 2022).