Blog

Beyond 'Fermi's Paradox' III: Co je velký filtr?

Vítejte zpět u nás série Fermi Paradox , kde se podíváme na možná řešení slavné otázky Enrica Fermiho „Kde jsou všichni?“ Dnes zkoumáme možnost, že ve Vesmíru existuje něco, co brání životu dosáhnout bodu, kdy bychom o něm mohli slyšet.

V roce 1950 italsko-americký fyzik Enrico Fermi usedl k obědu s některými ze svých kolegů Národní laboratoř Los Alamos , kde před pěti lety pracoval v rámci projektu Manhattan. Podle různých zpráv se rozhovor stočil k mimozemšťanům a nedávnému záplavě UFO. Fermi k tomu vydal prohlášení, které se zapíše do dějin: „Kde jsou všichni?'

To se stalo základem Fermiho paradox , který odkazuje na odhady vysoké pravděpodobnosti existence mimozemské inteligence (ETI) a zjevný nedostatek důkazů. O sedmdesát let později jsme na tuto otázku stále neodpověděli, což vedlo k mnoha teoriím, proč „Velké ticho“ přetrvává. Populární je, že musí existovat „Skvělý filtr“, která brání životu dosáhnout pokročilého stádia vývoje.

Origins

Termín byl vytvořen ekonomem Robinem Hansonem, který je také spolupracovníkem výzkumu na Oxfordské univerzitě Future of Humanity Institute (FHI). V roce 1996 Hanson publikoval esej s názvem „ Velký filtr – už ho máme skoro za sebou? “ kde navrhl, že musí existovat něco, co zabrání tomu, aby se neživá hmota spojila a vytvořila živé organismy (abiogeneze) a dosáhla vysokého stupně rozvoje naKardashevova stupnice(viz. níže).



Tato možnost, tvrdil, nevěstí pro lidstvo nic dobrého. Jak shrnul své argumenty:

„Zdá se, že lidstvo má světlou budoucnost, tedy netriviální šanci expandovat a naplnit vesmír trvalým životem. Ale skutečnost, že se vesmír v naší blízkosti zdá mrtvý, nám nyní říká, že jakýkoli daný kus mrtvé hmoty čelí astronomicky nízké šanci zplodit takovou budoucnost. Existuje tedy askvělý filtrmezi smrtí a rozšiřujícím se trvalým životem a lidstvo čelí zlověstné otázce: jak daleko jsme s tímto filtrem?“

Další skvělý popis nabídl Nick Bostrom, filozof, který také pochází z FHI. Jak to popsal ve své eseji z roku 2008, „ Kde jsou? Proč doufám, že hledání mimozemské inteligence nic nenajde ':

'Velký filtr lze považovat za pravděpodobnostní bariéru.' Skládá se z [jednoho nebo] více vysoce nepravděpodobných evolučních přechodů nebo kroků, jejichž výskyt je nutný k tomu, aby planeta podobná Zemi vytvořila inteligentní civilizaci typu, který by byl viditelný pro nás s naší současnou pozorovací technologií.“

Musím milovat Drakea!

Když Fermi položil svou slavnou otázku, vědci již vycházeli z předpokladu, že život musí být ve vesmíru hojný. To by nemělo být žádným překvapením vzhledem k samotné velikosti a stáří vesmíru, který měří 93 miliard světelných let v průměru (to je jen „pozorovatelná“ část) a existuje odhadem 13,8 miliardy let. S tím prostorem je to odhadem 2 biliony galaxií !

Frank Drake píše svou slavnou rovnici na bílou tabuli. Kredit: SETI.org



Naše vlastní galaxie mezitím měří v průměru 170 000 až 200 000 světelných let a obsahuje 200 až 400 miliard hvězd. I kdybychom předpokládali, že pouze 1 % těchto hvězd mělo planety, že 1 % těchto planet mohlo podporovat život, že 1 % z nich produkovalo inteligentní život a že 1 % tohoto života rozkvetlo ve vyspělou civilizaci, stále znamená, že by tam mohlo být 2000 civilizací!

Tento argument byl formalizován asi o deset let později americkým astronomem a výzkumníkem SETI Dr. Frankem Drakem. Během setkání v zařízení Green Bank v roce 1961 se sešla řada vědců, aby diskutovali o použití radioteleskopů k hledání signálů, které se zdály být umělého původu. V rámci přípravy na toto setkání Drake připravil rovnici, která shrnula to, s čím výzkumníci SETI pracovali.

The Drakeova rovnice , a to by se později nazývalo, lze matematicky shrnout takto:

N = R*x fpx nAx fax fix fCx L

KdeNje počet civilizací v naší galaxii, se kterými bychom mohli komunikovat,R*je průměrná rychlost tvorby hvězd,Fpje zlomek hvězd, které mají planety,nA je počet planet, které mohou podporovat život,Faje číslo, které rozvine život,Fi je číslo, které rozvine inteligentní život,fcje počet technologicky vyspělých civilizací aTHEje doba, kterou by měli k přenosu signálů do vesmíru.

Drakeova rovnice, matematický vzorec pro pravděpodobnost nalezení života nebo vyspělých civilizací ve vesmíru. Kredit: University of Rochester

Jak později řekl Dr. Drake o vytvoření rovnice:

„Když jsem plánoval schůzku, pár dní předem jsem si uvědomil, že potřebujeme program. A tak jsem sepsal všechny věci, které jste potřebovali vědět, abyste mohli předpovědět, jak těžké bude odhalit mimozemský život. A při pohledu na ně bylo docela zřejmé, že když to všechno vynásobíte dohromady, dostanete číslo N, což je počet detekovatelných civilizací v naší galaxii. Bylo to zaměřeno na rádiové vyhledávání, a ne na hledání prvotních nebo primitivních forem života.

Otázka měřítka

Kardaševova škála je pojmenována podle sovětského a ruského astrofyzika Nikolaje Kardaševa, který navrhl, aby mimozemské civilizace mohly být klasifikovány na základě množství energie, kterou je schopna využít. Ve své eseji z roku 1964 s názvem „ Přenos informací mimozemskými civilizacemi “ navrhl třístupňové schéma – „Kardashevovu škálu“ – které sestávalo z následujícího:

  • Civilizace typu I (neboli planetární civilizace) jsou ty, které mohou využívat a uchovávat veškerou energii dostupnou na své planetě (~4×1012watty)
  • Civilizace typu II (neboli hvězdné civilizace) jsou ty, které jsou schopny využívat a ovládat energii celého svého hvězdného systému (~4×1026watty)
  • Civilizace typu III (aka. galaktické civilizace) jsou ty, které mohou ovládat energii celé galaxie (~ 4 × 1037watty)

Ve své knize z roku 1973 s názvem Kosmické spojení: Mimozemská perspektiva , slavný vědecký komunikátor Carl Sagan tvrdil, že by měl být na stupnici zahrnut typ 0, protože lidstvo ještě nedosáhlo úrovně vývoje typu I. Jak řekl Sagan:

„Civilizace typu I je schopna shromáždit pro komunikační účely ekvivalent celého současného energetického výkonu planety Země – který se nyní používá pro vytápění, elektřinu, dopravu a tak dále; velké množství jiných účelů než komunikace s mimozemskými civilizacemi. Podle této definice Země ještě není civilizací typu I... Naše současná civilizace by byla klasifikována jako něco jako typ 0,7.“

Na základě těchto parametrů by civilizace typu I nejen vyrostla tak, aby zabírala celý povrch své planety, ale také by kolonizovala nízkou oběžnou dráhu Země (LEO). Takovou civilizaci by mohli lovci exoplanet identifikovat hledáním mraků satelitů kolem planety (aka. Clarke Belts ), která by byla viditelná během planetárních tranzitů.

Civilizace typu II, podle Kardasheva, je nejlépe ilustrována jako civilizace, která je schopna vybudovat megastrukturu kolem své domovské hvězdy (tj. Dysonova koule ). To by umožnilo civilizaci využít veškerou energii produkovanou jejím sluncem a také exponenciálně znásobit množství obyvatelného prostoru v jejím domovském systému.

Páni! signál reprezentovaný jako „6EQUJ5“. Kredit: Big Ear Radio Observatory/NAAPO

Civilizaci typu III je těžší charakterizovat, ale různí teoretici tvrdili, že dostatečně pokročilé ETI by mohly vybudovat megastruktury kolem celé své galaxie nebo kolem oblasti jádra své galaxie, aby využily energii její supermasivní černé díry (SMBH). Bez ohledu na to je spravedlivé říci, že civilizace schopná využít energii celé své galaxie by si nebylo možné nevšimnout.

Kde nakreslit čáru?

Hanson ve své eseji tvrdil, že „filtr“ musí ležet někde mezi bodem, kde se na planetě objevuje život (abiogeneze) a bodem, kde se stává meziplanetární nebo mezihvězdnou civilizací. S využitím života na Zemi a vzniku lidstva jako šablony Hanson nastínil devítikrokový proces, kterým by se život musel řídit, aby se stal civilizací létající do vesmíru. Patří mezi ně:

  1. Obyvatelný hvězdný systém (organické látky a obyvatelné planety)
  2. Reprodukční molekuly (např. RNA)
  3. Prokaryotický jednobuněčný život
  4. Eukaryotický jednobuněčný život
  5. Pohlavní rozmnožování
  6. Vícebuněčný život
  7. Zvířata schopná používat nástroje
  8. Průmyslová civilizace
  9. Široká kolonizace

V souladu s hypotézou Velkého filtru musí být alespoň jeden z těchto kroků nepravděpodobný. Buď se život brzy vynoří z anorganických materiálů, nebo se šance na katastrofické selhání zvyšují s tím, jak se druh stává stále vyspělejším. Každá z těchto možností má významné důsledky pro lidskou rasu.

Pokud je filtr v raném kroku, pak je existence složitých forem života (včetně lidí) vzácností a my překonáváme šance už jen tím, že jsme zde. Pokud je na druhé straně filtr umístěn v pozdějším kroku, pak mnoho ETI muselo dosáhnout naší současné úrovně vývoje, ale nepodařilo se jim postoupit dále (z jakéhokoli důvodu). To by znamenalo, že bod, kde se pravděpodobně stane vyhynutí, leží před námi.

Z toho důvodu je mnoho lidí, kteří se domnívají, že objev života mimo Zemi by nebyl důvodem k oslavě. Nebo jak Nick Bostrom shrnul:

„Začnete s miliardami a miliardami potenciálních bodů klíčení pro život a skončíte s celkovým počtem nulových mimozemských civilizací, které můžeme pozorovat. Velký filtr proto musí být dostatečně výkonný – to znamená, že kritické kroky musí být dostatečně nepravděpodobné – aby i při mnoha miliardách hodů kostkou člověk neskončil s ničím: bez mimozemšťanů, bez vesmírných lodí, bez signálů, alespoň bez žádných. které můžeme detekovat v našich lesích.“

V každém případě je předem jasné, že žádný druh v naší galaxii nedosáhl devátého stupně. Jinak by důkazy o jeho existenci byly všude. Je tedy zcela možné, že inteligentní druhy neprovedou přechod z kroku osm na krok devět. Je tedy zcela možné, že se inteligentní druhy nedostanou z kroku 8 do kroku 9 – tj. typu I do civilizace typu II).

Možná řešení

Nakonec jsou Velký filtr a Fermiho paradox neoddělitelné a pokusy o vyřešení jednoho vždy narušují druhé. Například umístění filtru v rané fázi Hansonova devítifázového procesu by znamenalo dojít k závěru, že lidstvo nenašlo žádný důkaz inteligentního života, protože neexistuje – což je samotný základ tohoto Hart-Tiplerova domněnka .

Na druhou stranu, pokud je to tak, že inteligentní život tam venku existuje, ale podmínky, za kterých se vyvinul, jsou vzácné, pak máme nevyhnutelný závěr, že jsme prostě zatím nenašli žádný důkaz. Toto je přesná logika, která se skrývá za tímHypotéza vzácných zemin, což je další možné řešení Fermiho paradoxu.

Nebo, jak již bylo uvedeno, mohlo by to být tak, že je přirozeností inteligentního života zničit se v důsledku technologického pokroku. Může to být důsledek jaderné války, klimatická změna , vývoj umělé inteligence, nebo jiné prostředky. Jak Sagan a Shklovsky shrnuli ve svém roce 1966,' The Quest for Extraterrestrial Intelligence ':

„Pokušení je odvodit, že existuje nanejvýš jen několik vyspělých mimozemských civilizací – buď proto, že jsme jednou z prvních technických civilizací, které se objevily, nebo proto, že je osudem všech takových civilizací zničit samy sebe dříve, než budou mnohem dál. podél.'

Fotografie centrální oblasti Mléčné dráhy. Kredit: UCLA SETI Group/Yuri Beletsky, Carnegie Las Campanas Observatory

Použijeme-li lidstvo jako šablonu, dalo by se tvrdit, že mnohé existenční hrozby, kterým čelíme, jsou typické pro civilizace na naší úrovni rozvoje. Existuje mnoho dalších navrhovaných řešení, například ETI nejsou neexistující nebo mrtví, ale hibernují – alias. a Aestivační hypotéza . Existuje teorie, že by se mohli vyhýbat kontaktu, aby nezasahovali do našeho vývoje (Hypotéza zoo), nebo aby se chránili!

Bylo dokonce navrženo, že lidstvo bylo záměrně izolováno ETI (akaHypotéza planetária), aby nás mohli blíže studovat. Samozřejmě jsou to teorie, které – stejně jako samotný Fermiho paradox – nelze vyřešit, dokud nebudou nalezeny důkazy o existenci mimozemské inteligence. Jak kdysi řekl slavný vědec a autor SF Arthur C. Clarke:

„Existují dvě možnosti: Buď jsme ve vesmíru sami, nebo nejsme. Obojí je stejně děsivé.'

Napsali jsme mnoho zajímavých článků o Velkém filtru, Fermiho paradoxu, Hledání mimozemské inteligence (SETI) a souvisejících konceptech zde na Universe Today.

Zde je Kde jsou mimozemšťané? Jak může „velký filtr“ ovlivnit technický pokrok ve vesmíru , Proč by hledání mimozemského života bylo špatné Velký filtr , Jak bychom mohli najít mimozemšťany? Hledání mimozemské inteligence (SETI) , a Fraser a John Michael Godier debatují o Fermiho paradoxu .

A nezapomeňte se podívat na zbytek naší série Beyond Fermi’s Paradox:

Astronomy Cast má na toto téma několik zajímavých epizod. Zde je Epizoda 24: The Fermi Paradox: Where Are All the Aliens? , Episode 110: The Search for Extraterrestrial Intelligence , Epizoda 168: Enrico Fermi , Epizoda 273: Řešení Fermiho paradoxu .

Prameny: