Nežemiškų civilizacijų skaičiavimo formulė. Drake'o lygtis
Dreiko formulę įvertinimui suformulavo amerikiečių astronomas Frankas Drake'as civilizacijų skaičius Galaktikoje.
(Taip, tai tikrai ne į svetainės temą. Bet vis tiek įdomu.)
1960 m. pasirodžiusi Drake'o formulė buvo labai madinga „didžiųjų kosminių vilčių“ eroje, tačiau vėliau dėl pasipiktinimo, kad viltys nepasiteisino, ji buvo pradėta kritikuoti ir, kaip taisyklė, ne esminė, o metodinė. Pagrindinis priekaištas dėl Drake'o formulės yra tas, kad ji yra „apie nieką“ formulė yra nefalsifikuojama, todėl ji yra nemoksliška.
Teiginį apie nefalsifikaciją paliksiu kritikų sąžinei: jie arba nesupranta šios sąvokos prasmės, arba tyčia klaidina skaitytoją gražiu terminu. Emocinė tezė „formulė yra apie nieką“ iššifruojama taip: problemos probleminė sritis yra tokia neapibrėžta, kad atrodo beprasmiška išvesti kokią nors formulę: klaidingą tikslumą gauname ant pernelyg netvirtos žemės.
Tai tiesa, tačiau užduotis yra būtent tokia: pateikti pagrįstą tam tikros vertės įvertį esant ypač neapibrėžtoms jai įtakos turinčioms sąlygoms. Ši situacija nėra visiškai unikali. Labai dažnai moksle, o ypač astronomijoje, pradiniame tyrimų etape būtina daryti prielaidas ypatingo neapibrėžtumo sąlygomis. Keista, bet iš bendrų svarstymų galima padaryti teisingas išvadas ir gauti skaitinius įverčius, kurie nedaug skiriasi nuo tiesos.
- Kiek plaukų yra ant Venesuelos prezidento galvos?
- Kokia yra Porcula salvania patelės masė?
- Koks klampumas yra Saulės fotosferoje?
Įjungta panašius klausimus galite pateikti atsakymą iš bendrų svarstymų ir gauti skaičių, kuris katastrofiškai labai nesiskiria nuo teisingo. Esant visiškam pradinių sąlygų nesupratimui, kelių dydžių paklaida jau yra vertas rezultatas!
Būtent tokioje situacijoje buvo Drake'as, siūlydamas savo paprastai banalią formulę. Visiškai nesuprantamą užduotį (nustatyti nežemiškų civilizacijų skaičių) jis sumažino iki papildomų užduočių, kurias galima įvertinti. Galime klysti keliais dydžiais, bet mūsų situacijoje tai jau yra gerai!
Štai Drake'o formulė originalioje formulėje:
N = R * f p n e f l f i f c L ,
- R* – žvaigždžių formavimosi greitis (žvaigždės per metus)
- f p – žvaigždžių su planetinėmis sistemomis dalis
- n e – vidutinis planetų skaičius sistemoje, kurios ekologiškai tinka gyvybei
- f l – gyvybės atsiradimo tokioje planetoje tikimybė
- f i – evoliucijos iki pagrįstos tikimybės
- f c – civilizacijos susidarymo tikimybė
- L – civilizacijos egzistavimo laikas (metai).
Reikėtų pateikti keletą pastabų.
Pirma, pats Drake'as aptarė nežemiškų civilizacijų radijo paieškas ir todėl turėjo omenyje techniškai pažangias civilizacijas, naudojančias radijo ryšį, ir įvertino L parametrą specialiai joms. Neprarasdami bendrumo, civilizaciją galite apibrėžti savo nuožiūra ir atitinkamai įvertinti jos gyvavimo trukmę.
Pavyzdžiui
...galima suprasti civilizaciją bendras vaizdas, kaip socialinė ir kultūrinė struktūra, kuri skiriasi nuo izoliuotų genčių. Šiuo atveju žemiškoji civilizacija prasideda nuo šumerų ir šiandien apima maždaug 5 tūkstantmečius.
...sekdami Jaspersu, pradėkite skaičiuoti nuo ašinio laiko, kai žmonija suformavo aksiologiją, kurioje mes vis dar egzistuojame (manoma, tai būtina civilizacijos raidos aksiologija). Šiuo atveju turime du su puse tūkstantmečio.
...galime apsiriboti tik poros šimtmečių senumo techninėmis civilizacijomis.
Antra, priklausomybė nuo žvaigždžių formavimosi greičio atrodo kiek neaiški. Iš pirmo žvilgsnio paradoksalu, kad nežemiškų civilizacijų skaičius priklauso ne nuo žvaigždžių skaičiaus galaktikoje, o tik nuo žvaigždžių formavimosi dažnio. Tiesą sakant, į šį parametrą netiesiogiai įtrauktas galaktikos dydis, nes kuo didesnė žvaigždžių sistema, tuo daugiau joje gimsta naujų žvaigždžių. Tačiau formulės modifikacijose gali būti naudojamas ir Galaktikos žvaigždžių skaičius, tačiau tuomet reikia naudoti neaiškų parametrą „Galaktikos gyvavimo laikas“. Pradinė formos versija yra tikslesnė.
Paaiškinsiu apie ką kalbu.
Aišku, kad f = f p n e f l f i f c yra civilizacijos atsiradimo prie savavališkos atsitiktinės žvaigždės tikimybė. R* žvaigždės gimsta per metus. Po reikiamo laikotarpio šiose žvaigždėse atsiras n = R * f civilizacijos. Per civilizacijos egzistavimą (L metus) jos amžininkai bus n L kitos civilizacijos. Tai visų pirma reiškia, kad R * yra žvaigždžių formavimosi greitis ne šiuo metu, o maždaug tada, kai gimė Saulė. (Pats Drake'as kalbėjo apie žvaigždžių susidarymo greitį, apskaičiuotą per galaktikos gyvavimo laiką, o tai paprastai yra neteisinga.) Priimtino tikslumo ribose šios detalės gali būti nepaisoma.
Yra rimtų veiksnių, kurie paprastai nepaminėti kalbant apie Drake formulę, kurie gali rimtai susieti rezultatą. Vieni jų dirba norėdami padidinti, kiti – sumažinti tikimybę.
Pradėsiu nuo karčiojo.
„Ekologinis gyvenamumas“ pirmiausia priklauso nuo paviršiaus temperatūros, tai yra, nuo centrinės žvaigždės temperatūros ir atstumo iki jos. Svarbu, kad temperatūros režimas neviršytų priimtinų ribų per visą laikotarpį nuo gyvybės atsiradimo iki civilizacijos mirties. Remiantis mūsų pavyzdžiu, turėtume kalbėti apie 4–5 milijardus metų, o tai reiškia, kad reikia išmesti per karštas žvaigždes, nestabilias žvaigždes ir žvaigždes, esančias virš Hertzsprung-Russell pagrindinės sekos (laimei, jų nėra tiek daug). Apskritai, vertėtų iš naujo apibrėžti f p parametrą kaip „stabilių žvaigždžių su planetinėmis sistemomis dalį“, kur „stabilumo“ reikšmė paaiškinta aukščiau.
Štai kažkas gražaus.
Formulė reiškia, kad civilizacija yra vienkartinis reiškinys planetos istorijoje. Tai yra, scenarijus yra toks: planetoje atsirado gyvybė, išsivystė į protingą gyvybę, susiformavo civilizacija ir civilizacija mirė. Tai viskas.
tai viskas? Kodėl negali atsirasti nauja civilizacija, paremta tuo pačiu protu? Kodėl negali atsirasti (ir sukurti civilizacijos) naujas protas, jei senasis mirė? Kodėl taip negali atsitikti naujas gyvenimas, jei senasis buvo sunaikintas, tarkime, dėl katastrofos, išsivystys į žvalgybą ir pan.? Civilizacijos „disponuojamumas“ yra labai stiprus ir visiškai nepagrįstas Dreiko formulės apribojimas. Jei civilizacija yra atsinaujinantis dalykas, tai savo dabartine forma formulė yra labai netiksli: parametrą L reikia padauginti iš reinkarnacijų skaičiaus n r , o jo augimas sukels netiesiškumą, kai bendras laikas L n r koreliuoja su amžiumi. žvaigždė.
Žinoma, n r faktoriaus klausimas yra labai spekuliatyvus. Visų pirma tai priklauso nuo civilizacijos mirties scenarijaus, ir tai yra gryno futurizmo sritis, o ne rimta mokslinė prognozė.
Neprarask. Prenumeruokite ir gaukite nuorodą į straipsnį savo el. paštu.
Ne taip seniai mūsų šaltinis „“ paskelbė medžiagą pavadinimu „“, kuri palietė svetimų protingų civilizacijų egzistavimo Visatoje klausimą. Bet jei buvo suabejota būtent šia galimybe, čia panagrinėsime formulę, kuri dažnai tarnauja kaip minėto paradokso paneigimas. Ši formulė vadinama Dreiko lygtimi.
Šiek tiek bendros informacijos
Verta pradėti nuo to, kad yra specialus projektas bendriniu pavadinimu „SETI“ (nežemiško intelekto paieškos santrumpa). Tai apima įvairius projektus ir veiklą, skirtą nežemiškų civilizacijų paieškai ir kontaktams su jomis. Projektas gyvuoja kelis dešimtmečius (nuo 1959 m.), beveik nuo to momento, kai amerikiečių astronomas Frankas Drake'as atliko savo pirmąjį eksperimentą. SETI paieškos pagrįstos radijo bangų, kurias iš kosmoso gelmių gali siųsti kitos civilizacijos, klausymu. Pats Drake'as jau tada laikė tai aukštųjų technologijų visuomenės rodikliu, taip pat priimtiniausia ir pagrįstiausia priemone nežemiškos gyvybės formoms ieškoti.
Tikimybė aptikti bet kokį signalą didesniu nei 500 šviesmečių atstumu yra praktiškai lygi nuliui, t.y. 500 šviesmečių yra riba, kurios spinduliu šiuolaikinės technologijos gali rasti bet kokį radijo signalą. Iš to išplaukia, kad vadinamoji „Didžioji tyla“, kurią nuolat aptinka radijo teleskopai, dar nereiškia, kad kita gyvybė Visatoje neįmanoma. Ir didesnė tikimybė ką nors patvirtinti su daugiau ar mažiau reikšmingu pasitikėjimo laipsniu gali atsirasti tik tuo atveju, jei žemiški „imtuvai“ gali padidinti signalo priėmimo diapazoną dar bent 900 šviesmečių.
Praėjusio amžiaus viduryje žmonija turėjo dar mažiau duomenų šia tema. Tačiau jau tuo metu, kai sovietų kosmonautas Jurijus Gagarinas tapo pirmuoju žmogumi, skriejančiu aplink Žemę (1961 m.), Frankas Drake'as sukūrė savo lygtį, kad apytiksliai įvertintų galimų ateivių civilizacijų skaičių mūsų galaktikoje, vadinamoje Paukščių Taku. Ši lygtis pagrįsta elektromagnetinių impulsų aptikimo metodais.
Drake'o lygtis
Drake'o lygtis formuluojama taip:
N = R * Fp * Ne * Fl * Fi * Fc * L, kur:
N – protingų civilizacijų, pasirengusių užmegzti ryšį, skaičius
R yra žvaigždžių, per metus pasirodančių Paukščių Tako galaktikoje, skaičius.
Fp – žvaigždžių, kurių orbitose yra planetų, procentas
Ne – vidutinis planetų ir jų palydovų, kurių sąlygos yra tinkamos gyvybės atsiradimui, skaičius
Fl – gyvybės atsiradimo tinkamoje planetoje tikimybė
Fi – protingų gyvybės formų atsiradimo planetose, kuriose gyvybė apskritai įmanoma, tikimybė
Fc – planetų, kuriose protingos gyvybės formos gali susisiekti ir jo ieškoti, skaičiaus santykis su planetų, kuriose iš viso yra protingų gyvybės formų, skaičiaus santykis.
L – laikas, per kurį protinga gyvybė egzistuoja, gali susisiekti ir nori tai daryti
Dreiko lygties analizė
Žvelgiant į Drake'o lygtį, tampa akivaizdu, kad N reikšmės tiksliai nustatyti negalima. Be to, jei judate išilgai lygties iš kairės į dešinę, visų dydžių įverčiai tampa vis abstraktesni. Tačiau ši lygtis neturėtų būti vertinama vien skaičiais. Kai kurie tyrinėtojai įsitikinę, kad ši formulė yra tik būdas organizuoti žmogaus neišmanymą. Ir jei nežemiško intelekto egzistavimo hipotezę vertintume grynai matematiniu požiūriu, tada galimybė gauti atsakymą į klausimą apie svetimų civilizacijų skaičių yra žymiai ribota. L reikšmė yra pati svarbiausia visoje lygtyje. Žmogus negali žinoti, kiek technologiškai išsivysčiusi civilizacija gali išgyventi. Ir net jei darysime prielaidą, kad yra tik viena ateivių civilizacija, kuri egzistavo milijardus metų ar net amžinybę, tada to pakaks, kad lygtyje būtų galima sulyginti N ir L.
Tačiau ieškoti nežemiško intelekto tik klausantis radijo bangų būtų klaida. Dėl astrobiologijos ir kosmologijos raidos labai pasikeitė žmogaus erdvės suvokimas ir kitų gyvybės formų vystymosi būdai. SETI egzistavimo pradžioje jos ekspertai prognozavo sparčią antžeminio radijo technologijų plėtrą ir radijo srauto augimą, tačiau „taškas-taškas-taškas“ ryšys nublanko palydovų, siunčiančių savo signalus į Žemę, fone, telekomunikacijose akcentas perėjo nuo radijo prie šviesolaidinės interneto srauto ir kabelinės televizijos, o tai reiškia, kad dar mažiausiai šimtą metų iš Žemės nebus priimami rimti radijo signalai.
Kitiems silpnoji vieta Formulė yra planetų, kuriose gali išsivystyti protingos gyvybės formos, skaičius. Manoma, kad jų skaičius mūsų galaktikoje turėtų būti per 10 tūkstančių. Tačiau šiuo metu nėra įrodymų, kad yra koks nors pagrindinis principas, galintis nukreipti pirminę substanciją į Homo Sapiens vystymąsi. Ir šis klausimas liks neatsakytas, kol bus rasta gyvybės įrodymų bent vienoje Saulės sistemos planetoje.
Be kita ko, Drake'o lygtis neatsižvelgia į tokius rodiklius kaip pačios galaktikos amžius ir cheminiai-mechaniniai parametrai, pavyzdžiui, tam tikrų elementų, reikalingų planetoms formuotis ir gyvybės atsiradimui, buvimas. Kai kurių ekspertų teigimu, Drake'o lygtis reiškia ne nuolatinę dinamiką turinčią Visatą, o ypatingą kosmologinį pastovumą.
Formulėje nurodytas apytikslis Žemės tipo planetų skaičius, tačiau nepateikiami įvertinimai, kada šiose planetose atsiranda protingos gyvybės formos. Milžiniškas mūsų galaktikos amžius ir tikimybė, kad protinga gyvybė jos planetose galėjo egzistuoti prieš 2 ir 4,5 milijardo metų, bet jau galėjo išnykti, praktiškai nesuteikia vietos radijo bangoms aptikti.
Iki šiol astronomai jau rado maždaug du tūkstančius ekstrasaulinių planetų. O bendras į Saulę panašių žvaigždžių skaičius gali viršyti 40 proc. Tačiau daugelis planetų yra per didelės ir yra labai arti „savo“ žvaigždžių. Šios planetos vadinamos „karštaisiais Jupiteriais“. Tačiau, mokslininkų prognozėmis, patobulinus paieškos metodus, bus galima rasti mažesnių ir tinkamesnių planetų. orbitos charakteristikos. Be to, per pastaruosius dvidešimt tyrimų metų pavyko išsiaiškinti, kad Paukščių Take gali būti milijardai planetų, kuriose galima gyvybė, galinčių egzistuoti ekstremaliomis sąlygomis, pavyzdžiui, su padidintu kiekiu. anglies dvideginio, iki 10 000 metrų gylyje ir net sieros rūgštyje.
Tačiau nepaisant „trūkumų“, Drake'o lygtis padarė didelę įtaką žmonių mąstymui. Iš esmės tai buvo astrobiologijos mokslo atsiradimo pradžios taškas. Garsus amerikiečių astrofizikas Carlas Saganas gyrė tai, kad lygtis parodė didelį protingos nežemiškos gyvybės aptikimo procentą. Ne taip seniai, 2010 m., italų astronomas Claudio Maccone paskelbė savo Dreiko lygties versiją – statistinę Dreiko lygtį, kuri yra sudėtingesnė, bet ir patikimesnė. Naudodamas naują formulę, Maccone galėjo tai nustatyti tik viduje pieno kelias Gali būti 4590 nežemiškų civilizacijų, o tai yra daugiau nei 1000 daugiau nei skaičius, gautas klasikinėje lygties versijoje. Be to, naujoji formulė parodė, kad be žmonių civilizacijos gali būti iki 15 785 kitų, turinčių aukštąsias technologijas.
Tačiau net jei skirtingos galaktikos bendruomenės būtų viena nuo kitos vienodu atstumu, jos vidutinis atstumas būtų 28 845 šviesmečiai, todėl bet koks kontaktas tarp šių bendruomenių tampa neįmanomas, net jei jis būtų vykdomas naudojant elektromagnetinė spinduliuotė, juda šviesos greičiu. Ir net jei egzistuotų toks skaičius civilizacijų, tarpžvaigždinis ryšys tarp jų patirtų labai rimtų technologinių problemų.
Tiesą sakant, Drake'o lygtis yra kruopščiai ir išsamiai ištirta, o, nebūnant atitinkamos srities ekspertu, gana sunku iš tikrųjų suprasti, kas yra kas. Tačiau mūsų tikslas jokiu būdu nebuvo išsamus lygties paaiškinimas, o tik nuoroda, kad viso pasaulio mokslininkai į nežemiško intelekto egzistavimo klausimą žiūri daugiau nei rimtai, ir tai turi labai rimtų priežasčių.
Nežemiškų civilizacijų, norinčių susisiekti su mūsų, skaičius yra nuspėjamas.
Paprastai kalbant, nedaug didelių mokslo atradimai griežtai data – ne tik pagal metus, bet ir pagal mėnesį bei datą. Tačiau bent vienas iš jų gali būti datuojamas pažodžiui iki minutės. 1961 m. lapkričio 1 d. į 2 naktį keli mokslininkai, dalyvavę konferencijoje, vykusioje Green Bank, Virdžinijoje, JAV, vėlai sėdėjo bare ir aptarė fiziko Philipo Morrisono (g. 1915 m.) ir Giuseppe Cocconi (g 1914). Jie ginčijosi, ar antžeminiai mokslininkai, ką tik pradėję statyti rimtus radijo teleskopus, iš tiesų gali aptikti nežemiškų civilizacijų siunčiamus radijo signalus iš gilios erdvės. Jei kur nors Visatos gelmėse tikrai yra bent viena nežemiška civilizacija, norinti su mumis susisiekti, greičiausiai ji siunčia mums radijo signalus, o mums tereikia juos sugauti, samprotavo jie. Kartu buvo suformuluotas ir kitos konferencijos dienos uždavinys: įvertinti tikėtiną nežemiškų civilizacijų, pasirengusių su mumis susisiekti, skaičių.
Klausimą uždavė, o atsakymą jau kitą dieną pasiūlė amerikiečių radijo astronomas Frankas Drake'as. Pagal jo formulę nežemiškų civilizacijų skaičius N yra:
čia R yra kasmet Visatoje susidarančių žvaigždžių skaičius; P – tikimybė, kad žvaigždė turės planetų sistemą; N e – tikimybė, kad tarp planetų yra planeta žemės tipas, ant kurio galimas gyvybės kilimas; L – tikrosios gyvybės planetoje atsiradimo tikimybė; C yra tikimybė, kad protinga gyvybė nuėjo technogeniniu vystymosi keliu, sukūrė ryšio priemones ir nori užmegzti kontaktą, ir, galiausiai, T yra vidutinis laikas, per kurį civilizacija, norinti užmegzti kontaktą, siunčia radijo signalus į kosmosą, kad susisiektų. mus. Drake'o formulės prasmė, jei norite, yra ne visiškai viską supainioti, o aiškiai parodyti visą žmogaus neišmanymą apie tikrąją Visatos padėtį ir bent apytiksliai suskaidyti vieną grynai spėliotinį vertinimą. bendras skaičius civilizacijos joje į keletą tikimybinių įverčių. Bent jau taip viskas pradeda atrodyti ne tokia paslaptinga.
Žaliojo banko konferencijos metu vienintelis daugiau ar mažiau žinomas skaičius dešinėje formulės pusėje buvo kasmet susiformuojančių žvaigždžių skaičius R. Kalbant apie kitus skaičius, antžeminės planetos (N e) net mūsų Saulės sistemoje gali būti klasifikuojami kaip vienas (tik Žemė) iki penkių (Venera, Žemė, Marsas ir po vieną iš visų didžiųjų Jupiterio ir Saturno palydovų) planetinio tipo kosminius objektus. Turint optimistines tokio pobūdžio prognozes, paaiškėjo, kad galaktikoje tiesiog knibždėte knibžda milijonai technologiškai pažengusių civilizacijų (N), o mes iš tikrųjų esame šios „galaktikos lygos“ jaunuoliai. Ši informacija iš karto užplūdo žiniasklaidą masinės informacijos priemonės, o per juos – masinę sąmonę, o žmonės tiesiog nustojo abejoti, kad nežemiško intelekto egzistavimas yra nekintama tiesa.
Tačiau nuo 1961-ųjų praėjo daugiau nei dešimtmetis, ir kuo toliau, tuo labiau įsitikiname, kad būtina sušvelninti optimizmą, kurį iš pradžių generavo Dreiko formulė masinėje žemiečių, trokštančių brolių, sąmonėje. Pavyzdžiui, šiandien, priešingai nei pernelyg optimistiški Greenbank grupės nariai, žinome, kad gyvybės egzistavimas mūsų Saulės sistemoje už Žemės ribų yra labai mažai tikėtinas (nebent ji egzistuoja po storu ledo sluoksniu ketvirto pagal dydį Saturno mėnulio vandenyne, kuri, ironiška, vadinama Europa). Ir nors po 1961 m. atradome daug planetų sistemų aplink anksčiau žinomas žvaigždes, jos visos mažai panašios į mūsų. saulės sistema, nes ten esančios planetos dažniausiai sukasi pailgomis elipsinėmis orbitomis su labai dideliu ekscentriškumu, o tai reiškia, kad metinis temperatūrų skirtumas jose atrodo nepriimtinas baltymų gyvybės vystymosi požiūriu. Tiesą sakant, paaiškėjo, kad sąlygos, palankios vandeniui išlaikyti planetos kūno paviršiuje milijardus metų be jo išgaravimo ir (arba) užšalimo, yra tokios sunkios, kad, išskyrus Žemę, tokių planetų dar nebuvo rasta. ir tai nenuostabu, nes net kelių procentų žemės orbitos spindulio pasikeitimas lems, kad mūsų planeta taps netinkama gyventi.
Taip atsitiko, kad 1981 m. su kolega astronomu Robertu Roodu (g. 1942 m.) susidūrėme su Drake'o formule ir nusprendėme ją kritiškai permąstyti šiuolaikinių mokslo žinių šviesoje. Pakeitę visus turimus dydžių įvertinimus dešinėje formulės pusėje, gavome N reikšmę, maždaug lygią 0,003. Tai yra, trijose iš tūkstančio (arba maždaug viename iš trijų šimtų) žvaigždžių sistemų yra technologiškai pažangi civilizacija, kuri nori su mumis susisiekti. Arba, jei norite, tai reiškia, kad tarpžvaigždiniai signalai iš nežemiško intelekto pasirodė mūsų galaktikoje tik paskutinę 1/300 jos egzistavimo dalį. Bet kokiu atveju mūsų šansai juos rasti yra labai menki: 1:300. Natūralu, kad per pastaruosius dvidešimt s papildomų metų niekas nepasikeitė, o nežemiškos civilizacijos nerodė jokių gyvybės ženklų. Jų paieškos tęsiasi dešimtmečius, finansuojamos ir valstybės lėšomis, ir privačių fondų. Deja... Iki šios dienos galvoje neradome liūdnai pagarsėjusių nežemiškų brolių, jau nekalbant apie bandymus su jais užmegzti ryšį. Gerai. Tačiau mes sukaupėme daug visiškai patikimų duomenų apie tai, ko nėra.\
Frankas Donaldas DRAKE'as
Frankas Donaldas Drake'as, gim. 1930 m
Amerikos astronomas. Gimė Čikagoje, Kornelio universitete studijavo elektroniką. Išklausęs garsaus astronomo Otto Struvės (1897–1963) paskaitų kursą apie planetų sistemų formavimąsi, jis visą gyvenimą domėjosi nežemiškos gyvybės ir civilizacijų klausimais. Po tarnybos JAV kariniame jūrų laivyne jis paeiliui dirbo Nacionalinėje radijo astronomijos observatorijoje (NRAO), Kornelio universitete ir Kalifornijos universitete (Santa Kruze). Remdamas Struve, Drake'as surengė 28 metrų radijo teleskopo, paremto NRAO („Project Ozma“) – pirmuoju pasaulyje matavimo ir įrašymo prietaisu, specialiai sukurtu bandyti identifikuoti nežemišką gyvybę, statybą.
Istorija
Drake'as suformulavo lygtį 1960 m., ruošdamasis Green Bank telekonferencijai. Šioje konferencijoje buvo aprašyta programa
Lygtis taip pat dažnai vadinama Žaliojo banko lygtimi, nes čia ji buvo pirmą kartą pasiūlyta. Kai Drake'as sugalvojo šią formulę, jis neketino, kad ji taps argumentu garsaus šalininko Carlo Sagano šalininkams. Panašus argumentas yra Didysis filtras, kuris teigia, kad stebimų civilizacijų nebuvimas didžiulė suma pastebėtos žvaigždės paaiškinamos tuo, kad yra tam tikras filtras, kuris neleidžia kontaktams.
Taigi pagrindinė lygties reikšmė yra sumažinti didelį protingų civilizacijų skaičiaus klausimą iki septynių mažesnių problemų.
Istoriniai parametrų įverčiai
Yra daug nuomonių dėl daugelio parametrų, štai skaičiai, kuriuos Drake'as naudojo 1961 m.:
- R= 10 per metus (per metus susidaro 10 žvaigždžių)
- f p = 0,5 (pusė žvaigždžių turi planetų)
- n e = 2 (vidutiniškai dvi planetos sistemoje yra tinkamos gyventi)
- f l = 1 (jei gyvybė įmanoma, ji tikrai atsiras)
- f i = 0,01 (1 % tikimybė, kad gyvybė išsivystys į protingą gyvenimą)
- f c = 0,01 (1% civilizacijų gali ir nori užmegzti ryšį)
- L= 10 000 metų (techniškai pažangi civilizacija gyvuoja 10 000 metų)
Drake'o lygtis suteikia N= 10 × 0,5 × 2 × 1 × 0,01 × 0,01 × 10 000 = 10.
Didumas R nustatomas iš astronominių matavimų ir yra mažiausiai aptariamas dydis; f p yra mažiau tikras, bet taip pat nesukelia reikšmingų diskusijų. Patikimumas n e buvo gana aukštas, tačiau aptikus daugybę dujų milžinų mažo spindulio orbitose, netinkamose gyvybei, kilo abejonių. Be to, daugelis žvaigždžių mūsų galaktikoje yra raudonosios nykštukės, skleidžiančios kietus rentgeno spindulius, kurie, remiantis modeliavimo rezultatais, gali net sunaikinti atmosferą. Taip pat neištirta gyvybės egzistavimo galimybė milžiniškų planetų, tokių kaip Jupiterio Europa ar Saturno Titanas, palydovuose).
Priklausomai nuo padarytų prielaidų N dažnai pasirodo esąs žymiai didesnis nei 1. Būtent tokie įvertinimai pasitarnavo kaip judėjimo motyvacija
Kai kurie skirtingų prielaidų rezultatai:
R= 10 per metus, f p = 0,5, n e = 2, f l = 1, f i = 0,01, f c = 0,01 ir L= 50 000 metų N= 10 × 0,5 × 2 × 1 × 0,01 × 0,01 × 50 000 = 50 (bet kuriuo metu yra apie 50 civilizacijų, galinčių susisiekti)Tačiau pesimistiniai vertinimai teigia, kad gyvybė retai vystosi iki intelekto, o išsivysčiusios civilizacijos ilgai negyvena:
R= 10 per metus, f p = 0,5, n e = 2, f l = 1, f i = 0,001, f c = 0,01 ir L= 500 metų N= 10 × 0,5 × 2 × 1 × 0,001 × 0,01 × 500 = 0,05 (greičiausiai esame vieniši)Optimistiniais vertinimais teigiama, kad 10% gali ir nori užmegzti ryšį ir tuo pačiu egzistuoti iki 100 000 metų:
R= 20 per metus, f p = 0,1, n e = 0,5, f l = 1, f i = 0,5, f c = 0,1 ir L= 100 000 metų N= 20 × 0,1 × 0,5 × 1 × 0,5 × 0,1 × 100 000 = 5 000Šiuolaikinės sąmatos
Šiame skyriuje pateikiamos iki šiol patikimiausios parametrų reikšmės.
R = žvaigždžių formavimosi greitis
Drake'as įvertino 10 balų per metus. Naujausi NASA ir Europos kosmoso agentūros rezultatai rodo 7 balus per metus.
f p = dalis žvaigždžių su planetinėmis sistemomis
Drake'as įvertino 0,5. Pagal naujausius tyrimus, mažiausiai 30 % saulės tipo žvaigždžių turi planetas, o atsižvelgiant į tai, kad atrandamos tik didelės planetos, šis įvertinimas gali būti laikomas neįvertintu. Infraraudonųjų spindulių dulkių diskų aplink jaunas žvaigždes tyrimai rodo, kad 20–60 % saulės tipo žvaigždžių gali sudaryti į Žemę panašias planetas.
n e = Vidutinis tinkamos planetos arba palydovai vienoje sistemoje
Drake'o balas yra 2. Marcy pažymi, kad daugumos atrastų planetų orbitos yra labai ekscentriškos arba prasilenkia per arti žvaigždės. Tačiau yra žinomos sistemos, turinčios saulės tipo žvaigždę ir palankios orbitos planetas (HD 70642, HD 154345 arba Gliese 849). Tikriausiai jie turi antžemines planetas gyvenamajame regione, kurios nebuvo atrastos dėl savo mažo dydžio. Taip pat teigiama, kad gyvybei nebūtina, kad atsirastų į saulę panaši žvaigždė ar į Žemę panaši planeta – Gliese 581d taip pat gali būti tinkamas gyventi. Nors žinoma apie 200 planetų sistemų, tai tik tiek n e> 0,005. Net planetoje, esančioje gyvenamojoje zonoje, gyvybės atsiradimas gali būti neįmanomas, nes nėra tam tikros cheminiai elementai n. Taip pat yra unikali Žemės hipotezė, kuri teigia, kad visų būtinų veiksnių derinys yra labai mažai tikėtinas ir galbūt Žemė šiuo atžvilgiu yra unikali. Tada
f e laikomas itin maža reikšme. l =
Gyvybės atsiradimo tinkamomis sąlygomis tikimybė f 2002 m. įvertino Charlesas Lineweaveris ir Tamara Davis
f l kaip > 0,13 planetoms, turinčioms daugiau nei milijardo metų istoriją, remiantis Žemės statistika. Lineweaveris taip pat nustatė, kad apie 10% galaktikos žvaigždžių yra tinkamos gyvybei dėl sunkiųjų elementų buvimo, atstumo nuo supernovų ir gana stabilios struktūros. aš =
Plėtros tikimybė iki intelekto atsiradimo
f Drake'as įvertino kaip 0,01. c =
Plėtros tikimybė iki intelekto atsiradimo
L = Dalis civilizacijų, kurios turi galimybę ir norą užmegzti kontaktą.
Civilizacijos gyvenimo trukmė, per kurią ji bando užmegzti ryšį. Drake'o vertinimu – 10 000 metų. Straipsnyje, esančiame L Mokslinis amerikietis L, įvertino Michaelas Shemmeris L per 420 metų, remiantis šešiasdešimties istorinių civilizacijų pavyzdžiu. Naudodamasis „šiuolaikinių“ civilizacijų statistika, jis gavo 304 m. Tačiau civilizacijų žlugimas, kaip taisyklė, nebuvo lydimas visiško technologijų praradimo, o tai neleidžia jų laikyti atskiromis Drake'o lygties prasme. Tuo pačiu metu tarpžvaigždinio ryšio metodų nebuvimas taip pat leidžia mums paskelbti šį laikotarpį nuliu. R Didumas f p = 0,5, n e = 2, f galima skaičiuoti nuo radijo astronomijos sukūrimo 1938 m. iki šių dienų. Todėl 2008 m. f i = 0,01, f c = 0,01 ir L ne mažiau kaip 70 metų. Tačiau toks įvertinimas yra beprasmis – 70 metų yra minimumas, nesant jokių spėjimų apie maksimumą. 10 000 metų vis dar yra populiariausia vertybė.
= 7 per metus,
N l = 0,33,= 10 000 metų
Kadangi šiuo metu žinoma, kad tik viena planeta palaiko protingą gyvybę, dauguma Drake'o lygties parametrų yra nulemti spėlionių. Tačiau gyvybės buvimas Žemėje daro hipotezę apie nežemiškos gyvybės egzistavimą bent jau įmanomą, jei ne tikėtiną. 2003 metais mokslinės fantastikos rašytojas Michaelas Crichtonas per paskaitą Caltech pasakė: „Tiksliau, Drake'o lygtis yra visiškai beprasmė ir neturi nieko bendra su mokslu. Aš laikausi nuomonės, kad mokslas gali sukurti tik patikrinamas hipotezes. Drake'o lygtis negali būti patikrinta, todėl negaliu priskirti SETI kaip religijos, jos negalima falsifikuoti.
Taip pat atkreipiame dėmesį, kad eksperimentai yra šviesmečiai nuo Saulės – civilizacijos, kuri ryšiui naudoja tam tikrą radijo diapazono dalį.
Vienas atsakymas į Drake'o lygties kritiką yra tas, kad, net ir nepateikus tikslių skaičių, lygtis vis dėlto sukėlė rimtų diskusijų astrofizikos, biologijos, geologijos srityse ir leido skirti nemažas sumas astronomijos plėtrai, sutelkiant dėmesį į praktiniai aspektai paieškų.
Aleksandras L. Zaicevas atkreipė dėmesį į tai, kad galimybė užmegzti ryšį ir jo užmezgimas yra du skirtingi dalykai. Žmonija sugeba aptikti radijo signalus iš netoliese esančių žvaigždžių, tačiau reguliariai, tikslingai nebando perduoti savo pranešimų. Zaicevas pasiūlė įvesti METI faktorių, kuris lemia kryptingai signalus siunčiančių civilizacijų proporciją.
Drake'o lygtis kultūroje
- Drake'o lygtis minima Howardo Wolowitzo amerikiečių komedijos serialo „Didžiojo sprogimo teorija“ 2 sezono 20-oje serijoje, siekiant įrodyti, kad jų grupė turi galimybę susitikti su merginomis bare.
- Jis minimas garsiajame komiksų juostoje http://www.xkcd.ru/384/
1961 metais JAV Virdžinijos valstijoje esančiame Green Bank mieste vykusios konferencijos metu tarp mokslo dalyvių, astronomų ir astrofizikų kilo ginčas fizikų Philipo Morrisono (g. 1915 m.) pranešimo tema. ir Giuseppe Cocconi (gim. 1914 m.). Jame buvo aptarta mokslininkų galimybė gaublys, kurie ką tik pradėjo prasibrauti į rimtą radijo signalų priėmimo ir dekodavimo lygį, priima žinią ir per radijo teleskopus susisiekia su kitų galaktikos pasaulių civilizacijomis. Taip pat buvo minčių, kad jeigu tokios protingos nežemiškos civilizacijos egzistuoja, tai greičiausiai jos jau siunčia signalus ir gali būti pasiruošusios kontaktui su žemiečiais. Tereikia priimti šiuos signalus ir tiksliai juos iššifruoti. Be to, konferencijos metu buvo iškelta problema: kaip galima apskaičiuoti tokių protingų civilizacijų, pasirengusių susisiekti su mumis, skaičių?
Žodžiu, kitą dieną (būtent naktį iš lapkričio 1 d. į 2 d.), išsakius šį klausimą, amerikiečių radijo astronomas Frankas Drake'as rekomendavo naudoti šią formulę, kad apskaičiuotų nežemiškų civilizacijų (EC, dar žinomas kaip N) skaičių.
N = R?P?Ne?L?C?T?L, kuriame:
- R yra žvaigždžių, kurios kasmet susidaro Visatoje, skaičius;
- P yra tikimybė, kad žvaigždė turi planetų sistemą;
- Ne yra tikimybė, kad tarp šių planetų bus viena, kurioje bus gyvybės atsiradimo tikimybė;
- L - galimybė, kad tokioje planetoje iš tikrųjų gali atsirasti gyvybė;
- F – protingų gyvybės formų atsiradimo planetoje tikimybė;
- C – reali tikimybė, kad gyvybė, atsiradusi nurodytoje planetoje, pasirinko technogeniškai besivystantį kelią, turi priemones, kuriomis gali bendrauti signalais erdvėje ir yra pasirengusi susisiekti su kitais pasauliais;
- T yra standartinis vidutinis laikas, per kurį civilizacija, norinti susisiekti su kitais pasauliais, nuolat siunčia radijo signalus, tikėdamasi susisiekti su CC.
N = N*?P?Ne?L?F?C?T/Tg, kuriame:
- N* – visų mūsų galaktikos žvaigždžių objektų skaičius;
- Tg yra mūsų galaktikos gyvavimo laikas.
- R – 10 žvaigždžių, kurios atrandamos kiekvienais metais, skaičius;
- P – daroma prielaida, kad pusė žvaigždžių objektų turi planetas;
- Ne – nustatyta, kad gyvybę gali turėti tik du planetiniai objektai;
- L - lygus 1, jei sąlygos leidžia, tada gyvybė planetoje tikrai atsiras;
- F yra tik šimtoji tikimybės, kad gyvybė planetoje bus protinga;
- C - tik 1% protingų pasaulių, kurie yra pasirengę ir išreiškia norus susisiekti su kitais pasauliais;
- T - 10 000 metų rodiklis (civilizacija, vedanti technologinę plėtrą, gyvena apie 10 000 metų).
Tačiau minėtos konferencijos metu galėjo būti žinomas tik kasmet galinčių susidaryti žvaigždžių skaičius, tai yra kintamasis R. Kalbant apie kitus šios formulės parametrus, pavyzdžiui, Ne (žemės planetų skaičius). ), tai labai dviprasmiška. Jei remsime savo Saulės sistemą, tada joje galime pasirinkti arba vienaskaitą Ne (mūsų Žemė) arba daugiskaitą (pavyzdžiui, penkias mūsų sistemos planetas, tokias kaip Venera, Žemė ir Marsas ir bet kurį vieną didelį palydovą milžiniškų planetų Jupiteris arba Saturnas) kosminiai objektai su planetų savybėmis ir aprašymais.
Jei vertinsime prognozes su optimistine ateitimi, tai mūsų galaktika tiesiog prigrūsta pasaulių, kurie turi pakankamai technologinio išsivystymo (N), o mūsų civilizacija yra tiesiog jauna ir nepatyrusi būtybė, palyginti su jais. To dėka naujienos iš karto tapo prieinamos žiniasklaidoje, o tada susiformavo ir visų žmonių galvose įsitvirtino idėja, kad žemiškoji civilizacija nėra vienintelė Visatoje ir kad egzistuoja nežemiškas intelektas.
Tačiau laikui bėgant optimistinės prognozės, kurias sukūrė Drake'o formulė, tampa labai toli. Jei paimtume saulės sistemą kaip pavyzdį, tai galimas gyvybės kilimas planetose yra labai mažai tikėtinas, o jei tai įmanoma, tada tik po didžiuliu sluoksniu vandenyno ledas Saturno mėnulyje Europa. Nuo 1961 m. (Žaliojo banko konferencijos metais) antžeminiai astronomai atrado daugybę planetų sistemų aplink žvaigždes, kurios buvo seniai žinomos, bet, deja, jos labai neaiškiai primena mūsų pačių, Saulės sistemą. Kadangi jų planetiniai objektai turi labai pailgos elipsės formos orbitas, kurių ekscentriškumas yra labai didelis (nukrypimo nuo apskritimo laipsnis) skaitinės charakteristikos kanoninis skyrius). Tai yra, temperatūrų rodikliai, atsirandantys šiose planetose ištisus metus, turi labai didelį skirtumą ir nėra tinkami baltymų gyvybei šiose planetose vystytis.
Taip pat buvo nustatyta, kad būtini rodikliai, apibūdinantys kūno, kuris laikomas planeta, gebėjimą išlaikyti vandenį savo paviršiuje ilgą laiką (kuris vertinamas milijardais metų), jam neišgaruojant ir (arba) neužšalus. , yra gana dideli. Ir iki šiol juos atitinka tik mūsų Žemė, nes kitų tokių planetinių objektų nebuvo aptikta. Tai paaiškinama tuo, kad kūno spindulys, jei jis net keliomis šimtosiomis dalimis neatitiks tam tikrų parametrų, tada gyvybė planetoje neatsiras arba bus sunaikinta.
1981 m. astronomai pergalvojo Drake'o formulę, kad pritaikytų ją šiuolaikiniams moksliniams tyrimams ir atradimams. Apytiksliais skaičiavimais buvo apskaičiuota N reikšmė lygi 0,003. Tai yra, 3 iš tūkstančio (arba viena iš trijų šimtų) žvaigždžių spiečių sistemų turėtų turėti civilizaciją, turinčią pakankamai išvystytą technogeninę bazę ir išreiškiančią norą bendrauti. Tai yra, remiantis skaičiavimais, tokios civilizacijos aptikimo procentas yra 1:300.
Per pastarąjį laikotarpį nebuvo padaryta jokios pažangos siekiant padidinti šį skaičių. Ši formulė susilaukia daug kritikos, kuri negali duoti tikslaus rezultato, tačiau ją apsvarstant buvo sukurta ir skirta lėšų (keli milijonai dolerių) astronomijai ir daugeliui gamtos mokslų (biologijos, geologijos ir kt.) propaguoti. , taip pat kompiuterinės paieškos programos. Nors naudodami šią formulę tikrai galite pakeisti du kintamuosius:
- R – per metus Visatoje susidarančių žvaigždžių skaičius, kurį galima nustatyti;
- P yra tikimybė, kad žvaigždė turi planetų sistemą.