Новый парадокс ферми и уравнение дрейка. Формула дрейка оценка числа внеземных цивилизаций Исторические оценки параметров

Число внеземных цивилизаций, желающих вступить в контакт с нашей, предсказуемо.

Вообще-то говоря, немногие крупные научные открытия датированы строго - не только годом, но и месяцем, и числом. Однако, как минимум, одно из них можно датировать с точностью буквально до минут. В ночь с 1 на 2 ноября 1961 года несколько ученых - участников конференции, проходившей в Грин-Бэнке (Green Bank), штат Виржиния, США, засиделись в баре допоздна за обсуждением статьи, написанной физиками Филипом Моррисоном (Philip Morrison, р. 1915) и Джузеппе Коккони (Giuseppe Cocconi, р. 1914). Они спорили, могут ли земные ученые, едва начавшие строить серьезные по размерам радиотелескопы, реально обнаружить радиосигналы, посылаемые внеземными цивилизациями из далекого космоса. Если где-то в глубинах Вселенной действительно есть хоть одна внеземная цивилизация, стремящаяся к контакту с нами, она, вероятно, посылает нам радиосигналы, и нам лишь нужно их поймать, рассуждали они. Заодно была сформулирована задача на следующий день конференции: оценить вероятное число внеземных цивилизаций, готовых вступить в контакт с нами.

Вопрос был поставлен, и ответ на него уже на следующий день предложил американский радиоастроном Фрэнк Дрейк. Согласно его формуле число внеземных цивилизаций N составляет:

где R - число ежегодно образующихся звезд во Вселенной; Р - вероятность наличия у звезды планетной системы; N e - вероятность того, что среди планет имеется планета земного типа, на которой возможно зарождение жизни; L - вероятность реального зарождения жизни на планете; С - вероятность того, что разумная жизнь пошла по техногенному пути развития, разработала средства связи и желает вступить в контакт и, наконец, T - усредненное время, на протяжении которого желающая вступить в контакт цивилизация посылает радиосигналы в космос, чтобы связаться с нами. Смысл формулы Дрейка состоит, если хотите, не в том, чтобы всё окончательно запутать, а в том, чтобы наглядно показать всю степень человеческого неведения относительно реального положения дел во Вселенной и, хотя бы приблизительно, раздробить одну чисто гадательную оценку общего числа цивилизаций в ней на несколько вероятностных оценок. По крайней мере, в таком виде всё начинает выглядеть менее загадочно.

На момент конференции в Грин-Бэнке единственным более или менее известным числом в правой части формулы было число ежегодно образующихся звезд R. Что касается других чисел, то к планетам земного типа (N e) даже в нашей Солнечной системе можно было отнести от одного (только Земля) до пяти (Венера, Земля, Марс и по одному из крупных спутников Юпитера и Сатурна) космических объектов планетарного типа. При оптимистичных прогнозах подобного рода получалось, что Галактика буквально кишит миллионами технологически развитых цивилизаций (N), а мы - по сути - юниоры в этой «галактической лиге». Эти сведения незамедлительно заполонили средства массовой информации, а через них - и массовое сознание, и люди попросту перестали сомневаться, что существование внеземного разума - непреложная истина.

Однако с 1961 года прошло уже не одно десятилетие, и чем дальше, тем больше мы убеждаемся в том, что нужно умерить оптимизм, изначально порожденный формулой Дрейка в массовом сознании землян, истосковавшихся по братьям по разуму. Сегодня мы знаем, например, в отличие от излишне оптимистичных участников гринбэнкской группы, что существование жизни в пределах нашей Солнечной системы вне Земли крайне маловероятно (разве что она существует под толстым ледяным щитом в океане четвертого по величине спутника Сатурна, который по странной иронии называется Европа). И, хотя после 1961 года нами было открыто немало планетных систем вокруг ранее известных звезд, все они выглядят мало похожими на нашу Солнечную систему, поскольку планеты там, по большей части, обращаются по вытянутым эллиптическим орбитам с весьма значительным эксцентриситетом, а значит, годовой перепад температур на них выглядит неприемлемым с точки зрения развития белковой жизни. Фактически выяснилось, что условия, способствующие удержанию воды на поверхности планетарного тела в течение миллиардов лет без ее испарения и/или вымораживания, настолько жестки, что, кроме Земли, таких планет до сих пор не найдено - и это не удивительно, поскольку даже несколько процентов изменения радиуса земной орбиты приведут к тому, что наша планета станет непригодной для жизни.

Так случилось, что в 1981 году я и мой коллега-астроном Роберт Руд (Robert Rood, р. 1942) наткнулись на формулу Дрейка и решили ее критически переосмыслить в свете современных научных знаний. Подставив все имеющиеся у нас на руках оценки величин в правой части формулы, мы получили значение N, приблизительно равное 0,003. То есть три из тысячи (или примерно одна из трехсот) звездных систем имеют в своем составе технологически развитую, желающую общаться с нами цивилизацию. Или, если хотите, это означает, что межзвездные сигналы со стороны внеземного разума появились в нашей Галактике лишь в последнюю 1/300 часть срока ее существования. В любом случае ставки на предмет их обнаружения у нас крайне плохи: 1:300. Естественно, за прошедшие двадцать с лишним лет ничего не изменилось, и никаких признаков жизни внеземные цивилизации не подали. Их поиск продолжается уже не первое десятилетие, финансируется и за государственный счет, и частными фондами. Увы… Мы и поныне не нашли себе пресловутых внеземных братьев по разуму, не говоря уже о том, чтобы попытаться вступить с ними в контакт. Да и ладно. Зато у нас накопилась масса абсолютно достоверных данных относительно того, чего там нет.\

Фрэнк Дональд ДРЕЙК
Frank Donald Drake, р. 1930

Американский астроном. Родился в Чикаго, учился на факультете электроники Корнельского университета. Прослушав курс лекций прославленного астронома Отто Струве (1897–1963) о формировании планетных систем, на всю жизнь загорелся интересом к вопросам внеземной жизни и цивилизаций. Отслужив в американских ВМС, последовательно работал в Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO), Корнельском университете и Калифорнийском университете (г. Санта-Крус). При поддержке Струве Дрейк организовал строительство 28-метрового радиотелескопа на базе NRAO (проект «Озма») - первого в мире измерительно-регистрирующего прибора, специально созданного для попытки выявить внеземную жизнь

Число внеземных цивилизаций, желающих вступить в контакт с нашей, предсказуемо.

Вообще-то говоря, немногие крупные научные открытия датированы строго — не только годом, но и месяцем, и числом. Однако, как минимум, одно из них можно датировать с точностью буквально до минут. В ночь с 1 на 2 ноября 1961 года несколько ученых — участников конференции, проходившей в Грин-Бэнке (Green Bank), штат Виржиния, США, засиделись в баре допоздна за обсуждением статьи, написанной физиками Филипом Моррисоном (Philip Morrison, р. 1915) и Джузеппе Коккони (Giuseppe Cocconi, р. 1914). Они спорили, могут ли земные ученые, едва начавшие строить серьезные по размерам радиотелескопы, реально обнаружить радиосигналы, посылаемые внеземными цивилизациями из далекого космоса. Если где-то в глубинах Вселенной действительно есть хоть одна внеземная цивилизация, стремящаяся к контакту с нами, она, вероятно, посылает нам радиосигналы, и нам лишь нужно их поймать, рассуждали они. Заодно была сформулирована задача на следующий день конференции: оценить вероятное число внеземных цивилизаций, готовых вступить в контакт с нами.

Вопрос был поставлен, и ответ на него уже на следующий день предложил американский радиоастроном Фрэнк Дрейк. Согласно его формуле число внеземных цивилизаций N составляет:

где R — число ежегодно образующихся звезд во Вселенной; Р — вероятность наличия у звезды планетной системы; N e — вероятность того, что среди планет имеется планета земного типа, на которой возможно зарождение жизни; L — вероятность реального зарождения жизни на планете; С — вероятность того, что разумная жизнь пошла по техногенному пути развития, разработала средства связи и желает вступить в контакт и, наконец, T — усредненное время, на протяжении которого желающая вступить в контакт цивилизация посылает радиосигналы в космос, чтобы связаться с нами. Смысл формулы Дрейка состоит, если хотите, не в том, чтобы всё окончательно запутать, а в том, чтобы наглядно показать всю степень человеческого неведения относительно реального положения дел во Вселенной и, хотя бы приблизительно, раздробить одну чисто гадательную оценку общего числа цивилизаций в ней на несколько вероятностных оценок. По крайней мере, в таком виде всё начинает выглядеть менее загадочно.

На момент конференции в Грин-Бэнке единственным более или менее известным числом в правой части формулы было число ежегодно образующихся звезд R. Что касается других чисел, то к планетам земного типа (N e ) даже в нашей Солнечной системе можно было отнести от одного (только Земля) до пяти (Венера, Земля, Марс и по одному из крупных спутников Юпитера и Сатурна) космических объектов планетарного типа. При оптимистичных прогнозах подобного рода получалось, что Галактика буквально кишит миллионами технологически развитых цивилизаций (N ), а мы — по сути — юниоры в этой «галактической лиге». Эти сведения незамедлительно заполонили средства массовой информации, а через них — и массовое сознание, и люди попросту перестали сомневаться, что существование внеземного разума — непреложная истина.

Однако с 1961 года прошло уже не одно десятилетие, и чем дальше, тем больше мы убеждаемся в том, что нужно умерить оптимизм, изначально порожденный формулой Дрейка в массовом сознании землян, истосковавшихся по братьям по разуму. Сегодня мы знаем, например, в отличие от излишне оптимистичных участников гринбэнкской группы, что существование жизни в пределах нашей Солнечной системы вне Земли крайне маловероятно (разве что она существует под толстым ледяным щитом в океане четвертого по величине спутника Сатурна, который по странной иронии называется Европа). И, хотя после 1961 года нами было открыто немало планетных систем вокруг ранее известных звезд, все они выглядят мало похожими на нашу Солнечную систему, поскольку планеты там, по большей части, обращаются по вытянутым эллиптическим орбитам с весьма значительным эксцентриситетом , а значит, годовой перепад температур на них выглядит неприемлемым с точки зрения развития белковой жизни. Фактически выяснилось, что условия, способствующие удержанию воды на поверхности планетарного тела в течение миллиардов лет без ее испарения и/или вымораживания, настолько жестки, что, кроме Земли, таких планет до сих пор не найдено — и это не удивительно, поскольку даже несколько процентов изменения радиуса земной орбиты приведут к тому, что наша планета станет непригодной для жизни.

Так случилось, что в 1981 году я и мой коллега-астроном Роберт Руд (Robert Rood, р. 1942) наткнулись на формулу Дрейка и решили ее критически переосмыслить в свете современных научных знаний. Подставив все имеющиеся у нас на руках оценки величин в правой части формулы, мы получили значение N , приблизительно равное 0,003. То есть три из тысячи (или примерно одна из трехсот) звездных систем имеют в своем составе технологически развитую, желающую общаться с нами цивилизацию. Или, если хотите, это означает, что межзвездные сигналы со стороны внеземного разума появились в нашей Галактике лишь в последнюю 1/300 часть срока ее существования. В любом случае ставки на предмет их обнаружения у нас крайне плохи: 1:300. Естественно, за прошедшие двадцать с лишним лет ничего не изменилось, и никаких признаков жизни внеземные цивилизации не подали. Их поиск продолжается уже не первое десятилетие, финансируется и за государственный счет, и частными фондами. Увы... Мы и поныне не нашли себе пресловутых внеземных братьев по разуму, не говоря уже о том, чтобы попытаться вступить с ними в контакт. Да и ладно. Зато у нас накопилась масса абсолютно достоверных данных относительно того, чего там нет .

Во время работы в Лос-Аламосской Национальной лаборатории в Нью-Мексико в 1950 году физик Энрико Ферми задал своим коллегам ставший знаменитым вопрос: «Где они?» . Лауреат Нобелевской премии обратил внимание на несоответствие, которое нашёл странным. Учитывая столь большое количество звёзд в нашей Галактике, даже крошечная вероятность существования жизни возле любой конкретной звезды означает наличие большого количества инопланетных цивилизаций. Далее, предположив разумные вероятности о способности инопланетян к межзвёздным путешествиям, физическому изменению окружающего пространства или коммуникациям, мы уже должны видеть свидетельства их существования. А мы не видим. Это несоответствие стало известно как парадокс Ферми , а соответствующее отсутствие жизни в наблюдаемой Вселенной принято называть наблюдением Ферми .

Многие гипотезы пытались объяснить парадокс Ферми. Например, что другие цивилизации умышленно скрывают себя или самоуничтожаются прежде чем научатся путешествовать между звёздами или устанавливать связь на дальнем расстоянии. Основная проблема таких гипотез заключается в том, что предполагаемый механизм сокрытия своего существования или самоуничтожения должен быть чрезвычайно надёжным: если всего лишь 99% цивилизаций уничтожают себя, это мало как помогает в разрешении парадокса.

Таким образом, все эти гипотезы остаются весьма спекулятивными и во многом полагаются лишь на предположения о неких универсальных мотивах или социальной динамике инопланетян, в то время как мы не можем претендовать на аналогичные знания о нашем собственном мире. Эти гипотезы рассматриваются не из-за независимой научной правдоподобности, а лишь потому они предлагают решение парадокса Ферми.

Учёные из Института будущего человечества при Оксфордском университете опубликовали научную работу , в которой показывают, что «правильное обращение с научными неопределённостями растворяет парадокс Ферми». Другими словами, наша уникальность во Вселенной и отсутствие наблюдаемой инопланетной жизни становится вовсе не «парадоксом» и не маловероятным событием.

Авторы научной работы критикуют то, что формулу Дрейка принято использовать с точечными оценками. Однако такие точечные оценки «подразумевают знания о процессах (особенно связанных с происхождением жизни), которые несостоятельны, учитывая текущее состояние науки». По мнению британских учёных, принимая во внимание реалистичную неопределённость, следует заменить точечные оценки распределениями вероятностей , которые отражают текущее научное понимание. И тогда по формуле Дрейка получается совершенно другая картина - и уже исчезают всякие причины быть уверенным, что Галактика (или наблюдаемая Вселенная) содержит другие цивилизации.

Второй результат научной работы: учёные показали, что с учётом наблюдаемых границы преобладания других цивилизаций, «наши обновленные вероятности предполагают, что есть существенная вероятность того, что мы одни». Авторы нашли качественно схожие результаты двумя различными методами: с использованием авторских оценок современных научных знаний, имеющих отношение к ключевым параметрам, и с использованием расходящихся оценок этих параметров в астробиологической литературе в качестве промежуточного параметра для текущей научной неопределённости.

Расчёт по такой методике показал довольно высокую вероятность того, что человечество одиноко в своей родной галактике Млечный Путь (53−99,6%) или даже во всей наблюдаемой Вселенной (39−85%). Соответственно, на знаменитый вопрос «Где они?» авторы научной работы отвечают: «Вероятно, очень далеко, и вполне возможно, за космологическим горизонтом и навсегда недостижимы».

Из всего вышесказанного следует третий вывод, что пессимизм для выживания человечества, основанный на парадоксе Ферми, необоснован. Другими словами, у человечества хорошие шансы на выживание , и нельзя делать выводы о неизбежности самоуничтожения цивилизации на основании того, что в наблюдаемой Вселенной нет ни одной достаточно развитой цивилизации. Пожалуй, это самый оптимистичный результат из опубликованной научной работы.

Статья опубликована 6 июня 2018 года на сайте препринтов arXiv.org (arXiv:1806.02404v1).

Илон Маск отреагировал на расчёты британских специалистов. «Так странно», -

Ульяновский автомобильный завод

Аннотация:

Данная статья показывает в новом виде вопрос поиска внеземных цивилизаций. Обобщает парадокс Ферми и уравнение Дрейка с современными исследованиями NASA на телескопе «Кеплер» и теорией Адама Фрэнка, Вудраффа Салливана. В статье раскрывается зависимость между степенью развития цивилизации и наличием радиоволн, которые она порождает. Главная мысль - на определенном этапе развития разумная цивилизация обязательно должна использовать радиосвязь. В статье высказывается мысль о том, что живая материя рано или поздно попадет на все экзо планеты и будет развиваться там, где есть подходящие условия. В статье оценивается количество звездных систем в нашей галактике возрастом 4 миллиарда лет, на которых имеются экзо планеты, а также приводится примерное число разумных цивилизаций, присутствующих в нашей галактике. Приводится доказательство существования цивилизаций в нашей галактике. Проблема поиска SETI показывается в новом виде.

This article shows in a new form the search for extraterrestrial civilizations. Summarizes the Fermi paradox and the Drake equation with modern NASA research on the Kepler telescope and the theory of Adam Frank, Woodruff Sullivan. The article reveals the relationship between the degree of development of civilization and the presence of radio waves, which it generates. The main idea - at a certain stage of development, a reasonable civilization must use radio communication. The article expresses the idea that living matter will sooner or later end up on all exo planets and will develop where there are suitable conditions. The article estimates the number of star systems in our galaxy 4 billion years old, on which there are exotic planets, as well as an approximate number of intelligent civilizations present in our galaxy. The evidence of the existence of civilizations in our galaxy is given. The SETI search problem is shown in a new form.

Ключевые слова:

пространство; время; скорость; радиосигналы; цивилизация; эволюция; галактика

space; time; speed; radio signals; civilization; evolution; galaxy

УДК 52-54

ВВЕДЕНИЕ

Осмыслив гигантские размеры вселенной и время её существования, человек невольно задумался: а есть ли в её бескрайних просторах существа похожие на нас.
И стало человечество, используя последние достижения науки, усиленно искать другие цивилизации. Хотя о поиске братьев по разуму люди задумывались еще в глубокой древности использовать науку для решения этого вопроса мы начали сосем недавно.

Рассмотрим проблему поиска внеземных цивилизаций начиная с 60 годов ХХ века и до наших дней, обобщив исследования современных ученых, то есть парадокс Ферми и уравнение Дрейка с современными исследованиями NASA на телескопе «Кеплер» и теорией Адама Фрэнка, Вудраффа Салливана.

Парадокс Ферми и уравнение Дрейка. Классическая теория

Парадокс Ферми - отсутствие видимых следов деятельности инопланетных цивилизаций, которые должны были бы расселиться по всей Вселенной за миллиарды лет своего развития. Парадокс был предложен физиком Энрике Ферми, который подверг сомнению возможность обнаружения внеземных цивилизаций здесь, на Земле, и связан с попыткой ответить на один из важнейших вопросов современности: «Является ли человечество единственной технологически развитой цивилизацией во Вселенной?». Попыткой ответа на этот вопрос служит уравнение Дрейка , которое оценивает количество возможных для контакта внеземных цивилизаций. Оно даёт, при некоторых выборах неизвестных параметров, довольно высокую оценку шансам на такую встречу.

Парадокс можно постулировать так: С одной стороны, выдвигаются многочисленные аргументы за то, что во Вселенной должно существовать значительное количество технологически развитых цивилизаций. С другой стороны, отсутствуют какие-либо наблюдения, которые бы это подтверждали. Ситуация является парадоксальной и приводит к выводу, что или наше понимание природы, или наши наблюдения неполны и ошибочны. Как сказал Энрико Ферми: «Ну, и где они в таком случае?»

Уравнение Дрейка

N = R * Fp * Ne * Fl * Fi * Fc * L, где:

N

R

Fp

Ne

Fl

Fi

Fc - соотношение количества планет, на которых разумные формы жизни способны на контакт и ищут его, к числу планет, на которых вообще есть разумные формы жизни

L

Объяснение парадокса Ферми и модификация уравнения Дрейка

Сейчас мы попробуем в простой форме, понятной для любого обывателя объяснить парадокс Ферми, изменив уравнение Дрейка. Для упрощения восприятия расстояния будем измерять в миллиардах световых лет, а время в миллиардах лет.

И так по различным подсчетам получаются различные значения N - числа разумных цивилизаций существующих в нашей галактике «Млечный путь» .

числа, использованные Дрейком в 1961 г.:

R = 10/год (10 звёзд образуется в год)

fp = 0,5 (половина звёзд имеет планеты)

ne = 2 (в среднем две планеты в системе пригодны для жизни)

fl = 1 (если жизнь возможна, она обязательно возникнет)

fi = 0,01 (1 % вероятности, что жизнь разовьётся до разумной)

fc = 0,01 (1 % цивилизаций может и хочет установить контакт)

L = 10 000 лет (технически развитая цивилизация существует 10 000 лет)

Уравнение Дрейка даёт N = 10 * 0,5 * 2 * 1 * 0,01 * 0,01 * 10 000 = 10 .

Другие предположения дают для N величины, очень близкие к нулю, однако эти результаты часто сталкиваются с вариантом антропного принципа: неважно, насколько мала вероятность возникновения разумной жизни, такая жизнь должна существовать, в противном случае никто не мог бы поставить такой вопрос.

Некоторые результаты для различных предположений:

R = 10/год, fp = 0,5, ne = 2, fl = 1, fi = 0,01, fc = 0,01, и L = 50 000 лет.

N = 10 * 0,5 * 2 * 1 * 0,01 * 0,01 * 50,000 = 50 (в любой момент времени существует около 50 цивилизаций, способных к контакту)

Пессимистические оценки, однако, утверждают, что жизнь редко развивается до разумной, а развитые цивилизации долго не живут:

R = 10/год, fp = 0,5, ne = 0,005, fl = 1, fi = 0,001, fc = 0,01, и L = 500 лет.

N = 10 * 0,5 * 0,005 * 1 * 0,001 * 0,01 * 500 = 0,000125 (мы, скорее всего, одиноки)

Оптимистические оценки утверждают, что 10 % могут и хотят установить контакт и при этом существуют до 100 000 лет:

R = 20/год, fp = 0,1, ne = 0,5, fl = 1, fi = 0,5, fc = 0,1, и L = 100 000 лет.

N = 20 * 0,1 * 0,5 * 1 * 0,5 * 0,1 * 100 000 = 5000 (мы, скорее всего, установим контакт).

Современные исследования NASA и теория Фрэнка-Салливана

Последние исследования NASA по поиску экзо-планет (планет с подходящими для жизни условиями) с помощью телескопа Кеплера и вероятность существования разумной жизни на них обобщены в статье «Новое эмпирическое ограничение на распространенность технологических видов во Вселенной» мировых ученых Адама Фрэнка и Вудраффа Салливана, опубликованной в журнале «Астробиология» в мае 2016 года . Авторы утверждают, что фактическое количество экзо-планет в нашей галактике намного больше, чем предполагал Дрейк, но вероятность возникновения разумной жизни ничтожно мала. По мнению авторов, вероятность возникновения разумной жизни на пригодной для этого экзо-планете равна 10 -22 . Эта астрономически малая величина говорит от том, что мы одиноки, не то что в пределах нашей галактики, а даже в пределах наблюдаемой вселенной. Вот популярная картинка из статьи , которой пестрит весь интернет (рис.1).

Рис.1 Модификация уравнения Дрейка в статье Адама Фрэнка и Вудраффа Салливана.

При этом уравнение Дрейка приводится всего лишь к двум множителям вместо пяти.

A = N ast * F bt , где:

A - количество разумных цивилизаций

N ast - количество экзо-планет

F bt - вероятностьвозникновения разумной жизни

Получаем

N ast - 100 миллиардов - 10 11

F bt - десять в минус 22 степени - 10 -22

A= 10 11 *10 -22 = 10 -11 , то есть 1 к 100 миллиардам.

В общем ученых Адам Фрэнк и Вудрафф Салливан не модифицировали уравнение Дрека, а вывели своё, не учтя большое число факторов. Вся из теория основывается на подсчете вероятности возникновения разумных форм жизни.

Теория Александра Панова (теоретический расчет количества разумных миров в нашей галактике)

Если учитывать такие факторы как, скорость формирования звездных систем в данный временной отрезок существования нашей галактики, расстояния до планет с разумными цивилизациями, фактор конечности времени жизни звезд, плотность распределения разумных цивилизаций по галактике, а также момент времени, в котором мы определяем количество разумных цивилизаций, получаются гораздо меньшие цифры. Теорию, учитывающую все коэффициенты применил в соей статье «Динамические обобщения формулы Дрейка: линейная и нелинейная теории» Панов А. Д. Он использовал сложные формулы и логарифмические зависимости. Автор статьи не дает точных цифр о количестве разумных цивилизации, а лишь приводит графики «от» и «до», так вот по линейной теории [ 3, с 117] в данный момент времени существуют около от 900 до 1000 разумных цивилизаций, а по нелинейной [ 3, с 119] - от 3300 до 3400.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ

Цели и задачи данной статьи - обобщить исследования и выводы изложенных выше теорий, и изложить это обобщение понятным языком без сложных формул и расчетов («Всё гениальное просто, как говорил Эйнштейн).

Поправка коэффициентов и изменение уравнения Дрейка

Проанализируем коэффициент fc (у Дрейка) - количество цивилизаций, которое может и хочет установить контакт. Во всех вариантах расчетов эта величина равна 0,01, то есть всего 1%. Почему?

Рассмотрим в этом понятии «хочет» установить контакт: любая мало-мальски развитая цивилизация (даже если она находится в каменном веке) хочет установить контакт. Ведь в этом кроется природа развития цивилизации, то есть эволюция, а это желание расширить сферы влияния, получить новые технологии и ресурсы, дабы проработать стратегию дальнейшего существования, развития и выживания. Да и просто из любопытства. Этим занимается, кстати говоря, и наша цивилизация: о чем говорит факт наличия зондов «Вояджер-1» и «Вояджер-2» несущих информацию о человеческой цивилизации, покинувших пределы Солнечной системы. Если же цивилизация находится на уровне намного более высоком, чем мы, то она тоже, скорее всего, установит контакт, который будет олицетворять завоевание новой колонии, как в свое время старый свет Европы завоевывал колонии в Африке Индии и Америке.

«Может» установить: мы точно не знаем, кода на нашей планете зародилась жизнь, ведь речь идет о миллиардах лет, особенно, кода зародилась разумная жизнь. И, вообще, зародилась ли она на нашей планете? Исходя из теории Чарлза Дарвина человек, который произошел от обезьяны, миллионы бегал по земле с камнями и дубинками. Но вот пришло время и ему потребовалось всего 10 000 лет (с точки зрения эволюции нашей планеты это мгновение) чтобы перейти от технологии каменного топора к радиосвязи, компьютерам и ядерной бомбе. С этого момента в космическое пространство начали поступать радиоволны, несущие информацию о нас и распространяющиеся со скоростью света, и никаким образом наша цивилизация, равно как любая другая, не сможет удалить эти следы своего существования. А радиосвязь и, соответственно, радиоволны - это признаки развития любой технологической цивилизации, конечно если цивилизация технически намного более совершенна, чем наша, то она не использует связь, основанную на передаче радиоволн, так как эта связь не годится для дальнего космоса (радиосигнал от Марса до Земли летит 40 минут). Но в прошлом, когда цивилизация развивалась, она, несомненно, оставила следы в виде радиосигналов.

Так что можно сделать вывод, что величина коэффициента fc указана Дрейко неверно и любая цивилизация (100%) может и хочет установить контакт, в том числе и наша, поэтому коэффициент fc равен 1, умножение на 1 ничего не дает, поэтому этот коэффициент можно не учитывать.

Итак, если не учитывать коэффициент fc получаем новую модификацию уравнения Дрейка.

N = R * Fp * Ne * Fl * Fi * L, где:

N - число разумных цивилизаций, которые готовы к вступлению в контакт

R - число звёзд, появляющихся в течение года в галактике «Млечный путь»

Fp - процент звёзд, которые имеют планеты на своих орбитах

Ne - среднее число планет и их спутников, условия которых подходят для зарождения жизни

Fl - вероятность появления жизни на подходящей для этого планете

Fi - вероятность появления разумных форм жизни на планетах, где вообще возможна жизнь

L - время, в течение которого разумная жизнь существует, может вступить в контакт и хочет этого

При этом количество цивилизаций во всех версиях расчетов уравнения Дрейка увеличивается в 100 раз.

Поправка коэффициентов Фрэнка - Салливана и изменение их теории

В своей статье Адам Фрэнк и Вудрафф Салливан утверждают, что вероятность возникновения разумной жизни 10 -22 . Это бесконечно-малая величина. Но откуда оная взялась? В эту величину входит вероятность возникновения жизни вообще, как таковой, начиная с простейших форм, на данной конкретной экзо-планете. Однако в настоящее время учёные обнаружили следы простейших форм жизни на Марсе, а так же экспериментально доказали, что лишайники и сине-зеленые водоросли в смоделированной марсианской атмосфере чувствуют себя лучше, чем в земных условиях. Кроме того, некоторые микроорганизмы и их споры могут проводить в открытом космосе бесконечно большое количество времени, после чего, попадая в благоприятные условия, они начинают оживать . Таким образом, путешествуя в космическом пространстве от одной планеты к другой, споры простейших организмов могут заселить все экзо-планеты. Так что с большой уверенностью, что жизнь есть на всех экзо-планетах, хотя бы в простейших её формах.

Экзо-планета - это планета с подходящими условиями для жизни, на которой, в том числе, находится вода в жидком состоянии. Давайте кратко проанализируем изображения планет с официального сайта NASA, снятых телескопом Кеплера.

Рис.2 Наша планета «Земля». Для сравнения.

Рис.3 Планета «Kepler-22b». Превышает землю по размеру примерно в 4 раза. Имеет атмосферу и облака. атмосфера гораздо толще и плотнее, чем земная. Сине-зеленый цвет может говорить о наличии водорослей, в воде пресного океана, покрывающего всю поверхность планеты. Но скорее всего, поверхности планеты не видно из-за плотной атмосферы, так как на снимке видно, что атмосфера тоже имеет сине-зеленый цвет. Так что можно сделать вывод, что поверхность планеты покрывает какой-нибудь газ. Вероятность возникновения жизни на такой планете очень мала.

Рис.4 Планета «Kepler-69с». Превышает землю по размеру примерно в 2 раза. Имеет атмосферу и облака. Атмосфера гораздо толще и плотнее, чем земная и облаков гораздо больше, голубой цвет поверхности, очень похожий на цвет земных океанов может говорить о том, что вся поверхность планеты порыта водой в жидком состоянии, а может быть и метаном. Вероятность возникновения жизни на такой планете очень мала.

Рис.5 Планета «Kepler-62f». Чуть больше земли по размеру. Имеет атмосферу и облака. Атмосфера прозрачна. На поверхности видна суша и водоёмы. Воды гораздо меньше, чем на земле. Вероятнее всего на этой планете возникнет жизнь.

Рис.6 Планета «Kepler-186f». Чуть больше земли по размеру. Имеет атмосферу и облака. Фактически брат-близнец нашей Земли. Вероятнее всего на этой планете возникнет жизнь.

Откуда же взялись эти изображения? Реально на телескопе Кеплера планета отображается в форме точки, даже форме одного пикселя. Все эти изображения, вероятнее всего, представляют компьютерные модели экзо планет. Но даже если эти изображения - всего лишь компьютерные модели, а современные компьютеры имеют такие колосальные мощьности, что даже по скудным данным, например по размеру, температуре на поверхности, спектру и интенсивности излучения могут составить реальную модель. Стало быть вероятность того, что жизнь разовьется в разумную в течении миллиардов лет хотя бы на Kepler-452b и Kepler-186f есть. Здесь в полной мере действует процесс под названием «эволюция» и теория Чарлза Дарвина. Мы можем наблюдать её и в нашей реальности. Например: всем известный факт, что бактерии патогенных стафилококков, вызывающих болезни человека, приспосабливаются к действию антибиотиков так быстро, что ученые не успевают разрабатывать новые препараты . Микробам приходится выживать и они успешно это делают, а мы можем наблюдать процесс эволюции в режиме реального времени. Живая материя способна эволюционировать постоянно. Процесс эволюции ускоряется тогда, когда меняется среда существования и организмам приходится приспосабливаться к новым условиям. Это подтверждает и геологическая история нашей планеты: ледниковые периоды и потопы, движения материков, землетрясения и падения гигантских метеоритов. Эти катаклизмы, проходившие в течении миллионов лет, не привели к уничтожению жизни, а, напротив, привели к её эволюции и переходу в разумную форму. Итак, вывод напрашивается сам собой: возраст нашей галактики «Млечный путь» настолько велик, что его достаточно для эволюции живой материи от простейших одноклеточных организмов до разумного состояния, и не факт что на нашей планете условия для возникновения разумной жизни лучше, чем на других экзо-планетах.

Фрэнк и Салливан в своем уравнении не учитывают параметр L- время, в течение которого разумная жизнь существует, готова вступить в контакт, а зря. Без учета этого параметра непонятно, какое число цивилизаций есть в данный момент времени. Время жизни цивилизации показатель довольно спорный, так как очень трудно предположить, сколько времени просуществует цивилизация. Если закончились все ресурсы на дочерней планете, то цивилизация вымирает, допустим 10 000 лет (как у Дрейка). Если же цивилизация освоила колонизацию других планет в своей звездной системе, в том числе и непригодных для жизни и разработку ресурсов на них, то она может существовать миллионы лет, а следы её существования - даже миллиарды, (пока не закончится жизненный цикл звезды). Не трудно заметить, что наша цивилизация очень близко подошла к стадии колонизации планет в нашей солнечной системе, а до стадии красного гиганта у солнца есть еще 2 миллиарда лет. Кроме того, когда закончится время жизни нашей цивилизации, после нее на орбите Солнца останутся искусственные спутники с информацией о нас и наших технологиях, которые будут испускать радиоволны в открытый космос, получая питание от солнечных батарей.

Здесь наблюдается некая взаимосвязь в технологическом развитии цивилизации между способностью колонизировать планеты и передавать радиосигналы. Эти две точки в развитии технологий во временном промежутке находятся совсем рядом, а во временных масштабах вселенной (миллиардах лет) можно вообще совместить их и сделать одну точку. Конечно, в этой временной точке могут быть различные катаклизмы, удар астероида, столкновение планет, всплески гамма-излучения и т.п. Но материя так разбросана по вселенной, что вероятность этого события в данном промежутке времени ничтожно мала.

В итоге для учета всевозможных форс-мажоров и допущений примем время существования одной технологически высокоразвитой цивилизации, способной порождать радиоволны как минимум 100 миллионов лет.

Теперь вы понимаете о каких масштабах идет речь? С приведёнными выше поправками только по данным Дрейка в нашей галактике должны быть миллионы технологически высокоразвитых цивилизаций, готовых и желающих установить контакт.

Однако Дрейк составил своё уравнение 1960 году, тогда еще у NASA

не было телескопа Кеплера. Сейчас, чтобы получить адекватное количество разумных цивилизаций, присутствующих в галактике «Млечный путь» в данный момент времени необходимо использовать совсем другие параметры, опираясь при этом на данные телескопа Кеплера.

Допустим, что для развития жизни от простейших микроорганизмов до разумной цивилизации нашего уровня необходимо в среднем 4,3 миллиарда лет (примерный возраст солнечной системы). Время жизни цивилизации, в течении которого она пользуется радиосвязью и порождает радиосигналы 100 миллионов лет (как было указано выше). Поэтому необходимо определить количество звездных систем галактики с экзо-планетами возрастом от 4,2 до 4,4 млрд. лет. Допустим 0,0001 (только 0,01% звезд в нашей галактике соответствуют нашим условиям). Исходя из анализа компьютерных моделей, приведенных выше, только половина экзо-планет может породить разумную жизнь. Количество экзо-планет 100 млрд. Получаем уравнение вида:

N R = 0,5*O m *N ast = 0,5* 10 11 *0,0001= 0,005 млрд (или 5 миллионов), где

O m - количество экзо-планет в нашей галактике

N ast - для от общего количества звездных систем с экзо-планетами в возрасте от 3,9 до 4,1 млрд. лет.

5 миллионов - это примерное количество разумных цивилизаций, которые присутствуют в нашей галактике данный момент времени, без учета цивилизаций, которые существовали намного раньше и уже вымерли.

По теории Александра Панова получаются намного меньшие Цифры, чем расчеты приведенный выше (N R =5 млн.), но все равно, исходя из его расчетов цивилизации в данный момент в галактике есть минимум 900 (по линейной теории) технологически развитых цивилизаций. В своей статье автор учел такой фактор, как расстояние до планет с разумными цивилизациями, поэтому можно сделать вывод, что цифры приведённые в статье Панова А.Д. - это количество цивилизаций, радиосигналы от которых мы должны принимать в данный момент.

Теперь давайте прикинем: Возраст галактики «Млечный Путь» по последним данным учёных примерно 11,4 млрд. лет, диаметр её диска всего 100 000 световых лет. Возраст солнечной системы 4,3 млрд. лет. То есть от газопылевого облака до звездной системы с высокоразвитой цивилизацией прошло 4,3 млрд. лет. Теперь узнаем время, которое было до этого 11,4 - 4,3 = 7,1 млрд. лет, это почти в два раза больше, чем возраст солнечной системы. Конечно, в начале зарождения «Млечного пути» могли быть условия непригодные для возникновения жизни: большой уровень радиации, гигантские силы гравитации, высокая температура и агрессивная среда в самом межзвездном пространстве. Но времени (7,1 млрд. лет) более чем предостаточно, поэтому можно с уверенностью сказать, что высокоразвитые цивилизации, готовые к контакту возникали и намного раньше нашей, может быть даже до возникновения солнечной системы.

Если оценить размер Млечного пути и его возраст, то радиосигналы, порождаемые цивилизациями, должны были уже давно покинуть пределы Млечного пути, а не то чтобы пересечь его. Все эти выкладки приведены только в масштабах нашей галактики, что уж говорить о масштабах вселенной…

Сейчас технологическое развитие человечества достигло высокого уровня, современная техника способна принимать радиосигналы любой частоты и амплитуды, любой, даже сверхмалой мощности, ученые сканируют космос новейшими совершенными радиотелескопами, но, увы ничего …. И самый главный вопрос: Почему??? Значит, выходит мы действительно одни в этом огромном мире? Но такого не может быть, теорию вероятности не обманешь… Учитывая изложенное выше, вопрос Ферми стал еще более парадоксальным.

Даже если: Цитата - «Вся Галактика, включая Солнечную систему, давно колонизована ВЦ, но ОНИ не проявляют свое присутствие, так как галактическая этика требует предоставить развивающимся цивилизациям возможность самостоятельно решать свои проблемы». Конец цитаты. [ 4] , то всё равно, когда ОНИ проходили развитие до момента, в котором мы находимся сейчас, им пришлось на каком-то этапе использовать радиоволны и связь на их основе.

И Еще одно большое НО: даже если бы мы приняли эти радиосигналы сигналы из далекого космоса от наших братьев по разуму, которые находятся на том уровне развития, на котором находимся мы, то «не стоит ждать от них космических кораблей и зондов» (как говорил Игорь Прокопенко в передаче «Территория заблуждений»), потому как расстояния, разделяющие нас не смогут преодолеть даже цивилизации, которые смогли колонизировать планеты своей звездной системы. От ближайшей звезды (Альфа Центавра) свет доходит до Солнечной системы за 4,3 года, но там нет пригодных для жизни планет. Ближайшая экзо-планета находится звездной системе Глизе 667 на расстоянии 22 световых года от Земли. Даже если разогнаться до около световой скорости полёт туда и обратно займет не менее 50 лет. Однако осуществить такое путешествие - задача технически очень сложная, даже может быть невыполнимая. На меньших скоростях путешествия не актуальны, так как они займут время, сопоставимое со временем жизни самой цивилизации. Рассматривая такие гигантские расстояния не актуальны межзвездные перелеты даже на световых скоростях.

ВЫВОДЫ

1. Без сомнения разумные высоко развитые цивилизации в нашей галактике есть и в данный момент времени мы должны принимать радиосигналы являющихся следами деятельности минимум девятисот разумных цивилизаций.

2. Обнаружить следы другой цивилизации на современном этапе развития технологий мы можем только по наличию её радиосигналов.

3. Мы не сможем вступить в контакт с нашими братьями по разуму, посредством радиосвязи (самому быстрому, что есть во вселенной), так как время отправки и получения сообщений слишком велико. Физический контакт с другой цивилизацией, тем более невозможен, из-за больших расстояний.

4. Для контакта необходимы другие принципы связи и перемещения в пространстве, нежели те, которые мы используем сейчас.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Почему же все-таки мы не обнаруживаем радиосигналов наших братьев по разуму?

Можно предположить:

А) Теория относительности Эйнштейна неверна по некоторым моментам:

Радиоволны и свет распространяются не так, как он предполагал, тогда вообще придется просматривать всю теорию относительности, смещение красного спектра, а, следовательно, расстояние до звезд, возраст галактик и т.д.;

Радиосигналы цивилизаций могут поглощаться пространством и не доходят до нас, так как источник сигнала слишком слаб, а свет от намного более мощных источников звезд и планет доходит;

Радиосигналы цивилизаций могут быть нейтрализованы более мощными излучателями: звездами и квазарами;

Б) Радиосигналы настолько слабы, что у нас пока еще нет технических средств, чтобы их уловить.

В) От нас скрывают наличие радиосигналов.

О времени и пространстве

По теории относительности Эйнштейна, самое быстрое, что есть во вселенной - это скорость света, но расстояния настолько огромны, что со стороны внешнего наблюдателя мы получаем гигантские временные интервалы проходящих в ней процессов. Здесь мы имеем огромный дисбаланс скорости пространства. Этот дисбаланс дает огромное время, несоизмеримое со временем жизни разумной цивилизации, поэтому нам ничего не остается, кроме как, делать предположения, как сделал это Эйнштейн, написав свою теорию, конечно, многое из этого проверено на практике (опять же в совершенно мизерной части пространства окружающего нас), но и многое остается под вопросом. В чем же относительность? Да в том, что мы можем наблюдать во вселенной только процессы, проходящие со скоростью света, и как обстоит положение дел на данный момент, мы не знаем, например: мы видим звезду или даже галактику, вернее свет от нее, а в реальности ее давно уже нет. И опять же мы измеряем расстояние в световых годах (расстояние которое свет проходит за год), а фактически это время. Как-бы получается, что время - это время, а расстояние фактически - это тоже время. Время является основополагающей величиной во вселенной, так как оно управляет всеми процессами. Получается, что нет пятого измерения, нет даже трех измерений пространства, а есть только одно измерение - это время, которое своей бесконечностью образует вселенную вокруг нас.

Библиографический список:

1. Амбарцумя В.А., Кардашев Н.С., Троицкий В.С. «Проблема поиска жизни во вселенной». Труды таллинского симпозиума под редакцией: М. Наука. 1986. 256 с.
2. Фрэнк А., Салливан В. «Новое эмпирическое ограничение на распространенность технологических видов во Вселенной». Астробиология. Май 2016, Vol. 16, №. 5: с. 359-362.
3. Панов А. Д. «Динамические обобщения формулы Дрейка: линейная и нелинейная теории». Бюллетень Специальной астрофизической обсерватории. - 2007. - Т. 60. - с. 111-127.
4. Фролов В.В., Черноземова Е.Н., Григорьева Т.П., Лавренова О.А., Бровко Е.А.. «Космическое мировоззрение - новое мышление ХХI ВЕКА». Материалы Международной научно-общественной конференции 2003. В 3 т. Москва. Международный Центр Рерихов, 2004. Т. 3. - 504 с.
5. Бухарин О.В., Усвяцов Б.Я., Карташова О.Л. М., «Биология патогенных кокков», Екатеринбург, Медицина, УрО РАН, 2002. 282 с.
6. Бухар М. «Популярно о микробиологии». Издательство Альпина Нон-фикшн, 2017. 218 с.
7. Сучков А. А. «Физика космоса: маленькая энциклопедия. Издание второе.», Москва, Советская Энциклопедия, 1986. 783 с.
8. Троицкий В. С. «К вопросу о населенности Галактики.», Астрономический журнал, 58, 1121, 1981, с. 1121-1130.
9. Путенихин П.В. «Темная материя Млечного пути, 2015», (противоречия гипотезы о темной материи - её кривая вращения звёзд Млечного Пути не могла сформировать рукава галактики в известном ныне виде), URL: http://samlib.ru/p/putenihin_p_w/mw_037.shtml (дата обращения 11.04.2017 г.).
10. Гиндилис Л. М., «Проблемы поиска внеземных цивилизаций», Москва, Наука, 1981, 126 с.
11. Гиндилис Л. М., «SETI: Поиск внеземного разума». Физматлит, Москва, 2004. 649 с.
12. Официальный сайт NASA. Миссия «Кеплер». Компьютерная модель экзо-планеты Kepler-22b. URL: https://www.nasa.gov/sites/default/files/images/607694main_Kepler22bArtwork_full.jpg (дата обращения 11.04.2017 г.).

Рецензии:

22.05.2017, 8:51 Долбня Николай Владимирович
Рецензия : Долбня Николай Владимирович Рецензия: Статья касается важной для человеческой цивилизации проблемы: Одиноки ли мы во Вселенной? Целью статьи является научное обобщение исследований в этой области с начала 60-х годов прошлого века до наших дней. Автор достиг этой цели, поэтому считаю, что статью следует опубликовать в журнале SCI-ARTIKLE.