Ovo je jedno od najstarijih pitanja s kojima se suočava znanost. Ove godine, moj kolega Woody Sullivan i ja objavili smo rad u Astrobiologiji u kojem predstavljamo nove rezultate koji su, prema mom mišljenju, bacili novo svjetlo na ovaj problem. Prije mjesec dana, na temelju naših rezultata, napisao sam popularan članak za New York Times s provokativnim naslovom "Da, vanzemaljci postoje." Članak je generirao određenu količinu glasine i brojne odgovore. Netko se složio, netko je tvrdio, a netko me čak nagovarao da se bavim problemom NLO-a (oprosti, ali ovo nije moje).
Sada bih želio još jednom razgovarati o našim nalazima i detaljnije objasniti njihov značaj i granice. Posebno mi je važno reagirati na dva izvrsna kontroverzna članka koja su objavili Ross Andersen u Atlantiku i Ethan Siegel u Forbesu. Ni Andersen ni Siegel se ne slažu s mojim argumentima - i obojica su uspjela pronaći dobre prigovore protiv njih. U biti, glavna stvar u znanosti (ne govorim o poricateljima globalnog zagrijavanja) je rasprava. Oba moja protivnika vrlo dobro pišu, a njihov skepticizam natjerao me da više razmišljam o našim idejama s koautorstvom. Sve u svemu, bila je vrlo korisna.
Odmah ću napraviti jednu rezervaciju. Članak je izašao predugo, jer sam morao obratiti pozornost na pozadinu - ali bez toga se smisao mojih argumenata jednostavno može izgubiti. Oni koji poznaju Drakeovu jednadžbu i njezinu povijest mogu preskočiti sljedeći odjeljak.
Pozadina problema
Godine 1961. astronom Frank Drake organizirao je konferenciju o mogućnostima međuzvjezdane komunikacije. Drake je odlučio započeti s jednostavnim pitanjem: koliko izvanzemaljskih civilizacija postoji u galaksiji (nazovimo ih egzovivilizacija)? Da bi olakšao raspravu, Drake je identificirao sedam parametara, svaki koji odgovaraju jednom aspektu problema, i uključio ih kao faktore u jednadžbi za ukupni broj egzovilizacija (N) koji postoje. Drakeova jednadžba izgleda ovako.
R * u njemu je broj zvijezda koje se formiraju godišnje u našoj galaksiji; fp je dio zvijezda s planetima; ne prosječni je broj planeta za svaku zvijezdu smještenu u takozvanoj životnoj zoni (tj. koji imaju uvjete povoljne za podrijetlo života); fl je dio planeta na kojem se odvija život; fi je udio naseljenih planeta na kojima rađa inteligencija; fs omjer planeta na kojima se razvijaju napredne tehnološke civilizacije. Posljednji (i najproblematičniji!) Faktor je L, prosječni životni vijek tehnološke civilizacije.
Drakeova jednadžba smatra se jednim od ključnih alata za proučavanje pitanja života u svemiru. Posljednjih 50 godina služio je kao referentna točka astronomima koji se bave ovim problemom.
Treba napomenuti da se 1961. godine, kada je Drake sastavljao svoju jednadžbu, barem nešto znalo samo o prvom faktoru - broju zvijezda koje se formiraju godišnje. Svi ostali parametri bili su nepoznati. To je značilo da su znanstvenici koji su koristili Drakeovu jednadžbu dugo mogli samo nagađati o njihovim vrijednostima. Optimisti su birali opcije koje vode do visokih N vrijednosti, pesimisti su birali opcije koje vode do niskih vrijednosti. Bilo je stvar ukusa.
Promotivni video:
Međutim, dogodila se egzoplanetarna revolucija. U posljednjih 20 godina, astronomska otkrića promijenila su način na koji razmišljamo o planetima u orbiti oko drugih zvijezda. Uz put su određene vrijednosti sljedeća dva izraza Drakeove jednadžbe (fp i ne). Pokazalo se da svugdje postoje planete. Gotovo svaka zvijezda na nebu ima barem jedan planet.
Nove ideje
Woody i ja odlučili smo iskoristiti ovaj ogromni skok i napraviti nešto što, koliko znamo, dosad još nitko nije učinio - recimo, na temelju novih dokaza, nešto određenije u vezi s egzocivilizacijama.
Za to smo promijenili ključno pitanje. Klasično "Koliko trenutno postoji egzovizalizacija?" zamijenili smo s "Koliko je egzovivizacija uopće bilo?" Ovaj pristup nam je omogućio da zanemarimo L faktor, životni vijek, kao i da preispitamo tri nepoznate vjerojatnosti povezane sa životom (fl, fi i fc). Umjesto da ih pogledamo odvojeno, kombinirali smo ih. To je značilo da nas zanima sve zajedno - cijeli proces od nastanka života do stvaranja napredne civilizacije. Naš novi faktor nazvali smo "biotehnička vjerojatnost" - fbt. U stvari, govorimo o proizvodu iste tri nepoznanice iz Drakeove jednadžbe. Na jeziku matematike ovo izgleda kao fbt = fl * fi * fs.
Ovakav način sagledavanja problema - korištenje novih podataka o egzoplaneti i transformacija formule - pruža empirijsko ograničenje za pitanje na koje Drakeova jednadžba obično nije usredotočena. Evo pitanja:
Koja je biotehnička vjerojatnost da će jedan planet za nas biti jedina civilizacija koja je ikada postojala u povijesti svemira?
Uzimajući u obzir podatke o egzoplanetima, dobili smo rezultat: 10-22 ili jedan od deset milijardi biliona. Mi ovu cifru nazivamo „linijom pesimizma“. Može se protumačiti na različite načine.
Prvo, zamislite mnogo, mnogo planeta u naseljenoj zoni - to jest planete čija orbita dopušta postojanje tekuće vode. Prema našim otkrićima, čovječanstvo će biti jedinstveno samo ako, kako biste pronašli egzovizalizaciju, morate pretraživati deset milijardi trilijuna planeta.
Drugo, morate shvatiti da prije nas nitko nije mogao reći što riječ "pesimizam" znači u ovom slučaju. Treba li fbt smatrati „pesimističnim“na razini od jedan do milijun ili milijardu? Prije objave našeg članka, nije postojala jasna granica, iznad koje bi vrijednosti životnih varijabli Drakeove jednadžbe značile da smo u punom smislu te riječi sami na ovom svijetu. Međutim, Woody i ja smo otkrili da ako priroda u svojoj beskonačnoj mudrosti izabere vrijednost manju od jedne u deset milijardi biliona, mi ćemo biti jedina civilizacija u povijesti svemira. Ali ako je odabrala vrijednost veću od deset milijardi bilijuna, tada su život, intelekt i civilizacija već postojali prije nas.
Kritika
Jedna od deset milijardi bilijuna je vrlo malo. Kao što sam napisao u New York Timesu, na temelju toga može se pretpostaviti da su bivše civilizacije najvjerojatnije postojale prije nas - a moglo ih je biti i mnogo. Ovaj sam zaključak smatrao najlogičnijim.
Međutim, nisu se svi složili sa mnom. Jedna od temeljnih primjedbi mojih protivnika bila je da, iako 10-22 uistinu nije dovoljno, to ne dokazuje postojanje egzocivilizacije. Andersen se naročito nije svidio frazu: "… [C] toplina pesimizma neophodna za sumnju u postojanje napredne izvanzemaljske civilizacije u ovom ili onom vremenu suprotno je zdravom razumu."
U ovome se moram složiti s kritikom. Nisam trebao govoriti o odstupanjima zdravim razumom. Unatoč činjenici da je „pesimistička crta“vrlo niska, sasvim je prihvatljivo pretpostaviti da smo jedinstveni fenomen u povijesti svemira. Zapravo, jedina empirijski ispravna prosudba koju Woody i ja imamo na pravo jest sljedeća: sa sigurnošću možemo reći gdje pada linija pesimizma (jedan od deset milijardi biliona). S obzirom na dostupne podatke, sasvim je moguće formulirati racionalnu teoriju tvrdeći da je stvarna vrijednost biotehničke vjerojatnosti manja od 10-22.
Međutim, Andersen i Siegel i ja se ne slažemo kako protumačiti naš rezultat. Prvo, ne slažem se da ideja o biotehničkoj vjerojatnosti nekako opsjeda činjenicu da sve životne varijable u Drakeovoj jednadžbi teoretski mogu biti izuzetno malene. Atlanski članak bio je naslovljen (iako je daleko od izvjesnog da Andersen ima bilo kakve veze s ovim naslovom) "Matematičke igre ne čine vanzemaljce stvarnošću." To me stvarno nasmijalo, jer u našem radu nema "matematičkih igara".
Iako smo u početku postavili teži zadatak, na kraju je sve postalo lakše. Jednostavno smo uzeli u obzir broj planeta u naseljenoj zoni u promatranom svemiru. Treba napomenuti da naša „pesimistička osobina“ne zanemaruje moguće male vrijednosti pojedinih varijabli. Sve smo ih uzeli u obzir.
Ovako to djeluje.
Prvo, pretpostavimo da smatramo vjerojatnost rođenja života na planeti u zoni koja se može doseliti jednaku milijun (fl = 10-6), vjerojatnost rođenja inteligencije - koja je također jednaka milijunu (fi = 10-6) i vjerojatnost stvaranja ovog inteligentnog život tehnološke civilizacije je potpuno isti (ft = 10-6). To znači biotehnološku vjerojatnost jedan od milijun bilijuna (10-6 * 10-6 * 10-6 = 10-18). Kao što vidite, trikova nema. Dakle, bilo kakvi argumenti o maloj vjerojatnosti nastanka života ili razvoja razuma ili stvaranja civilizacije gube smisao - sve je to već uključeno u pojam biotehničke vjerojatnosti.
Imajte na umu da će vrijednosti varijabli danih u gornjem odlomku značiti da je u povijesti svemira bilo 10 000 egzovivizacija.
Osim toga, iako zasigurno još uvijek imamo dovoljno podataka da povučemo crtu pesimizma, sama povijest polemike oko Drakeove jednadžbe pruža nam obilje materijala koji nam omogućuje dublje razmišljanje o našim rezultatima. Iako su mnogi tvrdili da egzovivilizacije moraju biti rijetke, gotovo nikada nisu izravno objasnile što „rijetko“znači u ovom kontekstu. U isto vrijeme, ako pogledate pažljivije, često su oni koji su govorili o rijetkosti zapravo značili frekvenciju nekoliko reda veličine veće od 10-22 - naš red pesimizma.
To je lako pokazati jednim poznatim primjerom. Godine 1983., fizičar Brandon Carter iznio je krajnje genijalan argument protiv egzovivizacije, utemeljen na dokazima da je trebalo vremena da se na Zemlji pojavi inteligencija, usporediva s dobi Sunca. Na temelju te činjenice zaključio je da je za stvaranje inteligencije evolucija poduzela niz „teških koraka od kojih je svaki bio vrlo malo vjerojatan.
Pretpostavljajući da je bilo deset takvih evolucijskih "koraka", izračunao je da je ukupna vjerojatnost pojave egzovivizacije 10-20. Prema njegovom mišljenju, ovaj je zaključak "više nego dovoljan da osigura da je naša razina razvoja jedinstvena za promatrački svemir".
Međutim, nije! Naša "pesimistična osobina" sugerira da Carterov izračun ostavlja mjesta stotinama egzovizalizacija. Carter je mislio da zauzima hiper-pesimistički stav, ali u stvarnosti se pokazao optimistom. Također treba napomenuti da moderni istraživači vjeruju da je bilo samo pet "teških koraka" (ako ih ima). Uzimajući u obzir ostale brojke koje je Carter dao svom radu, u ovom slučaju govorit ćemo o vjerojatnosti jednakoj 10-10. U kombinaciji s našom „svojstvom pesimizma“, to znači moguće postojanje - u različitim vremenima - trilijuna egzocivilizacija. (Ne zaboravimo da autori poput Mario Livio iznose argumente koji potkopavaju same temelje Carterove hipoteze.)