معادلة دريك لا تعمل - وإليك كيفية إصلاحها

تم التعبير منذ وقت طويل عن النظرية القائلة بأن الكشف الأول عن الذكاء خارج الأرض سوف يحدث بمساعدة الموجات الراديوية. ولكن من الممكن أنه في الفضاء هناك شيء ما زلنا لا نحلم حتى بالبحث عنه

في عام 1961 ، كتب العالم فرانك دريك معادلة بسيطة المظهر لتقدير عدد الحضارات النشطة والمتقدمة تكنولوجياً والمنقولة في درب التبانة. لم تكن هناك طريقة ملائمة لتقدير هذا المبلغ ببساطة ، ولكن كان لدى دريك فكرة رائعة لكتابة الكثير من المعلمات التي يمكن تقديرها ثم مضاعفتها. إذا كانت الأرقام صحيحة ، فستحصل على العدد الدقيق للحضارات المتقدمة تقنيًا التي يمكن للبشرية التواصل معها ، والتي تقع داخل مجرتنا ، في أي وقت. إن المفهوم عبقري ، ولكن كلما تعلمنا أكثر عن كوننا ، كلما أصبح أقل فائدة. اليوم ، لا تعمل معادلة دريك ، لكننا نعرف ما يكفي عن الكون لإنشاء طريقة محسنة للحساب.


إن إمكانية وجود عالم مأهول آخر في درب التبانة أمر لا يصدق وجذاب ، ولكن إذا أردنا أن نعرف مدى حقيقة ذلك ، فنحن بالتأكيد بحاجة إلى التعامل مع العلم.

على وجه الدقة ، تشير معادلة دريك إلى أن عدد الحضارات N الموجودة في نقطة ما في مجرتنا يساوي ناتج سبع كميات مختلفة غير معروفة تتعلق بعلم الفلك والجيولوجيا وعلم الأحياء والأنثروبولوجيا ، كل منها يستند إلى السابق. هذا:

1. R _* ، متوسط ​​معدل تكوين النجوم.
2. f _p ، جزء من النجوم لها كواكب.
3. ن _ه ، متوسط ​​عدد النجوم التي تحتوي على كواكب من النجوم ، من بينها كوكب قادر على دعم الحياة [ في الواقع ، متوسط ​​عدد الكواكب النجمية قادر على دعم الحياة / تقريبًا. perev. ]
4. و _ل جزء هذه الكواكب التي نشأت عليها الحياة.
5. f _{i هو} جزء من الكواكب مع الحياة حيث ظهرت الحياة الذكية.
6. f _{c هو} جزء من هذه الكواكب ذات الحياة الذكية القادرة على إرسال الرسائل عبر الفضاء بين النجوم.
7. L ، طول الفترة الزمنية التي ترسل فيها هذه الحضارة الرسائل أو تستمع إليها.

اضرب المعلمات فيما بينها ، ونظريًا ، ستحصل على عدد الحضارات المتقدمة تقنيًا في درب التبانة التي تنقل الرسائل ،


خيال الفنان حول موضوع كوكب خارجي محتمل مأهول في مدار حول نجم يشبه الشمس. لكننا قد لا نحتاج إلى البحث عن كوكب آخر مشابه للأرض من أجل إيجاد الحياة. قد يحتوي نظامنا الشمسي بالفعل على جميع المكونات الضرورية. نحن لا نعرف مدى انتشار الحياة.

هذا فقط مع هذا التوافق ، هناك العديد من المشاكل الرئيسية. تحتوي كتابة المعادلة في هذا النموذج على عدة افتراضات غير معلنة لا تعكس الواقع. المشاكل مع فائدتها الحالية هي كما يلي:

• أن المعادلة تمت كتابتها قبل تأكيد نظرية الانفجار الكبير ، ودحض نموذج الكون الثابت.
• تفترض المعادلة أن كوكبًا واحدًا فقط في النظام النجمي يمكنه دعم الحياة [ ارتكب إيثان خطأ ، على ما يبدو ، من خلال إساءة فهم المعلمة n _e - في العرض التقديمي الأصلي ، هذا مجرد عدد الكواكب في النظام التي يمكنها دعم الحياة / تقريبًا. perev. ].
• من المفترض أن الحياة الذكية والمتقدمة تقنيًا لا تستقر على الكواكب الأخرى.
• من المفترض أن المخلوقات الذكية ستختار إرسال واستقبال الإشارات اللاسلكية كوسيلة لإرسال الرسائل في الفضاء بين النجوم.

كان الافتراض الأخير هو الدافع لإنشاء SETI - مشروع للبحث عن الذكاء خارج الأرض باستخدام هوائيات الراديو - التي لم تجد أي شيء.


Atakama مجموعة هوائيات كبيرة ذات موجات مليمترية ، ALMA هي واحدة من أقوى التلسكوبات الراديوية على الأرض. وهذا مجرد جزء صغير من المجموعة التي تشكل Event Horizon Telescopen ، القادرة على التقاط الغيوم Magellanic (كما هو موضح هنا) وجميع نجوم السماء الجنوبية ، على عكس معظم المراقبين في نصف الكرة الشمالي.

ولكن هذا لا يعني أن العوالم ذات الحياة الذكية لم تعد موجودة! على الرغم من عدم اليقين بشأن وجود كائنات ذكية أخرى ورغبتهم وقدرتهم على محاولة العثور علينا والاتصال بنا ، فإن إمكانية وجود أذكياء وقادرين على التواصل أو السفر في الفضاء الخارجي ذات أهمية كبيرة ليس فقط للعلماء ولكن للبشرية جمعاء. يمكن أن تكون العديد من أجزاء معادلة دريك إشكالية ، والجزء الرئيسي هو أنها تحتوي على شكوك هائلة: فهي كبيرة لدرجة أن أي افتراضات حول حجم N ، عدد الحضارات في مجرتنا ، لا معنى لها. لكن الآن هو عام 2018 ، ونحن نعلم بالفعل الكثير من الأشياء عن المجرة والكون ، والتي لم نكن نعرفها في عام 1961. وهنا نهج أفضل.


مشاتل النجوم في سحابة ماجلان الكبيرة ، المجرة الساتلية لدرب التبانة. من خلال مراقبة مجموعات النجوم داخل مجرتنا وخارجها ، بالإضافة إلى قياس حجم درب التبانة ، يمكننا بسهولة تحديد عدد وأنواع النجوم الموجودة

1) N _s : عدد النجوم في المجرة. لماذا تقيم سرعة تكوين النجوم بينما يمكنك فقط إلقاء نظرة على عدد النجوم اليوم؟ نحن نعلم حجم مجرتنا ومدى سمكها وانتفاخها المركزي ومدى توزيع الكتلة فيها. استنادًا إلى ملاحظاتنا بمساعدة التلسكوبات القوية بشكل خاص التي تدرس السماء بأكملها وأجزائها الفردية بعناية كبيرة ، يمكننا ببساطة أن نقول أنه في مجرتنا هناك من 200 إلى 400 مليار نجم. عدم اليقين مرتين هو مؤشر جيد ، وهذا يعطينا بداية متفائلة للغاية: كل نجمة لديها فرصة للنجاح. دعنا نختار عدد أكبر.


رسم تلسكوب كبلر يبحث عن الكواكب. وجد آلاف الكواكب التي تدور حول نجوم درب التبانة ، وأخبرنا عن الكتل ، ونصف القطر ، وتوزيع العوالم خارج النظام الشمسي.

2) f _p : جزء من النجوم لها كواكب. يمكننا ترك هذه المعلمة من المعادلة الأصلية ، ولكن بعد تشغيل تلسكوب كبلر لا يعني سوى القليل. لماذا؟ لأنها قريبة من 100٪! نسبة النجوم التي لديها كواكبها الخاصة ، مع مراعاة ملاحظاتنا ومعرفتنا المكتسبة ، ليست بأي حال من الأحوال أقل من 80 ٪. حقيقة أن نسبة النجوم مع الكواكب قريبة من 1 تعني فوزًا سهلاً للمتفائلين.


القمر والغيوم فوق المحيط الهادئ ، تم تصويرهما أثناء مهمة الجوزاء 7. على الأرض ، تدور حول الشمس ، الظروف مناسبة للحياة. ماذا عن النجوم الأخرى؟

3) f _H : جزء من النجوم بظروف معيشية مناسبة. هنا تصبح القصة أكثر إثارة للاهتمام. كم عدد النجوم من الطبقة الرئيسية لديهم عوالم قادرة على دعم الحياة؟ نجم مثل شمسنا قادر على ذلك - مع مثل هذه الكتلة ونصف القطر والعمر - وهذا يثبت وجودنا. ولكن ماذا عن نجم أكثر ضخامة؟ في مرحلة ما ، سيكون النجم ضخمًا جدًا وسيحرق كل وقوده بسرعة كبيرة ، لذلك لن يكون لدى الحياة الذكية وقت للتطور بجانبها.

من ناحية أخرى ، يمكن أن تكون النجوم الصغيرة غير مستقرة ، يمكن أن تنتج مشاعل يمكن أن تنفجر الغلاف الجوي للكوكب ، أو تعطي القليل من الضوء فوق البنفسجي بحيث لا تظهر الحياة. يمكنك أن تقلق بشأن العناصر الثقيلة بما يكفي ، أو أنه في أجزاء معينة من المجرة تكون الظروف فوضوية للغاية بحيث لا يمكنها دعم الحياة. هذه القيم غير معروفة ، ولكن يمكننا القول على وجه اليقين أن 25٪ على الأقل من النجوم في مجرتنا قادرة على امتلاك كواكب مأهولة.


جزيئات السكر في غاز يحيط بنجم شاب يشبه الشمس. يمكن أن توجد المكونات الأساسية للحياة في كل مكان ، ولكن ليس على كل كوكب يحتوي عليها ، ستظهر الحياة.

4) ن _ع : عدد الكواكب حول النجوم المأهولة بظروف مناسبة للحياة. تلقينا كمية كبيرة من المعلومات من هذه المنطقة ، ودرسنا الكواكب الخارجية ، ولكن بقيت أسئلة كثيرة. ما الذي يجعل العالم مسكوناً؟ في النظام الشمسي المبكر ، كانت ظروف الزهرة والأرض والمريخ متشابهة. يوجد خارج المحيط الشمسي ، في عوالم مثل إنسيلادوس وأوروبا ، محيط تحت سطح الأرض ، وربما حياة تحت الماء. في الأنظمة التي تحتوي على عمالقة غاز تقع فيها ظروف قريبة من الأرض ، يمكن أن تظهر الحياة على الأقمار الكبيرة. وعلى الرغم من أن عدم اليقين في هذه الحالة مرتفع للغاية ، أعتقد أنه يمكننا أن نقول بشكل دقيق تمامًا أنه في المتوسط ​​النجوم القادمة التي يمكن للعالم المحتمل أن يظهر بها سيكون لها عالم واحد مع أفضل فرص الحياة. نحن مهتمون بهذا العالم بالذات ، وسوف نقول أن n ^p = 1.

في هذه المرحلة ، يمكننا بالفعل مضاعفة الأرقام الأربعة الأولى والحصول على عدد تقريبي من العوالم في المجرة مع فرص جيدة للحياة: 100 مليار. بداية واعدة.


وجدت الهياكل على النيزك ALH84001 النابع من المريخ. يعتقد البعض أن هذه الهياكل يمكن أن تكون حياة مريخية قديمة.

5) f _l : النسبة المئوية للعوالم التي تظهر عليها الحياة. هنا يجب أن تتفق مع دريك ، لأن هذا هو أحد أعظم أسئلة البحث عن الحياة خارج الأرض. في أي عدد من العوالم التي يحتمل أن تكون مأهولة بالسكان تتخذ هذه الخطوة الأولى المذهلة ، والتي تظهر خلالها الحياة من الجماد؟ أو ، إذا كانت الحياة البدائية تأتي من الفضاء بين النجوم ، فكم عدد العوالم التي تم تثبيت حياتها على الأرض أو في المحيطات أو في الغلاف الجوي؟ لا نعرف الإجابة على هذا السؤال حتى في إطار النظام الشمسي ، حيث ربما يوجد ما يصل إلى 8 عوالم ظهرت فيها الحياة في مرحلة ما. يمكن أن تكون الحياة واسعة الانتشار ، ومع التقييم المتفائل ، قد تكون فرص حدوثها 10 ٪. أو يمكن أن يكون حدثًا نادرًا للغاية ، واحد في المليون.


تم العثور على علامات وجود الجزيئات العضوية التي تولد الحياة في جميع أنحاء الكون ، بما في ذلك أكبر مناطق تكوين النجوم الأقرب: Orion Nebula. يومًا ما ، قد نكون قادرين على البحث عن علامات العمليات البيولوجية في أجواء الكواكب بحجم الأرض ، الموجودة في أنظمة النجوم الأخرى.

في هذه الحالة ، تكون أوجه عدم اليقين هائلة ، ولن تكون أي قيمة مختارة أفضل من أي قيمة أخرى. في يوم من الأيام ، ستتاح لنا الفرصة لإجراء فحوصاتنا الأولى. عندما تسمح تقنيتنا للتلسكوبات بتحديد محتويات أجواء العالم ، يمكننا البحث عن علامات العمليات البيولوجية ، مثل الميثان والأكسجين الجزيئي وثاني أكسيد الكربون. سيكون هذا دليلاً غير مباشر ، ولكن ، مع ذلك ، خطوة كبيرة نحو تقييم احتمالية الحياة على هذا الكوكب. إذا افترضنا أن هناك حياة في واحد من كل 10000 عالم يحتمل أن يكون مسكونًا ، وهذا ليس تخمينًا أسوأ من أي شخص آخر ، فعندئذٍ تبين أن هناك حياة في 10 مليون عالم من درب التبانة.


القنوات الأيونية المعتمدة على الليجند هي القنوات الأكثر أهمية ، والعديد منها يعمل في علم الأحياء ، وهي مهمة بشكل خاص لعمل جسم الإنسان. يمكن للكائنات أحادية الخلية التكاثر بسرعة كبيرة ، ولكن الكائنات الحية متعددة الخلايا مطلوبة لتطوير وظائف وهياكل معقدة.

6) f _x : جزء الكواكب مع الحياة حيث تطورت كائنات معقدة ومتميزة. تعريف "عقلانية" الحياة مهمة غامضة في أحسن الأحوال ، حتى أفضل علماءنا لا يزالون يتجادلون حول ما إذا كان من الممكن تصنيف مثل هذه الأنواع مثل الدلافين ، القردة البشرية ، الأخطبوطات ، وما إلى ذلك ، ومع ذلك ، لن يجادل أحد في ذلك ما إذا كان يمكن تصنيف الكائن الحي على أنه معقد ومتميز: يجب أن يكون لهذا الكائن أجزاء مختلفة من الجسم بوظائف وهياكل مختلفة ذات أبعاد مجهرية وبنية متعددة الخلايا. قبل ظهور أول كائنات متعددة الخلايا على الأرض ، تطورت الحياة مليارات السنين ، ثم استغرقت مئات الملايين من السنين قبل ممارسة الجنس كأداة للتكاثر.


Bonobo اصطياد النمل الأبيض هو مثال على كائن معقد ومختلف باستخدام أدوات بدائية. لا يمكن اعتباره نوعًا متقدمًا من الناحية العلمية والتكنولوجية ، ولكنه بالتأكيد يعتبر متعدد الخلايا ومتميز ومثير للاهتمام للغاية من وجهة نظر علم الأحياء الفلكية.

الأرض مرة أخرى هي مختبرنا الوحيد ، ولكن دعونا نكون متفائلين بشأن نقص الأدلة ونفترض أن هناك فرصة واحدة من كل ألف فرصة لعالم يبدأ بمعلومات سلسلة جزيئية بدائية ، ذاتية التكاثر ، يمكن أن تؤدي إلى شيء مثل انفجار Cambrian . هذا يعطينا 10000 عالم في درب التبانة ، يفيض بأشكال حياة متنوعة ومتعددة الخلايا ومتميزة للغاية. بالنظر إلى المسافة بين النجوم ، يمكننا أن نفترض أن كوكبًا آخر مشابهًا حدث هذا على بعد بضع مئات من السنين الضوئية منا.


رسم 1991 لمحطة الحرية الفضائية في المدار. أي حضارة خلقت شيئًا من هذا القبيل ستُعتبر بالتأكيد علمية وتقنية متقدمة.

7) و _ر : جزء من هذه العوالم التي توجد عليها حاليًا حضارة متقدمة من الناحية التكنولوجية والعلمية. يدفع هذا السؤال الأسئلة التي تطرحها معادلة دريك إلى الخلفية. ما الفرق ، الأول هو حالة ظهور حضارة متقدمة تكنولوجيا أم العاشرة؟ من يهتم إذا استخدم موجات الراديو؟ ما الفرق الذي يحدثه إذا نسفوا أنفسهم أو ماتوا ، أو لديهم رغبة في السفر في الفضاء أم لا؟ والسؤال الرئيسي هو ما إذا كان هناك أجانب معقولون بطريقة مشابهة لنا ، أي متقدمة علميا وتكنولوجيا.


الصورة المجمعة "نجاح باهر" ["بقرة مقدسة"] من مهمة فينيكس المريخ ، والتي تُظهر بوضوح جليد الماء تحت دعامات السيارة الهابطة. لمعرفة الحد الأقصى من المعلومات حول وجود أو عدم وجود حياة على هذا الكوكب ، سيكون عليك بالتأكيد الهبوط هناك والبحث عن علاماته المضمونة.

بطبيعة الحال ، لا يوجد دليل على ذلك في أي مكان باستثناء الأرض ، مما يعني مجموعة كبيرة من الاحتمالات. قد يكون 1 ٪ من جميع الكواكب ، أو قد يكون ظهور البشرية حادثًا بريًا ، واحتمال حدوث ذلك سيكون حالة واحدة في المليار. لقد مر 500،000،000 منذ الانفجار الكامبري على الأرض ، ولم يكن هناك منظر تقني متقدم للكوكب لأكثر من 1000 عام. إذا افترضنا أن الإنسانية ستستمر عدة آلاف من السنين في هذه الحالة ، فقد اتضح أن الأرض قضت مائة ألف من وقتها مع الكائنات الحية المعقدة والمتباينة التي تكون في حالة متقدمة من الناحية التكنولوجية.

ومع هذه التقديرات ، حتى لو كان هناك 10،000 من هذه العوالم في درب التبانة ، فإن احتمال وجود حضارة متقدمة تكنولوجيًا أخرى في نفس الوقت معنا سيكون حوالي 10 ٪.


ربما تظهر الرغبة في غزو الكون على الفور عندما يتقارب الذكاء واستخدام الأدوات والفضول في مكان واحد

بالنظر إلى كل ما سبق ، فإن القيم الثلاث الأخيرة - f _l و f _x و f _t - تتميز بعدم اليقين الهائل ، مما يجعل التقديرات الدقيقة مستحيلة في الوقت الحالي.

بمعرفة عدد العوالم التي توجد في درب التبانة ، والعثور على واحد منها على الأقل ، سيكون لدينا تأثير لا يصدق على وجودنا وفهمنا لمكاننا في الكون. والخطوة التالية ، الحصول على معلومات حول وجود كائنات معقدة ومتمايزة وكبيرة على كوكب آخر ، ستحدث ثورة في قدراتنا. وفرصة تبادل الرسائل والاجتماع وتبادل المعرفة مع الحضارة الغريبة المتقدمة علميا أو تقنيا ستغير إلى الأبد مسار التنمية البشرية. كل هذا ممكن ، لكننا ما زلنا بحاجة إلى الكثير لمعرفة ما إذا كنا نريد معرفة الإجابات على هذه الأسئلة. يجب اتخاذ هذه الخطوات ؛ مكافآتهم كبيرة جدًا إذا كانت هناك فرصة للعثور على إجابات.