ماذا حدث لمفارقة فيرمي

مفارقة فيرمي هي أن احتمال وجود حضارة خارج الأرض عادة ما يتم تقديره مرتفعًا جدًا ، ولا يوجد شيء لرؤية علامات وجوده. في الآونة الأخيرة ، ظهرت نسخة مسبقة من ساندرز والمؤلفين المشاركين لـ "حل مفارقة Fermi" على arxiv ، والتي فسّروها بالفعل على أنها إلغاء هذا التناقض (صحيح) ، الثرثرة الخاملة في غياب البيانات (صحيح إلى حد ما ، ولكن صحيح بالنسبة لمفارقة Fermi بشكل عام ، وليس فقط لهذه المقالة) ، وكدليل على عدم وجود الأجانب و / أو انخفاض L (الكذب). في هذه المقالة ، سنحاول معرفة ما تحتويه الطباعة المسبقة بالفعل.

ما الأمر؟

بادئ ذي بدء ، معادلة دريك نفسها. يتم تقديمه في KDPV ؛ العامل الأخير هو نكتة ، ويجب فهم الباقي على النحو التالي: في الكون المرئي (أو مجرتنا ، أو أي حجم آخر من الفضاء) $$ النجوم. كل نجم مع احتمال $$ لديها كواكب. كل من هذه الكواكب من المحتمل $$ تقع في منطقة المعتدل ، لها تركيبة كيميائية مناسبة ، إلخ. على كل كوكب قادر على الحفاظ على الحياة مع احتمال $$ (لكل وحدة زمنية) تنشأ حياة من المحتمل $$ يصل إلى المعقولية والاحتمالية $$ على اتصال. وأخيرًا ، توجد أي أنواع ذكية تنشأ $$ سنوات من الولادة حتى الانقراض. إذا ضاعفت كل هذا ، ستحصل على عدد الأنواع الذكية في هذه المنطقة.

يتم تجاهل الوقت بين أصل العقل وظهور حضارة ملحوظة على مسافات بين النجوم. في حالة الأرض ، على سبيل المثال ، مرت بلايين السنين من ظهور الكوكب إلى ظهور الحياة ومن ظهور الحياة إلى ظهور الأنواع Homo sapiens . التقدم التكنولوجي أسرع بشكل لا مثيل له - ظهور الإنسان العاقل من رسالة Arecibo يفصل أقل من عشرة ملايين سنة. لم يبدأ الاستعمار بين النجوم بعد ، ولكن هذه هي أيضًا أسوأ حالة لبضعة ملايين من السنين. مقارنة بالمراحل ما قبل التكنولوجية - ضمن هامش الخطأ.

وهو ، بعبارة أكثر لبقة ، مرتفع للغاية . من ترتيب الحجم لعدد النجوم واحتمال وجود كواكب تصل إلى 200 مرتبة من حيث الحجم (مائتي طلب من الحجم ، تختلف التقديرات في $$ مرات) لاحتمال التولد التلقائي. هذا العمل الناكر للجميل هو تقييم الاحتمالات من ملاحظة واحدة. ومع ذلك ، نشر العلماء تقديرات مختلفة $$ وغالبا ما توصل إلى استنتاج ذلك $$ وحتى $$ . ما هي في الواقع مفارقة فيرمي: وفقًا لأفضل تقديراتنا ، يجب أن يكون هناك أجناس ذكية أخرى في المجرة ، ولم يكن هناك دليل موثوق به على وجودها.

من الواضح أن المشكلة ليست في المجرة: إذا كانت التقديرات تختلف عن الواقع المرصود ، فإن الأمر أسوأ من التقديرات. إما أن أحد المعلمات مبالغ فيه إلى حد كبير ( وبارك الله لنا ، إذا كان L ) ، أو بطريقة أو بأخرى نفكر بشكل خاطئ. ساندبرغ وآخرون يدعون فقط إلى الإصدار الأخير.

وكيف نحسب بشكل صحيح؟

يبدو أنه يضاعف حفنة من الأعداد الحقيقية - وليس حدين نيوتن. والصيد هو أنه في مثل هذه الحالة ، يعتمد ضرب الأرقام على افتراض أنها معروفة لنا على أي حال بدقة. كما رأينا أعلاه ، هذا الافتراض بعيد جدًا عن الواقع.

لنأخذ مثالاً مبسطًا: دع معادلة دريك تحتوي على تسعة معلمات ويتم توزيع جميع العناصر التسعة بشكل موحد في النطاق $$ . أفضل تقدير للنقاط لكل معلمة هو 0.1 ويعطي منتجها احتمال حضارة واحدة لكل مليار نجم. في المجرة من $$ شيئًا عن 100 حضارة يجب أن تظهر في النجوم ، واحتمال عدم حدوث ذلك أبدًا - $$ . عادة ما يتم توضيح هذه الاحتمالات بعبارات مثل "إذا كانت كل ذرة في <شيء كبير جدًا مثل النظام الشمسي> <لبعض الوقت الطويل مثل عمره>". وهو في هذه الحالة يبدو مناسبًا تمامًا ، ولكن في الواقع من المستحيل عدم رفض مثل هذه الفرضية الصفرية. ترتفع مفارقة فيرمي إلى ارتفاعها الكامل.

إذا لم نستخدم تقديرات النقاط ، ولكل معلمة نأخذ قيمة عشوائية من النطاق المقابل ، فإن المجرة فارغة في 21.45٪ من المحاكاة. حقيقة أن شيئًا ما حدث باحتمال يزيد قليلاً على الخمس ليس بأي حال من الأحوال مفارقة. هذا أقل احتمالا بقليل أن زوج من الملوك سيتغلبون على جميع الأيدي الأخرى على طاولة Hold'em من 9 لاعبين ، ومع ملوك الجيب أنا شخصيا أذهب إلى كل شيء في أقرب فرصة.

يمكن تطبيق نفس المنطق على التقديرات الحقيقية لمعلمات معادلة دريك. إذا قمت بجمعها من الأدبيات وقمت بتشغيل المحاكاة ، فستحصل على الصورة التالية:



من الأعلى إلى الأسفل: دالة الكثافة الاحتمالية لعدد الحضارات في مجرتنا ، وكثافة التوزيع التراكمي لها ، وكثافة التوزيع التراكمي للمسافة إلى أقرب حضارة يمكن ملاحظتها في الفرسخ. كل شيء على مقياس لوغاريتمي. تشير الخطوط الحمراء والزرقاء إلى احتمال أننا الحضارة الوحيدة في مجرتنا والكون المرئي. الدوائر في الرسم البياني العلوي - التصنيفات الأدبية المقيسة $$ .

على العموم ، كانت النتيجة متفائلة إلى حد ما: تقع أكبر كثافة احتمالية على تعدد الحضارات (متوسط ​​53 مليون ، متوسط ​​100). ولكن لأغراض مفارقة فيرمي ، فإن الأرقام هي نفسها تقريبًا كما في مثال مبسط: مع احتمال عشرين في المائة أو شيء ما ، تحتوي درب التبانة على حضارة واحدة فقط (حضارتنا). بالمناسبة ، نتيجة غير بديهية إلى حد ما: احتمال أن درب التبانة ، لا يحسب الأرض ، يحتوي على حضارة واحدة بالضبط (باستثناء حضارتنا) هو نفسه عمليا.

بدلاً من أخذ تقديرات المعلمات مباشرة من الأدبيات ، يمكن إنشاء التوزيعات وحسابها بشكل تحليلي. يتم أخذ مجموعة من التقديرات حتى مرتبة من الحجم وتعتبر كل معلمة من اللوغاريتم العادي أو اللوغاريتمي الموزع بشكل موحد في الفترة المقابلة. تتحول النتيجة إلى حد ما إلى اليسار ، ولكن المعنى هو نفسه:



ماذا يعني كل هذا؟ الإجابة الصحيحة على السؤال "هل هناك حياة في الكون أم أنها ليست هناك" لا تزال "لا أعرف". كم تكلف الإحصائيات البايزية الأنيقة قليلاً القليل في غياب البيانات التجريبية. الجواب على السؤال: "كم يجب أن نفاجأ بما تم ملاحظته قد تغير $$ " كانت "قوية جدًا ، لذا فإما أن الحياة شيء نادر جدًا ، أو نموت جميعًا في حرب نووية أو شيء من هذا القبيل " ، والآن أصبحت "حسنًا ، من حيث المبدأ ، ليس من المحتمل جدًا ، ولكن لا شيء غير عادي". انخفض احتمال نشوب حرب نووية و / أو لقاء ديناصور على مخلوقات نيفسكي فقط بالمعنى البايزي: نحن أقل يقينًا من أن ذلك سيحدث. يعتمد ما إذا كانت هذه الأحداث تحدث بالفعل أم لا على عوامل العالم الحقيقي (تقريبًا ، بوتين ، ترامب و Zorblaks ، المجرة الآكل) ، وليس الرياضيات المستخدمة لمناقشتها.