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Geschichte des Radius der Erkennung von Zivilisationen

In welcher Entfernung von der Erde können wir hypothetische Brüder erkennen? Es gibt viele gute Bewertungen zu diesem Thema (zum Beispiel [ 1 , 2 , 10 ]). Daraus folgt insbesondere, dass wir mit Hilfe des heute leistungsstärksten Radioteleskops in Arecibo mit demselben Teleskop, das bis zu mehreren tausend Lichtjahren entfernt ist, ein Signal an eine andere Zivilisation senden können. Damit diese Kommunikation stattfinden kann, müssen Sie natürlich genau wissen, wo, wann und mit welcher Frequenz Sie senden und hören müssen. Wenn Sie einfach den gesamten Himmel scannen und lange auf jeden Punkt „hören“, um ein Signal zu empfangen, verringert sich die Abdeckung unserer interstellaren Kommunikation auf einen Radius von 5-10 Lichtjahren [ 10Tabelle 4]. In einer solchen Entfernung können wir heute kosmische Nachbarn auf einem mit uns vergleichbaren Entwicklungsstand erkennen.

Frage: Wie hat sich diese Distanz in der Vergangenheit verändert? Ist es möglich, etwas zu verstehen, wenn man die Werte dieses Parameters in einer globalen historischen Perspektive betrachtet? Es stellt sich ja heraus. Und das werden wir tun. Wir werden sehen, wie sich der Radius der Selbsterkennung R s , dh die Entfernung, in der die terrestrische Zivilisation eine andere Zivilisation auf demselben Entwicklungsniveau erkennen könnte, im Laufe der Zeit verändert hat.

Warum "am selben"? Weil es einfacher und eindeutiger ist. Kein Grund zu spekulieren, wahrscheinlich falsch, ob die alten Ägypter den Satelliten eines anderen bemerken konnten (und ob wir die Supertechnologie eines anderen erkennen können, wenn wir sie vor Augen haben).

Selbst bei einer solchen Vereinfachung sind quantitative Schätzungen äußerst schwierig und können erhebliche Ungenauigkeiten enthalten. Daher werden Änderungsanträge natürlich akzeptiert, aber nur, wenn ich einen Fehler gemacht habe, zumindest eine Größenordnung.

Also lasst uns anfangen.

Primitive Zeiten: R s ≈ 1000 km


Australien begann vor etwa 40.000 Jahren zu bevölkern und Polynesien - 3-5. Zwischen diesen Meilensteinen kannten die Menschen weder Pferde noch eine ernsthafte Navigation.

Schauen Sie sich die Karte der australischen Muttersprachen an [ 15 , Bildnachweis: Wikipedia]: Die



Farben darauf zeigen nicht nur Sprachen an, sondern auch deren Familien . Das heißt, Sprachgruppen, die sich viel stärker als Russisch von Polnisch unterscheiden. Ein sehr ähnliches Bild ergibt sich auf der Karte der Sprachen der Ureinwohner Nordamerikas [ 16 ].

Nach diesen Karten war die kulturelle Isolation zwischen bunten Fetzen extrem hoch. Andernfalls wären die Sprachen seit Jahrtausenden wahrscheinlich durcheinander geraten. Der charakteristische „Radius der Selbstfindung“ war damals die Größe des Gebiets, in dem sie dieselbe Sprachfamilie sprachen. Nur weil, wenn die Menschen ihre unmittelbaren Nachbarn irgendwie kannten, das, was hinter ihrem Land geschah, fast unbekannt blieb.

Basierend auf diesen Überlegungen nehmen wir R s  ≈ 10 6 Meter im Intervall zwischen der Entstehung des modernen Menschen (vor 50.000 Jahren) und den ersten Zuständen (vor etwa 6.000 Jahren).

Römisches Reich: R s = 8000 km


Auf der Weltkarte von Ptolemäus 'Werk des 2. Jahrhunderts n. Chr. Ist China bereits mit dem Wort „Sinae“ gekennzeichnet ([ 20 , Bildnachweis: Wikipedia]):



Laut derselben Quelle fand 166 der erste Botschafteraustausch zwischen dem römischen und dem chinesischen Reich statt. Somit finden sich die beiden größten Zivilisationen des Planeten auf einem ähnlichen Entwicklungsniveau in einer Entfernung von R s  = 8 * 10 6 m.

Magellans Reise: R s = 20.000 km


Im Jahr 1522 schließt Magellans Expedition eine Weltreise ab ([ 30 , Bildnachweis: Wikipedia]):



Wenn es eine andere europäische Zivilisation auf der Erde gäbe, gäbe es praktisch keine Chance, dass sie zu diesem Zeitpunkt unbemerkt bleibt. Das heißt, in 1522 R s  = 2 * 10 7 m.

Mondbeobachtungen, 1610-1820er Jahre. R s = 384 Tausend km





Bereits 1609 baute Galileo ein Teleskop mit fast 30-facher Vergrößerung, das es mit etwas Glück ermöglichte, Details auf dem Mond mit einer Größe von 8 bis 10 Kilometern zu unterscheiden [ 40 ]. Leider erreichte London (eine der größten Landstädte zu dieser Zeit) damals nur eine Meile Größe [ 50 ].

Bis 1657 konnten mit einem 100-fachen Huygens-Teleskop auf dem Mond Details von 2-3 Kilometern beobachtet werden [ 40 ]. London erreichte diese Marke um 1677 [ 52 ]. Das heißt, wenn er dort gewesen wäre, hätten sie ihn bereits gesehen.

Technisch gesehen ist dies bereits das Datum der Aufnahme der Mondbahn in den Kreis unserer Selbstfindung. Aufgrund von Beobachtungsschwierigkeiten fanden jedoch bis zum 19. Jahrhundert getrennte „Entdeckungen“ der Spuren der Zivilisation auf dem Mond statt [ 60 ], während die spektrographischen Arbeiten von Fraunhofer 1823 [ 70 ] diese Frage vollständig schlossen.

Vorbehaltlich dieser Änderung gehen wir davon aus, dass R s bis zum Jahr 1700 einen Wert von 4 * 10 8 Metern erreicht hat.

Mars und Venus, R s ≈ 60 Millionen km


Vom 19. bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts, R s wuchs vor allem aufgrund des zunehmenden Einfluss unserer Zivilisation auf der Natur. Unsere Gebäude, Städte und Kanäle wurden größer und auffälliger.

Zum Beispiel der Karakum-Kanal:



Eine Analyse der Parameter von Teleskopen [ 80 , 90 ] zeigt, dass er in Form eines dunklen Streifens in diesem Bild bis zum Jahr 1897 auf dem Mars zu sehen war. Was ungefähr mit der Eröffnung der berühmten "Mars-Kanäle" zusammenfällt (1877, [ 100]). Und obwohl sich diese Kanäle als optische Täuschung herausstellten, ist es wichtig zu verstehen: Sie könnten im Prinzip real sein. Die Beobachtungsastronomie ermöglichte es schon damals, einen ziemlich großen realen Kanal aufgrund der saisonalen Verdunkelung der angrenzenden Vegetation zu bemerken. Zwar wurde der Karakum-Kanal erst 1954 gebaut, aber Kanäle vergleichbarer Größe auf der Erde wurden früher verlegt.

Ein weiteres Zeichen ist das Leuchten der elektrischen Lichter der Nachtstädte. Mit dem Taschenrechner [ 110 ] (oder unter Berücksichtigung der Schlussfolgerungen aus [ 1 15 ]) können wir abschätzen, dass, wenn Venus ein eigenes New York hätte, ihre Nachtlichter auf der Nachtseite irgendwo zwischen 1900 und 1960 zu sehen wären th Jahre.

Basierend auf der Gesamtheit dieser Daten nehmen wir 6 * 10 10Meter als Radius der Selbstfindung der terrestrischen Zivilisation bis zum 1930. Jahr.

Und dann betrat die Radioastronomie die Szene.

1960er Jahre Radarlecks, R s = 0,7 Lichtjahre


Die USA und die UdSSR befürchteten einen plötzlichen Atomangriff eines Nachbarn und schufen Frühwarnsysteme für ballistische Raketen [ 120 , 122 ]. Diese Systeme sind zu einer der leistungsstärksten kontinuierlich arbeitenden Funkquellen der Erde geworden.

Sie basieren auf einem gewöhnlichen Radar, das alle paar Sekunden um den Horizont läuft und abhört, wenn ein reflektiertes Signal von einem fliegenden Gefechtskopf kommt (Bildnachweis: Wikipedia):



Was passiert mit einem Radarstrahl, wenn er nicht auf einen Gefechtskopf trifft? Korrekt. Der Strahl fliegt weiter. In den Weltraum, vorbei am Mond, Planeten des Sonnensystems, Sterne und so weiter bis ins Unendliche.

Die Strahlstärke ist so bemessen, dass Sie, wenn Sie im Voraus wissen, welchen Stern Sie „hören“ müssen, ihn mit dem Arecibo-Teleskop in 19 Lichtjahren und mit guter Wahrscheinlichkeit in 0,7 Lichtjahren erfassen können, um den gesamten Himmel zu inspizieren [gemäß 10 , Tabelle 4].

So erreicht der Parameter R s bereits um 1965 einen Wert von 0,7 Lichtjahren oder 7 * 10 15 Metern.

2015. Ungefähr 10 Lichtjahre


Genau zu sagen, was dieser Radius heute ist, ist ziemlich schwierig. Viele neue Werkzeuge, Methoden, aber nur wenige systematische Beschreibungen. Schätzungen müssen häufig auf der Flucht durch indirekte Beweise vorgenommen werden.

Also, Allen Telescope Array [ 145] muss ein Radar, das Arecibo entspricht, in einer Entfernung von bis zu 300 Parsec (und 105 Parsec in seiner aktuellen Form) sicher erkannt werden. Dies setzt eine gerichtete Übertragung voraus. Es ist klar, dass in einer solchen Entfernung die Übertragungswahrscheinlichkeit für uns gering ist. Wenn wir jedoch die nächsten 5 Parsec nehmen, dann sind die Sterne in dieser Sphäre bereits nur fünfzig, von denen die "anständige" Spektralklasse im Allgemeinen nur 30 beträgt. Dieser Betrag kann leicht durch Richtungsübertragungen erfasst werden. Wenn „sie“ keine Idioten sind, kommunizieren wollen und in einem Umkreis von mehreren Parsec leben, sind unsere Chancen, „sie“ zu hören, sehr hoch.

Was sonst? In der Arbeit [ 150] Menschen suchten nach spektralen Tritium-Signaturen im Funkbereich in einem Umkreis von etwa 20 Lichtjahren von der Sonne. Wie Sie wissen, kommt Tritium in der Natur so gut wie nie vor. Jede Entdeckung würde mit ziemlicher Sicherheit auf die Aktivitäten einer kosmischen Zivilisation hinweisen, die aktiv thermonukleare Energie nutzt. Nehmen wir an, es handelt sich um interplanetare Flüge mit Hius- Raketen vom Typ Orion . Das Niveau ist etwas höher als bei uns, aber immer noch vergleichbar und verständlich.

In [ 153] Es wird vermutet, dass die moderne oder nahezu erwartete Radioteleskopkonstruktion ein Niveau erreicht hat, das ausreicht, um das Rauschen fremder Fernsehsignale in Entfernungen von 10 bis 500 Parsec aufzuzeichnen. Natürlich in der Art des sorgfältigen Hörens auf "interessante" Sterne und nicht auf den gesamten Himmel in einer Reihe, was in der Praxis eher die Untergrenze dieses Bereichs bedeutet.

Neben dem Radio haben in letzter Zeit weitere interessante Kanäle an Bedeutung gewonnen.

So werden Laserübertragungen (auch gerichtet) mit einer Leistung von nur 90 Watt mit modernen Methoden aus Entfernungen bis zu 100 Lichtjahren nach [ 155 ] erfasst . Unter Berücksichtigung des bereits angeführten Arguments, sich auf die nächsten Nachbarn zu konzentrieren, kommt es wiederum auf eine höchst wahrscheinliche Erkennung in Parsec-Einheiten an.

Die Folgen eines globalen Atomkrieges (in Form einer Lumineszenz ionisierter Luft) sind mit modernen Methoden für nahegelegene Sterne an der Grenze der Nachweisbarkeit [ 156 ]. Es wird auch berichtet, dass das James Webb-Weltraumteleskop, dessen Start für 2018 geplant ist, die Verschmutzung der Planetenatmosphäre mit technogenen Freonen in interstellaren Entfernungen "fühlen" kann.

Wenn "sie" vermuten, ihren radioaktiven Abfall in die lokale Sonne zu werfen (wir haben solche Projekte), dann entlang der Spektrallinien der seltensten "Spaltfragmente" (Tc, Pr, Nd, Pu, Ba, Zr), ähnliche Aktivität, mit ausreichend schwerwiegender Aktivität seine Skala kann im Allgemeinen fast in Tausenden von Lichtjahren nachgewiesen werden [ 160 , 156 ].

Zusammenfassend kommen wir zu dem Schluss, dass wir Nachbarn, die sich in einem Umkreis von einem Dutzend Lichtjahren von der Sonne befinden, wahrscheinlich bereits bemerkt hätten.

Beobachtungen und Schlussfolgerungen


Für den Anfang wäre es schön, die plotten R s gegen die Zeit. Es stellt sich als alles andere als einfach heraus! Unsere Werkzeuge und unser Sehvermögen vergehen vor einer Sucht, die sich über 20.000 Jahre und 11 Größenordnungen erstreckt, aber in einem halben Jahrhundert sechs davon gewinnt. Selbst auf logarithmischer Ebene sieht es nur wie eine "Wand" aus.

Um diese Abhängigkeit zu vermitteln, muss man sehr unnatürliche Koordinatensysteme erfinden. Zum Beispiel der Logarithmus des Radius der Selbstfindung als Funktion des Logarithmus der Anzahl der Jahre in der Vergangenheit ab dem (künstlich gewählten) Jahr 2016:



Gezeichnet. Wie Sie sehen, ist das Wachstum schnell und beschleunigt sich ständig. Interessanterweise scheint es auf globaler historischer Ebene ein integraler Prozess zu sein, der lange vor dem SETI-Programm oder der Erfindung des Teleskops begann. Es scheint, dass die Suche nach anderen Zivilisationen ein natürlicher Teil des Wachstums unserer Zivilisation ist.

Die zweite Frage: Was ist die analytische Form dieser Abhängigkeit? Und kann es auf die Zukunft hochgerechnet werden?

Auf eine gute Weise kann dies nicht getan werden. Mit sieben Punkten können Sie fast alles zeichnen, und es ist einfacher als leicht, sich durch Extrapolation zu verbrennen. Aus der Wachstumsrate des Kindes in den ersten 10 Jahren folgt keineswegs, dass es im Alter von 300 Jahren beginnt, über Turmdrehkrane zu treten.

Daher ist es unmöglich. Aber wenn sehrIch will es, dann ist ein bisschen möglich. Zumindest als Übung, um mit solch scharfen Abhängigkeiten zu arbeiten?

Schon bei den ersten Experimenten wird deutlich, dass diese Abhängigkeit stärker als exponentiell ist. Ein Versuch, den Exponenten hinein zu passen, schlägt fehl (R 2 = 0,227). Folglich sind auch Leistungsfunktionen ausgeschlossen. Sie wachsen langsamer als Aussteller. Wir brauchen etwas, das im Gegenteil schneller wächst.

Was wissen wir über unsere Sucht? Das ist logischerweise immer positiv, wächst überall monoton und hat in der Vergangenheit keine Merkmale. Daher ist weder die Gammafunktion (es gibt Merkmale) noch der (verschobene) Exponent eines Grades der Form R = exp ((YY 0 ) n) - weil es Merkmale und / oder Nicht-Monotonie für jedes n hat, mit Ausnahme von ungeraden ganzen Zahlen, deren Annahme Schamanismus wäre und für eine Antwort geeignet wäre.

Der nächste in der Geschwindigkeitsklasse ist der Exponent des Exponenten. Es ist endlich möglich, in die Abhängigkeit einzutreten (R 2 ≈ 0,92). Im gewählten verrückten Koordinatensystem sieht es so aus:



In den dafür natürlicheren Koordinaten, dem „Logarithmus des Radius, Exponent eines Jahrhunderts“, fällt alles fast sogar elegant aus: Der



analytische Ausdruck hat die Form:

Ln ( R s ( t )) = (4.2878708257 * 10 -8 ) * e ( Y / 100 ) + 16.0063874034

Wobei Y das aktuelle Jahr ist und R s in Metern ausgedrückt wird.

In einer bequemeren Weise für die Wahrnehmung kann diese Abhängigkeit wie folgt umgeschrieben werden:

Ln ( R s / 8940  km) = e -16,9648904452

Wobei C der aktuelle Moment ist, ausgedrückt in Jahrhunderten (d. H. Für 2015, zum Beispiel C = 20,15). Amüsante "Zufälle" ziehen die Aufmerksamkeit auf sich:

  1. Der Radius der Selbstfindung wird „natürlich“ in Einheiten ausgedrückt, die mit dem Radius des Planeten vergleichbar sind.
  2. 1696 ist ein Wendepunkt. Davor konnte das Wachstum von R s (t) auch als exponentiell beschrieben werden. Nachher - als grundsätzlich schneller.
  3. Die charakteristische Skala für die Aktualisierung der Wachstumsrate unserer Überprüfung beträgt 100 Jahre.

Leider bleibt unklar, ob diese Zahlen einer objektiven Realität entsprechen oder ob es sich bei zu wenigen Punkten um Approximationsartefakte handelt.

Durch Extrapolation dieser Abhängigkeit in die Zukunft kann erhalten werden, dass der Radius der Selbsterkennung unsere Galaxie (180.000 Lichtjahre) bis zum Jahr 2046 und das sichtbare Universum (14 Milliarden Lichtjahre) bis zum Jahr 2075 abdeckt. Können diese Zahlen geglaubt werden? Natürlich nicht. Es kann jedoch zuverlässig argumentiert werden, dass der Radius der Selbsterkennung sehr schnell wächst . Und wenn wir uns als Zivilisation nicht durch einen Atomkrieg oder einen beschämenden Zusammenbruch der Bildung ruinieren, haben wir jede Chance, auch zu Lebzeiten der gegenwärtigen Generation viele neue und interessante Dinge zu lernen.

Referenzen und Quellen


[ 1 ]. Eine interessante Tatsache über die modernen Möglichkeiten der interstellaren Kommunikation .
[ 2 ]. Abschätzung der Wahrscheinlichkeit, ein zufälliges Funksignal einer außerirdischen Zivilisation zu entdecken .
[ 10 ]. Nachweisbarkeit außerirdischer technologischer Aktivitäten von Guillermo A. Lemarchand .
[ 15 ]. Liste der australischen Aboriginesprachen (Wikipedia) .
[ 16 ]. Sprachen der amerikanischen Ureinwohner .
[ 20 ]. Chinesisch-römische Beziehungen (Wikipedia) .
[ 30 ]. Ferdinand Magellan (Wikipedia).
[ 40 ]. Die Entwicklungsgeschichte des Teleskops .
[ 50 ]. Geschichte Londons (Wikipedia) .
[ 52 ]. Karte von London 1677 (Karte von City of London Ogilby und Morgan von 1677.jpg) (Wikipedia) .
[ 60 ]. Kommunikation mit außerirdischer Intelligenz, #History (Wikipedia) .
[ 70 ]. MONDINHABITATION, S. 277 .
[ 80 ]. Zeitleiste der Teleskoptechnologie (Wikipedia) .
[ 90 ]. Yerkes Observatorium (Wikipedia) .
[ 100 ]. Mars-Kanal (Wikipedia) .
[ 110 ]. Teleskopbegrenzungsgrößenrechner .
[ 150 ]. Detektionstechnik für künstlich beleuchtete Objekte im äußeren Sonnensystem und darüber hinaus .
[ 120 ]. Frühwarnsystem für ballistische Raketen (Wikipedia) .
[ 122 ]. Radargeräte zur Erkennung und Verfolgung von ballistischen Raketen, Satelliten und Planeten .
[ 145 ]. Allen Telescope Array, # Wichtige wissenschaftliche Ziele (Wikipedia) .
[ 150 ].Eine Suche nach der Tritium Hyperfine Line von Nearby Stars .
[ 153 ]. Abhören von Radiosendungen aus galaktischen Zivilisationen mit bevorstehenden Observatorien für rotverschobene 21-cm-Strahlung .
[ 155 ]. Eine Suche nach optischer Laseremission mit Keck HIRES5 .
[ 156 ]. Beobachtungssignaturen selbstzerstörerischer Zivilisationen .
[ 160 ]. Spektrum nuklearer Abfälle als Beweis für technologische außerirdische Zivilisationen .

Evgeny Bobukh, 18.10.2015.

Source: https://habr.com/ru/post/de385543/

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