🙌🏻 👨🏿‍💼 🎂 Histoire du rayon de détection des civilisations 🅰️ 🐼 👧🏼

À quelle distance de la Terre peut-on repérer des frères hypothétiques à l'esprit? Il existe de nombreuses bonnes critiques à ce sujet (par exemple, [ 1 , 2 , 10 ]). Il en découle, en particulier, qu'avec l'aide du radiotélescope le plus puissant d'Arecibo aujourd'hui, nous pouvons envoyer un signal à une autre civilisation avec le même télescope à une distance de plusieurs milliers d'années-lumière. Bien sûr, pour que cette communication ait lieu, vous devez savoir exactement où, quand et à quelle fréquence transmettre et écouter. Si vous scannez simplement le ciel entier, "écoutant" chaque point pendant longtemps pour capter un signal, alors la couverture de notre communication interstellaire diminue à un rayon de 5-10 années-lumière [ 10tableau 4]. C'est à une telle distance que nous pouvons aujourd'hui remarquer des voisins cosmiques à un niveau de développement comparable à nous.

Question: Comment cette distance a-t-elle changé dans le passé? Est-il possible de comprendre quelque chose en examinant les valeurs de ce paramètre dans une perspective historique globale? Il s'avère que oui. Et c'est ce que nous ferons. Nous verrons comment le rayon d'auto-détection R _s , c'est-à-dire la distance à laquelle la civilisation terrestre pourrait détecter une autre civilisation au même niveau de développement, a changé au fil du temps.

Pourquoi "sur le même"? Parce que c'est plus simple et plus précis. Pas besoin de spéculer, sans doute de se tromper si les anciens Égyptiens pouvaient remarquer le satellite de quelqu'un d'autre (et si nous pouvons reconnaître la super-technologie de quelqu'un d'autre, l'avoir sous nos yeux).

Même dans une telle simplification, les estimations quantitatives sont extrêmement difficiles et peuvent contenir des inexactitudes importantes. Par conséquent, les amendements sont bien sûr acceptés, mais seulement si j'ai fait une erreur, au moins un ordre de grandeur.

Alors, commençons.

Temps primitifs: R _s ≈ 1000 km

L'Australie a commencé à peupler il y a environ 40 000 ans et la Polynésie - 3-5. Entre ces étapes, les gens ne connaissaient ni chevaux ni navigation sérieuse.

Jetez un œil à la carte des langues natives de l'Australie [ 15 , Crédit d'image: Wikipedia]: Les

couleurs qui y figurent n'indiquent pas seulement les langues, mais leurs familles . Autrement dit, des groupes de langues qui diffèrent beaucoup plus que le russe du polonais. Une image très similaire émerge sur la carte des langues des natifs de l'Amérique du Nord [ 16 ].

Selon ces cartes, l'isolement culturel entre les lambeaux colorés était extrêmement élevé. Sinon, les langues, pendant des millénaires, se seraient probablement mélangées. Ainsi, le «rayon de découverte de soi» caractéristique à cette époque était la taille du territoire où ils parlaient la même famille de langues. Tout simplement parce que si les gens connaissaient leurs voisins immédiats, ce qui se passait derrière leurs terres restait presque inconnu.

Sur la base de ces considérations, nous prenons R _s ≈ 10 ⁶ mètres dans l'intervalle entre l'émergence de l'homme moderne (il y a 50 000 ans) et les premiers états (il y a environ 6 000 ans).

Empire romain: R _s = 8000 km

Sur la carte du monde des travaux de Ptolémée au IIe siècle après JC, la Chine est déjà marquée par le mot «Sinae» ([ 20 , Crédit d'image: Wikipedia]):

Selon la même source, le premier échange d'ambassadeurs entre les empires romain et chinois a eu lieu en 166. Ainsi, les deux plus grandes civilisations de la planète, à un niveau de développement similaire, se retrouvent à une distance de R _s = 8 * 10 ⁶ m.

Le voyage de Magellan: R _s = 20 000 km

En 1522, l'expédition de Magellan a achevé un voyage autour du monde ([ 30 , Crédit d'image: Wikipedia]):

S'il y avait une autre civilisation européenne sur Terre, il n'y aurait eu pratiquement aucune chance qu'elle passe inaperçue à cette époque. Soit, en 1522, R _s = 2 * 10 ⁷ m.

Observations de la lune, 1610-1820. R _s = 384 mille km

Dès 1609, Galileo a construit un télescope avec une augmentation de près de 30 fois, ce qui a permis, avec un peu de chance, de distinguer des détails sur la lune d'une taille de 8 à 10 kilomètres [ 40 ]. Malheureusement, Londres (l'une des plus grandes villes terrestres à cette époque) n'atteignait alors qu'un kilomètre et demi environ [ 50 ].

En 1657, avec un télescope Huygens 100 fois sur la lune, il était possible d'observer des détails de 2-3 kilomètres [ 40 ]. Londres atteint ce cap vers 1677 [ 52 ]. Autrement dit, s'il avait été là, ils l'auraient déjà vu.

Techniquement, c'est déjà la date de l'inclusion de l'orbite lunaire dans le cercle de notre découverte de soi. Cependant, en raison de difficultés d'observation, des «découvertes» distinctes des traces de civilisation sur la lune ont eu lieu jusqu'au XIXe siècle [ 60 ], tandis que les travaux spectrographiques de Fraunhofer en 1823 [ 70 ] ont complètement clos cette question.

Sous réserve de cette modification, nous supposons que R _{s a} atteint une valeur de 4 * 10 ⁸ mètres en 1700.

Mars et Vénus, R _s ≈ 60 millions de km

Du 19 au milieu du 20e siècle, R _s principalement progressé en raison de l'influence croissante de notre civilisation sur la nature. Nos bâtiments, nos villes, nos canaux sont devenus plus grands et plus visibles.

Ici, par exemple, le canal de Karakum:

Une analyse des paramètres des télescopes [ 80 , 90 ] montre que celui-ci, sous la forme d'une bande sombre sur cette image, pourrait être discerné sur Mars d'ici 1897. Ce qui coïncide à peu près avec l’ouverture des fameux "canaux martiens" (1877, [ 100]). Et bien que ces canaux se soient révélés être une illusion d'optique, il est important de comprendre: ils pourraient, en principe, être réels. L'astronomie d'observation a même alors permis de remarquer un chenal réel assez important en raison de l'assombrissement saisonnier de la végétation adjacente. Certes, le canal de Karakum n'a commencé à être construit qu'en 1954, mais des canaux de taille comparable sur Terre ont été posés plus tôt.

Un autre signe est la lueur des lumières électriques des villes nocturnes. En utilisant la calculatrice [ 110 ] (ou en racontant les conclusions de [ 1 15 ]), nous pouvons estimer que si Vénus avait son propre New York, alors ses veilleuses du côté nuit pourraient être vues quelque part entre 1900 et 1960 e années.

Sur la base de la totalité de ces données, nous prenons 6 * 10 ¹⁰mètres comme le rayon de découverte de la civilisation terrestre d'ici la 1930e année.

Et puis la radioastronomie est entrée en scène.

Années 60 Fuites radar, R _s = 0,7 année-lumière

Les États-Unis et l'URSS, craignant une attaque nucléaire soudaine d'un voisin, ont créé des systèmes d'alerte rapide aux missiles balistiques [ 120 , 122 ]. Ces systèmes sont devenus l'une des sources radio les plus puissantes fonctionnant en continu sur Terre.

Ils sont basés sur un radar ordinaire qui tourne autour de l'horizon toutes les quelques secondes et écoute si un signal réfléchi provient d'une ogive volante (Crédit d'image: Wikipedia):

qu'arrive-t-il à un faisceau radar s'il ne rencontre pas une ogive? Correctement. Le faisceau vole. Dans l'espace, au-delà de la Lune, des planètes du système solaire, des étoiles, etc. à l'infini.

La force du faisceau est telle que si vous savez à l'avance quelle étoile «écouter», vous pouvez l'attraper avec le télescope Arecibo en 19 années-lumière, et avec une bonne probabilité en 0,7 année-lumière, inspecter le ciel entier [selon 10 , tableau 4].

Ainsi, déjà vers 1965, le paramètre R _s atteint une valeur de 0,7 année-lumière, soit 7 * 10 ¹⁵ mètres.

2015. Environ 10 années-lumière

Dire exactement quel est ce rayon aujourd'hui est assez difficile. Beaucoup de nouveaux outils, méthodes, mais peu de descriptions systématiques. Les estimations doivent souvent être effectuées sur la base de preuves indirectes.

Ainsi, Allen Telescope Array [ 145], étant rappelé, il doit détecter en toute confiance un radar équivalent à Arecibo, à une distance allant jusqu'à 300 parsecs (et 105 parsecs dans sa forme actuelle). Cela suppose une transmission directionnelle. Il est clair qu'à une telle distance la probabilité de transmission est faible pour nous. Cependant, si nous prenons les 5 prochains parsecs, alors les étoiles dans cette sphère ne sont déjà que cinquante, dont la classe spectrale «décente» n'est généralement que de 30. Cette quantité peut facilement être saisie par les transmissions directionnelles. Par conséquent, si «ils» ne sont pas des idiots, veulent communiquer et vivre dans un rayon de plusieurs parsecs, alors nos chances de les entendre se révèlent très élevées.

Quoi d'autre? Dans l'oeuvre [ 150] les gens ont recherché des signatures spectrales de tritium dans la portée radio dans un rayon d'environ 20 années-lumière du Soleil. Le tritium, comme vous le savez, ne se trouve presque jamais dans la nature, donc toute découverte de celui-ci indiquerait presque certainement l'activité d'une civilisation cosmique qui utilise activement l'énergie thermonucléaire. Disons pour les vols interplanétaires sur des fusées ~~Hius de~~ type Orion. Le niveau est légèrement supérieur au nôtre, mais toujours comparable et compréhensible.

Dans [ 153] il est allégué que la construction de radiotélescopes modernes ou presque attendus a atteint un niveau suffisant pour enregistrer le bruit des signaux de télévision étrangers à des distances de 10 à 500 parsecs. Bien sûr, dans le mode d'écoute attentive des étoiles "intéressantes", et non du ciel entier d'affilée, ce qui signifie en pratique plutôt la limite inférieure de cette plage.

Outre la radio, d'autres chaînes intéressantes sont récemment devenues importantes.

Ainsi, les transmissions laser (également directionnelles) d'une puissance de seulement 90 watts sont détectées par des méthodes modernes à des distances allant jusqu'à 100 années-lumière, selon [ 155 ]. Cela, compte tenu de l'argument déjà cité au sujet de la concentration sur les voisins les plus proches, revient à nouveau à une détection très probable en unités de parsecs.

Les conséquences d'une guerre nucléaire mondiale (sous forme de luminescence d'air ionisé) sont à la limite de la détectabilité par les méthodes modernes pour les étoiles proches [ 156 ]. Il est également rapporté que le télescope spatial James Webb, dont le lancement est prévu en 2018, sera en mesure de «ressentir» la pollution des atmosphères planétaires avec des fréons technogéniques à des distances interstellaires.

Enfin, si "ils" pensent déverser leurs déchets radioactifs dans le soleil local (nous avons de tels projets), alors le long des raies spectrales des "fragments de fission" les plus rares (Tc, Pr, Nd, Pu, Ba, Zr), activité similaire, avec suffisamment de sérieux son échelle peut être détectée en général presque en milliers d'années-lumière [ 160 , 156 ].

En résumant toute cette diversité, nous concluons que si nous avions des voisins dans un rayon d'une douzaine d'années-lumière du Soleil, nous les aurions probablement déjà remarqués.

Observations et conclusions

Pour commencer, il serait bien de tracer un graphique de R _{s en} fonction du temps. Cela s'avère loin d'être facile! Nos outils et notre vue passent devant une dépendance qui s'étend sur 20 mille ans et 11 ordres de grandeur, mais en a gagné six en un demi-siècle. Même à l'échelle logarithmique, cela ressemble à un «mur».

Pour transmettre cette dépendance, il faut inventer des systèmes de coordonnées très peu naturels. Par exemple, le logarithme du rayon de découverte de soi en fonction du logarithme du nombre d'années dans le passé à partir de l'année (choisie artificiellement) 2016:

Tiré. Comme vous pouvez le voir, la croissance est rapide et s'accélère toujours. Fait intéressant, à l'échelle historique mondiale, cela ressemble à un processus intégral qui a commencé bien avant le programme SETI ou l'invention du télescope. Il semble que la recherche d'autres civilisations fasse naturellement partie de la croissance de notre civilisation.

Deuxième question: quelle est la forme analytique de cette dépendance? Et peut-il être extrapolé à l'avenir?

Dans le bon sens, cela ne peut pas être fait. Grâce à sept points, vous pouvez dessiner presque n'importe quoi, et se brûler par extrapolation est plus facile que facile. Du taux de croissance de l'enfant au cours des 10 premières années, il ne s'ensuit pas du tout qu'à l'âge de 300 ans, il commencera à enjamber les grues à tour.

C'est donc impossible. Mais si trèsJe le veux, alors un peu est possible. Au moins comme exercice pour travailler avec des dépendances aussi fortes?

Dès les premières expériences, il devient clair que cette dépendance est plus forte que l'exponentielle. Une tentative pour y insérer l'exposant se termine par un échec (R ² = 0,227). Par conséquent, les fonctions de puissance sont également exclues. Ils se développent plus lentement que les exposants. Nous avons besoin de quelque chose qui croît, au contraire, plus rapidement.

Que savons-nous de notre dépendance? Que, par sa logique, il est toujours positif, se développe partout de façon monotone et n'a aucune caractéristique dans le passé. Par conséquent, ni la fonction Gamma (il y a des caractéristiques) ni l'exposant (décalé) d'un degré de la forme R = exp ((YY ₀ ) ⁿ) - parce qu'il a des caractéristiques et / ou de la non-monotonie pour tout n, à l'exception des entiers impairs, dont l'adoption serait du chamanisme et serait une réponse.

Le prochain dans la classe de vitesse est l'exposant de l'exposant. Il est enfin possible d'entrer dans la dépendance (R ² ≈ 0.92). Dans le système de coordonnées fou choisi, cela ressemble à ceci:

En coordonnées plus naturelles pour lui «le logarithme du rayon, l'exposant d'un siècle», tout se déroule presque même avec élégance: L'

expression analytique prend la forme:

Ln ( R _s ( t )) = (4.2878708257 * 10 ^-8 ) * e ^{( Y / 100 )} + 16,0063874034

Où Y est l'année en cours et R _s est exprimé en mètres.

Dans une forme plus pratique pour la perception, cette dépendance peut être réécrite comme suit:

Ln ( R _s / 8940 km) = e ^{-16.9648904452}

Où C est le moment actuel, exprimé en siècles (c'est-à-dire pour 2015, par exemple, C = 20.15). Des "coïncidences" amusantes attirent l'attention:

Le rayon de découverte de soi est «naturellement» exprimé en unités comparables au rayon de la planète.
1696 est un tournant. Avant cela, la croissance de R _s (t) pouvait également être décrite comme exponentielle. Après - comme fondamentalement plus rapide.
L'échelle caractéristique de mise à jour du taux de croissance de notre revue est de 100 ans.

Hélas, on ne sait pas encore si ces chiffres correspondent à une réalité objective ou s'ils sont des artefacts d'approximation sur trop peu de points.

En extrapolant cette dépendance dans le futur, on peut obtenir que le rayon d'auto-détection couvre notre galaxie (180 mille années-lumière) d'ici 2046, et l'univers visible (14 milliards d'années-lumière) - d'ici le 2075e. Peut-on croire ces chiffres? Bien sûr que non. Mais on peut affirmer de façon fiable que le rayon d'auto-détection augmente très rapidement. Et si nous, en tant que civilisation, ne nous ruinons pas avec une guerre nucléaire ou un effondrement honteux de l'éducation, nous aurons toutes les chances d'apprendre beaucoup de choses nouvelles et intéressantes même pendant la vie de la génération actuelle.

Références et sources

[ 1 ]. Un fait intéressant sur les possibilités modernes de communication interstellaire .
[ 2 ]. Estimation de la probabilité de détecter un signal radio aléatoire d'une civilisation extraterrestre .
[ 10 ]. Détectabilité des activités technologiques extraterrestres par Guillermo A. Lemarchand .
[ 15 ]. Liste des langues aborigènes australiennes (Wikipedia) .
[ 16 ]. Langues amérindiennes .
[ 20 ]. Relations sino-romaines (Wikipedia) .
[ 30 ]. Ferdinand Magellan (Wikipedia).
[ 40 ]. L'histoire du développement du télescope .
[ 50 ]. Histoire de Londres (Wikipedia) .
[ 52 ]. Carte de Londres 1677 (City of London Ogilby and Morgan's Map of 1677.jpg) (Wikipedia) .
[ 60 ]. Communication avec l'intelligence extraterrestre, #History (Wikipedia) .
[ 70 ]. INHABITATION LUNE, p 277 .
[ 80 ]. Chronologie de la technologie des télescopes (Wikipedia) .
[ 90 ]. Observatoire de Yerkes (Wikipedia) .
[ 100 ]. Canal martien (Wikipedia) .
[ 110 ]. Télescope Limitation Magnitude Calculator .
[ 150 ]. Technique de détection d'objets illuminés artificiellement dans le système solaire externe et au-delà .
[ 120 ]. Système d'alerte précoce des missiles balistiques (Wikipedia) .
[ 122 ]. Radars pour la détection et le suivi des missiles balistiques, des satellites et des planètes .
[ 145 ]. Allen Telescope Array, #Key science buts (Wikipedia) .
[ 150 ].Une recherche de la ligne Tritium Hyperfine des étoiles proches .
[ 153 ]. Écoute sur les émissions radio des civilisations galactiques avec les observatoires à venir pour le rayonnement décalé de 21 cm vers le rouge .
[ 155 ]. Une recherche d'émission laser optique à l'aide de Keck HIRES5 .
[ 156 ]. Signatures observationnelles des civilisations autodestructrices .
[ 160 ]. Spectre des déchets nucléaires comme preuve des civilisations technologiques extraterrestres .

Evgeny Bobukh, 18/10/2015.

Histoire du rayon de détection des civilisations

Temps primitifs: R s ≈ 1000 km

Empire romain: R s = 8000 km

Le voyage de Magellan: R s = 20 000 km

Observations de la lune, 1610-1820. R s = 384 mille km

Mars et Vénus, R s ≈ 60 millions de km

Années 60 Fuites radar, R s = 0,7 année-lumière