Apa yang terjadi pada paradoks Fermi

Paradoks Fermi adalah bahwa probabilitas peradaban ekstraterestrial biasanya diperkirakan cukup tinggi, dan tidak ada yang melihat tanda-tanda keberadaannya. Baru-baru ini, cetakan Sanders dan rekan penulis Dissolving the Fermi paradox muncul di arxiv, yang telah mereka tafsirkan sebagai membatalkan paradoks ini (benar), obrolan kosong tanpa adanya data (agak benar, tetapi berlaku untuk paradoks Fermi secara umum, dan bukan hanya untuk artikel ini) , dan sebagai bukti tidak adanya alien dan / atau L rendah (tidak benar). Pada artikel ini, kami akan mencoba mencari tahu apa yang sebenarnya mengandung pracetak.

Ada apa?

Pertama-tama, persamaan Drake itu sendiri. Itu disajikan di KDPV; faktor terakhir adalah lelucon, dan sisanya harus dipahami sebagai berikut: di alam semesta yang dapat diamati (atau galaksi kita, atau volume ruang lainnya) $$ bintang. Setiap bintang dengan probabilitas $$ memiliki planet. Masing-masing planet ini mungkin $$ terletak di zona Goldilocks, memiliki komposisi kimia yang sesuai, dll. Di setiap planet yang berpotensi mampu menopang kehidupan dengan probabilitas $$ (per unit waktu) kehidupan muncul yang mungkin $$ mencapai kewajaran dan dengan probabilitas $$ berhubungan. Dan akhirnya, setiap spesies cerdas yang muncul ada $$ tahun sejak lahir hingga punah. Jika Anda melipatgandakan semua ini, Anda mendapatkan jumlah spesies cerdas di area ini.

Waktu antara asal mula pikiran dan munculnya peradaban yang terlihat pada jarak antarbintang diabaikan. Dalam kasus Bumi, misalnya, miliaran tahun telah berlalu dari penampakan planet ini ke penampakan kehidupan dan dari penampakan kehidupan hingga penampakan spesies Homo sapiens . Kemajuan teknologi jauh lebih cepat - kemunculan Homo sapiens dari pesan Arecibo terpisah kurang dari sepuluh juta tahun. Kolonisasi antarbintang belum dimulai, tetapi ini juga merupakan kasus terburuk dalam beberapa juta tahun. Dibandingkan dengan tahap pra-teknologi - dalam batas kesalahan.

Yang, lebih tepatnya, cukup tinggi . Dari urutan besarnya untuk jumlah bintang dan probabilitas memiliki planet hingga 200 urutan besarnya (dua ratus urutan besarnya, perkiraan berbeda dalam $$ kali) untuk kemungkinan abiogenesis. Pekerjaan tanpa pamrih ini adalah untuk mengevaluasi probabilitas dari pengamatan tunggal. Namun, para ilmuwan menerbitkan berbagai perkiraan $$ dan paling sering sampai pada kesimpulan bahwa $$ , dan bahkan $$ . Sebenarnya, apa yang dimaksud dengan paradoks Fermi: menurut perkiraan terbaik kami, pasti ada ras cerdas lain di galaksi, dan tidak ada bukti yang dapat diandalkan tentang keberadaan mereka.

Masalahnya, jelas, bukan di galaksi: jika perkiraan berbeda dari realitas yang diamati, maka semua yang lebih buruk untuk perkiraan. Salah satu parameternya sangat ditaksir terlalu tinggi ( dan Tuhan memberkati kita, jika itu L ), atau kita entah bagaimana berpikir salah. Sandberg dkk hanya menganjurkan versi terbaru.

Dan bagaimana cara menghitung dengan benar?

Tampaknya akan menggandakan segelintir bilangan real - bukan binomial Newton. Tangkapannya adalah bahwa dalam situasi seperti itu, penggandaan angka bergantung pada asumsi bahwa mereka toh diketahui dengan baik oleh kita. Seperti yang kita lihat di atas, asumsi ini sangat jauh dari kenyataan.

Pertimbangkan contoh yang disederhanakan: biarkan persamaan Drake memiliki sembilan parameter dan kesembilannya terdistribusi secara merata dalam kisaran $$ . Perkiraan titik terbaik untuk setiap parameter tersebut adalah 0,1 dan produk mereka memberikan kemungkinan satu peradaban per miliar bintang. Di galaksi dari $$ sekitar 100 peradaban akan muncul di bintang-bintang, dan kemungkinan hal ini tidak akan pernah terjadi - $$ . Probabilitas seperti itu biasanya diilustrasikan dengan frasa seperti "jika setiap atom dalam <sesuatu yang sangat besar seperti tata surya> untuk <waktu yang sangat lama seperti usianya>". Yang dalam hal ini kedengarannya cukup tepat, tetapi pada kenyataannya tidak mungkin untuk tidak menolak hipotesis nol seperti itu. Paradoks Fermi naik ke ketinggian penuh.

Jika kita tidak menggunakan estimasi titik, dan untuk setiap parameter kita mengambil nilai acak dari rentang yang sesuai, maka galaksi kosong di 21,45% dari simulasi. Fakta bahwa sesuatu terjadi dengan probabilitas lebih dari seperlima sama sekali bukan paradoks. Ini sedikit kurang mungkin bahwa sepasang raja akan mengalahkan semua tangan lain di atas meja hold'em yang terdiri dari 9 pemain , dan dengan raja-raja saku saya pribadi masuk all-in pada kesempatan paling awal.

Logika yang sama dapat diterapkan pada estimasi nyata dari parameter persamaan Drake. Jika Anda mengumpulkannya dari literatur dan menjalankan simulasi, Anda mendapatkan gambar berikut:



Dari atas ke bawah: fungsi kepadatan probabilitas untuk jumlah peradaban di galaksi kita, kepadatan distribusi kumulatif untuknya, kepadatan distribusi kumulatif jarak ke peradaban terdekat yang diamati dalam parsec. Semuanya dalam skala logaritmik. Garis merah dan biru menunjukkan probabilitas bahwa kita adalah satu-satunya peradaban di galaksi kita dan alam semesta yang teramati. Lingkaran di grafik atas - peringkat sastra dinormalisasi $$ .

Secara keseluruhan, hasilnya agak optimis: kepadatan probabilitas terbesar jatuh pada banyaknya peradaban (rata-rata 53 juta, median 100). Tetapi untuk tujuan paradoks Fermi, angkanya kira-kira sama dengan contoh sederhana: dengan probabilitas dua puluh persen, Bima Sakti hanya mengandung satu peradaban (kita). Omong-omong, konsekuensi yang agak berlawanan dengan intuisi: probabilitas bahwa Bima Sakti, tidak termasuk Bumi , mengandung persis satu peradaban (kecuali kita) secara praktis sama.

Alih-alih mengambil estimasi parameter langsung dari literatur, distribusi dapat dibangun dan dihitung secara analitis. Rentang perkiraan diambil hingga urutan besarnya dan setiap parameter dianggap log-normal atau didistribusikan secara seragam dalam interval yang sesuai. Hasilnya agak bergeser ke kiri, tetapi artinya sama:



Apa artinya semua ini? Jawaban yang benar untuk pertanyaan "apakah ada kehidupan di alam semesta atau tidak ada di sana" masih "saya tidak tahu." Statistik Bayesian yang elegan dan anggun sedikit biaya karena tidak adanya data eksperimental. Jawaban atas pertanyaan, “Betapa kita harus terkejut dengan apa yang telah diamati telah berubah $$ " Dulunya "Sangat kuat, jadi kehidupan itu hal yang sangat langka, atau kita semua akan mati dalam perang nuklir atau semacamnya ", dan sekarang menjadi "Ya, pada prinsipnya, itu tidak terlalu mungkin, tetapi tidak ada yang luar biasa." Kemungkinan perang nuklir dan / atau pertemuan dengan dinosaurus di Nevsky alien jatuh hanya dalam pengertian Bayesian: kita sedikit kurang yakin bahwa ini akan terjadi. Apakah peristiwa ini benar-benar terjadi atau tidak tergantung pada faktor-faktor dunia nyata (kira-kira, Putin, Trump dan Zorblaks, the Galactic Eater), dan bukan matematika yang digunakan untuk membahasnya.