Drake Equation nədir: orada nə qədər yad sivilizasiyanın olduğunu təxmin edən riyaziyyat

Həyatın ən böyük sirlərindən birini dağıtmağa çalışan bir tənlik.

Kainatda təkik? Bu, elmin cavablandırmağa çalışdığı ən böyük suallardan biridir. Bir çoxları doğrudan da Yerdən kənarda bir həyat olduğunu düşünməyə meyllidirlər. Axı, hər birində milyardlarla ulduz olan milyardlarla qalaktika var. Şübhəsiz ki, bunların arasında dünyaya bənzər başqa planetlər və həyatı toxumlaya bilən günəşə bənzər ulduzlar olmalıdır.

Ancaq başqa bir planetdə mikrobların tapılması üçün çığır açan bir şey olsa da, başqa bir yad mədəniyyətlə əlaqə qurmağın əhəmiyyəti solğun olardı.

1960-cı illərdə astronom Dr. Frank Drake-in adını daşıyan Drake tənliyi olaraq bilinən bir statistik model sayəsində Samanyolu'nda nə qədər yad sivilizasiyanın yaşaya biləcəyini təxmin etməyin bir yolu var.

Drake tənliyi nədir

Drake tənliyi, varlıqlarını bildirə bilən texnologiyanı özündə cəmləşdirən inkişaf etmiş yerdən kənar sivilizasiyaların (N) sayını təxmin etmək üçün ehtimal olunan bir metoddur.

Drake tənliyinin özü:

  • R *qalaktikamızdakı ulduz əmələ gəlməsinin orta sürətini təmsil edir
  • f p- planetləri olan ulduzların hissəsidir
  • n e, Goldielocks zonası olaraq da bilinən yaşayış sahəsindəki ana ulduzlarını dövr edən, yəni səthdə və həyatda maye suyu dəstəkləyən planetlərin hissəsidir.
  • f l, həyatı dəstəkləyən və həqiqətən bir nöqtədə həyatı inkişaf etdirə biləcək planetlərin bir hissəsidir
  • f i, sivilizasiyaların qurulmasına qadir olan ağıllı bir növə çevrilən həyatı əhatə edən planetlərin bir hissəsidir
  • f c- kosmosda mövcudluğunun aşkar edilə bilən siqnallarını (yəni süni radio siqnalları) yayan texnologiyanı inkişaf etdirən sivilizasiyaların bir hissəsidir.
  • L, yerdən kənar sivilizasiyaların aşkar edilə bilən siqnalları kosmosa buraxdığı müddətdir (məsələn, nəsli kəsilməzdən əvvəl)

Drake tənliyinin, 1950-ci illərin əvvəllərində göy cisimlərinin radio tezliklərinin öyrənilməsi - radio astronomiyasının daha geniş yayıldığı dövrdə necə izlənə biləcəyi barədə hekayə. O zamanlar alimlər düşünürdülər ki, pulsarlardan və uzaq qalaktikalardan gələn radio siqnallarını aşkar edə bilsələr, süni xaricdəki siqnalları da aşkar edə bilsinlər.

Frank Drake məşhur tənliyinin yanında poz verir. Kredit: SETI.org.

Əvvəlcə alimlər Marsdan süni radio siqnallarını dinlədilər. Sonra, 1950-ci illərin sonlarında, fiziklər Ciuseppe Cocconi və Philip Morrison bir mərhələ sənədində radio teleskoplarının digər ulduz sistemlərindən radio ötürülmələrini algılayacaq qədər həssas olduqlarını iddia etdilər. Bir neçə alim daha sonra bu mesajların bir hissəsinin neytral hidrogenin dalğa uzunluğuna cavab verən 1420.4 Mhz tezliklə ötürüləcəyini iddia etdi. Hidrogen kainatdakı ən çox yayılmış element olduğundan, inkişaf etmiş bir mədəniyyətin varlığını bu tezlikdə digər ulduz sistemlərinə yayması yalnız məntiqli olardı.

O dövrdə gənc bir astronom olan Dr. Frank Drake, müstəqil olaraq Cocconi və Morrison ilə eyni nəticəyə gəlmişdi. 1960-cı ilin yazında, Drake, başqa bir günəş sistemindən gələn siqnalları axtararaq ilk mikrodalğalı radio axtarışına başladı və Qərbi Virciniya, Green Bank'dakı Milli Radio Astronomiya Rəsədxanasının 85 metrlik antenasını, yaxınlıqdakı iki Günəş istiqamətində 1420 Mhz-ə köklənmişdi. bənzər ulduzlar.

Qısa müddətdən sonra, 1961-ci ildə Yaşıl Bankdakı bir iclasda Drake ilk dəfə ağıllı yad həyat axtarışı ətrafında elmi mübahisəni və marağı stimullaşdırmaq üçün məşhur tənliyini açıqladığı bir çıxış etdi.

“Görüşü planlaşdırarkən bir gündəliyə ehtiyac duyduğumuz bir neçə gün əvvəl başa düşdüm. Beləliklə, yerdən kənar həyatı aşkarlamağın nə qədər çətin olacağını proqnozlaşdırmaq üçün bilmək lazım olan hər şeyi yazdım. Və onlara baxanda olduqca aydın oldu ki, bütün bunları bir araya gətirsəniz, qalaktikamızdakı aşkar edilə bilən sivilizasiyaların sayı olan N rəqəmi var. Bu, ilk və ya ibtidai həyat formalarını axtarmaq üçün deyil, radio axtarışına yönəldilmişdi ”dedi Drake.

Bu qabaqcıl səylər Sovet və Amerika elm adamları tərəfindən rəhbərlik edilən Yerdən kənar Kəşfiyyat (SETI) hərəkatına səbəb oldu. 1980-ci illərin sonlarında dünyanın ən həssas və hərtərəfli kəşfiyyat axtarışı olan NASA-nın Layihə Feniksi ilə bir anda minlərlə günəşə bənzər ulduzları araşdıran geniş miqyaslı SETI layihələri quruldu. Layihə Phoenix nəhayət, ötən il Puerto Rikoda çökən və artıq 1200 Aradan 3000 Aralığa qədər olan tezliklərdə 800 ulduz taramış olan Arecibo rəsədxanasına köçdü.

SETI alimləri əliboş qayıtsa da (dövlət maliyyəsi ilə birlikdə) faiz azalsa da, ağıllı həyat axtarışı davam edir. Xüsusi olaraq maliyyələşdirilən SETI İnstitutu hazırda Allen Teleskop Array (ATA) kimi tanınan 100 metrlik bir teleskopa bərabər olacaq xüsusi bir teleskoplar seriyası hazırlayır. Bu, yalnız SETI axtarışlarını həyata keçirmək üçün yerdən dizayn edilmiş ilk radio teleskop olacaq. İlk 42 element artıq San Franciscodan 300 mil şimalda yerləşən Cascade Dağlarında yerləşən Hat Creek Rəsədxanasında quraşdırılmışdır.

Bəs nə qədər inkişaf etmiş yad mədəniyyət var?

Drake tənliyi tam olaraq ağır elmdə köklənməyib və daha çox spekulyativ bir çərçivədir. İllər ərzində tənlik, irəli sürdüyü bir çox fərziyyələrə görə elmi ictimaiyyətdən çox pul götürdü. Məsələn, ilk ekzoplanet yalnız 1992-ci ildə, Drake-in öz tənliyini təklif etməsindən 30 il sonra aşkar edilmişdir.

Denklemin bəzi amillərini nisbətən yüksək bir inamla qiymətləndirə bilsək də - bilinən kainatda təxminən iki trilyon qalaktika olduğunu və Samanyolu 200-400 milyard ulduza ev sahibliyi etdiyini bilirik - digər dəyişənlər çox daha qeyri-müəyyəndir. Xüsusilə, həyatı ev sahibliyi edə bilən bir yaşayış sahəsindəki bir ekzoplanet ehtimalını qiymətləndirmək bəlkə də ən çətindir, çünki bu günə qədər bunu edə bilən bir planetin - Dünyanı bilirik.

Drake tənliyi mərhum Carl Sagan tərəfindən məşhurlaşdı və onun əbədi serialı olan Cosmos epizodu zamanı səsləndirdi . Ancaq Sagan ilk dəfə Drake tənliyindən danışdıqdan sonra çox şey dəyişdi. Kepler teleskopu ilə apardığımız müşahidələr sayəsində, Yer kürəsinə bənzər aləmlərin nə qədər olacağını daha yaxşı anlayırıq.

Drake tənliyini müxtəlif dəyərlərlə sındıraraq, Samanyolu'nda inkişaf etmiş mədəniyyətlərin N sayı 0.000000000091-ə qədər (biz Samanyolu çox güman ki, tək deyilik) 15.600.000-ə qədər (Samanyolu milyonlarla insanın evidir fərqli ağıllı sivilizasiyalar).

2016-cı ildə Astrobiology jurnalında yayımlanan bir araşdırmada Rochester Universitetinin fizika və astronomiya professoru Adam Frank və Washington Universitetinin astrobioloqu Woodruff Sullivan bu suala başqa bir baxımdan baxdılar.

Drake tənliyinin əsas şərtlərindən biri olan Samanyolu'nda neçə sivilizasiyanın mövcud ola biləcəyini soruşmaqdansa, iki alim insanların ortaya çıxan yeganə texnoloji növlərini təmsil etdiklərini hesabladılar. Sualı çevirmək, inkişaf etmiş həyatın inkişaf ehtimalını təxmin etmək əvəzinə, ikisinin bəşəriyyətin müşahidə edilə bilən kainatın bütün tarixində tək inkişaf etmiş bir mədəniyyət olması üçün meydana gələn nisbətləri hesabladığı deməkdir.

“Bu dəyişkən fokus sivilizasiyanın ömür boyu sualının qeyri-müəyyənliyini aradan qaldırır və“ kosmik arxeoloji sual ”dediyimiz məsələni həll etməyə imkan verir - kainat tarixində həyat nə qədər tez-tez inkişaf etmiş bir vəziyyətə çevrilmişdir?” Sullivan dedi.

Sullivan və Frank, o dövrdəki ekzoplanetlər haqqında ən son məlumatları tətbiq edərək, insan sivilizasiyasının kosmosda (2 × 10 22 ulduz) bənzərsiz olma ehtimalının təxminən 10 milyard trilyondan birinə və ya 10 22-nin bir hissəsinə bərabər olduğunu tapdılar.

"10 milyard trilyondan biri inanılmaz dərəcədə kiçikdir" deyir Frank. “Mənə görə bu, digər ağıllı, texnologiya istehsal edən növlərin böyük ehtimalla bizdən əvvəl inkişaf etdiyini nəzərdə tutur. Bu şəkildə düşünün. Yaşanacaq bir planetdə bir sivilizasiyanın inkişaf etmə ehtimalını, deyək ki, bir trilyondan biri olduğunu təsəvvür etsəniz, nəticəmizdən əvvəl bədbin hesab edərdiniz. Fəqət, trilyonda bir şans olan bu təxmin belə, Yer üzündə insanlıqla baş verənlərin, kosmik tarix boyunca əslində təxminən 10 milyard dəfə baş verdiyini nəzərdə tutur! ”

Drake tənliyi və Ferminin Paradoksu

Ancaq bu doğru idisə, bütün yadplanetlilər haradadır? Dünyadakı ilk nüvə reaktorunun ixtiraçısı fizik Enrico Ferminin məşhur Fermi Paradoksunu qoyanda da verdiyi sual - praktik olaraq sonsuz sayda ulduzun necə olduğu anlayışıdır, amma çox həyat görmürsən. ətrafında üzən.

Sual nəzərdən keçirildikdə etibarlıdır:

  • Günəşimizdə xüsusi bir şey yoxdur - gənc, orta ölçülü və qalaktikamızdakı milyardlarla digər ulduzlara bənzəyir.
  • Süd Yolunda 100 ilə 400 milyard arasında planetin olduğuna inanılır. Ağıllı həyatın birində meydana gəldiyini nəzərə alsaq, qalaktikanın başqa yerlərində ən azı başqa bir növ ağıllı həyatın olacağını düşünmək ağlabatandır.
  • Milyonlarla illik texnoloji inkişaf, ağıllı bir növün uzaq ulduzlara və hətta digər qalaktikalara səyahət etmə qabiliyyətinə sahib olması deməkdir. Yalnız son 100 ildə dünyamızın necə dəyişdiyinə baxın.
  • Edinburq Universitetindən olan riyaziyyatçılar Duncan Forgan və Arwen Nicholson-a görə, işığın sürətinin onda biri ilə hərəkət edən özünü çoxaldan kosmik gəmi - şübhəsiz ki, sürətli bir sürət - bütün Samanyolu sadəcə 10 milyon ildə keçə bilər. Bu o deməkdir ki, sivilizasiya potensial olaraq bir neçə milyon il ərzində bütün qalaktikanı müstəmləkə edə bilər. Olmadıqca.

Bu paradoksun ən açıq izahı bu qabaqcıl yad sivilizasiyaların böyük əksəriyyətinin, hamısı olmasa da yoxa çıxmasıdır. Bəlkə də biz də bu dünyaya gəldiyimiz kimi sürətlə yox olacağıq.

"Kainatın 13 milyard yaşı var" dedi Sullivan. “Bu o deməkdir ki, öz qalaktikamızda min sivilizasiya olsa belə, onlar yalnız olduğumuz müddətdə - təxminən on min il yaşasalar - demək olar ki, hamısı artıq tükənmişdir. Və başqaları biz çoxdan gedənə qədər inkişaf etməyəcəkdir. Başqa bir “çağdaş” aktiv texnoloji sivilizasiyanın tapılmasında çox böyük bir şans qazanmağımız üçün, orta hesabla indiki ömrümüzdən daha uzun sürməlidirlər. ”

"Ulduzlar arasındakı geniş məsafələri və sabit işıq sürətini nəzərə alsaq, heç bir halda başqa bir sivilizasiya ilə söhbət edə bilməyəcəyik" dedi Frank. "Əgər onlar 20.000 işıq ili uzaqlıqda olsaydılar, hər mübadilənin irəli və irəli getməsi 40.000 il çəkərdi."

Ağıllı həyatı öz-özünə məhv etməyin qaçılmazlığı NASA-nın Jet Propulsion Laboratoriyası və Caltech alimləri tərəfindən 2020-ci ildə edilən bir araşdırmada Drake-in tənliyi üzərində də öz fikirlərini söyləyən bir fikirdir.

Tədqiqatçılar, həyatın, günəşə bənzər ulduzların ən böyük sıxlığının olduğu qalaktik mərkəzlərdən təxminən 13.000 işıq ili içində ortaya çıxma ehtimalı olduğunu tapdılar. Əcnəbi sivilizasiyaların inkişafı üçün optimal vaxt çərçivəsi qalaktikanın meydana gəlməsindən 8 milyard il sonra qiymətləndirilmişdir. Müqayisə üçün, Yer kürəsi qalaktik nüvədən təqribən 25.000 işıq ili məsafədədir və Samanyolu meydana gəldikdən 13.5 milyard il sonra inkişaf etmiş mürəkkəb ağıllı həyat.

Tədqiqatçıların fikrincə, qarşımıza çıxan sivilizasiyaların əksəriyyəti özlərini məhv etmişdir. Ağıllı həyatın özünü ləğv etmək meyli səbəbi ilə qalaktikada hələ də fəaliyyət göstərən digər mədəniyyətlər çox güman ki, gəncdir. Kifayət qədər uzun müddət ərzində özünü məhv etmək ehtimalı qətiliklə sərhəddir.

“Məhv olma ehtimalının az olduğunu düşünə bilmədiyimiz üçün, Galaktikanın başqa bir yerindəki ağıllı həyatın hələ də bizim müşahidə edə bilməyəcəyimiz çox gənc olması mümkündür. Bu səbəbdən tapıntılarımız, ağıllı həyatın Qalaktikada ümumi ola biləcəyini, lakin hələ də gənc olduğunu və SETI (yerdənkənar kəşfiyyat axtarışı) tətbiqinin optimist tərəfini dəstəklədiyini nəzərdə tuta bilər ”deyə müəlliflər araşdırmalarında yazdılar.

"Nəticələrimiz həm də Yerdəki yerimizin ən ağıllı həyatın yerləşdiyi bölgə daxilində olmadığını və SETI təcrübələrinin daxili Qalaktikaya, tercihen Qalaktik Mərkəzdən 4 kpc (kiloparsek) dairədə yaxınlaşması lazım olduğunu göstərir."

Kainatdakı açıq səssizliyin digər mümkün izahatları arasında həyatın son dərəcə nadir olması (ağıllı çeşidlilik bir yana qalsın) və ya bəşəriyyətin partiyaya çox tez gəlməsi ehtimalı da var. Yalnız ola bilərik, ancaq yalnız hələlik.