Fermiho paradox je absence viditelných stop po aktivitách mimozemských civilizací , které by se musely za miliardy let svého vývoje usadit v celém vesmíru . Paradox navrhl fyzik Enrico Fermi , který zpochybnil možnost nalezení mimozemských civilizací a je spojen s pokusem odpovědět na jednu z nejdůležitějších otázek moderní doby: "Je lidstvo jedinou technologicky vyspělou civilizací ve vesmíru?" . Pokusem o odpověď na tuto otázku je Drakeova rovnice , která odhaduje možný počet mimozemských civilizací, které mohou navázat kontakt. Pro některé hodnoty neznámých parametrů může poskytnout poměrně vysoký odhad šancí na takové setkání. K takovým závěrům Fermi odpověděl, že pokud by v naší galaxii mělo být mnoho vyspělých civilizací , pak je třeba odpovědět na otázku: „Kde jsou? Proč nevidíme žádné důkazy inteligentního mimozemského života, jako jsou sondy, kosmické lodě nebo rádiové přenosy? [1] . Předpoklady, které tvoří základ Fermiho paradoxu, se často nazývají „Fermiho princip“ .
Paradox lze formulovat následovně. Na jedné straně existují četné a dobře podložené argumenty, že ve Vesmíru by měl být značný počet technologicky vyspělých civilizací. Na druhou stranu neexistují žádná pozorování, která by to potvrzovala. Situace je paradoxní a vede k závěru, že buď naše chápání přírody, nebo naše pozorování jsou neúplná a chybná. Jak řekl Enrico Fermi: "No, kde tedy jsou?" .
Různí autoři navrhli velké množství teoretických řešení nebo vysvětlení Fermiho paradoxu. Škála těchto hypotéz je velmi široká: od tvrzení jedinečnosti Země jako obyvatelné planety nebo nemožnosti odlišit umělé signály od přirozených až po „ hypotézu zoo “.
Dva roky před svou smrtí K. E. Ciolkovskij ve filozofické poznámce, která nebyla dlouho publikována, formuloval tento paradox a jako řešení navrhl hypotézu zoo [2] .
Ve známém vesmíru je milion miliard sluncí. Máme tedy stejný počet planet podobných Zemi. Je neuvěřitelné upřít jim život. Pokud vznikl na Zemi, proč se tedy neobjevuje za stejných podmínek na planetách podobných Zemi? Mohou být menší než počet sluncí, ale přesto musí být. Můžete popřít život na 50, 70, 90 procentech všech těchto planet, ale na všech – to je absolutně nemožné. <…>
Co je základem pro popírání inteligentních planetárních bytostí vesmíru? <...> Bylo nám řečeno: kdyby byli, navštívili by Zemi. Moje odpověď zní: možná navštíví, ale ještě na to nepřišel čas. <...> Musí přijít doba, kdy průměrný stupeň rozvoje lidstva bude stačit k tomu, aby nás navštěvovali nebeští obyvatelé. <…> Nepojedeme navštívit vlky, jedovaté hady ani gorily. My je jen zabijeme. Dokonalá nebeská zvířata nám nechtějí dělat totéž.
- K. E. Ciolkovskij. Planety jsou obývány živými bytostmiKrátce před vypuknutím druhé světové války emigroval Enrico Fermi do Spojených států. 2. ledna 1939 se usadil se svou rodinou v New Yorku . Nejprve učil na Kolumbijské univerzitě se svým kolegou Leo Szilardem . Poté spolu šli na University of Chicago pracovat na projektu Chicago Woodpile , prvním jaderném reaktoru . 2. prosince 1942 byli schopni provést první řízenou jadernou řetězovou reakci . Poté se Fermi zapojil do projektu Manhattan a začal pracovat v Los Alamos National Laboratory , kde zůstal až do konce války. Poté – v roce 1945 – jako odměnu za práci na atomové bombě obdržel americké občanství [3] [4] .
Slavná otázka "Jsme jediná inteligentní a technologicky vyspělá civilizace ve vesmíru?" zeptal se Fermi v létě 1950 v kavárně laboratoře v Los Alamos během neformálního rozhovoru se třemi svými kolegy. Přesný obsah rozhovoru je různými způsoby popsán ve vzpomínkách jeho pamětníků. Rozhovor mezi Fermim a jeho třemi kolegy – Edwardem Tellerem , Emilem Konopinskim Herbertem Yorkem – byl zcela mimo záznam. Podle Carla Sagana byla samotná skutečnost tohoto rozhovoru vymyšlena [5] , ale vyšetřování Erica M. Jonese zveřejněné v roce 1985 [6] naznačuje, že k takovému rozhovoru skutečně došlo. Výpovědi tří vědců, kteří se na něm podíleli, i těch, kteří byli poblíž, představují jediný zdroj informací o tomto rozhovoru. Sám Fermi se k této otázce zřejmě následně nevyjádřil. Jones obnovil okolnosti tohoto setkání tím, že kontaktoval Fermiho kolegy poštou a také se všemi, kdo mohli být v tu chvíli přítomni v "Fuller Lodge" ( angl. Fuller Lodge ), jídelně laboratorního personálu, kde se konverzace odehrálo se. Za nejspolehlivější důkaz je považováno svědectví Hanse Marka, i když se rozhovoru přímo neúčastnil [6] . Herbert York poznamenal, že rozhovor se odehrál v létě 1950, v každém případě po zveřejnění karikatury Alana Dunna , datované 20. května 1950 [7] [8] .
Emil Konopinski si v korespondenci s Jonesem velmi jasně vybavoval rozhovor, který byl obecně o mimozemšťanech. Italský fyzik v té době hovořil o karikatuře, která se objevila v The New Yorker 20. května 1950. Její autor Alan Dunn, aby vysvětlil záhadná zmizení pouličních popelnic, ke kterým došlo krátce předtím v New Yorku, zobrazil mimozemšťany, jak na své planetě vykládají z létajícího talíře pozemské odpadkové koše. To bylo podnětem k nadšenému rozhovoru mezi muži sedícími u stolu o možnosti existence mimozemského života a důkazech takové možnosti [9] . Konopinski dodal, že z této kresby se rozhovor stočil k vážnějšímu tématu [6] [10] . Diskutovalo se zejména o tom, že nepozorujeme žádné stopy, ani vizuální, ani rádiové. Fermi se zeptal: "Pokud mimozemšťané existují, kde jsou?" Konopinski si vzpomněl, že Fermiho otázka zněla spíš takto: "Přemýšlel jsi o tom, kde všichni jsou?" [11] . Podle Fermiho by mohly existovat tři druhy důkazů: sondy, lodě nebo rádiové přenosy. Nic z toho však lidstvo neobjevilo. Podle Michela Michauda v tom okamžiku Fermi navrhl ranou neformální verzi Drakeovy rovnice , kterou o několik let později formuloval jasněji Frank Donald Drake [12] .
Jedna z moderních hypotéz, nazvaná „hypotéza unikátní Země“, tvrdí, že mnohobuněčný život může být extrémně vzácný kvůli možné exkluzivitě a vzácnosti pozemských planet. Tvrdí, že řada neuvěřitelných náhod umožnila vznik složitých forem života na Zemi. Několik příkladů takových shod je uvedeno níže.
Ve spirálních cívkách Galaxie často vzplanou supernovy , jejichž záření podle autorů hypotézy znemožňuje rozvoj vyšších forem života. Podle autorů hypotézy se naše sluneční soustava nachází na zvláštní galaktické dráze uvnitř Mléčné dráhy : je to téměř pravidelný kruh o takovém poloměru, který jí umožňuje pohybovat se stejnou rychlostí jako gravitační rázové vlny, které tvoří spirálu. paže Galaxie. Země byla mezi spirálními rameny Galaxie po mnoho stovek milionů let, neboli tři celé galaktické roky – tedy téměř celou dobu, co na Zemi existovaly vyšší formy života.
Dalším podstatným prvkem je Měsíc. Populární hypotéza obřího dopadu uvádí, že Měsíc vznikl při vzácné srážce mezi mladou Zemí a planetou o velikosti Marsu asi před 4,45 miliardami let. Ke srážce, která vedla ke vzniku Měsíce, mělo dojít pouze pod určitým úhlem - pravý úhel by zničil Zemi, mírnější úhel by vedl k tomu, že by se planeta srážející se se Zemí jednoduše od Země odrazila . . Přílivy a odlivy způsobené Měsícem stabilizovaly zemskou osu – bez vlivu Měsíce by precese zemské osy byla mnohem větší a vyvolávala nepříznivé klimatické změny, které by mohly pravidelně ničit vyvíjející se život a vrátit jej zpět do jednoduchých forem. Měsíční příliv a odliv pravděpodobně zahřál zemské jádro , které je nutné roztavit, aby se vytvořilo magnetické pole výrazně zeslabující vliv slunečního větru ( hypotéza magnetického dynama ).
Zastánci opačného pohledu trvají na tom, že požadavek na existenci pozemských podmínek pro existenci života svědčí o tzv. uhlíkovém šovinismu – příliš úzkém vidění podstaty života, vylučujícím z úvah formy života založené na tzv. různá biochemie .
Hypotéza tvrdící, že vyspělé civilizace najdou způsob, jak uniknout do jiných vesmírů (například červími dírami) a zároveň ztratí touhu vrátit se zpět. Formuloval doktor fyzikálních a matematických věd N. S. Kardashev [13] (který navrhl tři úrovně civilizace , viz také Dyson Sphere ).
Podle této hypotézy civilizace poměrně rychle (během několika staletí po objevení rádiových vln) objeví jednoduchý způsob, jak získat nebezpečné technologie (jako atomové bomby nebo jiné technologie schopné zničit celý biotop), které někteří její představitelé dokážou využít. nebo vytvořit (v laboratořích) nebezpečné mikroorganismy, které se v biosféře planety snadno rozšíří po celé planetě a stanou se příčinou smrtelné nemoci, která se projeví tak pozdě, že po objevení civilizace nemá čas vyvinout metody léčby . Proto Velké ticho. Z tohoto důvodu se někteří lidé dokonce domnívají, že je nutné zcela opustit technologický vývoj – přejít k nule nebo zápornému ekonomickému růstu – aby se co nejvíce protáhlo. Důvod, proč nelze takovou „bombu“ před veřejností utajit, je stejný jako nemožnost dostatečně dlouho utajit před veřejností jakýkoli jiný důležitý poznatek (viz konspirační teorie ).
Dalším scénářem sebezničení může být vznik černé díry v zařízení podobném LHC , která ve výsledku do sebe vtáhne celý okolní prostor včetně planety a celého hvězdného systému. Zároveň je extrémně obtížné takovou černou díru detekovat, protože její poloměr horizontu událostí je velmi malý a gravitační pole na velké vzdálenosti je podobné poli hvězdy. A co víc, černá díra vytvořená planetou, která je do ní nasáta, může jednoduše zůstat na své oběžné dráze kolem hvězdy.
Všechny tyto hypotézy však zahrnují získání něčeho mnohem složitějšího, než je objev rádiových vln, takže od takových civilizací lze očekávat alespoň několik desetiletí "stopy rádiových vln".
Pokud předpokládáme, že v naší Galaxii je milion obyvatelných planet a že civilizace schopná vysílat rádiové signály neexistuje déle než 4 tisíce let, pak v naší Galaxii existuje pouze jedna civilizace, kromě naší, schopná vysílat rádiové signály. signály. [čtrnáct]
Je možné, že pravděpodobnost výskytu viru nebo jiného mikroorganismu s dlouhou inkubační dobou, rychlým šířením a velmi vysokou úmrtností je tak velká, že pravděpodobnost, že civilizace vydrží alespoň 100 let, je mizivá.
Zastánci optimističtějších odhadů parametrů Drakeovy rovnice Carla Sagana tvrdí, že inteligentní život je ve vesmíru běžný. Někteří z nich se domnívají, že přijetím parametrů Drakeovy rovnice, které jsou podle jejich názoru oprávněné, docházíme k závěru, že přítomnost velkého množství mimozemských civilizací je nejen možná, ale „prakticky zaručena“. Fermiho princip nicméně věří, že kvůli nedostatku důkazů o opaku je lidstvo jedinou technologicky vyspělou civilizací alespoň v naší části Mléčné dráhy.
Dalším vysvětlením nedostatku signálů je předpoklad, že se civilizace stane technologicky vyspělou zároveň s možností nevyhnutelné sebezničení – například kvůli jaderné válce nebo ekologické katastrofě. Civilizace má tedy buď velmi málo času, aby si ji všimli, nebo vůbec neexistuje.
Naše sluneční soustava, pokud by byla pozorována ze vzdálenosti několika desítek světelných let , by byla velmi neobvyklá kvůli anomálně vysoké úrovni radiové emise z nenápadné hvězdy. Dá se předpokládat, že tak silná radiová emise ze sousední hvězdy pozemskými astronomy by byla také okamžitě označena za anomální. Na druhou stranu, čím jsou hvězda a její planety od pozorovatele vzdálenější, tím zastaralejší údaje o nich dostává. Takže například jen 150 světelných let od Sluneční soustavy budou pozemské rádiové přenosy až do roku 2045 v podstatě nepolapitelné, protože rádiová komunikace na Zemi existuje teprve od roku 1895 a první pozemské rádiové signály ještě neurazily odpovídající vzdálenost.
Rádiová a vizuální data se shromažďovala během několika desetiletí jako součást iniciativ Ozma , SETI a dalších, jejichž cílem bylo najít obyvatelné planety mimo sluneční soustavu. Doposud nebyla nalezena žádná hvězda slunečního typu s anomálně vysokou intenzitou rádiové emise – což, jak se zdá, naznačuje, že jsme jediným druhem využívajícím rádiové vlny v naší části Galaxie (jedinou výjimkou je pozorování „Wow!“ - signál , jehož povaha však není dosud spolehlivě objasněna). Většina planet identifikovaných mimo sluneční soustavu se navíc pravděpodobně vyznačuje příliš drsnými podmínkami pro vznik vyspělých forem života.
Zastánci teorie o přítomnosti mimozemského života dávají pro tyto skutečnosti následující vysvětlení:
Zastánci Fermiho principu tvrdí, že pokud bude dostatek času na vývoj, intenzita rádiových přenosů jakékoli dostatečně vyspělé civilizace nakonec přesáhne záření její hvězdy v tomto rozsahu. Vzhledem k tomu, že rádiové vlny jsou jednoduchým a levným komunikačním prostředkem, lze očekávat, že každá technologicky vyspělá civilizace bude při svém vývoji alespoň něco z tohoto spektra využívat.
Pokud se všechny civilizace ve vesmíru chovají jako pozemská civilizace, kde se stokrát více času stráví hledáním mezihvězdných rádiových zpráv než vysíláním vlastních rádiových zpráv, pak je vysvětlení ticha vesmíru triviální: „všichni hledají, ale nikdo nevysílá“ – takové vysvětlení je podstatou „paradoxu SETI“ [17] .
Odpůrci však jako možný důvod zjevného nedostatku inteligentních signálů uvádějí nedostatek nástrojů pro zpracování všech signálů. Například hlavní astronom Institutu SETI , Seth Szostak , tvrdí, že v galaxii může být velké množství rádiových vysílačů v blízkosti stovek miliard hvězd, ale abyste zachytili a zpracovali všechny signály, budete jednoduše potřebovat obrovský výpočetní výkon, který je v současnosti pro pozemského člověka nedostupný [18] . Mimozemské civilizace navíc podle jejich názoru mohou jednoduše používat jiné komunikační metody než rádiové vlny nebo z nějakého důvodu skrývat samotný fakt komunikačních seancí. Jejich odpůrci zároveň poukazují na to, že tomu tak skutečně může být, ale pouze v případě, že existuje nebo existovalo velmi malé množství civilizací a pokud by jich bylo tolik, jak předpovídali Sagan a Drake, pak i když jen část tito používali při svém vývoji rádio, to by stačilo k znatelnému ovlivnění rádiového spektra některých hvězd.
Tvrzení o absenci nástrojů pro zpracování všech signálů jako možném důvodu údajné absence inteligentních signálů je aplikovatelné i na vnímání člověka jako biologické bytosti. Jelikož je percepční aparát založen na interpretaci signálů z receptorů pomocí neuronové sítě, je známá jeho zvláštnost: neschopnost rozpoznat obraz bez tréninku. Jinými slovy, pro lidské rozpoznání stop mimozemských civilizací je nutné, aby na ně bylo poukázáno a prohlášeno za stopy mimozemských civilizací. Takové náznaky jsou však v rozporu se základním kritériem falsifikovatelnosti a akademická věda je odmítá, zvláště pokud již nalezený obraz má stabilní srovnání s tradiční kulturou. Zajímavé jsou proto zejména nálezy, jejichž technologické vlastnosti neodpovídají oficiální historii. Ale také neexistují žádné záruky, že se takové nálezy neukážou jako stopy v současnosti neznámých high-tech lidských paleocivilizací.
Na úsvitu SETI, na počátku 60. let, Sebastian von Horner poukázal na naivitu závěrů o absenci mimozemských civilizací v pozorovatelném vesmíru . Podle jeho názoru, s tak nedokonalými a nijak speciálně upravenými nástroji pro vyhledávání umělých rádiových signálů, je pseudovědecké prohlásit, že „ticho vesmíru“ je experimentálně zjištěný fakt. Jednoduchý příklad: radarová anténa Yevpatoriya používaná k vysílání MRP (mezihvězdných rádiových zpráv) má velmi úzký vyzařovací diagram, který na obloze zabírá jednu desetimiliontinu. Vyhledávání MCI se provádí pomocí stejných antén. Pravděpodobnost, že v okamžiku, kdy mimozemská civilizace vyšle svou MCI směrem k Zemi, se tedy podíváme přesně správným směrem, se ukazuje jako zanedbatelná, protože tato pravděpodobnost je součinem uvedených částí. Kromě toho je nutné „uhodnout“ čas vysílání MCI a naladit přijímač na požadovanou vlnovou délku. Von Horner poznamenal, že pouze lidé, kteří jsou nekonečně daleko od reality, mohou vážně prohlásit, že absence signálů se rovná absenci mimozemských civilizací.
Stejně jako jedinečná hypotéza Země, antropický princip říká, že vesmír je „ jemně vyladěn “ na formu života, kterou známe. Zastánce hypotézy tvrdí, že vzhledem k tomu, že život na Zemi by byl nemožný, pokud by se kterýkoli z mnoha parametrů fyzického vesmíru byť jen nepatrně změnil, zdá se, že lidé mají výhodu nad jakoukoli jinou formou inteligentního života. Předpoklad, že lidé jsou jediným inteligentním druhem ve vesmíru, je přijatelný. Ještě přesvědčivější jsou díla Stephena Hawkinga , publikovaná v roce 2004. Tyto dokumenty uvádějí, že existuje 98% šance, že Velký třesk vytvoří vesmír typu, který vidíme dnes.
Kritici namítají a prohlašují toto tvrzení za tautologii – v upraveném vesmíru by život v nám známé podobě nemusel existovat, ale mohl by existovat v jiné formě.
Dr. Freeman Dyson zpopularizoval koncept Dysonovy koule , skořápky kolem hvězdy, kterou může vytvořit pokročilá civilizace, která se snaží maximálně využít její radiační energii. Architektura pláště nebyla podrobně popsána - byly navrženy různé možnosti jejího designu. Taková koule by absorbovala většinu viditelného rozsahu hvězdy a vyzařovala by dobře definované spektrum černého tělesa s pravděpodobným maximem v infračervené oblasti a bez silných spektrálních čar charakteristických pro žhavé plazma . Dyson navrhl, aby astronomové hledali hvězdy s anomálními spektry, jejichž přítomnost, jak navrhl, lze vysvětlit pouze existencí vysoce rozvinuté civilizace. Od roku 2021 nebyly dosud nalezeny žádné hvězdy s uvedenými anomálními charakteristikami.
Někteří zastánci Fermiho principu také tvrdí, že vysoce rozvinutá civilizace by se měla snažit maximalizovat energii své vlastní hvězdy změnou jejího elektromagnetického podpisu.
Dyson také navrhl typ nástroje, o kterém se domníval, že se pravděpodobně objeví v průběhu života každé vysoce rozvinuté civilizace a jehož absence, jak se zdá, potvrzuje Fermiho princip. Podle Dysona bude v blízké budoucnosti možné postavit kosmickou loď pro hledání mimozemského života, která by byla poháněna okolním prostředím a která by byla schopna vytvořit značné množství svých kopií po příletu do jiného systému. rozšířit oblast hledání. Počet takových vyhledávacích vozidel by rostl exponenciálně, protože každé z nově vytvořených vozidel by se po příjezdu do cíle znovu vytvořilo, což by umožnilo pátrání pokrýt významnou část galaxie, navzdory horní hranici, která fyzicky omezuje rychlost letu. I po omezenou dobu až miliardy let by již kopie takového zařízení byly na všech planetách Galaxie, což dosud nebylo pozorováno.
Zastánci Fermiho principu také poukazují na to, že na základě toho, co víme o schopnosti života na naší planetě šířit se i v oblastech s extrémními podmínkami a omezenými zdroji, bychom měli očekávat, že vyspělá mimozemská civilizace bude téměř jistě hledat nové zdroje a provádět rozšiřování prostoru. Několik autorů uvedlo své odhady, jak dlouho by takové civilizaci trvalo osídlení celé Galaxie. Podle jejich předpokladů by to trvalo 5 až 50 milionů let [19] – v kosmologických měřítcích relativně malý časový úsek.
Zde však opět čelíme otázce: "No, kde jsou v tomto případě?"
Odhaduje se, že průměr naší galaxie je asi 100 tisíc světelných let. A pokud je v Galaxii alespoň jedna civilizace schopná pohybovat se mezi hvězdami rychlostí alespoň 1000krát menší, než je rychlost světla, za 100 milionů let by se rozšířila po celé Galaxii. Proč tedy její zástupce na Zemi nevidíme?
Předpokládá se (podrobnosti jsou popsány v článku „ Masové vymírání “), že za posledních 500 milionů let existence života na naší planetě byla nejméně pětkrát téměř úplně zničena v důsledku kosmických a planetárních katastrof.
V Rusku
