Drakeova rovnice

Drakeova rovnice , neboli Drakeův vzorec [1] , je vzorec určený k určení počtu mimozemských civilizací v Galaxii , se kterými má lidstvo šanci navázat kontakt. Formuloval Dr. Frank Donald Drake (profesor astronomie a astrofyziky na Santa Cruz University of California) v roce 1960 .

Vzorec vypadá takto:

kde:

 - počet inteligentních civilizací připravených navázat kontakt;  - počet hvězd vytvořených za rok v naší galaxii;  je podíl hvězd podobných Slunci, které mají planety;  - průměrný počet planet (a satelitů) s vhodnými podmínkami pro vznik civilizace;  - pravděpodobnost vzniku života na planetě s vhodnými podmínkami;  - pravděpodobnost vzniku inteligentních forem života na planetě, na které je život;  - poměr počtu planet, jejichž inteligentní obyvatelé jsou schopni kontaktu a hledají jej, k počtu planet, na kterých je inteligentní život;  - doba, po kterou inteligentní život existuje, dokáže navázat kontakt a chce jej.

Alternativní vzorec vypadá takto (po zjednodušení je ekvivalentní předchozímu):

kde:

 je počet hvězd v naší galaxii;  je celý život naší galaxie.

Rozdělení na přesně ukazuje, že civilizace-kontaktér musí existovat současně s naší.

Drakeova rovnice sloužila jako základ pro přidělení milionů dolarů na hledání mimozemských civilizací , a to navzdory skutečnosti, že na současné úrovni rozvoje vědy lze více či méně přesně určit pouze dva koeficienty: a, méně přesně, a to druhé zjevně nelze určit vůbec bez nahromadění informací o jiných civilizacích.

Historie

Drake formuloval rovnici v roce 1960, když se připravoval na telekonferenci v Green Bank ), Západní Virginie . Tato konference označila program SETI za vědeckou studii. Na konferenci se sešli přední astronomové, fyzici, biologové, sociologové a průmyslníci, aby diskutovali o možnosti detekce inteligentního života na jiných planetách.

Rovnice je také často označována jako rovnice zelené banky , protože zde byla poprvé vyslovena. Když Drake přišel s tímto vzorcem, neočekával, že bude sloužit jako argument pro zastánce SETI , aby si zajistili financování na desetiletí dopředu. Měl v úmyslu použít tuto formulaci k tomu, aby se odklonil od příliš široké otázky inteligentního života a zaměřil se na jednotlivé aspekty problému a zároveň se posunul od chaotické diskuse k organizovaným diskusím o konkrétních otázkách. Carl Sagan , prominentní zastánce SETI , používal a citoval tuto rovnici tak často, že se jí začalo říkat „Saganova rovnice“.

Drakeova rovnice úzce souvisí s Fermiho paradoxem . Drakeova rovnice umožnila odhadnout velmi vysoký počet inteligentních civilizací při absenci rigorózních důkazů o jejich existenci. V kombinaci s Fermiho paradoxem to naznačovalo, že vysoce pokročilé civilizace se pravděpodobně ničí. Tento argument se často používá k poukázání na nebezpečí výroby a hromadění zbraní hromadného ničení . Kritika experimentů na Velkém hadronovém urychlovači z pohledu některých exotických, neuznaných teorií, které mohou vést k předem těžko předvídatelným výsledkům (vznik mikroskopických černých děr , podivných děr atd., schopných zničit Zemi a lidstvo), byl založen na podobných argumentech, což dalo vědcům dostatek problémů. Podobným argumentem je Velký filtr , který tvrdí, že absence pozorovatelných civilizací je vzhledem k obrovskému počtu pozorovatelných hvězd způsobena tím, že existuje určitý filtr, který brání kontaktům.

Hlavním smyslem rovnice je tedy zredukovat velkou otázku počtu inteligentních civilizací na sedm menších problémů.

Historické odhady parametrů

Existuje mnoho názorů na většinu parametrů, zde jsou čísla použitá Drakem v roce 1961:

R = 1/rok (vznikne jedna hvězda za rok), f p = 0,5 (polovina hvězd má planety), n e = 2 (v průměru jsou obyvatelné dvě planety v systému), f l = 1 (pokud je život možný, jistě vznikne), f i \u003d 0,01 (1% šance, že se život vyvine na rozumnou míru), f c = 0,01 (1 % civilizací může a chce navázat kontakt), L = 10 000 let (technicky vyspělá civilizace existuje podle údajů Země 10 000 let).

Drakeova rovnice dává N = 1 x 0,5 x 2 x 1 x 0,01 x 0,01 x 10 000 = 1.

Hodnota R je určena z astronomických měření a je nejméně diskutovanou veličinou; f p je méně určitý, ale také nezpůsobuje mnoho diskuzí. Spolehlivost n e byla dosti vysoká, ale po objevu četných plynných obrů na drahách malého poloměru, nevhodných pro život, se objevily pochybnosti. Mnoho hvězd v naší galaxii jsou navíc červení trpaslíci vyzařující tvrdé rentgenové záření , které podle simulací může dokonce zničit atmosféru. Rovněž nebyla prozkoumána možnost existence života na satelitech obřích planet, jako je Jovian Europa nebo Saturnian Titan .

Geologické důkazy naznačují, že f l může být velmi velké: život na Zemi vznikl přibližně ve stejnou dobu, kdy se pro něj vytvořily správné podmínky. Tento důkaz je však založen na materiálu pouze jedné planety a podléhá antropickému principu . Je také třeba poznamenat, že život na Zemi pocházel z jediného zdroje ( poslední společný společný předek ), čímž se přidal prvek náhody.

Klíčovým determinantem f l by mohl být objev života na Marsu , jiné planetě nebo měsíci. Objev života na Marsu , který se vyvinul nezávisle na Zemi, by mohl významně zvýšit odhady f l . To však nevyřeší problém malé velikosti vzorku nebo závislosti na výsledcích.

Podobné argumenty jsou také uváděny ve vztahu k f i a f c , když uvažujeme Zemi jako model: mysl, která vlastní meziplanetární komunikaci, podle obecně přijímané verze vznikla pouze jednou za 4 miliardy let existence života. Může to znamenat pouze to, že dostatečně starý život se může vyvinout na požadovanou úroveň. Je také třeba poznamenat, že možnosti meziplanetární komunikace existují méně než 60 let mnohatisícileté existence lidstva.

f i , f c a L , stejně jako f l , jsou založeny pouze na předpokladech. Odhady f i vznikly pod vlivem objevu polohy Sluneční soustavy v Galaxii, která je příznivá z hlediska odlehlosti od míst častých výronů nov . Uvažuje se i o vlivu masivní družice na stabilizaci rotace Země. Kambrická exploze také naznačuje, že vývoj života závisí na některých specifických podmínkách, které se vyskytují jen zřídka. Řada teorií tvrdí, že život je velmi křehký a různá kataklyzmata jej velmi pravděpodobně zcela zničí. Jedním z pravděpodobných výsledků hledání života na Marsu se také nazývá objev života, který vznikl, ale zemřel.

Astronom Carl Sagan tvrdil, že všechny parametry kromě L jsou poměrně vysoké a pravděpodobnost detekce inteligentního života je dána především schopností civilizace vyhnout se sebezničení, pokud jsou k tomu všechny možnosti. Sagan použil Drakeovu rovnici jako argument pro potřebu péče o životní prostředí a snížení rizika jaderných válek .

V závislosti na provedených předpokladech se N často ukáže jako výrazně větší než 1. Právě tyto odhady motivovaly hnutí SETI .

Jiné předpoklady uvádějí hodnoty velmi blízké nule pro N , ale tyto výsledky často kolidují s variantou antropického principu: bez ohledu na to, jak malá je pravděpodobnost inteligentního života, takový život musí existovat, jinak by si nikdo nemohl takovou otázku položit.

Některé výsledky pro různé předpoklady:

R = 10/rok, f p = 0,5, n e = 2, fl = 1, f i = 0,01, f c = 0,01 a L = 50 000 let. N = 10 × 0,5 × 2 × 1 × 0,01 × 0,01 × 50 000 = 50 (v každém okamžiku existuje asi 50 civilizací schopných kontaktu).

Pesimistická hodnocení však tvrdí, že život se zřídka vyvine na rozumnou úroveň a vyspělé civilizace nežijí dlouho:

R = 10/rok, fp = 0,5, ne = 0,005, fl = 1 , fi = 0,001, f c = 0,01 a L = 500 let. N = 10 × 0,5 × 0,005 × 1 × 0,001 × 0,01 × 500 = 0,000 125 (s největší pravděpodobností jsme osamělí).

Optimistické odhady tvrdí, že 10 % je schopno a ochotno navázat kontakt a stále existuje až 100 000 let:

R = 20/rok, f p = 0,1, n e = 0,5, fl = 1, f i = 0,5, f c = 0,1 a L = 100 000 let. N = 20 × 0,1 × 0,5 × 1 × 0,5 × 0,1 × 100 000 = 5 000 (s největší pravděpodobností navážeme kontakt).

Moderní odhady

Tato část poskytuje dosud nejspolehlivější hodnoty parametrů.

R = rychlost tvorby hvězd .

Drake ohodnotil jako 10/rok. Nejnovější výsledky NASA a Evropské vesmírné agentury udávají hodnotu 7 za rok. [2]

f p = podíl hvězd s planetárními systémy .

Drake ohodnotil jako 0,5. Podle nedávných studií má alespoň 30 % hvězd slunečního typu planety.[ upřesnit ] [3] a vzhledem k tomu, že jsou nalezeny pouze velké planety, lze tento odhad považovat za podhodnocený. [4] Infračervené studie prachových disků kolem mladých hvězd naznačují, že 20–60 % hvězd slunečního typu může tvořit planety podobné Zemi. [5]

n e = průměrný počet vhodných planet nebo satelitů v jednom systému .

Drakeovo skóre je 2. Marcy poznamenává [4] , že většina objevených planet má vysoce excentrické dráhy nebo prochází příliš blízko hvězdy. Jsou však známy systémy, které mají hvězdu slunečního typu a planety s výhodnými oběžnými drahami ( HD 70642 , HD 154345 nebo Gliese 849 ). Je pravděpodobné, že mají v obyvatelné oblasti planety terestrického typu , které nebyly objeveny kvůli jejich malé velikosti. Také se tvrdí, že život ke vzniku života nepotřebuje hvězdu podobnou slunci nebo planetu podobnou Zemi – Gliese 581 d by také mohla být obyvatelná. [6] [7] Momentálně je známo více než 3600 exoplanet, z nichž 52 je potenciálně obyvatelných, což zatím dává pouze . Dokonce i pro planetu v obyvatelné zóně může být vznik života nemožný kvůli nedostatku určitých chemických prvků. [8] Kromě toho existuje hypotéza unikátní Země , která tvrdí, že kombinace všech nezbytných faktorů je krajně nepravděpodobná a možná je Země v tomto ohledu jedinečná. Pak je n e považováno za extrémně malé množství.

f l = pravděpodobnost vzniku života ve vhodných podmínkách .

Odhaduje Drake jako 1. V roce 2002 Charles Lineweaver a Tamara Davis odhadli f l na >0,13 pro planety s více než miliardou let historie na základě statistik Země. [9] Lineweaver také zjistil, že asi 10 % hvězd v galaxii je obyvatelných z hlediska toho, že mají těžké prvky, vzdalují se od supernov a jsou přiměřeně stabilní ve struktuře. [deset]

f i = pravděpodobnost vývoje před objevením mysli .

Drake odhadl na 0,01.

f c = podíl civilizací se schopností a touhou navázat kontakt .

Drake odhadl na 0,01.

L = očekávaná délka života civilizace, během které se civilizace pokouší navázat kontakt .

Drakeův odhad je 10 000 let. Michael Schemmer v článku ve Scientific American odhadl L na 420 let na základě šedesáti historických civilizací. Pomocí statistik z „moderních“ civilizací dostal 304 let. Pád civilizací však obecně nebyl doprovázen úplnou ztrátou technologie, která by vylučovala, aby byly považovány za samostatné ve smyslu Drakeovy rovnice. Absence mezihvězdných komunikačních metod zároveň umožňuje prohlásit toto období za nulové. Hodnotu L lze měřit od data vzniku radioastronomie v roce 1938 až do současnosti. V roce 2019 je tedy L  minimálně 81 let. Takový odhad je ale nesmyslný – 70 let je minimum, nebýt dohadů o maximu. 10 000 let je stále nejoblíbenější hodnotou.

Celkový:

R = 7/rok, fp = 0,5, ne = 0,014, fl = 0,13, fi = 0,01 , f c = 0,01 a L = 10 000 let.

Dostaneme:

N = 7 × 0,5 × 0,014 × 0,13 × 0,01 × 0,01 × 10 000 = 0,006 37 a existence kontaktérů se považuje za nepravděpodobnou.

Kritika

Vzhledem k tomu, že je v současné době známo pouze o jedné planetě, která podporuje inteligentní život, většina parametrů v Drakeově rovnici je založena na předpokladech. Přítomnost života na Zemi však činí hypotézu o existenci mimozemského života přinejmenším možnou, ne-li pravděpodobnou [11] [12] [13] . V roce 2003 spisovatel sci-fi Michael Crichton uvedl na přednášce na Caltechu : „Abych byl přesný, Drakeova rovnice je absolutně nesmyslná a nemá nic společného s vědou. Zastávám názor, že věda může vytvářet pouze testovatelné hypotézy. Drakeovu rovnici nelze ověřit, a proto nemohu SETI klasifikovat jako vědu. SETI je jako náboženství, nelze ho vyvrátit“ [14] .

Všimněte si také, že experimenty SETI nejsou zaměřeny na hledání života v celé Galaxii, ale na užší, nestatistické cíle – například: „Existuje ve vzdálenosti 50 světelných let od Slunce civilizace, která používá určitou část rádia ? kapela pro komunikaci."

Jednou z reakcí na kritiku Drakeovy rovnice [15] je, že i bez uvedení přesných čísel vyvolala rovnice vážné diskuse o astrofyzice, biologii, geologii a umožnila přidělit značné částky na rozvoj astronomie se zaměřením na praktické hledání aspektů.

V roce 2005 Alexander Zaitsev ve svém článku „The Drake Equation with the METI Coefficient“ [16] navrhl, že k navázání kontaktu musí mít civilizace kromě vysoké vědecké a technické úrovně také odpovídající chování, a formuloval doplněk k antropickému principu participace. Lidstvo je schopno vysílat rádiové signály, které by mohly být zachyceny z blízkých hvězd, ale neprovádí pravidelné cílené pokusy o přenos svých zpráv. A. L. Zaitsev navrhl zavést METI-koeficient [17] , který určuje podíl civilizací, které nejen dosáhly patřičné technologické úrovně pro vysílání rádiových zpráv, ale také pravidelně a cíleně vysílají signály.

Také kritizován posouzení pravděpodobnosti vzniku života z pohledu pozemšťana. Vývoj života na jiných planetách se mohl ubírat jiným směrem již ve velmi rané fázi (přirozený výběr chemických reakcí) ještě před zrodem samotného života v jeho klasické definici. Obtížnost posouzení faktoru spočívá v tom, že pro většinu pozemšťanů je těžké si vůbec představit život radikálně odlišný od toho pozemského.

Je třeba poznamenat [18] , že Drakeova rovnice nebere v úvahu změnu parametrů zahrnutých v rovnici v čase. Dynamické zobecnění rovnice navrhli J. Kreifeldt, L. M. Gindilis a A. D. Panov . Dynamická zobecnění přecházejí na klasickou Drakeovu rovnici za následujících předpokladů:

  • rychlost tvorby hvězd nezávisí na čase;
  • hvězdy mají nekonečnou životnost;
  • doba formování civilizace je ve srovnání se stářím Galaxie zanedbatelně malá.

Tyto předpoklady jsou poměrně hrubé a mohou výrazně ovlivnit výsledek rovnice.

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Formula Drake Archived 1. července 2014 na Wayback Machine .
  2. ↑ Mléčná dráha chrlí sedm nových hvězd ročně,  říkají vědci . Goddard Space Flight Center, NASA. Získáno 8. května 2008. Archivováno z originálu 22. srpna 2011.
  3. ↑ Trio of Super-Earths (odkaz není k dispozici) . Evropská jižní observatoř. Získáno 24. června 2008. Archivováno z originálu dne 7. října 2008. 
  4. ↑ 12 Marcy , G .; Butler, R.; Fischer, D.; a kol.  Pozorované vlastnosti exoplanet : Hmotnosti, oběžné dráhy a metalicita  // Dodatek Pokrok teoretické fyziky : deník. - 2005. - Sv. 158 . - str. 24-42 . - doi : 10.1086/172208 . Archivováno z originálu 2. října 2008.
  5. ↑ Mnoho, možná většina, blízkých hvězd podobných Slunci může tvořit skalnaté  planety . Získáno 6. listopadu 2008. Archivováno z originálu dne 22. srpna 2011.
  6. ↑ W. von Bloh, C. Bounama, M. Cuntz a S. Franck. Obyvatelnost superzemí v Gliese 581  // Astronomy and Astrophysics  : journal  . - 2007. - Sv. 476 . — S. 1365 . - doi : 10.1051/0004-6361:20077939 .
  7. ↑ F. Selsis, J. F. Kasting, B. Levrard, J. Paillet, I. Ribas, X. Delfosse. Obyvatelné planety kolem hvězdy Gliese 581?  (anglicky)  // Astronomy and Astrophysics  : journal. - 2007. - Sv. 476 . - S. 1373 . - doi : 10.1051/0004-6361:20078091 .
  8. ↑ Trimble, V. Původ biologicky důležitých prvků  (anglicky)  // Orig Life Evol Biosph .. - 1997. - Sv. 27 , č. 1-3 . - str. 3-21 . - doi : 10.1023/A:1006561811750 . — PMID 9150565 .
  9. ↑ Lineweaver, CH, Davis, T.M. Naznačuje rychlý výskyt života na Zemi, že život je ve vesmíru běžný? (anglicky)  // Astrobiology: journal. - 2002. - Sv. 2 , ne. 3 . - str. 293-304 . - doi : 10.1089/153110702762027871 . — PMID 12530239 .
  10. ↑ Jedna desetina hvězd může podporovat život  . New Scientist (1. ledna 2004). Získáno 8. května 2008. Archivováno z originálu dne 22. srpna 2011.
  11. ↑ Walterbos, René. Mimozemská inteligence a mezihvězdné cestování. Archivováno 6. června 2010 na katedře astronomie Wayback Machine NMSU. Získáno 16. prosince 2006 .
  12. ↑ Bricker, David. Život nebo něco podobného. Archivováno 16. ledna 2010 ve Wayback Machine Space . Ročník XXVII Číslo 1. Časopis Indiana University Research & Creative Activity Magazine. Inteligence v Mléčné dráze. Archivováno 21. listopadu 2009 na Wayback Machine Principia. Získáno 17. prosince 2006 .
  13. ↑ Johnson, Stevens F. Drakeova rovnice. Archivováno 12. dubna 2008 na Wayback Machine Department of Physics/Science, Bemidji State University. 25. června 2003 Existuje mimozemský život?  (nedostupný odkaz) Elektronický žurnál Astronomické společnosti Atlantiku. Ročník 1, číslo 4. Listopad 1989.
  14. ↑ crichton-official.com (downlink) . Získáno 13. srpna 2008. Archivováno z originálu 1. ledna 2006. 
  15. ↑ Jill Tarter, The Cosmic Haystack Is Large , časopis Skeptical Inquirer, květen 2006.
  16. ↑ Drakeova rovnice s METI koeficientem . Získáno 22. června 2017. Archivováno z originálu 21. května 2017.
  17. ↑ Alexandr Zajcev. Drakeova rovnice: Přidání faktoru METI . Liga SETI (květen 2005). Získáno 3. ledna 2012. Archivováno z originálu dne 6. listopadu 2012.
  18. ↑ viz například „Dynamic Generalizations of the Drake Formula“, A. D. Panov Archived copy of May 12, 2013 at Wayback Machine

Literatura

  • Lem S. N = R * f p n c f e f i f c L : [esej] // Lem S. Moloch. M.: AST; Transitbook, 2005. S. 612-617.
  • Problém CETI (Komunikace s mimozemskými civilizacemi). Pod vedením S. A. Kaplana // Mir Moskva, 1975. Každá kapitola knihy je věnována jednomu nebo více faktorům Drakeovy rovnice.

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie