في 1 نوفمبرشارع، 1961 ، التقى عدد من العلماء البارزين في المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي في جرين بانك ، فيرجينيا الغربية ، لحضور مؤتمر لمدة ثلاثة أيام. قبل عام ، كان هذا المرفق موقعًا لأول تجربة حديثة لـ SETI ( مشروع اوزما ) ، حيث استخدم عالما الفلك المشهوران فرانك دريك وكارل ساجان تلسكوب جرين بانك (المعروف أيضًا باسم 'الأذن الكبيرة') لمراقبة نجمين قريبين يشبهان الشمس - إبسيلون إيريداني و Ceti الخاص بك .
على الرغم من عدم نجاحه ، أصبح Ozma نقطة محورية للعلماء المهتمين بهذا المجال المزدهر المعروف باسم ابحث عن ذكاء خارج الأرض (سيتي). نتيجة لذلك ، كان Drake و Sagan متحمسين لعقد أول مؤتمر SETI ، حيث سيتم مناقشة موضوع البحث عن إشارات لاسلكية محتملة خارج الأرض. استعدادًا للاجتماع ، أعد دريك المعادلة الكشف عن مجريات الأمور التالية:
N = ص*x وصx نوx والx وأناx وج× إل
سيعرف هذا باسم ' معادلة دريك ، 'والتي يعتبرها الكثيرون من أشهر المعادلات في تاريخ العلوم. في الذكرى الستين لتأسيسها ، جون غيرتز - منتج أفلام ، عالم فلك هواة ، عضو مجلس إدارة مع اختراق الاستماع ، ورئيس مجلس الإدارة السابق لثلاث فترات عن معهد SETI - يجادل في ورقة بحثية حديثة بأن إعادة النظر في كل عامل على حدة.
يكتب فرانك دريك معادلته الشهيرة على لوح أبيض. الائتمان: SETI.org
في هذه الورقة التي تم قبولها للنشر مؤخرًا من قبل مجلة الجمعية البريطانية بين الكواكب (JBIS) ، يجعل Gertz قضية معادلة منقحة والمزيد من البحث! لتقسيمها ، تتكون معادلة دريك من المعلمات التالية:
- N هو عدد الحضارات في مجرتنا التي يمكننا التواصل معها
- ص*هو متوسط معدل تشكل النجوم في مجرتنا
- Fصهو جزء من النجوم ذات أنظمة كوكبية
- نوهو عدد الكواكب التي يمكنها دعم الحياة
- Fالهو عدد تلك الكواكب التي ستطور الحياة
- Fأناهو عدد تلك الكواكب التي ستطور حياة ذكية
- fc هو عدد الحضارات التي قد تطور تقنيات الإرسال
- L هو مقدار الوقت الذي ستضطر فيه هذه الحضارات إلى إرسال إشاراتها إلى الفضاء.
بدلاً من أن تكون وسيلة فعلية لتقدير عدد الأنواع الذكية في مجرتنا ، كان الغرض من المعادلة تأطير المناقشة حول SETI. بالإضافة إلى تلخيص التحديات التي تواجه العلماء ، كان القصد من ذلك تحفيز الحوار العلمي بين أولئك الذين يحضرون الاجتماع. كما قال دريك لاحقًا:
'أثناء التخطيط للاجتماع ، أدركت قبل أيام قليلة من الوقت أننا بحاجة إلى جدول أعمال. ولذا فقد قمت بتدوين كل الأشياء التي تحتاج إلى معرفتها للتنبؤ بمدى صعوبة اكتشاف الحياة خارج كوكب الأرض. وبالنظر إليهم أصبح من الواضح جدًا أنه إذا ضاعفت كل هذه معًا ، فستحصل على رقم ، N ، وهو عدد الحضارات التي يمكن اكتشافها في مجرتنا. كان هذا يهدف إلى البحث اللاسلكي ، وليس البحث عن أشكال الحياة البدائية أو البدائية '.
تلسكوب جرين بانك يراقب المجرة بحثًا عن انفجارات راديو سريعة (FRBs). الائتمان: دانييل فوتسيلار / جامعة كاليفورنيا في بيركلي
استمرت معادلة دريك منذ ذلك الحين في تحقيق شهرة كبيرة وسمعة سيئة. في حين أن بعض العلماء سيشيدون بها باعتبارها واحدة من أهم المساهمات في البحث العلمي ، فقد انتقدها آخرون بسبب شكوكها الواضحة وطبيعتها التخمينية. تؤكد هذه الانتقادات على أنه من خلال ضرب المتغيرات غير المؤكدة ، فإن مستوى عدم اليقين ينمو بشكل كبير ، إلى الحد الذي لا يمكن فيه التوصل إلى استنتاجات مؤكدة.
كما أوضح جون غيرتز لـ Universe Today عبر البريد الإلكتروني ، فإن المشكلات المرتبطة بمعادلة دريك لم تتضاءل بمرور الوقت. بالنسبة للعديد من العلماء ، فإن الاكتشافات العميقة التي حدثت في العقود القليلة الماضية (والتي خفضت مستوى عدم اليقين مع بعض متغيرات المعادلة) قد دعت إلى التساؤل حول فائدة المعادلة نفسها.
قال: 'كانت معادلة دريك مفيدة للغاية في مجريات الأمور في بداية البحث الحديث عن ذكاء خارج كوكب الأرض في أوائل الستينيات'. لقد وجهت مسودة أفكارنا الأولى حول هذا الموضوع. ومع ذلك ، فبعد 60 عامًا ، أصبح صرحًا صريرًا وقديمًا يجب جرفه لصالح تفكير جديد جديد '.
من أجل دراسته ، أعاد جيرتز النظر في كل متغير من متغيرات معادلة دريك لتحديد ما إذا كانت لا تزال مفيدة لوضع قيود على إمكانية الحياة الذكية. بالنسبة للمبتدئين ، كان هناك المعلمةص *التي وصفها جيرتز بأنها 'غير مجدية' لعدد من الأسباب. وتشمل هذه حقيقة أن معدل تشكل النجوم الجديدة يتغير بمرور الوقت وأن دريك اقتصر على النجوم الشبيهة بالشمس (التي تتميز بمعدل ولادة منخفض مقارنة بعدة أنواع أخرى).
فرانك دريك يقف أمام تلسكوب جرين بانك. الائتمان: NRAO / NSF / AUI
أيضًا ، هناك احتمال أن تكون إشارات ET خارج المجرة في الأصل ، وأن عدد الحضارات لا علاقة له بولادة نجوم جديدة. لهذه الأسباب ، يقترح ذلكص *يجب استبداله بـ nس، والتي تشير إلى عدد النجوم المرشحة في مجرة درب التبانة التي تقع ضمن مجال رؤيتنا (FOV). سيكون هذا مهمًا نظرًا لأن النجوم التي يُعتقد أنها مرشحة جيدة للصلاحية تشمل G-type و K-type و M-type (أكثر من 80٪ من النجوم) ، فضلاً عن الأقزام البيضاء التي تبدو ميتة (10٪ أخرى من جميع النجوم) ).
بعد ذلك ، هناك عدد النجوم التي لها كوكب أو نظام يدور حولها (Fصالمعلمة) ، والتي كانت غير معروفة إلى حد كبير في زمن دريك. ومع ذلك ، في العقدين الماضيين ، نما عدد الكواكب الخارجية المؤكدة بشكل كبير ( 4383 والعد!) ، ويرجع الفضل في جزء كبير منه إلى تلسكوب كبلر الفضائي . عند استقراء هذه الاكتشافات ، تشير إلى أن الكواكب موجودة في كل مكان بالنسبة للنجوم ، مما يجعل هذا المعيار غير ذي صلة إلى حد كبير.
التالي هو اعتبار مهم آخر ظهر من الاكتشافات الحديثة للكواكب الخارجية. هذا هو عدد الكواكب الشبيهة بالأرض (المعروفة أيضًا باسم 'الأرضية' أو الصخرية) التي تدور داخل المنطقة الصالحة للسكن لنجمها الأم (HZ) -نو. ولكن كما أوضحت عدة خطوط بحثية ، فإن مجرد الدوران داخل هرتز للنجم ليس هو الاعتبار الوحيد. هناك أيضًا حجم الكوكب والغلاف الجوي ووجود الماء والنشاط التكتوني.
يقتصر تعريف HZ أيضًا على الكواكب ، بينما تظهر أقمار مثل Ganymede و Europa و Enceladus و Titan وغيرها أن الحياة يمكن أن توجد في ' عالم المحيط 'البيئات. هناك أيضًا حالة كوكب المريخ والزهرة ، وكلاهما كان لهما تدفق للمياه ودرجات حرارة مستقرة نسبيًا في وقت واحد. Ergo ، Gertz يوصي بذلكنو يجب استبداله بـنأيضا، والتي تشير إلى العدد الإجمالي للأجسام (الكواكب والأقمار والكواكب وغيرها) التي يمكن أن تدعم الحياة إما على أسطحها أو تحتها.
المعلمةFال (الكواكب التي ستطور الحياة) هي أيضًا غير مؤكدة بشكل ميؤوس منه ، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن العلماء ليسوا متأكدين من كيفية بدء الحياة هنا على الأرض. تتراوح النظريات الحالية من البرك البدائية والفتحات الحرارية المائية إلى البذر من الفضاء (lithopanspermia) وبين الأنظمة النجمية والمجرات (panspermia). لا يوجد أيضًا إجماع حول ما إذا كانت الحياة موجودة في كل مكان أو نادرة ، نظرًا لحقيقة أن البحث عن حياة خارج كوكب الأرض (أساسي أو غير ذلك) يفتقر إلى البيانات.
بعد ذلك ، جزء الكواكب الحاملة للحياة الذي سينشأ عنه نوع مؤهل تقنيًا (Fأنا) ، وهي إشكالية بشكل خاص. في هذه الحالة ، ترجع المشكلة إلى المسارات التطورية وما إذا كانت العوامل التي تؤدي إلى ظهور الإنسان العاقل شائعة على الإطلاق أم لا. باختصار ، ليس لدينا أي فكرة عما إذا كان التطور متقاربًا (يفضل الذكاء) أم غير متقارب.
المعلمة قبل الأخيرة ، جزء الأنواع الذكية التي يمكن أن تحاول التواصل معنا الآن (Fج) بالمثل مليئة بالمشاكل. من ناحية أخرى ، تدرك أنه لن تكون جميع الأنواع المختصة تقنيًا قادرة على التواصل معنا ، أو ترغب في ذلك (a la فرضية الغابة المظلمة ). من ناحية أخرى ، لا يأخذ في الاعتبار اعتبارين مهمين للغاية.
أولاً ، لا يأخذ في الاعتبار مقدار الوقت الذي يستغرقه جهاز الإرسال أو المستقبل لإنشاء دائرة واحدة عبر عدد من الكائنات في مجرتنا. ما لم يتم بث الإشارات باستمرار مباشرة على الأرض (أو في جميع الاتجاهات) ، ولكن أيضًا مستويات طاقة عالية جدًا للإقلاع ، فإن فرص تلقي أي إشارات غير مواتية تمامًا. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه لا يأخذ في الاعتبار إمكانية اكتشاف التوقيعات التقنية (مثل الإرسال اللاسلكي) عن غير قصد.
ومن ثم ، يوصي جيرتز بذلكFجيتم استبداله بالمعاملFد، وهو أكثر اتساعًا بطبيعته. بالإضافة إلى النظر في محاولات حضارة خارج كوكب الأرض للتواصل معنا ، فهي أيضًا عوامل في قدرتنا على اكتشاف البصمات التكنولوجية للحضارة. بعد كل شيء ، ما فائدة جهود إرسال الإشارات إذا كان المستلمون المقصودون غير قادرين حتى على استقبال الرسالة؟
أخيرًا وليس آخرًا بالتأكيد ، هناك المعامل شديد الصعوبة لـال،مقدار الوقت الذي تقضيه حضارة تعتمد على التكنولوجيا في محاولة التواصل مع الأرض. بمرور الوقت ، تم تحديد هذه المعلمة على أنها عمر الحضارات ، أو المدة التي يمكن أن تكون في حالة متقدمة قبل الخضوع للتدمير الذاتي أو الانهيار البيئي.
اعترف كارل ساجان نفسه أنه من بين جميع المعلمات في معادلة دريك ، كان هذا إلى حد بعيد غير مؤكد. ببساطة ، ليس لدينا طريقة لمعرفة المدة التي يمكن أن تستمر فيها الحضارة قبل أن تصبح غير قادرة على التواصل مع الكون. لم نعد قادرين على التنبؤ كيف ومتى ستنتهي حضارة خارج كوكب الأرض أكثر مما نتوقعه (على الرغم من أن بعض الناس يشكون في أننا سنخرج من هذا القرن!)
هناك اعتبار شائع آخر وهو احتمال أنه بحلول الوقت الذي يتم فيه العثور على إشارة من خارج كوكب الأرض أو مسبار رسول من قبل نوع آخر ، فإن الحضارة مسؤولة عن إرسالها سوف يموت منذ فترة طويلة . هذه الحجة جزء من فرضية 'النافذة الموجزة' ، التي تخمن أن الحضارات المتقدمة ستستسلم دائمًا للتهديدات الوجودية قبل أن تتمكن حضارة أخرى من تلقي عمليات نقلها والاستجابة لها. كما أوضح غيرتز:
'استندت معادلة دريك إلى فكرة أن هناك عددًا محدودًا من الحضارات الغريبة الموجودة حاليًا بين النجوم ، وبعضها سيشير إلينا بوجودها باستخدام أشعة الراديو أو الليزر البصري. ومع ذلك ، فإن هذا يتجاهل مدرسة فكرية أخرى ترى أن الإستراتيجية الأفضل بكثير لـ ET ستكون إرسال مجسات مادية إلى نظامنا الشمسي للمراقبة والتواصل معنا في النهاية.
يمكن لمثل هذه التحقيقات أن تمثل معلومات من حضارات لا حصر لها ، ربما يكون العديد منها قد هلك منذ فترة طويلة. إذا كان هذا هو الحال ، فإن Drake's L غير ذي صلة ، لأن المسبار قد يتجاوز سلفه بكثير ، ويقلل N الخاص به إلى واحد ، وهو المسبار الوحيد الذي يجعل وجوده معروفًا لنا والذي من خلاله يمكننا التواصل مع بقية المجرة. '
انطباع الفنان عن اختراق شبكة الاستماع.الائتمان: اختراق استمع / جامعة. أو Machester / Daniëlle Futselaar
في النهاية ، ستبدو النسخة المحدثة من معادلة دريك (بناءً على تحليل جيرتز) كما يلي:
N = نسx وصx نأيضاx والx وأناx ود× إل
- نسهو عدد النقاط الموجودة في السماء ضمن مجال الرؤية لدينا
- Fصهو جزء النجوم مع الكواكب
- نأيضاهو متوسط عدد الأجسام التي يمكن أن تولد الحياة في كل منها
- Fالهو جزء من أولئك الذين يلدون الحياة بالفعل.
- Fأناهو جزء الأنظمة ذات الحياة التي تطور الذكاء التكنولوجي
- Fدهو جزء من الحياة التكنولوجية يمكن اكتشافه بأي وسيلة
- L هي مدة قابلية الكشف.
للأسف ، عندما يتم أخذ جميع المعلمات (ومستويات عدم اليقين الخاصة بها) في الاعتبار ، نترك لنا بعض الآثار غير المريحة. من ناحية أخرى ، سيكون من الأسهل تجريبياً استنتاج أن الإنسانية حاليًا هي فقط الحضارة المتقدمة تكنولوجيا في الكون المرئي. أو ، كما يخلص غيرتز ، يمكن أن يكون بمثابة دعوة للعمل لتقليل أو القضاء على مستويات عدم اليقين هذه!
قال 'إن معادلة دريك تهدف إلى تحديد N ، عدد الحضارات الموصلة الموجودة'. 'ببساطة لا توجد طريقة لتحديد ذلك بأي وسيلة معروفة بخلاف الاتصال بأول فريق عمل لدينا وسؤاله عما قد يعرفه عن الأمر. من المفارقات أن فشل معادلة دريك يجعل برنامج SETI القوي أكثر أهمية ، حيث لا يمكن لأي قدر من التكهنات على كرسي بذراعين أن يحدد N. '
فيما يتعلق بالشكل الذي سيبدو عليه برنامج SETI القوي ، فهو يقر بأن الجهود الحالية - تتلخص في اختراق الاستماع - هي بداية جيدة. كجزء من مبادرات الاختراق (منظمة غير هادفة للربح أسسها يوري وجوليا ميلنر في عام 2015) هذا البرنامج الذي تبلغ قيمته 100 مليون دولار لمدة 10 سنوات هو المسح الأكثر شمولاً الذي تم إجراؤه على الإطلاق في البحث عن التواقيع التقنية في الكون.
يعتمد المشروع على ملاحظات الموجات اللاسلكية التي قام بها مرصد Green Bank و مرصد باركس في جنوب شرق أستراليا ، وكذلك ملاحظات الضوء المرئي من مكتشف الكوكب الآلي في مرصد ليك في سان خوسيه ، كاليفورنيا (من بين أمور أخرى). إلى جانب أحدث البرامج المبتكرة وتقنيات تحليل البيانات ، سيقوم المشروع بمسح مليون نجم قريب ، ومستوى المجرة بأكمله ، و 100 مجرة قريبة.
ومع ذلك ، لكي يتقدم بحث SETI حقًا إلى النقطة التي يمكن أن تكون فيها معادلة دريك مفيدة مرة أخرى ، هناك شيئان ضروريان. سعيد غيرتز ، وتشمل التمويل الآمن والمراصد المخصصة:
'الإنصات الاختراق يغير قواعد اللعبة. وبسبب ذلك ، يتم إنجاز المزيد من SETI في يوم واحد أكثر مما تم إنجازه من قبل في عام كامل. ومع ذلك ، على المدى الطويل ، لا يزال هناك الكثير الذي يتعين القيام به. في المقام الأول ، التمويل الدائم الذي لا يمكن ضمانه إلا من خلال الهبة.
'أيضًا ، هناك حاجة لبناء المزيد من التلسكوبات المخصصة للعمل على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع ، ولا سيما تلسكوبات مجال الرؤية الواسعة لأننا لا نستطيع إلا أن نخمن من أين قد تصل إشارة ET ، وتدريب علماء إضافيين قد يعرفون بدورهم أنه يمكنهم التخطيط لمهنة حول SETI مضمونة بوقف ممول '.
بصرف النظر عن الطبيعة الصارمة للبحث عن الإبرة التي يضرب بها المثل في كومة القش الكونية ، فإن أحد أكبر تحديات أبحاث SETI هو ضمان بقاء التمويل متاحًا. هذا ليس فريدًا في مجال SETI ، ولكن بالمقارنة مع استكشاف الفضاء والمساعي ذات الصلة ، هناك معركة مستمرة لتبرير وجودها. ولكن بالنظر إلى أن المردود سيكون أعظم اكتشاف في تاريخ البشرية ، فإنه بالتأكيد يستحق التكلفة!
قراءة متعمقة: arXiv
