مدونة او مذكرة

ما وراء 'مفارقة فيرمي' 3: ما هو التصفية الكبرى؟

مرحبًا بك مرة أخرى في سلسلة مفارقة فيرمي ، حيث نلقي نظرة على الحلول الممكنة لسؤال إنريكو فيرمي الشهير ، 'أين الجميع؟' اليوم ، ندرس إمكانية وجود شيء ما في الكون يمنع الحياة من الوصول إلى النقطة التي يمكننا أن نسمع منها.

في عام 1950 ، عالم فيزياء إيطالي أمريكي إنريكو فيرمي جلس لتناول الغداء مع بعض زملائه في مختبر لوس ألاموس الوطني ، حيث عمل قبل خمس سنوات كجزء من مشروع مانهاتن. وفقًا لروايات مختلفة ، تحول الحديث إلى الأجانب والموجة الأخيرة من الأجسام الطائرة المجهولة. في هذا الصدد ، أصدر فيرمي بيانًا من شأنه أن يدون في سجلات التاريخ: 'اين الجميع؟'

أصبح هذا أساس مفارقة فيرمي ، والذي يشير إلى تقديرات الاحتمالية العالية لوجود ذكاء خارج الأرض (ETI) والنقص الواضح في الأدلة. بعد سبعين عامًا ، ما زلنا لم نجب على هذا السؤال ، مما أدى إلى العديد من النظريات حول سبب استمرار 'الصمت العظيم'. الشائع هو أنه يجب أن يكون هناك 'مرشح رائع'الذي يمنع الحياة من بلوغ مرحلة متقدمة من التطور.

الأصول

صاغ المصطلح الاقتصادي روبن هانسون ، وهو أيضًا باحث مشارك في جامعة أكسفورد معهد مستقبل الإنسانية (FHI). في عام 1996 ، نشر هانسون مقالًا بعنوان ' التصفية الكبرى - هل اقتربنا من تجاوزها؟ 'حيث اقترح أنه يجب أن يكون هناك شيء يمنع المادة غير الحية من التجمع معًا لتشكيل كائنات حية (التولد التلقائي) والوصول إلى مستوى عالٍ من التطور فيمقياس كارداشيف(انظر أدناه).



وزعم أن هذا الاحتمال لا يبشر بالخير للبشرية. كما لخص حجته:

'يبدو أن للبشرية مستقبل مشرق ، أي فرصة غير تافهة للتوسع لملء الكون بحياة دائمة. لكن حقيقة أن الفضاء القريب منا يبدو ميتًا الآن يخبرنا أن أي قطعة من المادة الميتة تواجه فرصة منخفضة بشكل فلكي لتوسل مثل هذا المستقبل. وبالتالي يوجد أمرشح رائعبين الموت وتوسيع الحياة الدائمة ، وتواجه البشرية السؤال المشؤوم: إلى أي مدى نحن على طول هذا الفلتر؟ '

تم تقديم وصف رائع آخر من قبل نيك بوستروم ، الفيلسوف الذي ينحدر أيضًا من FHI. كما وصفها في مقالته لعام 2008 ، ' أين هم؟ لماذا آمل أن البحث عن ذكاء خارج الأرض لا يجد شيئًا ':

'يمكن اعتبار المرشح العظيم بمثابة حاجز احتمالية. وهو يتألف من [واحد أو] أكثر من التحولات التطورية غير المحتملة أو الخطوات التي يكون حدوثها مطلوبًا من أجل أن ينتج كوكب شبيه بالأرض حضارة ذكية من النوع الذي سيكون مرئيًا لنا من خلال تقنية المراقبة الحالية. '

فلدي أحب دريك!

عندما طرح فيرمي سؤاله الشهير ، كان العلماء يعملون بالفعل على افتراض أن الحياة يجب أن تكون وفيرة في الكون. لا ينبغي أن يكون هذا مفاجئًا نظرًا للحجم الهائل وعمر الكون ، والذي يبلغ قطره 93 مليار سنة ضوئية (هذا فقط الجزء 'المرئي') وكان موجودًا منذ ما يقدر بنحو 13.8 مليار سنة. مع هذا الفضاء يقدر 2 تريليون مجرة !

يكتب فرانك دريك معادلته الشهيرة على لوح أبيض. الائتمان: SETI.org



في غضون ذلك ، يبلغ قطر مجرتنا ما بين 170000 و 200000 سنة ضوئية وتحتوي على ما بين 200 و 400 مليار نجم. حتى لو افترضنا أن 1٪ فقط من تلك النجوم لديها كواكب ، وأن 1٪ من تلك الكواكب يمكن أن تدعم الحياة ، وأن 1٪ منها أنتجت حياة ذكية ، وأن 1٪ من هذه الحياة ازدهرت في حضارة متقدمة ، لا يزال ذلك يعني 2000 حضارة يمكن أن تكون هناك!

تم إضفاء الطابع الرسمي على هذه الحجة بعد حوالي عقد من قبل عالم الفلك الأمريكي وباحث SETI الدكتور فرانك دريك. خلال اجتماع في منشأة جرين بانك في عام 1961 ، التقى عدد من العلماء لمناقشة استخدام التلسكوبات الراديوية للبحث عن الإشارات التي بدت مصطنعة في الأصل. استعدادًا لهذا الاجتماع ، أعد دريك معادلة لخصت ما كان باحثو SETI يعملون معه.

ال معادلة دريك ، وسيسمى بعد ذلك ، يمكن تلخيصها رياضيًا على النحو التالي:

N = ص*x وصx نوx والx وأناx وج× إل

أيننهو عدد الحضارات في مجرتنا التي يمكننا التواصل معها ،ص*هو متوسط ​​معدل تكون النجوم ،Fصهو جزء النجوم التي لها كواكب ،نو هو عدد الكواكب التي يمكنها دعم الحياة ،Fالهو الرقم الذي سيطور الحياة ،Fأنا هو الرقم الذي سيطور الحياة الذكية ،ناديهو عدد الحضارات المتقدمة تقنيًا ، والهو الوقت الذي سيتعين عليهم فيه إرسال الإشارات إلى الفضاء.

معادلة دريك ، وهي صيغة رياضية لاحتمالية إيجاد الحياة أو الحضارات المتقدمة في الكون. الائتمان: جامعة روتشستر

كما قال الدكتور دريك لاحقًا عن إنشاء المعادلة:

'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 '.

مسألة مقياس

يأخذ مقياس كارداشيف اسمه من عالم الفيزياء الفلكية السوفيتي والروسي نيكولاي كارداشيف الذي اقترح أنه يمكن تصنيف الحضارات خارج كوكب الأرض بناءً على كمية الطاقة التي يمكنها تسخيرها. في مقالته عام 1964 بعنوان ' نقل المعلومات من قبل الحضارات خارج كوكب الأرض ، 'اقترح مخططًا ثلاثي المستويات -' مقياس كارداشيف '- يتكون مما يلي:

  • حضارات النوع الأول ، (المعروفة أيضًا باسم حضارات الكواكب) هي تلك التي يمكنها استخدام وتخزين كل الطاقة المتاحة على كوكبها (حوالي 4 × 1012واط)
  • الحضارات من النوع الثاني (المعروفة أيضًا بالحضارات النجمية) هي تلك الحضارات القادرة على استخدام والتحكم في طاقة نظامها النجمي بأكمله (~ 4 × 1026واط)
  • الحضارات من النوع الثالث (المعروفة أيضًا باسم الحضارات المجرية) هي تلك الحضارات التي يمكنها التحكم في طاقة مجرة ​​بأكملها (~ 4 × 1037واط)

في كتابه عام 1973 بعنوان الارتباط الكوني: منظور خارج الأرض ، ادعى كارل ساجان ، المتخصص في الاتصال العلمي الشهير ، أنه يجب أن يكون هناك نوع 0 مدرج على المقياس لأن البشرية لم تحقق بعد المستوى الأول من التطور. كما قال ساجان:

'حضارة من النوع الأول قادرة على جمع ما يعادل إنتاج الطاقة الحالي لكوكب الأرض بأكمله لأغراض الاتصالات - والذي يستخدم الآن للتدفئة والكهرباء والنقل وما إلى ذلك ؛ مجموعة كبيرة ومتنوعة من الأغراض بخلاف التواصل مع حضارات خارج كوكب الأرض. من خلال هذا التعريف ، فإن الأرض ليست بعد حضارة من النوع الأول ... سيتم تصنيف حضارتنا الحالية على أنها شيء مثل النوع 0.7 '.

بناءً على هذه المعلمات ، لم تكن حضارة النوع الأول قد نمت لتحتل مساحة سطح كوكبها بالكامل فحسب ، بل كانت ستستعمر أيضًا مدارًا أرضيًا منخفضًا (LEO). يمكن التعرف على مثل هذه الحضارة بواسطة صائدي الكواكب الخارجية من خلال البحث عن سحب من الأقمار الصناعية حول الكوكب (ويعرف أيضًا باسم. أحزمة كلارك ) ، والتي ستكون مرئية أثناء عبور الكواكب.

من الأفضل تمثيل الحضارة من النوع الثاني ، وفقًا لكارداشيف ، على أنها حضارة قادرة على بناء بنية عملاقة حول نجمها (أي دايسون سفير ). سيسمح هذا للحضارة بتسخير كل الطاقة التي تنتجها شمسها ، بالإضافة إلى مضاعفة مقدار المساحة الصالحة للسكن في نظامها الأصلي بشكل كبير.

نجاح باهر! يتم تمثيل الإشارة كـ '6EQUJ5'. الائتمان: مرصد راديو الأذن الكبيرة / NAAPO

يصعب وصف حضارة من النوع الثالث ، لكن العديد من المنظرين جادلوا بأن ETIs المتقدمة بما فيه الكفاية يمكن أن تبني هياكل عملاقة حول مجرتهم بأكملها ، أو حول المنطقة الأساسية لمجرتهم من أجل تسخير طاقة الثقب الأسود الهائل (SMBH). بغض النظر ، من العدل أن نقول إن حضارة قادرة على تسخير طاقة مجرتها بأكملها سيكون من المستحيل عدم ملاحظتها.

اين يرسم الخط؟

في مقالته ، جادل هانسون بأن 'المرشح' يجب أن يقع في مكان ما بين النقطة التي تظهر فيها الحياة على كوكب ما (النشوء التلقائي) والنقطة التي تصبح فيها حضارة بين الكواكب أو بين النجوم. باستخدام الحياة على الأرض وظهور البشرية كنموذج ، حدد هانسون عملية من تسع خطوات يجب أن تتبعها الحياة للوصول إلى نقطة أن تصبح حضارة ترتاد الفضاء. وشملت هذه:

  1. نظام النجوم الصالحة للسكن (الكائنات العضوية والكواكب الصالحة للسكن)
  2. جزيئات التكاثر (مثل RNA)
  3. حياة وحيدة الخلية بدائية النواة
  4. الحياة أحادية الخلية حقيقية النواة
  5. التكاثر الجنسي
  6. حياة متعددة الخلايا
  7. الحيوانات القادرة على استخدام الأدوات
  8. الحضارة الصناعية
  9. استعمار واسع النطاق

وفقًا لفرضية Great Filter ، يجب أن تكون إحدى هذه الخطوات على الأقل غير محتملة. إما أن الحياة تواجه صعوبة في الخروج من المواد غير العضوية في وقت مبكر ، أو تزداد احتمالات الفشل الكارثي مع تقدم الأنواع أكثر فأكثر. لأي من هذين الاحتمالين عواقب وخيمة على الجنس البشري.

إذا كان المرشح في خطوة مبكرة ، فإن وجود أشكال الحياة المعقدة (بما في ذلك البشر) أمر نادر الحدوث ونحن نتغلب على الصعاب بمجرد وجودنا هنا. من ناحية أخرى ، إذا كان المرشح موجودًا في خطوة لاحقة ، فلا بد أن العديد من مؤشرات ETI قد وصلت إلى مستوى تطورنا الحالي ، لكنها فشلت في التقدم إلى أبعد من ذلك (لأي سبب كان). هذا يعني أن النقطة التي من المحتمل أن يصبح فيها الانقراض تنتظرنا.

لهذا السبب ، يشعر الكثيرون أن اكتشاف الحياة خارج الأرض لن يكون سببًا للاحتفال. أو كما لخص نيك بوستروم:

'تبدأ بمليارات ومليارات من نقاط الإنبات المحتملة للحياة ، وينتهي بك الأمر بمجموع صفر من الحضارات خارج كوكب الأرض يمكننا ملاحظته. لذلك يجب أن يكون المرشح العظيم قويًا بما يكفي - أي يجب أن تكون الخطوات الحاسمة غير محتملة بدرجة كافية - حتى مع وجود العديد من المليارات من النرد ، ينتهي المرء بلا شيء: لا كائنات فضائية ، ولا مركبة فضائية ، ولا إشارات ، على الأقل لا شيء يمكننا اكتشافه في رقبتنا من الغابة '.

على أي حال ، من المؤكد أنه لم يصل أي نوع في مجرتنا إلى الخطوة التاسعة. وإلا لكان الدليل على وجودها في كل مكان. لذا فمن الممكن تمامًا ألا تقوم الأنواع الذكية بالانتقال من الخطوة الثامنة إلى الخطوة التاسعة. لذلك فمن الممكن تمامًا ألا تنتقل الأنواع الذكية من الخطوة الثامنة إلى الخطوة التاسعة - أي من النوع الأول إلى النوع الثاني من الحضارة).

القرارات الممكنة

في النهاية ، لا ينفصل الفلتر العظيم ومفارقة فيرمي ، ومحاولات حل أحدهما تتطفل دائمًا على الآخر. على سبيل المثال ، وضع المرشح في مرحلة مبكرة من عملية هانسون المكونة من تسع خطوات سيكون بمثابة استنتاج أن البشرية لم تجد أي دليل على وجود حياة ذكية لأنها غير موجودة - وهذا هو أساس تخمين هارت تيبلر .

من ناحية أخرى ، إذا كانت الحياة الذكية موجودة هناك ، ولكن الظروف التي تطورت في ظلها نادرة ، فإننا نترك النتيجة الحتمية المتمثلة في أننا ببساطة لم نعثر على أي دليل حتى الآن. هذا هو المنطق الدقيق الذي يكمن وراءفرضية الأرض النادرة، وهو حل آخر محتمل لمفارقة فيرمي.

أو ، كما لوحظ بالفعل ، يمكن أن تكون طبيعة الحياة الذكية هي تدمير نفسها نتيجة للتقدم التكنولوجي. قد يكون هذا نتيجة حرب نووية ، تغير المناخ أو تطوير الذكاء الاصطناعي أو غيره من الوسائل. كما لخص ساجان وشكلوفسكي في عام 1966 ،' البحث عن ذكاء خارج الأرض ':

'الإغراء هو استنتاج أنه لا يوجد سوى عدد قليل من الحضارات المتقدمة خارج كوكب الأرض - إما لأننا من أوائل الحضارات التقنية التي ظهرت ، أو لأن مصير كل هذه الحضارات هو تدمير نفسها قبل أن تصبح أبعد من ذلك بكثير على امتداد.'

صورة للمنطقة الوسطى من مجرة ​​درب التبانة. الائتمان: UCLA SETI Group / Yuri Beletsky ، مرصد كارنيجي لاس كامباناس

باستخدام الإنسانية كنموذج ، يمكن للمرء أن يجادل في أن العديد من التهديدات الوجودية التي نواجهها هي نموذجية للحضارات على مستوى تطورنا. هناك العديد من القرارات الأخرى المقترحة ، مثل ETIs ليست غير موجودة أو ميتة ، ولكنها في حالة السبات - ويعرف أيضًا باسم. ال فرضية الاستيفاء . هناك نظرية مفادها أنه يمكنهم تجنب الاتصال حتى لا يتدخلوا في تطورنا (فرضية حديقة الحيوان) ، أو لحماية أنفسهم!

لقد تم اقتراح أن البشرية قد تم عزلها عن عمد بواسطة ETI (المعروف أيضًا باسمفرضية القبة السماوية) حتى يتمكنوا من دراستنا عن كثب. بالطبع ، هذه نظريات - مثل مفارقة فيرمي نفسها - لا يمكن حلها حتى يتم العثور على دليل لوجود ذكاء خارج كوكب الأرض. كما قال العالم الشهير ومؤلف سان فرانسيسكو آرثر سي كلارك ذات مرة:

هناك احتمالان: إما أننا وحدنا في الكون أو لا. كلاهما مرعب بنفس القدر '.

لقد كتبنا العديد من المقالات الشيقة حول المرشح العظيم ، ومفارقة فيرمي ، والبحث عن ذكاء خارج الأرض (SETI) ، والمفاهيم ذات الصلة هنا في Universe Today.

هنا اين هم الفضائيين؟ كيف يمكن أن يؤثر 'المرشح العظيم' على التقدم التكنولوجي في الفضاء و لماذا سيكون العثور على حياة غريبة أمرًا سيئًا. المرشح العظيم و كيف يمكن أن نجد كائنات فضائية؟ البحث عن ذكاء خارج الأرض (SETI) ، و فريزر وجون مايكل جوديير يناقشان مفارقة فيرمي .

وتأكد من إطلاعك على بقية سلسلة مفارقة Beyond Fermi:

لدى Astronomy Cast بعض الحلقات الشيقة حول هذا الموضوع. هنا الحلقة 24: مفارقة فيرمي: أين كل الفضائيين؟ و الحلقة 110 و الحلقة 168 و الحلقة 273 .

مصادر: