إذا كان الأجانب هناك ، فسنلتقي بهم في غضون بضع مئات مليون سنة

قبل سبعين عامًا ، طرح عالم الفيزياء النووية الإيطالي الأمريكي إنريكو فيرمي سؤالاً على زملائه خلال أ محادثة وقت الغداء . إذا كانت الحياة شائعة في كوننا ، فلماذا لا نرى أي دليل على نشاطها هناك (ويعرف أيضًا باسم 'أين الجميع؟') بعد سبعين عامًا ، أطلق هذا السؤال العديد من الحلول المقترحة مثل كيفية الذكاء خارج كوكب الأرض ( قد تكون ETIs) شائعة ، ولكنها تمر دون أن تلاحظها أدواتنا.

بعض الاحتمالات التي تم أخذها في الاعتبار هي أن البشرية قد تكون وحيدة في الكون ، في وقت مبكر للحفلة ، أو ليست في وضع يمكنها من ملاحظة أي شيء بعد. لكن في دراسة حديثة ، روبن هانسون (مبتكر مرشح رائع ) ويقدم فريق متعدد التخصصات نموذجًا جديدًا لتحديد موعد وصول الأجانب إلى هنا. وفقًا لدراستهم ، فإن البشرية هي مبكرة للكون وستلتقي بالآخرين في غضون 200 مليون إلى 2 مليار سنة من الآن.

بالإضافة إلى كونه شريكًا في معهد مستقبل الإنسانية (FHI) بجامعة أكسفورد ، يعمل روبن هانسون أيضًا أستاذًا للاقتصاد في جامعة جورج ميسون . وانضم إليه زملاء من جامعة دورهام مركز نظرية الجسيمات و ال قسم العلوم الرياضية ، جامعة كارنيجي ميلون قسم التعلم الآلي ، وشركة التجارة الدولية القفز للتجارة .

لتقسيمها بإيجاز ، يفترض 'نموذج المخلوقات الفضائية' أن الحضارات تولد وفقًا لسلسلة من الخطوات المشابهة لما نراه مع التطور البيولوجي للحياة هنا على الأرض. هذه الحضارات ، التي يشير إليها هانسون وزملاؤه باسم 'حضارات الاستيلاء' (GCs) ، ستتوسع بعد ذلك بمعدل مشترك ، وتغير حجم المساحة التي تشغلها ، وتمنع الحضارات المتقدمة تقنيًا (على غرار المكان الذي توجد فيه البشرية اليوم) من الظهور في هذه المجلدات. يحتوي النموذج على ثلاث معاملات ، تتكون من:

• سرعة (سرعات) التوسع من حقيقة أننا لا نرى أحجامًا فضائية عالية في سمائنا ،
• القوة (ن) من تاريخ الأحداث الهامة في تطور الحياة على الأرض ،
• ثابت (ك) بافتراض أن تاريخنا هو عينة عشوائية من تواريخ ظهورها.

يفترض النموذج أن سرعة توسع الحضارات الفضائية يمكن تقديرها بناءً على حقيقة أننا (بعد 13.8 مليار سنة من الانفجار العظيم) لا نكتشف وجودها في هذا الوقت ، وهو مقدار الوقت الذي يستغرقه تطور الحياة المتقدمة (بناءً على) وافتراض أن موقع البشرية في المكان والزمان ليس أمرًا غير معتاد ، بالنسبة لظهور الحضارات المتقدمة والمتوسعة (على غرار مبدأ كوبرنيكان ).

من هذا ، هانسون وفريقه علاوة على ذلك ، تمكن هانسون وزملاؤه من إنتاج تقديرات حول مكان وجود المراكز العالمية في كوننا ، ومقدار الكون الذي احتلوه حتى الآن ، والمدة التي سيستغرقها قبل أن نواجههم.

'اين الجميع؟'

المعلمة الأولى (س) يعود إلى مفارقة فيرمي ، كما صاغها في البداية مايكل هارت وفرانك تيبلر) ، والتي تشير إلى التباين الواضح بين الاحتمال الإحصائي للحياة الذكية في كوننا وغياب الدليل على ذلك. ضمن هذا الإطار النظري ، يضطر العلماء إلى إيجاد تفسيرات لكيفية وجود الحياة الذكية في كل مكان ، لكنها ظلت غير مرئية للأدوات البشرية حتى الآن.

كما لوحظ ، نتج عن هذا العديد من القرارات المقترحة على مدى العقود القليلة الماضية. تتضمن بعض الاعتبارات الرئيسية الجدول الزمني للكون وتطور الحياة على الأرض. تشير التقديرات الحالية إلى أن عمر الكون يبلغ 13.8 مليار سنة (± 40 مليون سنة) ، بينما تشكل النظام الشمسي وكوكب الأرض منذ 4.5 مليار سنة تقريبًا. استنادًا إلى أحدث الأدلة المتحجرة ، يُعتقد أن أقدم أشكال الحياة قد ظهرت منذ 4.2 إلى 3.8 مليار سنة.

في هذه الأثناء ، كانت البشرية موجودة فقط منذ 200000 عام من تاريخ الأرض وتمتعت فقط بمستوى من التطور التكنولوجي الذي يسمح بإجراء استطلاعات SETI لمدة 70 عامًا تقريبًا. نظرًا للتفاوت بين هذه الأرقام ، يجادل العديد من العلماء بأنه من السهل أن نفترض أن البشرية يمكن أن تكون الذكاء الأكثر تقدمًا (أو الأسوأ من ذلك) في الكون.

من ناحية أخرى ، يجادل البعض بأنه إذا ظهرت الأنواع الذكية قبل ملايين أو بلايين السنين قبل وجود البشر ، ألم تكن لتستمر في احتلال الكون المرئي إلى حد كبير؟ ألا تدعم حقيقة أننا لا نرى أي مجموعات مشتركة عندما ننظر إلى سماء الليل فكرة أنه لا يوجد أحد هناك ، أو على الأقل ليس في وضع يسمح له بالتواصل معنا حتى الآن؟

لا يزال البعض الآخر يجادل في أن 4.5 مليار جدول زمني تطوري يعني أن النجوم والكواكب الأطول عمرا فقط هي التي يمكنها دعم الحياة ، مثل النوع M (الأقزام الحمراء). من المعروف أن هذه النجوم تتمتع بعمر طويل بشكل لا يصدق ، وتبقى في طور تسلسلها الرئيسي لما يصل إلى تريليونات السنين. في نفس الوقت ، مؤخرا كوكب خارجي تشير الدراسات الاستقصائية إلى أنها المكان الأكثر احتمالاً للعثور عليه الكواكب الصخرية التي تدور داخل مناطقها الصالحة للسكن (HZs) . كما أوضح هانسون لـ Universe Today عبر البريد الإلكتروني:

'95٪ من الكواكب تدور حول نجوم أطول عمرا من نجومنا ، ويعيش معظمها لفترة أطول من تريليون سنة. علاوة على ذلك ، يجب أن تظهر الحياة المتقدمة مثلنا في نهاية حياة الكوكب ، حيث يجب أن تتطور الحياة أولاً عبر العديد من المراحل. لذلك نحن في وقت مبكر جدًا مقارنة بالوقت الذي نتوقع فيه ظهور حياة متقدمة '.

لذلك ، في حين أن كوكبنا كان موجودًا فقط خلال الـ 30٪ الماضية من الكون ، فإن جدولنا الزمني التطوري يتوافق مع 1٪ من أعمار الكواكب طويلة العمر. بشكل أساسي ، هذا يعني أن 99٪ من أشكال الحياة المتقدمة في كوننا ستظهر بعد اليوم. أضف إلى ذلك حقيقة أننا لا نرى دليلًا على احتلال حضارات فضائية لغالبية الكون (وهو أمر يزداد احتمالًا بمرور الوقت) ، ويترك المرء مع الاستنتاج السابق الذي مفاده أن الإنسانية هي 'وصول مبكر'.

يخطو بجد!

المعلمة الثانية (ن) على فكرة أنه يمكن نمذجة التطور البيولوجي بناءً على عدد من الخطوات. تم تقديم هذا المفهوم من قبل الفيزيائي الأسترالي وزميل الجمعية الملكية (FRS) براندون كارتر ، المشهور بصياغة مبدأ أنثروبي . ردًا على ما رآه امتدادًا مفرطًا لمبدأ كوبرنيكوس في علم الكونيات ، ينص هذا المبدأ على أن وجود الحياة الذكية بحد ذاته يشير إلى أن الكون نفسه يفضي إلى خلقه.

في دراسة عام 1983 بعنوان ' مبدأ الإنسان وآثاره على التطور البيولوجي ، 'قدم كارتر نموذجًا إحصائيًا لكيفية نشوء حضارات مثل حضارتنا من مادة ميتة بسيطة عبر سلسلة من الخطوات الوسيطة. منذ ذلك الحين ، بنى العديد من العلماء على نموذجه ، والذي يتضمن هانسون نفسه. في عام 1996 ، نشر هانسون مقالًا بعنوان ' التصفية الكبرى - هل اقتربنا من تجاوزها؟ 'حيث اقترح أن تكون مفارقة فيرمي نتيجة لواحدة أو أكثر من هذه الخطوات غير محتملة.

باستخدام الحياة على الأرض كقالب ، جادل هانسون بأن هناك ثماني خطوات محتملة بين أقدم أشكال الحياة المعروفة وأين توجد البشرية اليوم ، مع الخطوة التاسعة التي تمثل مستقبلنا المحتمل. تتكون من:

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

مع كل خطوة ، يزداد احتمال الفشل ، وهو الموقف الذي لخصه هانسون باستخدام تشبيه القفل. تخيل أن لديك سلسلة من الأقفال التي تحتاج إلى اختيارها قبل الموعد النهائي ، وأن لديهم مستويات مختلفة من الصعوبة. احتمالات انتقاء جميع الأقفال قبل انتهاء الموعد النهائي هي قانون قوى ، حيث يؤدي التغيير في كمية ما إلى ارتفاع نسبي في كمية أخرى.

من أجل هذه الدراسة ، أعاد هانسون وزملاؤه النظر في هذه الخطوات ، مع الأخذ في الاعتبار أن بعضها قد يستغرق وقتًا أطول لتحقيقه من الآخرين (ما يصنفونه على أنه خطوات 'سهلة' أو 'صعبة'). مزيج هذه الخطوات هو ما أشاروا إليه باسم 'قانون قوة الخطوات الصلبة' ، حيث يكون لكل خطوة تأثير على ما إذا كان يمكن للأنواع أن تتقدم بشكل كافٍ قبل أن تشغل GC أخرى مساحتها وتقوم بقمعها. كما أوضحها هانسون:

'يشير توقيت الأحداث في تاريخ الحياة على الأرض إلى وجود 3-9 خطوات صعبة يجب أن تمر بها الحياة للوصول إلى مستوانا وأن معظم الكواكب مثل كوكبنا لا تصل أبدًا إلى مستواها قبل أن تغلق نافذة الحياة على ذلك الكوكب قال هانسون. وبالتالي ، فإن الحياة المتقدمة مثل حياتنا نادرة. يمكننا أيضًا أن نرى أنه نادر لأننا لا نرى أي حياة على المستوى الأكثر تقدمًا لإحداث تأثيرات مرئية كبيرة على الكون.

'وبالتالي ، فإننا نعلم أن هناك' مرشحًا رائعًا 'يقف بين المادة الميتة البسيطة وإطالة الحياة الدائمة. يسمح لنا تحليلنا الجديد بتقدير الحجم العددي لهذا المرشح. تظهر الحياة المتقدمة على مستوى الكائنات الفضائية الخادعة مرة واحدة تقريبًا لكل مليون مجرة ​​قبل الموعد النهائي للأجانب الخاطفين '.

بعبارة أخرى ، هناك موعد نهائي للحياة المتقدمة في الكون ، حيث يجب أن تظهر وتصل إلى التعقيد قبل أن تتفوق عليها الأنواع الأكثر تقدمًا والأقدم. بعيدًا عن وضع البشرية بمفردها في الكون ، فإن احتمالية أن تكون البشرية قد وصلت مبكرًا تشير إلى وجود الكثير من GCs هناك ، بالإضافة إلى تلك التي لم تصل بعد إلى مرحلة متقدمة من التطور.

مخططات توضح نتيجة عشوائية عينة من نموذج GC في أبعاد مكانية واحدة (1D) واثنين (2D). الائتمان: هانسون (وآخرون)

وأضاف هانسون: 'إذا ظهرت الحضارات الفضائية بشكل عشوائي ثم توسعت لتعيد تشكيل الكون ، فعندما يمتلئ الكون كله بمثل هذه الكائنات الفضائية ، لن تكون هناك أي أماكن متبقية لتتطور الحياة إلى مستوانا'. 'وهذا يعني أن' الكائنات الفضائية الملتقطة 'تضع موعدًا نهائيًا يجب أن تظهر فيه الحياة المتقدمة. هذا الموعد النهائي هو في غضون بضعة مليارات من السنين من الآن. بالنسبة إلى ذلك الموعد النهائي ، لم نكن مبكرًا '.

الذهاب بصوت عال!

المعلمة النهائية (إلى) على افتراض أن الوقت والمكان اللذين نشغلهما يمثلان القاعدة (كما لوحظ بالفعل ، فرضية كوبرنيكان). وفقًا لنموذج GC ، هذا هو نتيجة تأثير الاختيار حيث ستتوسع الحياة الفضائية المتقدمة في النهاية لملء الكون. يثير هذا الجانب الأخير الذي اعتبره هانسون وفريقه ، وهو كيف تجعل الحضارات الأقل تطورًا الانتقال لتصبح مجتمعات عالمية - ويعرف أيضًا باسم. انتقل من 'الهدوء' إلى 'الصاخبة'.

تسمى الحضارات الصاخبة لأنها تزيد من حجمها (من الفضاء) ، وتغير مظهر أحجامها (تظهر علامات النشاط تنتج بصمات تكنولوجية). الحضارات الهادئة هي تلك التي لا تزيد من حجمها أو تغيرها ، والتي تصف بشكل فعال مستوى تطورنا الحالي. بالنظر إلى الوقت ، ستتقدم الحضارات الهادئة (إذا نجت) إلى درجة أنها أيضًا ستصدر صوتًا مرتفعًا ، بشرط أن تفعل ذلك قبل انقضاء الموعد النهائي.

مع تحديد هذه المعلمات ، قام هانسون وزملاؤه بمحاكاة كيفية الاختلافات في سرعة تمدد الخلايا الجذعية (GCs) (س) والوقت الذي تستغرقه الحياة لتتطور (ن) ستؤدي إلى نتائج مختلفة حول عدد الخلايا الكربونية النشطة حاليًا في كوننا ، ومقدار ما احتلوه ، و (نتيجة لذلك) متى قد نواجه GC. تم تصور هذه المتغيرات من حيث الرسوم البيانية 1D و 2D (كما هو موضح أعلاه) والرسوم المتحركة ثلاثية الأبعاد (كما هو موضح أدناه).

الستعتبر المعلمة مهمة بشكل خاص حيث سيكون اكتشاف الكائنات الفضائية الأسرع توسعًا أكثر صعوبة قبل أن تصل إلى عتبة بابنا. نظرًا لسرعة الضوء ، فإن أي نشاط في مساحة مشغولة من الفضاء سيستغرق آلاف السنين للوصول إلينا. إذا كان GC يتوسع بسرعة كافية ، فلن يصل الضوء الذي ولّده عندما بدأ التمدد لأول مرة قبل حدوثه. كما قال هانسون:

'في تاريخ نشأة حضارة عشوائية ، كان نصف الكون مليئًا بحضارات فضائية مرئية كبيرة جدًا. إذا نمت هذه ببطء شديد ، فستكون السماء مليئة بها ، دوائر ضخمة في السماء ، أكبر بكثير من البدر. ومع ذلك ، إذا نمت بسرعة الضوء ، فلن نراهم حتى وصلوا إلى هنا.

'إذا نمت بسرعة كبيرة ، مثل أكثر من نصف سرعة الضوء ، فإن معظم الأماكن التي يمكن أن تراها ستكون أماكن قد وصلوا إليها واستعمروها وتغيروا. بمعنى ، إذا تمكنا من رؤيتهم ، فمن المحتمل أن يكونوا هنا بدلاً منا. في هذه الحالة ، لن نكون موجودين '.

متى نلتقي بهم؟

في النهاية ، أشارت النتائج التي حصل عليها هانز وفريقه إلى مجموعة الاحتمالات التالية:

• تنبثق الحضارات 'الصاخبة' (GCs) من الحضارات الهادئة بمعدل مرة واحدة تقريبًا لكل مليون مجرة
• يتمددون ويزيدون حجمهم بنحو نصف سرعة الضوء
• إنهم يتحكمون حاليًا في 40-50٪ من حجم الكون
• سيتحكم كل GC في النهاية في 10⁵- 3 × 10⁷(100،000 إلى 30 مليون) مجرة

أخيرًا وليس آخرًا ، قدّروا أن البشرية من المحتمل أن تواجه أقرب GC بحوالي 200 مليون إلى 2 مليار سنة من الآن. في غضون ذلك ، تشير نمذجةهم أيضًا إلى أن احتمالات اكتشاف البشرية لعلامات النشاط التكنولوجي (المعروف أيضًا باسم 'التوقيعات التقنية') منخفضة جدًا. كما أوضح هانسون ، قد يكون هذا خبرًا سيئًا لأولئك المنخرطين في البحث عن ذكاء خارج كوكب الأرض (SETI).

قال: 'مرة واحدة لكل مليون مجرة ​​نادرة جدًا ، وإذا كانت الكائنات الفضائية هي الأنواع الوحيدة التي يمكن رؤيتها ، فإن فرص SETI في رؤية أي كائنات فضائية قريبة ستكون منخفضة جدًا'. 'ومع ذلك ، قد يكون هناك العديد من الحضارات الفضائية' الهادئة 'الموجودة هناك. كلما ارتفعت نسبة الهدوء إلى حضارات الأجانب ، كلما اقتربنا من أقرب كائنات فضائية هادئة. '

رسم توضيحي لتأثير الاختيار ، حيث تكون سرعات (سرعات) التمدد قريبة من سرعة الضوء ج ، من المحتمل أن يكون GC قد تجاوزنا بحلول الوقت الذي نراه. الائتمان: هانسون (وآخرون)

على العكس من ذلك ، كلما قل عدد الحضارات الهادئة الموجودة (بالنسبة إلى المدن الكبرى) في الوقت الحالي ، زادت فرصنا المستقبلية في أن نصبح قائدي محافظات عامة بأنفسنا. للأسف ، هذا الاحتمال يقلل أيضًا من احتمالات اكتشاف ومراقبة الحضارات الفضائية في مجرتنا. في الواقع ، يتنبأ النموذج الذي ابتكره هانسون وزملاؤه بأن 'نسبة الهدوء إلى الاستيلاء' يجب أن تكون أكثر من 10000 إلى 1 حتى نتوقع بشكل واقعي أنه حتى حضارة واحدة هادئة كانت نشطة في تاريخ مجرتنا (كاليفورنيا). . 13.5 مليار سنة).

يجب أن تصل هذه النسبة إلى 10 ملايين إلى 1 حتى نتوقع أن أي حضارة غريبة عمرها مليون عام نشطة الآن في مجرتنا. على الرغم من عدم تشجيع أي من هذه النتائج بشكل خاص لباحثي SETI ، إلا أن فريق البحث يشير إلى أنه من الممكن أن تكون أحجام المساحات التي تشغلها المراكز الأرضية أكثر دقة في المظهر وأن سرعة توسعها تكون أبطأ. في هذه الحالة ، يقدرون أنه يمكننا التنبؤ بوجود علامات في سماء الليل.

نصيحة إيجابية أخرى من هذا البحث هي حقيقة أن هذا النوع من النمذجة أصبح ممكنًا الآن. في حين أن جهود SETI المبكرة كانت موجهة من خلال التخمينات التي كانت عرضة للكثير من عدم اليقين (مثل معادلة دريك) ، لدينا الآن بيانات كافية عن أنواع النجوم والكواكب الخارجية في كوننا يمكننا عمل استنتاجات مستنيرة.

قال هانسون: 'من المثير أننا هنا الآن'. 'لم نعد نتكهن بالأجانب ؛ نحن على يقين من وجودها بشكل معقول ، ويمكننا تحديد مكانها في الزمكان. لدينا نموذج إحصائي بسيط يوضح أين هم ، وماذا يفعلون ، وأين قد نراهم أو نلتقي بهم '.

قراءة متعمقة: غراببي الأجانب و arXiv