Уравнение Дрейка

Эта статья об уравнении Фрэнка Дрейка. Чтобы узнать о других значениях, см. Уравнение Дрейка (значения) .

Фрэнк Дрейк

Уравнение Дрейка — это вероятностный аргумент, используемый для оценки количества активных, коммуникативных внеземных цивилизаций в Млечный Путь Галактике .

Уравнение было сформулировано в 1961 году Фрэнком Дрейком не для целей количественной оценки количества цивилизаций, а как способ стимулирования научного диалога на первой научной встрече по поиску внеземного разума (SETI). Уравнение суммирует основные понятия, которые должны учитывать ученые при рассмотрении вопроса о другой радиокоммуникационной жизни. Его скорее следует рассматривать как приближение, чем как серьезную попытку определить точное число.

Критика, связанная с уравнением Дрейка, сосредоточена не на самом уравнении, а на том факте, что расчетные значения некоторых его факторов являются весьма предположительными, а совокупный мультипликативный эффект заключается в том, что неопределенность, связанная с любым производным значением, настолько велика, что уравнение не может использовать для получения твердых выводов.

Уравнение

Уравнение Дрейка:

$$N=R_{*}\cdot f_{\mathrm {p} }\cdot n_{\mathrm {e} }\cdot f_{\mathrm {l} }\cdot f_{\mathrm {i} }\cdot f_{\mathrm {c} }\cdot L$$

где

• N = количество цивилизаций в галактике Млечный Путь, с которыми возможна связь (т.е. которые находятся на текущем световом конусе прошлого );

и

• R _* = средняя скорость звездообразования в нашей Галактике .
• f _p = доля тех звезд, у которых есть планеты .
• n _e = среднее количество планет, на которых потенциально может поддерживаться жизнь, на одну звезду, имеющую планеты.
• f _l = доля планет, на которых могла бы поддерживаться жизнь, на которых в какой-то момент действительно появилась жизнь.
• f _i = доля планет с жизнью, на которых развивается разумная жизнь (цивилизации).
• f _c = доля цивилизаций, разработавших технологию, которая высвобождает в космос обнаруживаемые признаки их существования .
• L = продолжительность времени, в течение которого такие цивилизации излучают обнаруживаемые сигналы в космос.

Эта форма уравнения впервые появилась в статье Дрейка 1965 года.

История

В сентябре 1959 года физики Джузеппе Коккони и Филип Моррисон статью опубликовали в журнале Nature с провокационным названием «В поисках межзвездных коммуникаций». Коккони и Моррисон утверждали, что радиотелескопы стали достаточно чувствительными, чтобы улавливать передачи, которые могут передаваться в космос цивилизациями, вращающимися вокруг других звезд. Они предположили, что такие сообщения могут передаваться на длине волны 21 см (1420,4 МГц ). Это длина волны радиоизлучения нейтрального водорода , самого распространенного элемента во Вселенной, и они рассудили, что другие разумные существа могут рассматривать это как логический ориентир в радиоспектре .

Два месяца спустя профессор астрономии Гарвардского университета Харлоу Шепли высказал предположение о количестве обитаемых планет во Вселенной, заявив: «Во Вселенной есть 10 миллионов, миллионов, миллионов солнц (10, за которыми следуют 18 нулей), подобных нашему собственному. только одна из миллионов миллионов имеет правильное сочетание химических веществ, температуры, воды, дней и ночей, чтобы поддерживать планетарную жизнь в том виде, в котором мы ее знаем. эволюция».

Через семь месяцев после того, как Коккони и Моррисон опубликовали свою статью, Дрейк начал поиск внеземного разума в эксперименте под названием «Проект Озма» . Это был первый систематический поиск сигналов от коммуникативных внеземных цивилизаций. Используя антенну диаметром 85 футов (26 м) Национальной радиоастрономической обсерватории Грин-Бэнк в Грин-Бэнк, Западная Вирджиния , Дрейк наблюдал за двумя близлежащими звездами, подобными Солнцу: Эпсилон Эридана и Тау Кита , медленно сканируя частоты, близкие к длине волны 21 см, для обнаружения шесть часов в день с апреля по июль 1960 года. Проект был хорошо спроектирован, недорог и прост по сегодняшним меркам. Он не обнаружил никаких сигналов.

Вскоре после этого Дрейк провел первую конференцию по поиску внеземной разведки, посвященную обнаружению их радиосигналов. Встреча состоялась на территории Грин-Бэнк в 1961 году. Уравнение, носящее имя Дрейка, возникло в результате его подготовки к встрече.

Планируя встречу, я за несколько дней до нее понял, что нам нужна повестка дня. Итак, я записал все, что вам нужно было знать, чтобы предсказать, насколько сложно будет обнаружить внеземную жизнь. И, глядя на них, стало совершенно очевидно, что если перемножить все это вместе, получится число N, которое соответствует количеству обнаруживаемых цивилизаций в нашей галактике. Это было направлено на радиопоиск, а не на поиск первозданных или примитивных форм жизни.

— Фрэнк Дрейк

В число десяти участников вошли организатор конференции Дж. Питер Пирман, Фрэнк Дрейк, Филип Моррисон , бизнесмен и радиолюбитель Дана Этчли, химик Мелвин Кэлвин , астроном Су-Шу Хуанг , нейробиолог Джон К. Лилли , изобретатель Барни Оливер , астроном Карл Саган и радио. -астроном Отто Струве . Эти участники назвали себя «Орденом Дельфина» (из-за работы Лилли по общению дельфинов ) и отметили свою первую встречу мемориальной доской в ​​зале обсерватории.

Полезность

Телескопическая решетка Аллена для SETI

Уравнение Дрейка представляет собой сводку факторов, влияющих на вероятность того, что мы сможем обнаружить радиосвязь от разумной внеземной жизни. Последние три параметра, fi _{Критика} , fc _L и § , неизвестны, и их очень трудно оценить, их значения варьируются на многие порядки (см. ) . Следовательно, польза уравнения Дрейка заключается не в решении, а скорее в рассмотрении всех различных концепций, которые ученые должны учитывать при рассмотрении вопроса о жизни в других местах. и дает вопросу о жизни в других местах основу для научного анализа . Уравнение помогло привлечь внимание к некоторым конкретным научным проблемам, связанным с жизнью во Вселенной, например абиогенезу , развитию многоклеточной жизни и развитию самого интеллекта .

В рамках существующих человеческих технологий любой практический поиск далекой разумной жизни обязательно должен быть поиском какого-то проявления далекой технологии. Спустя примерно 50 лет уравнение Дрейка по-прежнему имеет основополагающее значение, поскольку оно представляет собой «дорожную карту» того, что нам нужно изучить, чтобы решить этот фундаментальный экзистенциальный вопрос. Это также составило основу астробиологии как науки; хотя для придания контекста допускаются спекуляции, астробиология занимается прежде всего гипотезами , которые прочно вписываются в существующие научные теории . За около 50 лет SETI ничего не удалось найти, хотя радиотелескопы, методы приемников и вычислительные возможности значительно улучшились с начала 1960-х годов. Усилия SETI с 1961 года окончательно исключили широкое распространение инопланетных излучений вблизи длины волны 21 см частоты водорода .

Оценки

Первоначальная смета

Существуют значительные разногласия по поводу значений этих параметров, но «обоснованные предположения», использованные Дрейком и его коллегами в 1961 году, были следующими:

• Р _* = 1 год ⁻¹ (в среднем за всю жизнь галактики образовывалась 1 звезда в год; это считалось консервативным)
• f _p = от 0,2 до 0,5 (от одной пятой до половины всех образовавшихся звезд будут иметь планеты)
• n _e = от 1 до 5 (звезды с планетами будут иметь от 1 до 5 планет, способных к развитию жизни)
• f _l = 1 (на 100% этих планет появится жизнь)
• f _i = 1 (100% из них разовьют разумную жизнь)
• f _c = от 0,1 до 0,2 (10–20% из них смогут общаться)
• L = где-то между 1000 и 100 000 000 лет.

Вставка приведенных выше минимальных чисел в уравнение дает минимальное значение N, равное 20 (см.: Диапазон результатов ). Вставка максимальных чисел дает максимум 50 000 000. Дрейк утверждает, что, учитывая неопределенности, первоначальная встреча пришла к выводу, что N ≈ L существует от 1 000 до 100 000 000 планет с цивилизациями и, вероятно, в Галактике Млечный Путь .

Текущие оценки

В этом разделе обсуждаются и пытаются перечислить лучшие текущие оценки параметров уравнения Дрейка.

Скорость звездообразования в этой Галактике, R _∗

Расчеты НАСА и Европейского космического агентства , проведенные в 2010 году, показывают, что скорость звездообразования в этой Галактике составляет около 0,68–1,45 М _☉ материала в год. Чтобы получить количество звезд в год, мы делим это значение на начальную функцию масс (IMF) звезд, где средняя масса новой звезды составляет около 0,5 M _☉ . Это дает скорость звездообразования около 1,5–3 звезд в год.

Доля тех звезд, у которых есть планеты, f _p

Анализ исследований по микролинзированию в 2012 году показал, что f _p может приближаться к 1, то есть звезды обращаются вокруг планет как правило, а не исключение; и что на каждую звезду Млечного Пути приходится одна или несколько связанных планет.

Среднее количество планет, на которых может поддерживаться жизнь, на одну звезду, имеющую планеты, n _e

В ноябре 2013 года астрономы сообщили, основываясь на «Кеплер» данных космической миссии , что может существовать до 40 миллиардов земного размера, планет вращающихся по орбитам в обитаемых зонах солнцеподобных звезд и красных карликов в пределах Галактики Млечный Путь . 11 миллиардов из этих предполагаемых планет могут вращаться вокруг звезд, подобных Солнцу. Поскольку в галактике около 100 миллиардов звезд, это означает, что f _p · n _e составляет примерно 0,4. Ближайшая планета в обитаемой зоне — Проксима Центавра b , которая находится примерно в 4,2 световых годах от нас.

На заседании Зеленого банка было достигнуто согласие, что n _e минимальное значение должно составлять от 3 до 5. Голландский научный журналист Говерт Шиллинг высказал мнение, что это оптимистично. Даже если планеты находятся в обитаемой зоне , количество планет с нужным соотношением элементов оценить сложно. Брэд Гибсон, Йеше Феннер и Чарли Лайнуивер определили, что около 10% звездных систем в Галактике Млечный Путь пригодны для жизни, поскольку содержат тяжелые элементы, находятся вдали от сверхновых и стабильны в течение достаточного времени.

Открытие многочисленных газовых гигантов, находящихся на близких орбитах со своими звездами, поставило под сомнение то, что планеты, поддерживающие жизнь, обычно переживают формирование своих звездных систем. Так называемые горячие юпитеры могут мигрировать с далеких орбит на близкие, нарушая при этом орбиты обитаемых планет.

С другой стороны, разнообразие звездных систем , которые могут иметь обитаемые зоны, не ограничивается только звездами солнечного типа и планетами размером с Землю. Сейчас подсчитано, что даже планеты, находящиеся в приливном состоянии вблизи красных карликов , могут иметь обитаемые зоны . хотя вспышечное поведение этих звезд может свидетельствовать против этого. Возможность существования жизни на спутниках газовых гигантов (таких как Европа спутник Юпитера или спутники Титан Сатурна и Энцелад) добавляет дополнительную неопределенность к этой цифре.

Авторы гипотезы редкой Земли предлагают ряд дополнительных ограничений на обитаемость планет, в том числе нахождение в галактических зонах с достаточно низким уровнем радиации, высокой металличностью звезд и достаточно низкой плотностью, чтобы избежать чрезмерной бомбардировки астероидами. Они также предполагают, что необходимо иметь планетную систему с большими газовыми гигантами, обеспечивающими защиту от бомбардировок, без горячего Юпитера ; и планета с тектоникой плит , большая луна, создающая приливные бассейны, и умеренный наклон оси, вызывающий сезонные колебания.

Часть вышеперечисленного, которая действительно способствует развитию жизни, f _l

Геологические данные с Земли позволяют предположить, что f _l может быть высоким; Жизнь на Земле, по-видимому, началась примерно в то же время, когда возникли благоприятные условия, что позволяет предположить, что абиогенез может быть относительно распространенным явлением, если условия будут подходящими. Однако эти доказательства рассматривают только Землю (единственную модель планеты) и содержат антропный уклон , поскольку исследуемая планета была выбрана не случайно, а живыми организмами, которые уже населяют ее (нами). С точки зрения классической проверки гипотез , без предположения, что основное распределение f _l одинаково для всех планет Млечного Пути, существует нулевые степени свободы , что не позволяет сделать достоверные оценки. Если бы жизнь (или свидетельства прошлой жизни) была найдена на Марсе , Европе , Энцеладе или Титане , которая развивалась независимо от жизни на Земле, это означало бы, что значение f _l близко к 1. Хотя это привело бы к увеличению числа степеней свободы. от нуля до единицы, в любой оценке останется большая неопределенность из-за небольшого размера выборки и вероятности того, что они не будут действительно независимыми.

Противодействие этому аргументу заключается в том, что нет никаких доказательств того, что абиогенез происходит на Земле более одного раза, то есть вся земная жизнь имеет общее происхождение. Если бы абиогенез был более распространенным, можно было бы предположить, что он происходил на Земле более одного раза. Ученые искали это, ища бактерии , не связанные с другой жизнью на Земле, но ни одна из них пока не найдена. Также возможно, что жизнь возникла более одного раза, но другие ветви были вытеснены конкуренцией, погибли в результате массового вымирания или были потеряны каким-либо другим образом. Биохимики Фрэнсис Крик и Лесли Оргел особо подчеркнули эту неопределенность: «В настоящий момент у нас нет вообще никаких средств узнать», «вероятно ли, что мы окажемся одни в галактике (Вселенной)» или «в галактике может кишеться множество жизнь во многих различных формах». В качестве альтернативы абиогенезу на Земле они предложили гипотезу направленной панспермии , которая утверждает, что земная жизнь началась с «микроорганизмов, намеренно посланных сюда технологическим обществом на другую планету, посредством специального беспилотного космического корабля дальнего действия».

В 2020 году в статье ученых из Ноттингемского университета был предложен «астробиологический принцип Коперника», основанный на принципе посредственности , и предположено, что «разумная жизнь будет формироваться на других [землеподобных] планетах, как это произошло на Земле, поэтому через несколько миллиардов лет жизнь автоматически сформировалась бы как естественная часть эволюции». рамках авторов f _l , fi _В и f _c имеют вероятность 1 (достоверность). Их итоговые расчеты показывают, что в галактике на данный момент существует более тридцати технологических цивилизаций (без учета погрешностей).

Часть вышеперечисленного, которая развивает разумную жизнь, f _i

Эта ценность остается особенно спорной. Те, кто выступает за низкое значение, например биолог Эрнст Майр , указывают, что из миллиардов видов, существовавших на Земле, только один стал разумным, и из этого делают вывод о крошечном значении f _i . Аналогичным образом, гипотеза о редкой Земле, несмотря на низкое значение n _e, указанное выше, также предполагает, что низкое значение f _i доминирует в анализе. Сторонники более высоких ценностей отмечают общую сложность жизни с течением времени и приходят к выводу, что появление интеллекта почти неизбежно. подразумевая, что f _i приближается к 1. Скептики отмечают, что большой разброс значений этого и других факторов делает все оценки ненадежными. (См. Критика ).

Кроме того, хотя кажется, что жизнь возникла вскоре после образования Земли, кембрийский взрыв , в результате которого возникло большое разнообразие многоклеточных форм жизни, произошел спустя значительное время после образования Земли, что предполагает возможность того, что были необходимы особые условия. Некоторые сценарии, такие как « снежный ком Земли » или исследования событий вымирания, указывают на возможность того, что жизнь на Земле относительно хрупка. Исследование любой прошлой жизни на Марсе актуально, поскольку открытие того, что жизнь действительно сформировалась на Марсе, но прекратила свое существование, может повысить оценку f _l , но будет указывать на то, что в половине известных случаев разумная жизнь не развивалась.

На оценки f _i повлияло открытие того, что орбита Солнечной системы является круговой в галактике и находится на таком расстоянии, что она остается вне спиральных рукавов в течение десятков миллионов лет (уклоняясь от излучения новых звезд ). Кроме того, большая луна Земли может способствовать эволюции жизни, стабилизируя ось вращения планеты .

Была проведена количественная работа, чтобы начать определять $f_{\mathrm {l} }\cdot f_{\mathrm {i} }$. Одним из примеров является байесовский анализ, опубликованный в 2020 году. В заключении автор предупреждает, что это исследование применимо к условиям Земли. С точки зрения Байеса, исследование благоприятствует формированию разума на планете с условиями, идентичными земным, но не делает этого с высокой степенью достоверности.

Планетолог Паскаль Ли из Института SETI предполагает, что эта доля очень мала (0,0002). Он основывал эту оценку на том, сколько времени потребовалось Земле для развития разумной жизни (1 миллион лет с момента эволюции Homo erectus по сравнению с 4,6 миллиарда лет с момента образования Земли).

Доля вышеперечисленного, раскрывающая свое существование посредством выпуска сигнала в космос, f _c

Что касается преднамеренного общения, то единственный пример, который у нас есть (Земля), не обеспечивает явного общения, хотя есть некоторые попытки охватить лишь небольшую часть звезд, которые могут искать присутствие человека. (См. сообщение Аресибо , например, ). Есть серьезные предположения почему внеземная цивилизация может существовать, но предпочитает не общаться. Однако преднамеренное общение не требуется, и расчеты показывают, что нынешние или будущие технологии уровня Земли вполне могут быть обнаружены цивилизациями, не намного более развитыми, чем нынешние люди. По этому стандарту Земля является общающейся цивилизацией.

Другой вопрос: какой процент цивилизаций в галактике находится достаточно близко, чтобы мы могли его обнаружить, если предположить, что они посылают сигналы. Например, существующие земные радиотелескопы могли обнаруживать радиопередачи Земли только на расстоянии примерно светового года.

Время жизни такой цивилизации, в течение которой она передает свои сигналы в космос, L

Майкл Шермер оценил L в 420 лет, исходя из продолжительности существования шестидесяти исторических земных цивилизаций. Используя 28 цивилизаций, более поздних, чем Римская империя, он вычисляет цифру в 304 года для «современных» цивилизаций. На основе результатов Майкла Шермера также можно утверждать, что за падением большинства этих цивилизаций последовали более поздние цивилизации, которые продолжили эти технологии, поэтому сомнительно, что они являются отдельными цивилизациями в контексте уравнения Дрейка. В расширенной версии, включая число повторных появления , отсутствие конкретики в определении отдельных цивилизаций не имеет значения для конечного результата, поскольку такой оборот цивилизаций можно описать как увеличение числа повторных появления, а не как увеличение L , утверждая, что цивилизация вновь появляется в форме последующих культур. Более того, поскольку никто не мог общаться в межзвездном пространстве, метод сравнения с историческими цивилизациями можно считать недействительным.

Дэвид Гринспун утверждал, что, как только цивилизация достаточно разовьется, она сможет преодолеть все угрозы своему выживанию. Затем это будет длиться в течение неопределенного периода времени, в результате чего значение L потенциально может составлять миллиарды лет. Если это так, то он предполагает, что Галактика Млечный Путь, возможно, постоянно накапливала развитые цивилизации с момента своего формирования. последний фактор L Он предлагает заменить на f _IC · T , где f _IC — это доля взаимодействующих цивилизаций, которые становятся «бессмертными» (в том смысле, что они просто не вымирают), а T представляет собой продолжительность времени, в течение которого что этот процесс идет. Преимущество этого подхода в том, что T будет относительно легко обнаружить числом, поскольку оно будет просто представлять собой некоторую часть возраста Вселенной.

Также была выдвинута гипотеза, что как только цивилизация узнает о более развитой цивилизации, ее продолжительность жизни может увеличиться, поскольку она сможет учиться на опыте другой.

Астроном Карл Саган предположил, что все условия, за исключением времени существования цивилизации, относительно высоки и определяющим фактором в том, существует ли во Вселенной большое или малое число цивилизаций, является время жизни цивилизации, или, другими словами, продолжительность жизни цивилизации. способность технологических цивилизаций избежать самоуничтожения. В случае Сагана уравнение Дрейка было сильным мотивирующим фактором для его интереса к проблемам окружающей среды и его усилий по предупреждению об опасностях ядерной войны .

Разумная цивилизация может не быть органической, поскольку некоторые предполагают, что общий искусственный интеллект может заменить человечество.

Диапазон результатов

Как отмечают многие скептики, уравнение Дрейка может давать очень широкий диапазон значений, в зависимости от допущений. поскольку значения, используемые в частях уравнения Дрейка, не установлены. В частности, результат может быть N ≪ 1 , что означает, что мы, вероятно, одни в галактике, или N ≫ 1 , что означает, что существует множество цивилизаций, с которыми мы могли бы связаться. Один из немногих пунктов широкого согласия заключается в том, что присутствие человечества предполагает вероятность возникновения разума, превышающую ноль.

В качестве примера низкой оценки, объединяющей темпы звездообразования НАСА, гипотезы редкой Земли значение f _p · n _e · f _l = 10 ⁻⁵ , Взгляд Майра на возникновение интеллекта, взгляд Дрейка на общение и оценка продолжительности жизни Шермера:

R _* = 1,5–3 года ⁻¹ , f _p · n _e · f _l = 10 ⁻⁵ , ж _я = 10 ⁻⁹ , f _с = 0,2 ^{[Дрейк, выше]} , и L = 304 года

дает:

Н = 1,5 × 10 ⁻⁵ × 10 ⁻⁹ × 0.2 × 304 = 9.1 × 10 ⁻¹³

то есть, предполагая, что мы, вероятно, одни в этой галактике и, возможно, во всей наблюдаемой Вселенной .

С другой стороны, при больших значениях каждого из вышеуказанных параметров можно получить значения N , превышающие 1. Для каждого из параметров были предложены следующие более высокие значения:

R _* = 1,5–3 года ⁻¹ , ж _{п знак} равно 1 , n _e = 0.2 , ж _л = 0,13 , знак _{ж я} равно 1 , f _с = 0,2 ^{[Дрейк, выше]} , и L = 10 ⁹ годы

Использование этих параметров дает:

N = 3 × 1 × 0,2 × 0,13 × 1 × 0,2 × 10 ⁹ = 15,600,000

Моделирование Монте-Карло оценок факторов уравнения Дрейка на основе звездной и планетарной модели Млечного Пути привело к тому, что количество цивилизаций изменилось в 100 раз.

Возможные бывшие технологические цивилизации

В 2016 году Адам Франк и Вудрафф Салливан модифицировали уравнение Дрейка, чтобы определить, насколько маловероятным должно быть возникновение технологического вида на данной обитаемой планете, чтобы получить результат, согласно которому на Земле проживает единственный технологический вид, который когда-либо в течение двух лет возникал. случаи: (а) эта Галактика и (б) Вселенная в целом. Задавая этот другой вопрос, можно устранить неопределенности, связанные с жизнью и одновременным общением. Поскольку количество обитаемых планет на одну звезду сегодня можно разумно оценить, единственное, что остается неизвестным в уравнении Дрейка, — это вероятность того, что на обитаемой планете когда-либо в течение ее жизни появятся технологические виды. Чтобы на Земле существовал единственный технологический вид, который когда-либо существовал во Вселенной, они подсчитали, что вероятность того, что на любой обитаемой планете когда-либо возникнет технологический вид, должна быть меньше 2,5 × 10. ⁻²⁴ . Точно так же, чтобы Земля была единственным случаем размещения технологических видов за всю историю этой Галактики, вероятность того, что на планете обитаемой зоны когда-либо будут обитать технологические виды, должна быть меньше 1,7 × 10. ⁻¹¹ (около 1 из 60 миллиардов). Цифра для Вселенной подразумевает, что крайне маловероятно, что на Земле обитает единственный технологический вид, который когда-либо существовал. С другой стороны, для этой Галактики следует думать, что менее чем на 1 из 60 миллиардов обитаемых планет развиваются технологические виды, поскольку за прошлую историю этой Галактики не было хотя бы второго случая появления такого вида.

Модификации

Как отмечают многие наблюдатели, уравнение Дрейка представляет собой очень простую модель, в которой отсутствуют потенциально важные параметры: и было предложено множество изменений и модификаций уравнения. Например, одна линия модификации пытается учесть неопределенность, присущую многим терминам. Объединение оценок исходных шести факторов, выполненных крупными исследователями с помощью процедуры Монте-Карло, приводит к наилучшему значению факторов, не связанных с долголетием, равному 0,85 1/год. Этот результат незначительно отличается от оценки единицы, данной как Дрейком, так и отчетом Циклопа.

Другие отмечают, что уравнение Дрейка игнорирует многие концепции, которые могут иметь отношение к шансам контакта с другими цивилизациями. Например, Дэвид Брин утверждает: «Уравнение Дрейка просто говорит о количестве мест, в которых спонтанно возникают ETI. Уравнение ничего не говорит напрямую о поперечном сечении контакта между ETIS и современным человеческим обществом». Поскольку именно сечение контакта представляет интерес для сообщества SETI, было предложено множество дополнительных факторов и модификаций уравнения Дрейка.

Колонизация

Было предложено обобщить уравнение Дрейка, включив в него дополнительные эффекты инопланетных цивилизаций, колонизирующих другие звездные системы . Каждый исходный сайт расширяется со скоростью расширения v которые сохраняются в течение жизни L. и создает дополнительные сайты , В результате получается более сложная система из трех уравнений.

Коэффициент повторного появления

Кроме того, уравнение Дрейка можно умножить на то, сколько раз разумная цивилизация может возникнуть на планетах, где она возникла однажды. Даже если разумная цивилизация достигнет конца своего существования, например, через 10 000 лет, жизнь все еще может преобладать на планете в течение миллиардов лет, позволяя развиваться следующей цивилизации . Таким образом, за время существования одной и той же планеты могут возникнуть и исчезнуть несколько цивилизаций. Таким образом, если n _r — это среднее количество раз, когда новая цивилизация вновь появляется на той же планете, где когда-то возникла и исчезла предыдущая цивилизация, то общее количество цивилизаций на такой планете будет равно 1 + n _r , что и есть фактическое число цивилизаций на такой планете. коэффициент повторного появления добавлен в уравнение.

Фактор зависит от того, что вообще является причиной вымирания цивилизации . Если это вообще временная необитаемость, например ядерная зима , то n _r может быть относительно высоким. С другой стороны, если это вообще происходит из-за постоянной необитаемости, такой как звездная эволюция , то n _r может быть почти нулевым. В случае полного вымирания жизни аналогичный коэффициент может быть применим для f _l , то есть того, сколько раз жизнь может появиться на планете, где она появилась однажды.

фактор METI

Александр Зайцев отметил, что находиться в коммуникативной фазе и посылать целевые сообщения – это не одно и то же. Например, люди, хотя и находятся в коммуникативной фазе, не являются коммуникативной цивилизацией; мы не практикуем такую ​​деятельность, как целенаправленная и регулярная передача межзвездных сообщений. По этой причине он предложил ввести в классическое уравнение Дрейка фактор METI (сообщение внеземному разуму). Он определил этот фактор как «долю коммуникативных цивилизаций с ясным и непараноидальным планетарным сознанием» или, иначе говоря, фракцию коммуникативных цивилизаций, которые фактически участвуют в преднамеренной межзвездной передаче.

Фактор METI несколько вводит в заблуждение, поскольку активная, целенаправленная передача сообщений цивилизацией не требуется для получения трансляции, отправленной другой цивилизацией, которая ищет первый контакт. Просто требуется, чтобы у них были работоспособные и совместимые приемные системы; однако эту переменную люди не могут точно оценить.

Биогенные газы

Астроном Сара Сигер предложила пересмотренное уравнение, направленное на поиск планет с биосигнатурными газами. Эти газы производятся живыми организмами и могут накапливаться в атмосфере планеты до уровня, который можно обнаружить с помощью удаленных космических телескопов.

Уравнение Сигера выглядит следующим образом:

$$N=N_{*}\cdot F_{\mathrm {Q} }\cdot F_{\mathrm {HZ} }\cdot F_{\mathrm {O} }\cdot F_{\mathrm {L} }\cdot F_{\mathrm {S} }$$

где:

N = количество планет с обнаруживаемыми признаками жизни

N _∗ = количество наблюдаемых звезд

F _Q = доля тихих звезд

F _HZ = доля звезд с каменистыми планетами в зоне обитаемости.

F _O = доля тех планет, которые можно наблюдать

F _L = доля, в которой есть жизнь

F _S = доля, на которой жизнь производит обнаруживаемый характерный газ.

Сигер подчеркивает: «Мы не отказываемся от уравнения Дрейка, это на самом деле другая тема», поясняя: «С тех пор, как Дрейк придумал уравнение, мы открыли тысячи экзопланет. Мы, как сообщество, произвели революцию в наших взглядах, поскольку к тому, что там может быть. И теперь перед нами стоит реальный вопрос, не связанный с разумной жизнью: можем ли мы обнаружить какие-либо признаки жизни в самом ближайшем будущем?»

Версия Карла Сагана уравнения Дрейка

Американский астроном Карл Саган внес некоторые изменения. в уравнении Дрейка и представил его в программе «Космос: Личное путешествие» . Модифицированное уравнение показано ниже.

$$N=N_{\mathrm {*} }\cdot f_{\mathrm {p} }\cdot n_{\mathrm {e} }\cdot f_{\mathrm {l} }\cdot f_{\mathrm {i} }\cdot f_{\mathrm {c} }\cdot f_{\mathrm {L} }$$где

• N = количество цивилизаций в галактике Млечный Путь, с которыми возможна связь (т.е. которые находятся на текущем световом конусе прошлого );

и

• N _∗ = Количество звезд в галактике Млечный Путь
• f _p = доля тех звезд, у которых есть планеты .
• n _e = среднее количество планет, на которых потенциально может поддерживаться жизнь, на одну звезду, имеющую планеты.
• f _l = доля планет, на которых могла бы поддерживаться жизнь, на которых в какой-то момент действительно появилась жизнь.
• f _i = доля планет с жизнью, на которых развивается разумная жизнь (цивилизации).
• f _c = доля цивилизаций, разработавших технологию, которая высвобождает в космос обнаруживаемые признаки их существования .
• f _L = доля жизни планеты, дарованная технологической цивилизацией

Критика

Критика уравнения Дрейка разная. Во-первых, многие члены уравнения в значительной степени или полностью основаны на предположениях. Скорость звездообразования хорошо известна, а падение планет имеет прочную теоретическую и наблюдательную основу, но другие члены уравнения становятся весьма умозрительными. Неопределенности вращаются вокруг современного понимания эволюции жизни, разума и цивилизации, а не физики. Для некоторых параметров статистические оценки невозможны, поскольку известен только один пример. Конечным результатом является то, что уравнение не может быть использовано для получения каких-либо однозначных выводов, а полученная в результате погрешность огромна, намного превосходя то, что некоторые считают приемлемым или значимым.

Другие отмечают, что уравнение было сформулировано до того, как наше понимание Вселенной сформировалось. Астрофизик Итан Сигел сказал:

Уравнение Дрейка, когда оно было выдвинуто, содержало предположение о Вселенной, которое, как мы теперь знаем, неверно: оно предполагало, что Вселенная вечна и статична во времени. Как мы узнали всего через несколько лет после того, как Фрэнк Дрейк впервые предложил свое уравнение, Вселенная не существует в устойчивом состоянии, в котором она не меняется во времени, а скорее развилась из горячего, плотного, энергичного и быстро расширяющегося состояния: горячий Большой взрыв, произошедший в течение конечного периода времени в нашем космическом прошлом.

Один ответ на такую ​​критику заключается в том, что, хотя уравнение Дрейка в настоящее время включает в себя предположения о неизмеренных параметрах, оно было задумано как способ стимулировать диалог по этим темам. Затем основное внимание уделяется тому, как действовать экспериментально. Действительно, Дрейк изначально сформулировал это уравнение просто как программу обсуждения на конференции Зеленого банка.

Парадокс Ферми

Основная статья: Парадокс Ферми

Цивилизация, просуществовавшая десятки миллионов лет, могла бы распространиться по всей галактике, даже на медленных скоростях, которые можно предвидеть с помощью современных технологий. Однако никаких подтвержденных признаков существования цивилизаций или разумной жизни где-либо еще обнаружено не было ни в этой Галактике, ни в наблюдаемой Вселенной, состоящей из 2 триллионов галактик. Согласно этому образу мышления, тенденция заполнять (или хотя бы исследовать) всю доступную территорию кажется универсальной чертой живых существ, поэтому Земля должна была уже быть колонизирована или, по крайней мере, посещена, но никаких доказательств этого не существует. . Отсюда вопрос Ферми: «Где все?».

Было предложено большое количество объяснений отсутствия контакта; В книге, опубликованной в 2015 году, содержится 75 различных объяснений. С точки зрения уравнения Дрейка объяснения можно разделить на три класса:

• Лишь немногие разумные цивилизации когда-либо возникали. Это аргумент в пользу того, что по крайней мере один из первых нескольких членов, ∗ _· f p _· n e _· f l _· fi , _R имеет низкое значение. Наиболее распространенным подозреваемым является f _i , но такие объяснения, как гипотеза редкоземельных элементов, утверждают, что n _e — это небольшой термин.
• Разумные цивилизации существуют, но мы не видим никаких доказательств, а это значит, что f _c мало. Типичные аргументы включают в себя то, что цивилизации слишком далеко друг от друга , что распространение по галактике слишком дорого , цивилизации передают сигналы только в течение короткого периода времени , общение опасно и многие другие.
• Жизнь разумных, коммуникативных цивилизаций коротка, а это означает, что значение L невелико. Дрейк предположил, что сформируется большое количество внеземных цивилизаций, и далее предположил, что отсутствие доказательств существования таких цивилизаций может быть связано с тем, что технологические цивилизации имеют тенденцию исчезать довольно быстро. Типичные объяснения включают в себя то, что природа разумной жизни – разрушать себя , природа разумной жизни – уничтожать других , они имеют тенденцию разрушаться под действием природных явлений и т. д.

Эти рассуждения приводят к гипотезе Великого Фильтра . в котором говорится, что, поскольку, несмотря на огромное количество звезд, не наблюдалось никаких внеземных цивилизаций, по крайней мере один шаг в этом процессе должен действовать как фильтр для уменьшения конечного значения. Согласно этой точке зрения, либо разумной жизни очень трудно возникнуть, либо время существования технологически развитых цивилизаций, либо период времени, в течение которого они обнаруживают свое существование, должен быть относительно коротким.

Анализ Андерса Сандберга , Эрика Дрекслера и Тоби Орда предполагает «существенную ex ante вероятность того, что в нашей наблюдаемой Вселенной не существует другой разумной жизни».

В художественной литературе и популярной культуре

Памятная табличка на Europa Clipper

процитировал это уравнение Джин Родденберри как подтверждение множественности обитаемых планет, показанных в Звездный путь» созданном им телесериале « . Однако у Родденберри не было с собой уравнения, и он был вынужден «придумать» его для своего первоначального предложения. Изобретенное уравнение, созданное Родденберри:

$$Ff^{2}(MgE)-C^{1}Ri^{1}\cdot M=L/So$$

Что касается вымышленной версии уравнения Родденберри, сам Дрейк заметил, что число, возведенное в первую степень, - это всего лишь само число.

Памятная плита миссии NASA Europa Clipper , запуск которой запланирован на 2024 год, украшена стихотворением американской поэтессы-лауреата Лимон , волновыми формами слова «вода» на 103 языках, уравнением Дрейка и портретом планетолога Рона Грили Адой . .

В треке Abiogenic из , посвященном углеродным формам жизни альбома World of Sleepers , уравнение Дрейка озвучено закадровым голосом.

См. также

• Астробиология - наука, изучающая жизнь во Вселенной.
• Принцип Златовласки – Аналогия для оптимальных условий
• Шкала Кардашева – мера эволюции цивилизации.
• Планетарная обитаемость - известная степень, в которой планета пригодна для жизни.
• Уфология - Изучение НЛО
• Индекс Линкольна – статистический показатель
• В поисках жизни: Уравнение Дрейка , документальный фильм BBC

Дальнейшее чтение

• Мортон, Оливер (2002). «Зеркало в небе». В Грэме Формело (ред.). Это должно быть красиво . Книги Гранты. ISBN  1-86207-555-7 .
• Руд, Роберт Т.; Джеймс С. Трефил (1981). Мы одни? Возможность внеземных цивилизаций . Нью-Йорк: Скрибнер. ISBN  0684178427 .
• Вакоч, Дуглас А .; Дауд, Мэтью Ф., ред. (2015). Уравнение Дрейка: оценка распространенности внеземной жизни на протяжении веков . Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-1-10-707365-4 .

Внешние ссылки

• Интерактивный калькулятор уравнений Дрейка
• Статья Фрэнка Дрейка 2010 года о «Происхождении уравнения Дрейка»
• «Только вопрос времени, — говорит Фрэнк Дрейк» . Вопросы и ответы с Фрэнком Дрейком в феврале 2010 г.
• Дрейк, Фрэнк (декабрь 2004 г.). «Уравнение ET, пересчитанное» . Проводной .
• Страница Macromedia Flash, позволяющая пользователю изменять значения Дрейка из PBS . Nova
• «Уравнение Дрейка» , «Астрономический состав» серия № 23 ; включает полную расшифровку
• Анимированное моделирование уравнения Дрейка . ( Архивировано 8 декабря 2015 г. в Wayback Machine )
• «Уравнение пришельцев» , программа BBC Radio Discovery (22 сентября 2010 г.)
• «Размышления об уравнении» (PDF) Фрэнка Дрейка, 2013 г.