Drake ligning

Drake-ligningen , eller Drake-formlen [1] , er en formel designet til at bestemme antallet af udenjordiske civilisationer i galaksen , som menneskeheden har en chance for at komme i kontakt med. Formuleret af Dr. Frank Donald Drake (professor i astronomi og astrofysik ved Santa Cruz University of California) i 1960 .

Formlen ser således ud:

hvor:

 - antallet af intelligente civilisationer klar til at tage kontakt;  - antallet af stjerner dannet om året i vores galakse;  er andelen af ​​sollignende stjerner, der har planeter;  - det gennemsnitlige antal planeter (og satellitter) med passende betingelser for civilisationens fremkomst;  - sandsynligheden for livets oprindelse på en planet med passende forhold;  - sandsynligheden for fremkomsten af ​​intelligente livsformer på den planet, hvor der er liv;  - forholdet mellem antallet af planeter, hvis intelligente indbyggere er i stand til at komme i kontakt med og leder efter det, og antallet af planeter, hvorpå der er intelligent liv;  - den tid, hvor intelligent liv eksisterer, kan skabe kontakt og ønsker det.

En alternativ formel ser sådan ud (når den er forenklet, svarer den til den forrige):

hvor:

 er antallet af stjerner i vores galakse;  er vores galakses levetid.

Opdelingen i viser præcis, at civilisationens kontaktperson skal eksistere samtidig med vores.

Drake-ligningen tjente som grundlag for at allokere millioner af dollars til søgen efter udenjordiske civilisationer , på trods af det faktum, at på det nuværende udviklingsniveau for videnskaben , kan kun to koefficienter bestemmes mere eller mindre nøjagtigt: og mindre præcist, og sidstnævnte kan naturligvis slet ikke bestemmes uden akkumulering af information om andre civilisationer.

Historie

Drake formulerede ligningen i 1960, mens han forberedte sig til en telekonference i Green Bank ), West Virginia . Denne konference markerede SETI -programmet som en videnskabelig undersøgelse. Konferencen samlede førende astronomer, fysikere, biologer, sociologer og industrifolk for at diskutere muligheden for at opdage intelligent liv på andre planeter.

Ligningen omtales også ofte som Green Bank -ligningen , da det er her, den først blev udtrykt. Da Drake kom med denne formel, forventede han ikke, at den ville tjene som et argument for SETI- tilhængerne for at sikre finansiering i de kommende årtier. Han havde til hensigt at bruge denne formulering til at bevæge sig væk fra det alt for brede spørgsmål om intelligent liv og fokusere på individuelle aspekter af problemet, mens han bevægede sig fra kaotisk diskussion til organiserede diskussioner om specifikke spørgsmål. Carl Sagan , en fremtrædende fortaler for SETI , brugte og citerede denne ligning så ofte, at den er blevet kaldt "Sagan-ligningen".

Drake-ligningen er tæt forbundet med Fermi-paradokset . Drake-ligningen gjorde det muligt at estimere antallet af intelligente civilisationer meget højt, i mangel af strenge beviser for deres eksistens. Kombineret med Fermi-paradokset antydede dette, at meget avancerede civilisationer sandsynligvis ødelagde sig selv. Dette argument bruges ofte til at påpege farerne ved produktion og oplagring af masseødelæggelsesvåben . Kritik af eksperimenter ved Large Hadron Collider ud fra nogle eksotiske, uerkendte teorier, der kan føre til resultater, der er svære at forudsige på forhånd (fremkomsten af ​​mikroskopiske sorte huller , kvæler osv., der er i stand til at ødelægge Jorden og menneskeheden), var baseret på lignende argumenter, som gav videnskabsmænd nok mange problemer. Et lignende argument er Great Filter , som hævder, at fraværet af observerbare civilisationer, givet det enorme antal observerbare stjerner, skyldes, at der er et bestemt filter, der forhindrer kontakter.

Ligningens hovedbetydning er således at reducere det store spørgsmål om antallet af intelligente civilisationer til syv mindre problemer.

Historiske parameterestimater

Der er mange meninger om de fleste parametre, her er tallene brugt af Drake i 1961:

R = 1/år (en stjerne dannes om året), f p = 0,5 (halvdelen af ​​stjernerne har planeter), n e = 2 (i gennemsnit er to planeter i systemet beboelige), f l = 1 (hvis liv er muligt, vil det helt sikkert opstå), f i \u003d 0,01 (1 % chance for, at livet udvikler sig til en rimelig), f c = 0,01 (1% af civilisationerne kan og ønsker at etablere kontakt), L = 10.000 år (en teknisk avanceret civilisation har eksisteret i 10.000 år ifølge Jordens data).

Drake-ligningen giver N = 1 x 0,5 x 2 x 1 x 0,01 x 0,01 x 10.000 = 1.

Værdien af ​​R bestemmes ud fra astronomiske målinger og er den mindst diskuterede størrelse; f p er mindre bestemt, men forårsager heller ikke megen diskussion. Pålideligheden af ​​n e var ret høj, men efter opdagelsen af ​​adskillige gasgiganter i baner med lille radius, uegnet til liv, opstod der tvivl. Derudover er mange stjerner i vores galakse røde dværge , der udsender hårde røntgenstråler , som ifølge simuleringer endda kan ødelægge atmosfæren. Desuden er muligheden for eksistensen af ​​liv på satellitterne af gigantiske planeter, som Jovian Europa eller Saturnian Titan , ikke blevet undersøgt .

Geologiske beviser tyder på, at f l kan være meget stort: ​​liv på Jorden opstod omtrent samtidig med, at de rette betingelser for det blev dannet. Imidlertid er dette bevis baseret på kun én planets materiale og er underlagt det antropiske princip . Det bemærkes også, at livet på Jorden stammer fra en enkelt kilde ( sidste universelle fælles forfader ), hvilket tilføjer tilfældighedselementet.

Nøgledeterminanten for f l kunne være opdagelsen af ​​liv på Mars , en anden planet eller måne. Opdagelsen af ​​liv på Mars , der udviklede sig uafhængigt af Jordens, kunne øge estimaterne af f l betydeligt . Dette vil dog ikke løse problemet med lille stikprøvestørrelse eller afhængighed af resultaterne.

Ligeledes fremføres lignende argumenter i forhold til f i og f c , når man betragter Jorden som en model: det sind, der ejer interplanetarisk kommunikation, opstod ifølge den almindeligt accepterede version kun én gang i 4 milliarder år af livets eksistens. Det kan kun betyde, at et tilstrækkeligt gammelt liv kan udvikle sig til det nødvendige niveau. Det bemærkes også, at mulighederne for interplanetarisk kommunikation eksisterer i mindre end 60 år af menneskehedens mangetusindårige eksistens.

f i , f c og L , samt f l , er udelukkende baseret på forudsætninger. De fi - estimater blev dannet under indflydelse af opdagelsen af ​​solsystemets position i galaksen, hvilket er gunstigt set ud fra et fjernsynspunkt fra steder med hyppige nova- udbrud . En massiv satellits indflydelse på stabiliseringen af ​​jordens rotation overvejes også. Den kambriske eksplosion antyder også, at udviklingen af ​​liv afhænger af nogle specifikke forhold, der sjældent forekommer. En række teorier hævder, at livet er meget skrøbeligt, og at forskellige katastrofer med stor sandsynlighed vil ødelægge det fuldstændigt. Et af de sandsynlige resultater af søgen efter liv på Mars kaldes også opdagelsen af ​​liv, der opstod, men døde.

Astronom Carl Sagan hævdede, at alle parametre undtagen L er ret høje, og sandsynligheden for at opdage intelligent liv bestemmes hovedsageligt af en civilisations evne til at undgå selvdestruktion, givet alle mulighederne for dette. Sagan brugte Drake-ligningen som et argument for behovet for at passe på miljøet og reducere risikoen for atomkrige .

Afhængigt af de antagelser, der er lavet , viser N sig ofte at være væsentligt større end 1. Det er disse estimater, der motiverede SETI- bevægelsen .

Andre antagelser giver værdier meget tæt på nul for N , men disse resultater kolliderer ofte med en variant af det antropiske princip: uanset hvor lille sandsynligheden for intelligent liv er, skal et sådant liv eksistere , ellers kunne ingen stille et sådant spørgsmål.

Nogle resultater for forskellige antagelser:

R = 10/år, f p = 0,5, n e = 2, f l = 1, fi = 0,01, f c = 0,01 og L = 50.000 år. N = 10 × 0,5 × 2 × 1 × 0,01 × 0,01 × 50.000 = 50 (på ethvert givet tidspunkt er der omkring 50 civilisationer, der er i stand til at komme i kontakt).

Pessimistiske vurderinger hævder dog, at livet sjældent udvikler sig til et rimeligt niveau, og avancerede civilisationer lever ikke længe:

R = 10/år, f p = 0,5, n e = 0,005, f l = 1, fi = 0,001, f c = 0,01 og L = 500 år. N = 10 × 0,5 × 0,005 × 1 × 0,001 × 0,01 × 500 = 0,000 125 (vi er højst sandsynligt ensomme).

Optimistiske skøn hævder, at 10 % er i stand til og villige til at tage kontakt og stadig eksisterer i op til 100.000 år:

R = 20/år, f p = 0,1, n e = 0,5, fl = 1, fi = 0,5, f c = 0,1 og L = 100.000 år. N = 20 × 0,1 × 0,5 × 1 × 0,5 × 0,1 × 100.000 = 5.000 (vi vil højst sandsynligt tage kontakt).

Moderne skøn

Dette afsnit giver de mest pålidelige parameterværdier til dato.

R = stjernedannelseshastighed .

Vurderet af Drake til 10/år. De seneste resultater fra NASA og European Space Agency giver en værdi på 7 om året. [2]

f p = andel af stjerner med planetsystemer .

Vurderet af Drake som 0,5. Ifølge nyere undersøgelser har mindst 30% af sol-type stjerner planeter.[ præciser ] [3] , og i betragtning af at der kun findes store planeter, kan dette skøn betragtes som en undervurdering. [4] Infrarøde undersøgelser af støvskiver omkring unge stjerner tyder på, at 20-60 % af stjerner af soltypen kan danne jordlignende planeter. [5]

n e = gennemsnitligt antal egnede planeter eller satellitter i et system .

Drakes score er 2. Marcy bemærker [4] at de fleste af de opdagede planeter har meget excentriske baner eller passerer for tæt på stjernen. Der kendes dog systemer, der har en stjerne af soltypen og planeter med gunstige kredsløb ( HD 70642 , HD 154345 eller Gliese 849 ). Det er sandsynligt, at de har jordiske planeter i et beboeligt område, som ikke blev opdaget på grund af deres lille størrelse. Det argumenteres også for, at liv ikke kræver en sollignende stjerne eller en jordlignende planet for at liv kan opstå - Gliese 581 d kunne også være beboelig. [6] [7] I øjeblikket mere end 3600 exoplaneter er kendt, hvoraf 52 er potentielt beboelige, hvilket indtil videre kun giver . Selv for en planet i den beboelige zone kan fremkomsten af ​​liv være umulig på grund af manglen på visse kemiske elementer. [8] Derudover er der den unikke Jordhypotese , som siger, at kombinationen af ​​alle de nødvendige faktorer er yderst usandsynlig, og måske er Jorden unik i denne henseende. Så anses n e for at være en ekstrem lille værdi.

f l = sandsynligheden for, at liv opstår under passende forhold .

Anslået af Drake som 1. I 2002 anslog Charles Lineweaver og Tamara Davis f l til >0,13 for planeter med mere end en milliard års historie baseret på Jordens statistik. [9] Lineweaver fastslog også, at omkring 10 % af stjernerne i galaksen er beboelige i forhold til at have tunge grundstoffer, bevæge sig væk fra supernovaer og være rimelig stabile i strukturen. [ti]

f i = sandsynligheden for udvikling før sindets tilsynekomst .

Anslået af Drake til 0,01.

f c = andel af civilisationer med evnen og lysten til at etablere kontakt .

Anslået af Drake til 0,01.

L = forventet levetid for en civilisation, hvor den forsøger at etablere kontakt .

Drakes skøn er 10.000 år. I en artikel i Scientific American anslog Michael Schemmer L til 420 år baseret på tres historiske civilisationer. Ved hjælp af statistik fra "moderne" civilisationer fik han 304 år. Civilisationernes fald er dog generelt ikke blevet ledsaget af et fuldstændigt tab af teknologi, hvilket ville udelukke dem fra at blive betragtet som adskilte i Drake-ligningens forstand. Samtidig giver fraværet af interstellare kommunikationsmetoder os også mulighed for at erklære denne periode nul. Værdien af ​​L kan måles fra datoen for oprettelsen af ​​radioastronomi i 1938 til i dag. I 2019 er L  derfor mindst 81 år. Et sådant skøn er dog meningsløst - 70 år er minimum, i mangel af gætværk om maksimum. 10.000 år er stadig den mest populære værdi.

I alt:

R = 7/år, f p = 0,5, n e = 0,014, fl = 0,13, fi = 0,01, f c = 0,01 og L = 10.000 år.

Vi får:

N = 7 × 0,5 × 0,014 × 0,13 × 0,01 × 0,01 × 10.000 = 0,006 37 og eksistensen af ​​kontaktpersoner anses for usandsynlig.

Kritik

Da kun én planet i øjeblikket er kendt for at understøtte intelligent liv, er de fleste af parametrene i Drake-ligningen baseret på antagelser. Imidlertid gør tilstedeværelsen af ​​liv på Jorden hypotesen om eksistensen af ​​udenjordisk liv i det mindste mulig, hvis ikke sandsynlig [11] [12] [13] . I 2003 udtalte science fiction-forfatteren Michael Crichton i et foredrag på Caltech : "For at være præcis er Drake-ligningen absolut meningsløs og har intet med videnskab at gøre. Jeg er af den opfattelse, at videnskaben kun kan skabe testbare hypoteser. Drakes ligning kan ikke verificeres, og derfor kan jeg ikke klassificere SETI som en videnskab. SETI er som en religion, den kan ikke gendrives" [14] .

Bemærk også, at SETI -eksperimenterne ikke er rettet mod at søge efter liv i hele galaksen, men på snævrere, ikke-statistiske mål - for eksempel: "Er der en civilisation inden for 50 lysår fra Solen, der bruger en bestemt del af radioen band til kommunikation."

Et af svarene på kritikken af ​​Drake-ligningen [15] er, at ligningen, selv uden at give nøjagtige tal, alligevel fremkaldte seriøse diskussioner om astrofysik, biologi, geologi og gjorde det muligt at allokere betydelige beløb til udviklingen af ​​astronomi med fokus på praktisk aspekter søgninger.

I 2005 foreslog Alexander Zaitsev i sin artikel "The Drake Equation with the METI Coefficient" [16] at for at etablere kontakt, ud over et højt videnskabeligt og teknisk niveau, skal en civilisation også have den passende adfærd, og formulerede en tilføjelse til det antropiske princip om deltagelse. Menneskeheden er i stand til at transmittere radiosignaler, der kunne opfanges fra nærliggende stjerner, men den gør ikke regelmæssige målrettede forsøg på at sende sine beskeder. A. L. Zaitsev foreslog at indføre METI-koefficienten [17] , som bestemmer andelen af ​​civilisationer, der ikke kun har nået det passende teknologiske niveau til at transmittere radiobeskeder, men også regelmæssigt og målrettet sender signaler.

Også kritiseret vurdering af sandsynligheden for livets oprindelse set fra en jordbos synspunkt. Udviklingen af ​​liv på andre planeter kunne have gået i en anden retning allerede på et meget tidligt tidspunkt (naturlig udvælgelse af kemiske reaktioner) selv før selve livets fødsel i dets klassiske definition. Vanskeligheden ved at vurdere faktoren ligger i, at det er svært for de fleste jordboere overhovedet at forestille sig et liv radikalt anderledes end det jordiske.

Det bemærkes [18] , at Drake-ligningen ikke tager højde for ændringen over tid i de parametre, der indgår i ligningen. Dynamiske generaliseringer af ligningen blev foreslået af J. Kreifeldt, L. M. Gindilis og A. D. Panov . Dynamiske generaliseringer går over til den klassiske Drake-ligning under følgende antagelser:

  • hastigheden af ​​stjernedannelse afhænger ikke af tid;
  • stjerner har en uendelig levetid;
  • tiden for civilisationsdannelse er ubetydelig lille i sammenligning med galaksens alder.

Disse antagelser er ret grove og kan i væsentlig grad påvirke resultatet af ligningen.

Se også

Noter

  1. ↑ Drake Formula Arkiveret 1. juli 2014 på Wayback Machine .
  2. ↑ Mælkevejen udsender syv nye stjerner om året,  siger videnskabsmænd . Goddard Space Flight Center, NASA. Hentet 8. maj 2008. Arkiveret fra originalen 22. august 2011.
  3. ↑ En trio af superjorder (link utilgængeligt) . Det Europæiske Sydobservatorium. Hentet 24. juni 2008. Arkiveret fra originalen 7. oktober 2008. 
  4. ↑ 12 Marcy , G .; Butler, R.; Fischer, D.; et al.  Observerede egenskaber for exoplaneter : Masser, kredsløb og metalliciteter  // Tillægget til teoretisk fysik : journal. - 2005. - Bd. 158 . - S. 24-42 . - doi : 10.1086/172208 . Arkiveret fra originalen den 2. oktober 2008.
  5. ↑ Mange, måske de fleste, nærliggende sollignende stjerner kan danne  klippeplaneter . Hentet 6. november 2008. Arkiveret fra originalen 22. august 2011.
  6. ↑ W. von Bloh, C. Bounama, M. Cuntz og S. Franck. Superjordernes beboelighed i Gliese 581  // Astronomy and Astrophysics  : journal  . - 2007. - Bd. 476 . — S. 1365 . - doi : 10.1051/0004-6361:20077939 .
  7. ↑ F. Selsis, J. F. Kasting, B. Levrard, J. Paillet, I. Ribas, X. Delfosse. Beboelige planeter omkring stjernen Gliese 581?  (engelsk)  // Astronomi og astrofysik  : tidsskrift. - 2007. - Bd. 476 . - S. 1373 . - doi : 10.1051/0004-6361:20078091 .
  8. ↑ Trimble, V. Oprindelse af de biologisk vigtige elementer  (Eng.)  // Orig Life Evol Biosph .. - 1997. - Vol. 27 , nr. 1-3 . - S. 3-21 . - doi : 10.1023/A:1006561811750 . — PMID 9150565 .
  9. ↑ Lineweaver, CH, Davis, T.M. Antyder den hurtige fremkomst af liv på Jorden, at liv er almindeligt i universet? (engelsk)  // Astrobiologi: tidsskrift. - 2002. - Bd. 2 , nr. 3 . - S. 293-304 . - doi : 10.1089/153110702762027871 . — PMID 12530239 .
  10. ↑ En tiendedel af stjerner kan understøtte liv  . New Scientist (1. januar 2004). Hentet 8. maj 2008. Arkiveret fra originalen 22. august 2011.
  11. ↑ Walterbos, Rene. Ekstraterrestrisk intelligens og interstellar rejse. Arkiveret 6. juni 2010 på Wayback Machine NMSU Department of Astronomy. Hentet 16. december 2006 .
  12. ↑ Bricker, David. Livet eller noget lignende. Arkiveret 16. januar 2010 på Wayback Machine Space . Bind XXVII Nummer 1. Indiana University Research & Creative Activity Magazine. Intelligens i Mælkevejen. Arkiveret 21. november 2009 på Wayback Machine Principia. Hentet 17. december 2006 .
  13. ↑ Johnson, Stevens F. The Drake Equation. Arkiveret 12. april 2008 på Wayback Machine Department of Physics/Science, Bemidji State University. 25. juni 2003 Findes der udenjordisk liv?  (utilgængeligt link) The Electronic Journal of the Astronomical Society of the Atlantic. Bind 1, nummer 4. November 1989.
  14. ↑ crichton-official.com (downlink) . Hentet 13. august 2008. Arkiveret fra originalen 1. januar 2006. 
  15. ↑ Jill Tarter, The Cosmic Haystack Is Large , Skeptical Inquirer magazine, maj 2006.
  16. ↑ Drake-ligning med METI-koefficient . Hentet 22. juni 2017. Arkiveret fra originalen 21. maj 2017.
  17. ↑ Alexander Zaitsev. Drake-ligningen: Tilføjelse af en METI-faktor . SETI League (maj 2005). Hentet 3. januar 2012. Arkiveret fra originalen 6. november 2012.
  18. ↑ se for eksempel "Dynamic Generalizations of the Drake Formula", A. D. Panov Arkiveret kopi af 12. maj 2013 på Wayback Machine

Litteratur

  • Lem S. N = R * f p n c f e f i f c L : [essay] // Lem S. Moloch. M.: AST; Transitbook, 2005. S. 612-617.
  • Problemet med CETI (Kommunikation med udenjordiske civilisationer). Under redaktion af S. A. Kaplan // Mir Moscow, 1975. Hvert kapitel i bogen er afsat til en eller flere faktorer i Drake-ligningen.

Links

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier