Является ли Парадокс Ферми парадоксом на самом деле?

Ответ может скрываться в самом уравнении Дрейка

 Фрэнк Дрейк (Frank Drake) и его знаменитая формула. 

Что такое парадокс Ферми?

Парадокс Ферми — это суровое противоречие между оценками высокой вероятности существования внеземной жизни и отсутствием доказательств того же. Основные аргументы таковы:

• В нашей галактике около 100 миллиардов звезд, некоторые из них даже старше нашего Солнца.
• Вокруг  большинства этих звезд должны быть планеты. Это составляет сотни миллиардов планет. Многие из них являются потенциально пригодными для жизни.
• Некоторые из этих планет могут привести к возникновению Жизни. И также некоторые из них могут породить разумную жизнь. Это составляет потенциально миллионы миров с интеллектуальными цивилизациями.
• Некоторые из этих цивилизаций могут развивать межзвездное путешествие. Даже при медленном темпе галактика может быть колонизирована менее чем за миллион лет!

Поэтому возникает вопрос: если существует так много потенциальных внеземных цивилизаций, то почему ни одна из них до сих пор не связалась с нами? Это предполагаемый парадокс. Полный аргумент Парадокса Ферми можно найти в Wait But Why (на английском языке) или в Википедии.

Есть, по существу, 2 явных противоречия, которые могут разрушить парадокс Ферми:

1. Оценка числа внеземных цивилизаций, которые могут общаться с нами.
2. Отсутствие каких-либо доказательств контакта с инопланетной цивилизацией.

Очевидно, что пункт 2 не имеет значения, если оценка пункта 1 неверна. Пункт 1 (т. е. Число цивилизаций, с которыми возможно общение) находится уравнением Дрейка, которое можно резюмировать следующим образом:

Уравнение Дрейка — формула, предназначенная для определения числа внеземных цивилизаций в Галактике, с которыми у человечества есть шанс вступить в контакт. Сформулирована в 1960 году профессором астрономии и астрофизики калифорнийского университета Санта Круз (Santa Cruz), доктором Фрэнком Дрейком.

Выглядит формула следующим образом:

N =R • fp • Ne • fl • fi • fc • L

где:
N — количество разумных цивилизаций, готовых вступить в контакт;
R — количество звёзд, образующихся в год в нашей галактике;
fp — доля звёзд, обладающих планетами;
Ne — среднее количество планет (и спутников) с подходящими условиями для зарождения цивилизации;
fl — вероятность зарождения жизни на планете с подходящими условиями;
fi — вероятность возникновения разумных форм жизни на планете, на которой есть жизнь;
fc — отношение количества планет, разумные жители которых способны к контакту и ищут его, к количеству планет, на которых есть разумная жизнь;
L — время жизни такой цивилизации (то есть время, в течение которого цивилизация существует, способна вступить в контакт и хочет вступить в контакт).

Посмотрим на каждый из параметров уравнения Дрейка. Астрофизика достаточно продвинулась, чтобы позволить нам достоверно оценить первые 2 параметра:

1. Средняя скорость образования звезд в галактике: (R *) = 1,5–3 звезды в год.
2. Доля этих звезд с планетами: f (p) = ~ 1.

Таким образом, первые 2 параметра уравнения Дрейка не представляют проблемы. Однако последующие параметры очень грубо оценены, что означает, что с ними связаны большие неопределенности.

Проблема № 1: (Ne) Наши оценки обитаемых планет предвзяты

Космический телескоп Кеплера (который представляет большую часть нашего прогресса по поиску пригодных для жизни планет) может исследовать только небольшой сектор нашей галактики, показанный выделенной желтой частью на картинке внизу:

1. Это означает, что наш поиск обитаемых  миров только начался. Следовательно, наша оценка суммарных обитаемых миров в галактике экстраполируется из небольшого наблюдаемого угла.
2. Наши оценки количества обитаемых миров также предвзяты к условиям жизни в этом наблюдаемом углу. Условия жизни не одинаковы во всей галактике, некоторые части Млечного пути более пригодны для жилья, чем другие. Например, центральные части галактики более подвержены воздействию излучения, чем внешние части, в которых мы живем.
3. Спутники планет (луны) могут не находиться в пригодной для жизни зоне звезды, чтобы иметь возможность производить Жизнь. Гравитационное притяжение газовых гигантов, таких как Юпитер в сочетании с эллиптической орбитой спутника, создает внутренние трения на таких лунах. Это приводит к внутреннему нагреву и доступности энергетических ресурсов, которые могут быть использованы потенциальной формой жизни. Проблема в том, что мы не знаем, как оценить такие обитаемые луны. Мы даже не знаем, как много таких лун, а тем более не знаем об их обитаемости.
4. Мы не знаем, действительно ли планеты на близких орбитах вокруг красных карликовых звезд пригодны для жилья. Одним из таких примеров потенциально пригодной для жизни планеты является недавно обнаруженная Proxima b. Ответ на вопрос, действительно ли пригодны такие планеты, может быть значимым, поскольку звезды красного карлика являются наиболее распространенными звездами в галактике. Но дело в том, что мы пока не знаем этого ответа.

В принципе, мы на самом деле не знаем, какая часть планет (или лун) в галактике пригодна для жизни.

Проблема № 2: Без (Ne) мы не можем достоверно оценить, сколько планет порождает разумную жизнь

Доля планет, на которых развивается жизнь (fl): Поскольку мы знаем только одну планету с Жизнью на ней, это оценка, которую мы не можем реально сделать в течение длительного времени. Наши поиски пригодных для жизни планет должны существенно расшириться для того, чтобы мы могли использовать (Ne). И тогда, если мы действительно обнаружим некоторые формы чужой жизни, мы можем сказать что-то значимое о том, на скольких потенциально обитаемых планетах действительно может существовать Жизнь.

Доля планет с жизнью, на которых существует разумная форма жизни (fi): Без нахождения множества планет или лун с жизнью сначала, эта оценка бессмысленна.

Проблема #3: Межзвездные сообщения могут быть не так популярны, как мы предполагаем

Доля планет с разумной жизнью, способных к межзвездной коммуникации (fс): Если мы в конечном итоге найдем много планет с жизнью (и некоторые из них с разумной жизнью) в течение длительных периодов времени, мы будем ближе к ответу на вопрос, сколько на самом деле цивилизаций может использовать межзвездную связь. Только тогда мы можем получить истинную оценку того, является ли межзвездная связь столь же распространенной, как мы предполагаем. Не говоря уже о том, что если до тех пор нам удастся каким-то образом общаться с разумной цивилизацией, то 2-е противоречие парадокса Ферми (отсутствие доказательств какого-либо общения) все равно разваливается.

Проблема № 4: Шкала времени Вселенной слишком велика

Средняя продолжительность существования таких цивилизаций (L): Подумайте, что мы, люди, появились на Земле в нашей нынешней форме как разумный вид всего лишь 200 000 лет назад. Для сравнения, Земле 4,5 миллиарда лет, а Вселенной 13,7 миллиарда лет! Таким образом, наше существование как разумного вида было просто мигом в сравнении с космическими масштабами.

Подумайте далее, что мы разработали межзвездную связь (по радио) не более века назад. Таким образом, все наши усилия по прослушиванию внеземных коммуникаций были всего лишь 100 лет.

Точно так же все наши радиосигналы, отправляемые в космос, чтобы показать себя как технологически развитую цивилизацию, даже не достигли 100 световых лет от нас, из-за скорости света, при которой распространяются радиоволны.

Наша сфера радиопередачи в диаметре всего 200 световых лет (маленькая голубая точка внизу справа), тогда как диаметр галактики Млечный Путь составляет 100 000 световых лет. Источник: Imgur

Пространство и время очень обширны, и поэтому нам нужно транслировать и прослушивать радиосигналы в течение очень долгого времени, чтобы действительно узнать, есть ли там какие-либо другие интеллектуальные цивилизации. К тому времени, когда мы стали технологически способными к межзвездной коммуникации, многие цивилизации, возможно, уже отжили и исчезли. И после того, как (если) мы исчезнем, многие другие цивилизации могут прийти и также уйти.

Галактика, вероятно, просто набор изолированных случаев технологически способных интеллектуальных форм жизни, которые слишком далеки друг от друга в пространстве или во времени!

Таким образом, проблема №4 является самой большой проблемой. Даже если всё предполагается положительным до последнего параметра, параметр времени может перевешивать все предыдущие параметры.

Парадокс Ферми на самом деле не парадокс

Проблемы № 1–4 доказывают, что, если мы не знаем реальных значений для уравнения Дрейка, аргументация, основанная на предположениях и аналогиях, не имеет большого смысла. Перед тем, как мы сможем по-настоящему понять реальную степень уравнения Дрейка, требуется много научных исследований и знаний.

Хорошей новостью является то, что после успешной реалистичной оценки первых двух параметров уравнения Дрейка [скорости звездообразования (R*) и доли звезд с планетами (fp)] мы теперь на нашем пути, чтобы определить третий параметр: число обитаемых планет (Ne). Телескоп Кеплер дал неплохой старт, но космический телескоп TESS (запуск которого запланирован на март 2018 года) будет просматривать Вселенную гораздо дальше, поскольку специально разработан для того, чтобы смотреть смотреть не только на экзопланеты, но и на обитаемые зоны их звезд.

Космический телескоп TESS.

В дальнейшем решению задачи будет помогать долгожданный космический телескоп Джеймса Уэбба (будет запущен в 2019 году) и предстоящие большие наземные телескопы.

Так что да, парадокс Ферми на самом деле не парадокс. Более правильно называть его проблемой Ферми. И мы находимся на пути к выяснению реальной ценности проблемы Ферми.

Медленно, но неуклонно Наука идет по пути к познанию высшей истины, если она есть.

Источник