ברוך הבא חזרה אלינו סדרת פרמי פרדוקס , שם אנו מסתכלים על פתרונות אפשריים לשאלה המפורסמת של אנריקו פרמי, 'איפה כולם?' היום אנחנו בוחנים את האפשרות שיש משהו ביקום שמונע מהחיים להגיע לנקודה שבה נוכל לשמוע מהם.
בשנת 1950, פיזיקאי איטלקי-אמריקאי אנריקו פרמי ישב לארוחת צהריים עם כמה מעמיתיו ב- המעבדה הלאומית של לוס אלמוס , שם עבד חמש שנים קודם לכן במסגרת פרויקט מנהטן. לפי דיווחים שונים, השיחה פנתה לחייזרים ולמבול העב'מים האחרון. לתוך זה, פרמי פרסם הצהרה שתירשם בדברי הימים של ההיסטוריה: 'איפה כולם?'
זה הפך לבסיס של פרמי פרדוקס , המתייחס להערכות ההסתברות הגבוהות לקיומו של אינטליגנציה מחוץ לכדור הארץ (ETI) והעדר לכאורה של ראיות. שבעים שנה מאוחר יותר, עדיין לא ענינו על השאלה הזו, מה שהוביל לתיאוריות רבות מדוע 'השתיקה הגדולה' נמשכת. פופולרי אחד הוא שחייב להיות 'פילטר נהדר' שמונע מהחיים להגיע לשלב התפתחות מתקדם.
מקורות
המונח נטבע על ידי הכלכלן רובין הנסון, שהוא גם עמית מחקר באוניברסיטת אוקספורד מכון עתיד האנושות (FHI). בשנת 1996 פרסם הנסון מאמר שכותרתו ' המסנן הגדול - האם כמעט עברנו אותו? ' שבו הוא הציע שחייב להיות משהו שמונע מחומר לא-חי להתאחד ליצירת אורגניזמים חיים (אביוגנזה) ולהגיע לרמה גבוהה של התפתחות עלסולם קרדשב(ראה למטה).
אפשרות זו, לטענתו, אינה מבשרת טובות לאנושות. כפי שהוא סיכם את טיעונו:
'נראה שלאנושות יש עתיד מזהיר, כלומר, סיכוי לא טריוויאלי להתפשט כדי למלא את היקום בחיים מתמשכים. אבל העובדה שהחלל לידנו נראה מת כעת אומרת לנו שכל פיסת חומר מתה נתונה עומדת בפני סיכוי נמוך מבחינה אסטרונומית להוליד עתיד כזה. יש אפוא אפילטר נהדרבין מוות להתרחבות חיים מתמשכים, והאנושות מתמודדת עם השאלה המבשרת רעות: עד כמה אנחנו נמצאים לאורך המסנן הזה?'
תיאור נהדר נוסף הציע ניק בוסטרום, פילוסוף שמוצאו גם הוא מה-FHI. כפי שתיאר זאת במאמרו משנת 2008, ' איפה הם? למה אני מקווה שהחיפוש אחר אינטליגנציה מחוץ לכדור הארץ לא מוצא דבר ':
'אפשר להתייחס למסנן הגדול כעל מחסום הסתברות. הוא מורכב ממעבר או צעדים אבולוציוניים [אחד או] בעלי סבירות גבוהה ביותר שהתרחשותם נדרשת על מנת שכוכב לכת דמוי כדור הארץ יפיק ציוויליזציה אינטליגנטית מסוג שיהיה גלוי לנו עם טכנולוגיית התצפית הנוכחית שלנו.'
חייב לאהוב את דרייק!
כשפרמי הציג את שאלתו המפורסמת, מדענים כבר פעלו תחת ההנחה שחיים חייבים להיות בשפע ביקום. זה לא אמור להפתיע בהתחשב בגודלו ובגילו העצום של היקום, שקוטרו 93 מיליארד שנות אור (זה רק החלק ה'ניתן לצפייה') וקיים כבר כ-13.8 מיליארד שנים. עם שטח זה מוערך 2 טריליון גלקסיות !
פרנק דרייק כותב את המשוואה המפורסמת שלו על לוח לבן. קרדיט: SETI.org
הגלקסיה שלנו, בינתיים, בקוטר של בין 170,000 ל-200,000 שנות אור ומכילה בין 200 ל-400 מיליארד כוכבים. אפילו אם היינו מניחים שרק ל-1% מהכוכבים האלה יש כוכבי לכת, ש-1% מכוכבי הלכת האלה יכולים לתמוך בחיים, ש-1% מהם יצרו חיים תבוניים, וש-1% מהחיים האלה פרחו לציוויליזציה מתקדמת, זה עדיין כלומר 2,000 תרבויות יכולות להיות שם בחוץ!
טיעון זה נוצר כעשור מאוחר יותר על ידי האסטרונום והחוקר האמריקאי של SETI ד'ר פרנק דרייק. במהלך פגישה במתקן גרין בנק בשנת 1961, נפגשו מספר מדענים כדי לדון בשימוש בטלסקופים רדיו לחיפוש אותות שנראו כמקורם מלאכותי. כהכנה לפגישה זו, דרייק הכין משוואה שסיכמה את מה שחוקרי SETI עובדים איתו.
ה משוואת דרייק , והוא ייקרא לאחר מכן, ניתן לסכם באופן מתמטי באופן הבא:
N = R*x fעx nוx fהx fאניx fגx L
איפהנהוא מספר הציוויליזציות בגלקסיה שלנו שנוכל לתקשר איתן,ר*הוא הקצב הממוצע של היווצרות כוכבים,ועהוא חלק הכוכבים שיש להם כוכבי לכת,נו הוא מספר כוכבי הלכת שיכולים לתמוך בחיים,וההוא המספר שיפתח חיים,ואני הוא המספר שיפתח חיים תבוניים,fcהוא מספר הציוויליזציות המתקדמות מבחינה טכנולוגית, וההוא הזמן שהם יצטרכו לשדר אותות לחלל.
משוואת דרייק, נוסחה מתמטית להסתברות למצוא חיים או תרבויות מתקדמות ביקום. קרדיט: אוניברסיטת רוצ'סטר
כפי שאמר אחר כך ד'ר דרייק על יצירת המשוואה:
'כאשר תכננתי את הפגישה, הבנתי כמה ימים לפני הזמן שאנחנו צריכים סדר יום. אז רשמתי את כל הדברים שאתה צריך לדעת כדי לחזות כמה קשה יהיה לזהות חיים מחוץ לכדור הארץ. ובהתבוננות בהם התברר למדי שאם תכפיל את כל אלה יחדיו, קיבלת מספר, N, שהוא מספר הציוויליזציות הניתנות לזיהוי בגלקסיה שלנו. זה היה מכוון לחיפוש הרדיו, ולא לחיפוש אחר צורות חיים קדמוניות או פרימיטיביות'.
שאלה בקנה מידה
סולם קרדשב קיבל את שמו מהאסטרופיזיקאי הסובייטי והרוסי ניקולאי קרדשב שהציע שניתן לסווג תרבויות מחוץ לכדור הארץ על סמך כמות האנרגיה שהיא מסוגלת לרתום. במאמרו משנת 1964, שכותרתו ' העברת מידע על ידי תרבויות מחוץ לכדור הארץ ,' הוא הציע תוכנית תלת-שכבתית - 'סולם קרדשב' - שכללה את הדברים הבאים:
- תרבויות מסוג I, (הידוע גם בתרבויות פלנטריות) הן אלו שיכולות להשתמש ולאחסן את כל האנרגיה הזמינה על הפלנטה שלה (~4×1012וואט)
- תרבויות מסוג II (הידוע גם בתרבויות כוכבים) הן אלו שמסוגלות להשתמש ולשלוט באנרגיה של כל מערכת הכוכבים שלה (~4×1026וואט)
- תרבויות מסוג III (המכונה גם תרבויות גלקטיות) הן אלו שיכולות לשלוט באנרגיה של גלקסיה שלמה (~ 4 × 1037וואט)
בספרו משנת 1973, שכותרתו הקשר הקוסמי: פרספקטיבה מחוץ לכדור הארץ , מתקשר המדע המפורסם קארל סייגן טען שצריך להיות סוג 0 כלול בסולם מכיוון שהאנושות עדיין לא השיגה רמת התפתחות מסוג I. כפי שניסח זאת סייגן:
'ציוויליזציה מסוג I מסוגלת לגייס למטרות תקשורת את המקבילה לכל תפוקת הכוח הנוכחית של כדור הארץ - המשמש כעת לחימום, חשמל, תחבורה וכו'; מגוון גדול של מטרות מלבד תקשורת עם תרבויות מחוץ לכדור הארץ. לפי הגדרה זו, כדור הארץ אינו עדיין ציוויליזציה מסוג I... הציוויליזציה הנוכחית שלנו תסווג כמשהו כמו סוג 0.7.'
בהתבסס על פרמטרים אלה, ציוויליזציה מסוג I לא רק הייתה צומחת כדי לכבוש את כל שטח הפנים של כוכב הלכת שלה, אלא גם הייתה מתנחלת במסלול כדור הארץ נמוך (LEO). ציוויליזציה כזו יכולה להיות מזוהה על ידי ציידי כוכבי לכת על ידי חיפוש עננים של לוויינים מסביב לכוכב הלכת (aka. חגורות קלארק ), אשר יהיה גלוי במהלך מעברים פלנטריים.
ציוויליזציה מסוג II, לפי קרדשב, מודגמת בצורה הטובה ביותר ככזו שמסוגלת לבנות מגה-מבנה סביב כוכב הבית שלה (כלומר Dyson Sphere ). זה יאפשר לציוויליזציה לרתום את כל האנרגיה שמייצרת השמש שלה, כמו גם להכפיל את כמות השטח שניתן למגורים במערכת הביתית שלה באופן אקספוננציאלי.
ה-Wow! האות המיוצג כ-'6EQUJ5'. קרדיט: Big Ear Radio Observatory/NAAPO
קשה יותר לאפיין ציוויליזציה מסוג III, אבל תיאורטיקנים שונים טענו ש-ETI מתקדם מספיק יכול לבנות מגה-מבנים סביב כל הגלקסיה שלהם, או סביב אזור הליבה של הגלקסיה שלהם כדי לרתום את האנרגיה של החור השחור העל-מסיבי שלו (SMBH). בלי קשר, זה הוגן לומר שציוויליזציה המסוגלת לרתום את האנרגיה של כל הגלקסיה שלה לא תהיה מסוגלת שלא להבחין בה.
איפה למתוח את הקו?
במאמרו טען הנסון כי ה'מסנן' חייב להיות איפשהו בין הנקודה שבה חיים מתעוררים בכוכב לכת (אביוגנזה) לבין הנקודה שבה הם הופכים לציוויליזציה בין-כוכבית או בין-כוכבית. תוך שימוש בחיים על פני כדור הארץ ובהופעת האנושות כתבנית, הנסון תיאר תהליך בן תשעה שלבים שהחיים יצטרכו לעקוב אחריהם כדי להגיע לנקודה של הפיכתם לציוויליזציה מרחפת חלל. אלה כללו:
- מערכת כוכבים ראויה למגורים (חומרים אורגניים וכוכבי לכת ראויים למגורים)
- מולקולות רבייה (למשל RNA)
- חיים חד-תאיים פרוקריוטיים
- חיים חד-תאיים אוקריוטיים
- רבייה מינית
- חיים מרובי תאים
- בעלי חיים המסוגלים להשתמש בכלים
- ציוויליזציה תעשייתית
- קולוניזציה בקנה מידה רחב
בהתאם להשערת הסינון הגדול, לפחות אחד מהשלבים הללו חייב להיות בלתי סביר. או שהחיים מתקשים לצאת מחומרים אנאורגניים בשלב מוקדם, או שהסיכויים לכישלון קטסטרופלי גדלים ככל שהמין מתקדם יותר ויותר. לכל אחת מהאפשרויות הללו יש השלכות משמעותיות על המין האנושי.
אם הפילטר נמצא בשלב מוקדם, אז קיומן של צורות חיים מורכבות (כולל בני אדם) הוא דבר נדיר ואנו מנצחים את הסיכויים רק בכך שאנו כאן. אם, לעומת זאת, המסנן ממוקם בשלב מאוחר יותר, אזי ETI רבים ודאי הגיעו לרמת הפיתוח הנוכחית שלנו, אך לא הצליחו להתקדם רחוק יותר (מכל סיבה שהיא). משמעות הדבר היא שהנקודה שבה צפויה הכחדה נמצאת לפנינו.
מסיבה זו, ישנם רבים שמרגישים שגילוי החיים מעבר לכדור הארץ לא יהווה סיבה לחגוג. או כפי שניק בוסטרום סיכם:
'אתה מתחיל עם מיליארדים ומיליארדים של נקודות נביטה פוטנציאליות לכל החיים, ומסיים עם סכום כולל של אפס תרבויות מחוץ לכדור הארץ שאנו יכולים לצפות בהן. לפיכך, המסנן הגדול חייב להיות חזק מספיק - כלומר, הצעדים הקריטיים חייבים להיות בלתי סבירים מספיק - שאפילו עם מיליארדים רבים של זריקות קוביות, אחד בסופו של דבר יגמר בלי כלום: בלי חייזרים, בלי חללית, בלי אותות, לפחות בלי שום דבר. שאנחנו יכולים לזהות בצווארנו של היער.'
בכל מקרה, מסקנה ידועה היא שאף מין בגלקסיה שלנו לא הגיע לשלב התשיעי. אחרת, העדות לקיומו תהיה בכל מקום. אז זה בהחלט אפשרי שמינים אינטליגנטיים לא עושים את המעבר משלב שמונה לשלב תשע. אז זה בהחלט אפשרי שמינים אינטליגנטיים לא מגיעים משלב שמונה לשלב תשע - כלומר סוג I לציוויליזציה מסוג II).
החלטות אפשריות
בסופו של דבר, המסנן הגדול ופרדוקס הפרמי אינם ניתנים להפרדה וניסיונות לפתור אחד חודרים תמיד לשני. לדוגמה, הצבת המסנן בשלב מוקדם בתהליך בן תשעת השלבים של הנסון תהיה להסיק שהאנושות לא מצאה עדות לחיים תבוניים מכיוון שהם אינם קיימים - וזהו הבסיס של השערת הארט-טיפלר .
מצד שני, אם זה המצב שקיימים חיים תבוניים בחוץ, אבל התנאים שבהם הם התפתחו הם נדירים, אז אנחנו נשארים עם המסקנה הבלתי נמנעת שפשוט לא מצאנו שום ראיה עדיין. זה ההיגיון המדויק שעומד מאחוריהשערת כדור הארץ נדיר, שהיא עוד פתרון אפשרי לפרדוקס הפרמי.
או, כפי שכבר צוין, יכול להיות שטבעם של חיים תבוניים להרוס את עצמם כתוצאה מהתקדמות טכנולוגית. זו יכולה להיות תוצאה של מלחמה גרעינית, שינוי אקלים , פיתוח של בינה מלאכותית, או אמצעים אחרים. כפי שסיכמו סגן ושקלובסקי ב-1966,' החיפוש אחר אינטליגנציה מחוץ לכדור הארץ ':
'הפיתוי הוא להסיק שיש לכל היותר רק כמה תרבויות מחוץ לכדור הארץ מתקדמות - או בגלל שאנחנו אחת התרבויות הטכניות הראשונות שצמחו, או בגלל שזה גורלן של כל הציביליזציות האלה להשמיד את עצמן לפני שהן הרבה יותר רחוקות. לְאוֹרֶך.'
תמונה של האזור המרכזי של שביל החלב. קרדיט: קבוצת UCLA SETI/יורי בלצקי, מצפה הכוכבים של קרנגי לאס קמפנס
באמצעות האנושות כתבנית, אפשר לטעון שהאיומים הקיומיים הרבים שאנו מתמודדים איתנו אופייניים לתרבויות ברמת ההתפתחות שלנו. ישנן הצעות רבות להחלטות אחרות, כגון ETIs אינן אינן קיימות או מתות, אלא נמצאות בתרדמת חורף - כלומר. ה השערת אסטיטיביות . יש תיאוריה שהם יכולים להימנע ממגע כדי שלא יפריעו לאבולוציה שלנו (ההשערת גן החיות), או להגן על עצמם!
אפילו הוצע שהאנושות בודדה בכוונה על ידי ETI (הידוע גם בשםהשערת פלנטריום) כדי שיוכלו ללמוד אותנו יותר מקרוב. כמובן, אלו תיאוריות שלא ניתן לפתור - כמו פרדוקס הפרמי עצמו - עד שנמצאות ראיות לקיומה של אינטליגנציה מחוץ לכדור הארץ. כפי שאמר פעם המדען המפורסם וסופר ה-SF ארתור סי קלארק:
'קיימות שתי אפשרויות: או שאנחנו לבד ביקום או שאנחנו לא. שניהם מפחידים באותה מידה'.
כתבנו מאמרים מעניינים רבים על המסנן הגדול, פרדוקס הפרמי, החיפוש אחר אינטליגנציה חוצנית (SETI), ומושגים קשורים כאן ביקום היום.
הנה איפה החייזרים? כיצד 'המסנן הגדול' יכול להשפיע על התקדמות הטכנולוגיה בחלל , למה למצוא חיים של חייזרים יהיה רע. המסנן הגדול , איך יכולנו למצוא חייזרים? החיפוש אחר אינטליגנציה מחוץ לכדור הארץ (SETI) , ו פרייזר וג'ון מייקל גודייה מתווכחים על פרדוקס הפרמי .
הקפד לבדוק את שאר סדרת Beyond Fermi's Paradox שלנו:
- מעבר ל'פרדוקס של פרמי' אני: שיחת צהריים- אנריקו פרמי ואינטליגנציה מחוץ לכדור הארץ
- מעבר ל'פרדוקס של פרמי' II: מטיל ספק בהשערת הארט-טיפלר
- מעבר ל'פרדוקס של פרמי' IV: מהי השערת כדור הארץ הנדיר?
- מעבר ל'פרדוקס של פרמי' V: מהי השערת ה- Aestivation?
- מעבר ל'פרדוקס פרמי' VI: מהי השערת ברסרקר?
- מעבר ל'פרדוקס פרמי' VII: מהי השערת הפלנטריום?
- מעבר ל'פרדוקס פרמי' VIII: מהי השערת גן החיות?
- מעבר ל'פרדוקס פרמי' התשיעי: מהי השערת החלון הקצר?
- מעבר ל'פרדוקס פרמי' X: מהי השערת הביכורים?
- מעבר ל'פרדוקס של פרמי' XI: מהי השערת ההתעלות?
- מעבר ל'פרדוקס פרמי' XII: מהי השערת עולם המים?
- מעבר ל'פרדוקס פרמי' XIII: מהי השערת 'עולמות האוקיינוס'?
- מעבר ל'פרדוקס של פרמי' XIV: מהי השערת אורורה?
- מעבר ל'פרדוקס פרמי' XV: מהי השערת תורת החלחול?
- מעבר ל'פרדוקס של פרמי' ה-16: מהי השערת 'היער האפל'?
לקאסט אסטרונומיה יש כמה פרקים מעניינים בנושא. הנה פרק 24: פרדוקס הפרמי: איפה כל החייזרים? , פרק 110: החיפוש אחר אינטליגנציה מחוץ לכדור הארץ , פרק 168: אנריקו פרמי , פרק 273: פתרונות לפרדוקס הפרמי .
מקורות:
- הנסון, ר' המסנן הגדול - האם כמעט עברנו אותו? '(1998)
- ברין, ג'ד'. השקט הגדול - המחלוקת בנוגע לחיים אינטליגנטיים מחוץ לכדור הארץ. '(1983)
- סאגאן, סי. ' הקשר הקוסמי: פרספקטיבה מחוץ לכדור הארץ .' (1973)
- קרדשב, נ.ש. ' העברת מידע על ידי תרבויות מחוץ לכדור הארץ .' (1964)
- Sagan, C, ושקלובסקי, I. החיפוש אחר אינטליגנציה מחוץ לכדור הארץ .' Cosmic Search Vol. 1 מס' 2. (1966)
- Bostron, N. ' איפה הם? למה אני מקווה שהחיפוש אחר אינטליגנציה מחוץ לכדור הארץ לא מוצא דבר .' (2008)
- מכון SETI – פרדוקס פרמי