Блог

По ту сторону «парадокса Ферми». V: Что такое гипотеза о праздности?

Добро пожаловать обратно в наш Серия Fermi Paradox , где мы рассмотрим возможные решения знаменитого вопроса Энрико Ферми «Где все?» Сегодня мы исследуем возможность того, что причина, по которой мы не слышим об инопланетянах, заключается в том, что они спят и ждут, когда Вселенная поправится.

В 1950 г. итало-американский физик Энрико Ферми сел пообедать с некоторыми из своих коллег в Лос-Аламосская национальная лаборатория , где он работал пять лет назад в рамках Манхэттенского проекта. По разным данным, разговор зашел об инопланетянах и недавней волне НЛО. По этому поводу Ферми сделал заявление, которое войдет в анналы истории: «Где все?'

Это стало основой Парадокс Ферми , который относится к оценкам высокой вероятности существования внеземного разума (ETI) и очевидному отсутствию доказательств. Но, несмотря на семьдесят лет поисков, мы все еще не смогли ответить на вопрос Ферми, что привело к множеству предложений относительно того, почему это так. Сегодня мы рассмотрим «Гипотеза праздника», Который утверждает, что инопланетяне не мертвы (или не существуют), они просто отдыхают!

Эта теория берет свое начало в природе, где определенные организмы впадают в состояние длительного оцепенения в особенно жаркие или засушливые периоды. Подобно зимней спячке, эти организмы будут оставаться в этом состоянии до тех пор, пока условия не станут более прохладными и влажными. Применительно к парадоксу Ферми гипотеза летнего существования утверждает, что инопланетные цивилизации в значительной степени бездействуют, потому что ждут лучших условий.



Ферми и Дрейк

В основе знаменитого вопроса Ферми лежало несоответствие, которое в его время было неоспоримым и не изменилось, несмотря на семьдесят лет исследований. С одной стороны, есть предполагаемая вероятность того, что внеземной разум (ETI) представлен во Вселенной в изобилии. С другой стороны, отсутствие веских доказательств их существования.

Предположение, что ETI вероятны, вовсе не надумано. Основываясь на огромных размерах и возрасте наблюдаемой Вселенной - 93 миллиарда световых лет в диаметре и 13,8 миллиарда лет - ученые обычно рассматривали существование внеземного разума (ETI) как предрешенный вывод. Статистически говоря, шансы на то, что это миллионы цивилизаций, очень высоки.

Доктор Фрэнк Дрейк проиллюстрировал это в 1961 году во время встречи в обсерватории Грин-Бэнк. Обращаясь к коллегам-астрофизикам и исследователям SETI, он представил свое знаменитое уравнение для оценки количества ETI в нашей галактике, с которыми мы можем общаться в любой момент времени. В Уравнение Дрейка , как стало известно, математически выражалась как:

N = R*x fпх пА такжеx fвx fяx fcx L
  • N - количество цивилизаций в нашей галактике, с которыми мы могли бы общаться.
  • р*это средняя скорость звездообразования в нашей галактике
  • жпэто доля тех звезд, у которых есть планеты
  • пА такжеэто количество планет, на которых действительно может существовать жизнь
  • жвэто количество планет, на которых разовьется жизнь
  • жяэто количество планет, на которых разовьется разумная жизнь
  • fc - количество цивилизаций, которые разработают технологии передачи
  • L - это время, в течение которого эти цивилизации должны будут передавать свои сигналы в космос.

Фрэнк Дрейк пишет свое знаменитое уравнение на белой доске. Кредит: SETI.org

Хотя большинство этих параметров подвержены различной степени неопределенности, суть уравнения ясна. Даже при консервативном подсчете результаты всегда показывают, что в нашей галактике должно быть по крайней мере несколько внеземных разумных существ (ETI), с которыми мы должны иметь возможность общаться. К сожалению, несмотря на десятилетия исследований и множество специализированных опросов SETI, парадокс Ферми все еще сохраняется.

В результате было предпринято множество попыток разрешить парадокс теоретически. Первым и, пожалуй, самым известным является Гипотеза Харта-Типлера , названный в честь астрофизика Майкла Харта и математика / космолога Фрэнка Типлера. Эта теория утверждает, что доказательств существования разумной жизни нет, потому что их не существует.



Другой - это Гипотеза Великого Фильтра , теоретически обоснованный оксфордским экономистом Робином Хэнсоном, который утверждал, что, хотя простая жизнь может быть очень обычным явлением, продвинутая жизнь - нет. Другими словами, во Вселенной существует некий тип «фильтра», который не дает простой жизни достичь продвинутой стадии и стать ETI, с которым мы были бы способны общаться.

В обоих случаях встроено допущение, что ETI не существуют, поэтому мы не видим их доказательств. Но, как классно заметил Карл Саган, говоря о возможном существовании инопланетного разума, «отсутствие доказательств не является доказательством отсутствия». Таким образом, многие теоретики предложили альтернативные объяснения того, как могут существовать ETI, но остаются незамеченными нами.

Шкала Кардашева (Redux)

Это поднимает еще одну проблему - представление о том, что развитые виды со временем смогут использовать все большее количество энергии. В его эссе 1964 года под названием « Передача информации внеземными цивилизациями Советский / российский астрофизик Николай Кардашев предложил трехуровневую схему классификации внеземных цивилизаций на основе количества энергии, которую они могут использовать.

Эта схема получила название «шкала Кардашева» и состояла из следующего:

  • Цивилизации типа I (также известные как планетарные цивилизации) - это те, которые могут использовать и хранить всю энергию, доступную на своей планете (~ 4 × 1012Вт)
  • Цивилизации типа II (также известные как звездные цивилизации) - это те, которые способны использовать и контролировать энергию всей своей звездной системы (~ 4 × 1026Вт)
  • Цивилизации типа III (также известные как галактические цивилизации) - это те, которые могут контролировать энергию всей галактики. (~ 4 × 1037Вт)

Цивилизации, соответствующие этим типам, можно будет обнаружить по признакам технологической активности (иначе «. техносигнатуры “). Например, цивилизации типа I можно обнаружить через Прямая визуализация , где астрономы будут искать свет, отраженный массивными облаками спутников (также известными как «. Ремни Clarke «) По всей планете. Между тем цивилизация II типа будет способна построить мегаструктуру вокруг своей домашней звезды.

Эти цивилизации будут способны построить то, что Фримен Дайсон описал в 1960 году (то, что с тех пор стало известно как « Дайсон Сфера “). Это позволило бы цивилизации использовать всю энергию своего солнца, одновременно увеличивая количество пригодного для жилья пространства в своей системе в геометрической прогрессии. Между тем, цивилизацию III типа можно было легко обнаружить, ища признаки мегаструктур, которые охватывают всю галактику (или ее части).

Так возможно ли, что Вселенная заполнена цивилизациями с уровнем развития от Типа I до Типа III, но в настоящее время не вовлечены в какую-либо технологическую деятельность? Вот тут-то и вступает в игру концепция «праздника».

Источник

Теория была впервые предложена научными сотрудниками Андерсом Сандбергом и Стюартом Армстронгом, а также знаменитым астрономом, астрофизиком и философом Миланом Цирковичем. Институт будущего человечества (FHI) в Оксфордском университете. В своем исследовании 2017 года под названием « То, что может вечно лгать, не мертво: гипотеза о праздности для разрешения парадокса Ферми , »Они предложили это как возможное решение парадокса Ферми.

Исследование было частично основано на предыдущем исследовании, проведенном Сандбергом и Армстронгом в исследовании 2013 года, в котором они распространили парадокс Ферми за пределы Млечного Пути. Названный « Вечность за шесть часов: межгалактическое распространение разумной жизни и обострение парадокса Ферми , »Сандберг и Армстронг утверждали, что развитая цивилизация сможет колонизировать галактику и даже путешествовать между галактиками с относительной легкостью.

Сделав вывод, что во Вселенной, состоящей примерно из 2 триллионов галактик (по последним оценкам), существующей 13,8 миллиардов лет, должно быть много цивилизаций типа III (на основе Кардашева шкала ). Эти виды не только смогли бы колонизировать свои галактики за относительно короткий промежуток времени, но и смогли бы к настоящему времени достичь Млечного Пути.

Причина, по которой это не является для нас доказательством, утверждали Сандберг и Армстронг, связана с Принцип Ландауэра , который многие считают основным принципом термодинамики обработки информации. Это правило гласит, что любое логически необратимое манипулирование информацией (также известное как вычисление) должно сопровождаться соответствующим увеличением энтропии (потерей тепла) для устройства обработки информации.

Применяется к мегаструктурам, таким как сферы Дайсона, Матрешка Мозги и т.д., уровень тепловой энергии и энтропии будет огромен. Между тем, астрономия и космология учат нас, что Вселенная со временем становится все холоднее, поскольку звездообразование медленно умирает. В то же время космическое расширение заставляет световые волны растягиваться, что приводит к потере импульса и энергии.

В конечном итоге считается, что это приведет к ' Большой холод »(Или« Большое замораживание »), в котором даже фоновое излучение остынет, и Вселенная испытает« тепловую смерть ». Но с вычислительной точки зрения, задолго до того, как это произойдет, развитые виды могут ждать, пока Вселенная остынет, чтобы их мегаструктуры могли функционировать более эффективно.

Согласно Сандбергу и Армстронгу, развитая цивилизация могла (в принципе) выполнять в геометрической прогрессии более необратимые логические операции, переводя энтропию в космологический фон в будущем. Фактически, ожидая, пока фоновая температура не станет значительно ниже, они подсчитали, что дополнительные десять нониллионов (1030), или можно было бы выполнить еще десять квадриллионов вычислений.

Как измеряется космическое расширение. Предоставлено: NASA / ESA / A. Фейлд (ГНИИ)

Также возможно, что праздник является средством « ранние заезды «В нашу Вселенную, чтобы пропустить долгий период ожидания развития других разумных видов, чтобы, когда они проснулись, у них было много людей, с которыми можно было бы поговорить! Учитывая, что жизни, способной общаться с космосом, потребовалось 4,5 миллиарда лет, чтобы развиться здесь, на Земле, это имеет значительный смысл.

Слетание также можно интерпретировать с точки зрения гипотезы Великого фильтра, которая в конечном итоге объясняет, почему ETI не были бы видимы для нас. Как объяснил Universe Today сам Хэнсон:

«В трехэтапной таксономии шагов Великого фильтра Гипотеза обострения предполагает шаг задержки, близкий к концу фильтра. Фильтр - это «что нужно, чтобы быть видимыми». Праздник говорит, что они уже видны, они просто предпочитают не быть ».

Ограничения и критика

Конечно, Гипотеза обострения (во многом как парадокс Ферми и уравнение Дрейка) основана на некоторых предположениях о том, как будут вести себя ETI. Это включает:

  1. Есть цивилизации, которые созревают намного раньше человечества
  2. Эти цивилизации могут распространяться на значительные объемы, получая власть над их содержимым.
  3. Эти цивилизации решили свои проблемы координации.
  4. Цивилизация может сохранять контроль над своим объемом по сравнению с другими цивилизациями.
  5. Доля зрелых цивилизаций, которые развиваются, не равна нулю.
  6. Праздник практически незаметен

Короче говоря, гипотеза предполагает, что - учитывая возраст Вселенной - прошло достаточно времени для появления цивилизаций, более развитых, чем человечество. Также предполагается, что они стали бы космическими цивилизациями, активно колонизирующими соседние звездные системы и, возможно, даже соседние галактики.

Наконец, предполагается, что этот процесс будет заметен при поиске свидетельств мегаструктур и массовых строительных процессов. Это может включать в себя разбивание планет для получения строительных материалов, перемещение звезд или галактик или даже потребление газовых гигантов, звезд или (опять же) целых галактик для создания топлива.

Во-вторых, Чарльз Беннетт - физик, теоретик информации и научный сотрудник исследовательского центра IBM Watson Research Center - вместе с Хэнсоном и К. Джессом Рейделами ( Институт теоретической физики Периметр ) произвел опровержение к Гипотезе обострения в 2019 году. В нем они утверждали, что Sandberg et al. неявно предположить, что генерируемая компьютером энтропия может быть устранена только путем переноса ее на космологический фон.

Согласно Беннетту, Хэнсону и Рейделу, это основано на неправильном понимании астрофизики и физики вычислений. Они утверждают, что, хотя такой аргумент может быть применим в далеком будущем, он неприменим в настоящем и делает модель праздника неточной. Как они заявляют:

«[O] ur Вселенная сегодня содержит огромные резервуары и другие физические системы в не максимальных состояниях энтропии, и генерируемая компьютером энтропия может быть передана им с адиабатической скоростью преобразования одного бита негэнтропии, чтобы стереть один бит ошибки. Это можно сделать в любое время, и это не улучшается, если ждать низкой космической фоновой температуры. Таким образом, инопланетянам не нужно ждать, чтобы проявить активность.

Этот обзор Ферми всего неба включает только источники с энергией выше 10 ГэВ. Предоставлено: NASA / DOE / Fermi LAT Collaboration.

В конце концов, гипотеза обострения подобна всем другим попыткам разрешить парадокс Ферми (и уравнение Дрейка, если на то пошло). Эта теория - далеко не конкретный ответ, она представляет собой мысленный эксперимент, призванный привлечь внимание к известному вопросу Ферми и, возможно, предоставить некоторые проверяемые утверждения. В конце концов, конечная цель - помочь уточнить поиск внеземного разума (SETI).

Мы написали много интересных статей о парадоксе Ферми, уравнении Дрейка и поисках внеземного разума (SETI) здесь, в Universe Today.

Вот Где пришельцы? Как «великий фильтр» может повлиять на технический прогресс в космосе , Почему найти инопланетную жизнь было бы плохо. Великий фильтр , Как мы можем найти инопланетян? В поисках внеземного разума (SETI) , а также Фрейзер и Джон Майкл Годье обсуждают парадокс Ферми .

И обязательно ознакомьтесь с остальной частью нашей серии Beyond Fermi's Paradox:

В Astronomy Cast есть несколько интересных эпизодов на эту тему. Вот Эпизод 24: Парадокс Ферми: где все пришельцы? , Эпизод 110: В поисках внеземного разума , Эпизод 168: Энрико Ферми , Эпизод 273: Решения парадокса Ферми .

Источники: