Singuri in Univers. Si condamnati sa ramanem asa… Despre paradoxul lui Fermi si ecuatia Drake

„Singur pe lume” (Sans famille) este un roman celebru al lui Hector Malot, care, de la publicarea lui în 1878, a exemplificat înduioșător drama unui copil orfan. Singuri în Universși condamnați să rămânem așa este condiția dramatică a oamenilor de pe această planetă.

Explicația acestei condiții-limită se regăsește parțial în paradoxul lui Fermi și Ecuația Drake.

Paradoxul lui Fermi

Pământul este o planetă tipică, rotindu-se în jurul unei stele tinere și tipice. Există miliarde de stele în galaxie, care sunt cu miliarde de ani mai bătrâne decât Soarele nostru. Date fiind vârsta universului (~13,8 miliarde ani) și viteza cu care propria noastră tehnologie avansează, ne-am fi așteptat ca forme oarecare de viață inteligentă să se dezvolte pe unele planete. Iar o parte dintre aceste civilizații ar fi putut dezvolta călătorii interstelare, o tehnologie pe care noi, cei de pe planeta Pământ, o experimentăm în prezent.

În timp ce distanțele interstelare sunt uriașe, probabil prea lungi pentru a putea fi parcurse de ființe cu o durată de viață limitată, ar fi de așteptat din partea unei civilizații avansate să construiască roboți cu auto-reproducere cu care să colonizeze Calea Lactee. Ideea unei mașini cu auto-reproducere a fost propusă de matematicianul John von Neumann în anii 1950 și are în vedere un dispozitiv care ar putea 1) să îndeplinească sarcini în lumea reală și 2) să-și facă singur còpii (precum bacteriile). Un exemplu ar fi sondele Bracewell-von Neuman – roboți înzestrați cu inteligență artificială (AI) și cu scheme de auto-reproducere.

Atașată la un sistem simplu de propulsie, de exemplu Bussard RamJet, o astfel de sondă ar putea călători printre stele cu o viteză relativ mică. Când ajunge pe un sistem-target, sonda se auto-reproduce. Numărul de sonde auto-reproduse ar crește exponențial, iar galaxia noastră ar putut fi explorată în 4 milioane de ani. Chiar dacă acest interval de timp este mult mai mare decât vârsta civilizației terestre, să nu uităm că galaxia noastră are o vechime de 10 miliarde ani. Asta înseamnă că civilizațiile extraterestre inteligente (ETI), dacă ar fi existat, ar fi putut explora Calea Lactee de peste 250 ori și, în cele din urmă, colonizarea galaxiei ar fi putut avea loc în câteva milioane de ani.

Cu alte cuvinte, acele civilizații extraterestre ar fi trebui să colonizeze Pământul sau măcar să-l fi vizitat. Dar nicio astfel de ființă nu a fost observată și nici măcar semne ale trecerii lor pe aici nu au fost depistate. Această situație l-a intrigat pe Enrico Fermi, unul din părinții primei bombe atomice.

În 1950, pe fondul unor rapoarte recente despre OZN-uri, Fermi discuta cu mai mulți colegi despre posibilitatea existenței unei multitudini de civilizații cosmice. El a contrastat această posibilitate cu lipsa șocantă a unor dovezi convingătoare ale vizitelor extratereștrilor și a oricărui semn de inteligență cosmică (navă sau aparate de investigare) pe Pământ. Întorcându-se către Edward Teller, părintele bombei cu hidrogen, Fermi l-a întrebat: So, where is everybody?

Discuțiile ulterioare, reluate de mulți alți oameni de știință, au creat ceea ce se numește astăzi paradoxul lui Fermisau silentium universi (liniștea universului).

Un aspect adiacent acestui paradox este starea (nivelul) civilizațiilor inteligente[1]. Pentru exemplificare, să presupunem că ar exista o ipotetică planetă X, cu o vârstă de 7 miliarde ani. Dacă planeta X ar avea o istorie similară cu a Pământului, unde s-ar situa acum în raport cu noi? Tehnologia și nivelul de cultură ale unei civilizații cu numai 1.000 de ani înaintea noastră ar putea fi la fel de șocantă pentru noi cum ar fi lumea noastră pentru societatea medievală. O civilizație cu 1 milion înaintea noastră ar fi le fel de incomprehensibilă pentru noi precum cultura noastră pentru cimpanzei. Și Planeta X este cu 2,7 miliarde de ani înaintea noastră…

Devine, astfel, necesar să estimăm în ce situație se găsesc toate civilizațiile extraterestre avansate. În 1964, astrofizicianul sovietic Nikolai Kardașev a propus o schemă utilă pentru a măsura nivelul de dezvoltare a acestor civilizațiilor pe baza consumului de energie.

O civilizație Tip I este similară cu a noastră: una care consumă toate resursele energetice ale planetei pe care se găsește. Noi nu suntem chiar o civilizație Tip I, ci undeva pe aproape (În 2010, eram Tip 0,72. Vom deveni, probabil, Tip I complet în următorii 100 -200 ani).

O civilizație Tip II ar consuma resursele energetice ale unei stele (un exemplu teoretic a fost propus de Profesorul Freeman J. Dyson în 1960: sfera Dyson).

O civilizație Tip III are utiliza resursele energetice ale unei întregi galaxii. O astfel de civilizație ar fi ușor de detectat, chiar la distanțe uriașe. În plus, dacă civilizația de pe Planeta X ar fi similară cu a noastră și dacă ei vor fi reușit să supraviețuiască până la nivelul Tipului III, ne putem gândi că, probabil, au găsit o cale să devină experți în călătoriile interstelare până acum și, de ce nu, să colonizeze întreaga galaxie.

Și atunci, Unde sunt ei?

De la formularea paradoxului lui Fermi, au existat multe încercări de a-l rezolva. Literatura de specialitate cuprinde peste 50 de ipoteze [2] care, prin diverse combinări, sporesc mult numărul explicațiilor posibile. O posibilă clasificare (fără a fi exhaustivă) a soluțiilor propuse ar fi următoarea:

I. Ei sunt aici

• Ei au fost aici și au lăsat dovezi
  • OZN-uri, artefacte, astronauți ETI.
  • Problemă: Nu există nicio dovadă pentru prezența ETI.
• Ei sunt noi
  • Oamenii ar fi descendenții unei civilizații ETI vechi.
  • Problemă: Unde sunt extratereștrii originali? Unde sunt toți ceilalți ETI?

II. Ei există dar nu au comunicat încă cu noi

• Ei nu au avut timp să ne contacteze. Civilizațiile inteligente sunt prea separate în timp și spațiu pentru a putea comunica
  • Viteza luminii încetinește nivelele de comunicare, astfel încât călătoria spațială devine relativ lungă. Mesajul ETI poate că nu ajuns încă la noi.
  • Problemă: Galaxia există de multe miliarde de ani. Dacă o singură civilizație ET s-ar fi format cu câteva milioane ani înaintea noastră, galaxia ar fi umplută cu sonde Bracewell-von Neumann.
• Ei semnalizează, dar noi nu știm cum să ascultăm
  • Radiația electromagnetică (EM), undele gravitaționale, particulele exotice sunt toate exemple de metode de semnalizare.
  • Oamenii nu au căutat suficient de mult timp sau nu ascultă corect.
  • Problemă: Poate că ei folosesc metode pe care noi nu le cunoaștem încă, dar dacă sunt multe civilizații, cineva ar trebui să folosească radiația EM (unde radio).
• Ei nu doresc să comunice cu noi
  • Probabil că extratereștrii nu au nici un interes să converseze cu ființe inferioare.
  • Problemă: Cu milioane de civilizații posibile, cineva ar putea fi curios să comunice cu Terra.
• Catastrofele civilizaționale
  • Civilizațiile au numai o durată de existență limitată. Toate sunt moarte în prezent. Civilizațiile tehnologice se pot auto-distruge, de regulă, înainte sau imediat după ce dezvoltă comunicații radio sau tehnologia zborurilor spațiale. Am în vedere războaiele nucleare și biologice, schimbările climatice induse artificial, experimente fizice prost concepute și executate, catastrofa nanotehnologică, o inteligență artificială scăpată de sub control sau o catastrofă malthusiană după deteriorarea ecologică a planetei.
  • Viața este distrusă periodic prin catastrofe naturale. Am discutat aici despre cele cinci extincții care au afectat ființele de pe Pământ.

III. Ei nu există

• Noi suntem primii, viața este nouă în galaxie, evoluția durează mult timp. Civilizația umană este singulară, nicio altă civilizație nu s-a format între timp. Dacă unicitatea Pământului a fost istoric presupusă pe baze filosofice sau religioase, ipoteza de mai sus folosește argumente cuantificabile și statistice pentru a dovedi că viața multicelulară este extraordinar de rară în univers, pentru că planetele de tip terestru sunt extrem de rare.
  • Problemă: Soarele este o stea medie; dacă alte stele s-au format cu un milion de ani înaintea noastră, atunci ei (ETI) ar fi cu un milion de ani mai avansați tehnologic decât noi.
• Planetele cu condiții optime (Goldilocks situation – zonele habitabile, distanța propice față de stea pentru a avea apă lichidă) sunt rare. Sistemul Pământ/Lună este unic. Galaxia este un loc periculos (explozii de radiații gama, impacturi produse de asteroizi etc.)
• Viața este rară. Apariția vieții este un fenomen rar, poate singular. Combinația de inteligență cu capacitatea de a produce unelte este rară. Limbajul este unic pentru oameni. Tehnologia și știința sunt rare. Este, de asemenea, posibil ca inteligența să fie comună, dar nu și civilizația industrială. De exemplu, apariția și dezvoltarea industrialismului pe Pământ a fost produsă de prezența unor surse convenabile de energie – combustibilii fosili. Dacă astfel de surse energetice sunt rare sau nu există undeva, ar fi mult mai dificil pentru o inteligență extraterestră să avanseze tehnologic până la punctul când ar putea comunica cu noi.

Aceste abordări ale paradoxului lui Fermi au condus la ipotezaMarelui Filtru, care stipulează că din moment ce nu s-au observat civilizații extraterestre, în ciuda numărului uriaș de stele, atunci trebuie să existe, pe drumul dintre apariția vieții și Tipul III de civilizație, un fel de „zid” de care toate sau aproape toate manifestările vieții se lovesc. În funcție de locul în timp unde apare Marele Filtru, civilizația noastră poate fi rară (Marele Filtru se găsește în spatele nostru), sau prima (Marele Filtru n-a apucat încă să funcționeze pentru că condițiile necesare dezvoltării vieții inteligente sunt foarte recente) sau condamnată la dispariție (Marele Filtru este înaintea noastră, în viitor. Cauze posibile pentru dispariție: un cataclism natural; tendința spre auto-distrugere a oricărei civilizații inteligente).

În concluzie, soluțiile sugerate pentru rezolvarea paradoxului lui Fermi se reduc la 1) este dificil pentru viață să înceapă și să evolueze, pentru că procesul în sine este complicat sau nu găsește condițiile necesare; sau 2) civilizațiile avansate se auto-distrug într-un timp relativ scurt.

În prezent, cea mai mare problemă în rafinarea și rezolvarea soluțiilor prezentate este amploarea imensă a căutării semnalelor radio provenind de la extratereștri, resursele limitate[3] pe care le are Institutul SETI (Search of Extraterrestrial Intelligence) pentru această căutare și sensibilitatea limitată a instrumentelor moderne de ascultare.

Ecuația Drake

În noiembrie 1961, în cadrul Green Bank Conference, Profesorul Frank Drake (co-fondator al Institutului SETI împreună cu Profesorul Carl Sagan) a propus o formulare matematică pentru a rezolva paradoxul lui Fermi.

Citeste intreg articolul si comenteaza pe Contributors.ro