Сколько внеземных цивилизаций существует поблизости
В 12-м эпизоде сериал «Космос», который вышел в эфир 14 декабря 1980 года, соавтор и ведущий программы Карл Саган познакомил телезрителей с одноименным уравнением астронома Фрэнка Дрейка. Используя его, он вычислил потенциальное число развитых цивилизаций в Млечном Пути, которые могли бы связаться с нами, используя внеземной эквивалент нашей современной технологии радиосвязи. Оценка Сагана колебалась от «жалких нескольких» до миллионов. Если цивилизации не всегда уничтожают себя вскоре после открытия радиоастрономии, тогда небо может буквально гудеть от сообщений со звезд, — произнес Саган в своей неподражаемой манере. И все же Саган был пессимистичен по поводу того, что цивилизации способны пережить свою собственную технологическую «Юность» — переходный период, когда развитие культуры, скажем, ядерной энергетики, биоинженерии или мириады других мощных возможностей могут легко привести к самоуничтожению.
Саган и другие ученые предполагали, что появление жизни на планетах должно быть космической неизбежностью, поскольку согласно геологическим данным, она возникла на земле поразительно быстро: более четырех миллиардов лет назад, практически сразу после того, как наша планета достаточно остыла. И если, как и в нашем мире, жизнь на других планетах возникла быстро и эволюционировала, становясь все более сложной с течением времени, возможно, интеллект и технологии также могли бы быть повсеместным явлением во всей Вселенной.
Однако в последние годы некоторые скептически настроенные астрономы попытались придать больше эмпирического веса таким заявлениям, используя сложную форму анализа, называемую Байесовской статистикой. Исследователи сосредоточились на двух неизвестных: вероятности возникновения жизни на планетах, подобных Земле из абиотических условий – процесса, называемого абиогенезом – и, следовательно, вероятности возникновения разумной жизни. Но даже имея на руках такие оценки, астрономы расходятся во мнениях относительно того, что они означают для жизни в других частях космоса.
Уравнение Дрейка, введенное астрономом в 1961 году, вычисляет число цивилизаций в нашей галактике, которые могут передавать или принимать межзвездные сообщения с помощью радиоволн. Он основан на умножении ряда факторов, каждый из которых количественно определяет некоторые аспекты наших знаний о галактике, планетах, жизни и интеллекте. К этим факторам относятся: звезды с экзопланетами; число обитаемых планет в экзопланетной системе; количество обитаемых планет, на которых зарождается жизнь и так далее.
Сегодня мы знаем, что миры вокруг звезд являются нормой, а похожие на Землю миры – распространенное явление во Вселенной. Тем не менее, одна из самых больших неопределенностей во всей цепи факторов – вероятность того, что жизнь, зародившаяся в других мирах, делает скачок – от химии к жизни. Игнорирование этой неопределенности может привести астрономов к довольно смелым заявлениям.
Например, недавно астрономы из Ноттингемского университета в Англии, попали в заголовки газет, когда подсчитали, что в нашей галактике должно быть по крайней мере 36 разумных цивилизаций, способных общаться с нами. Эта оценка была основана на предположении о том, что разумная жизнь появляется на других обитаемых планетах земного типа примерно через 4,5-5,5 миллиардов лет после их образования. Однако ответить на вопросы о вероятности абиогенеза и возникновения разумной жизни сложно, потому что ученые располагают лишь одной информацией: жизнью на Земле.
Еще одна проблема, связанная с предположениями, основанными на том, что мы наблюдаем локально – это так называемая предвзятость отбора. Представьте себе, что вы покупаете лотерейные билеты и выйграли с 100-й попытки. В таком случае разумно было бы обозначить вероятность выигрыша в лотерею как 1%. Этот неверный вывод является, конечно, предвзятостью отбора, которая возникает, если вы опрашиваете только победителей и ни одного из проигравших (то есть десятки миллионов людей, которые купили билеты, но никогда не выигрывали в лотерею). Когда дело доходит до расчета вероятности абиогенеза, происходит ровно то же самое, так как у ученых просто нет информации обо всех мирах, где жизнь так и не появилась.
Если применить теорему Байеса для вычисления вероятности того, что какое—то событие, например абиогенез, произойдет, астрономы сначала придумывают вероятностное распределение этого события – лучшее предположение, если хотите. Например, можно предположить, что абиогенез столь же вероятен между 100 и 200 миллионами лет после образования Земли, как и между 200 и 300 миллионами лет после этого времени или любого другого 100-миллионного отрезка истории нашей планеты. Такие предположения называются Байесовскими априорами,. Затем статистики собирают данные или доказательства и объединяют предыдущие и фактические данные для вычисления апостериорной вероятности.
В 2012 году астрономы из Института перспективных исследований в Принстоне первыми применили байесовский анализ к абиогенезу. Согласно их подходу, жизнь на планете, подобной Земле, вращающейся вокруг звезды, подобной Солнцу, не возникает до некоторого минимального числа лет (tmin) после образования этого мира. Если жизнь не возникает раньше некоторого максимального времени (tmax) то, поскольку ее звезда стареет (и в конечном итоге умирает), условия на планете становятся слишком враждебными для абиогенеза.
Авторы работы также предположили, что интеллекту требуется определенное количество времени, чтобы появиться после абиогенеза. Тем не менее данное исследование не лишено недостатков. Например, некоторые исследователи ставят под сомнение предположение о том, что интеллект возник в определенное время после абиогенеза. Этот априор может быть еще одним примером предвзятости отбора – понятия, на которое повлиял эволюционный путь, по которому возник наш собственный интеллект.
