Математик объяснил парадокс Ферми «зоной одиночества»

В 1933 году Константин Циолковский в своем эссе «Планеты заселены живыми существами» размышлял об универсальных механизмах зарождения жизни и причинах, по которым человечество до сих пор одиноко. Он заключил, что из-за бесчисленного количества миров (в наблюдаемой Вселенной, по оценкам, содержится около двух триллионов галактик, а планет — порядка 22 секстиллионов), обитаемость части из них статистически неизбежна. Отсутствие зарегистрированных сигналов внеземных цивилизаций или их визитов ученый объяснил примитивным уровнем развития человеческой цивилизации. 

Эти рассуждения во многом предвосхитили знаменитый вопрос «где все?», которым в 1950 году задался итальянский физик Энрико Ферми, что привело к появлению одноименного парадокса или «парадокса великого молчания» — одну из главных загадок современной астробиологии, вдохновившей многочисленные попытки количественно описать вероятность существования внеземных цивилизаций. 

Свой вариант решения парадокса предложил математик Антал Вереш (Antal Veres) из Венгерского университета сельского хозяйства и естественных наук. В статье, опубликованной в журнале Acta Astronautica, он представил математическую модель, в основе которой лежит узкий диапазон вероятностей, где появление хотя бы одной разумной цивилизации статистически неизбежно, а возникновение двух и более — маловероятно. Этот диапазон ученый назвал «зоной одиночества». 

Поскольку жизнь в модели рассматривается как случайное событие, ее возникновение в потенциально обитаемых мирах зависит от истории планет, условий на их поверхности и заданного «уровня сложности» — абстрактной шкалы, объединяющей биологические и технологические характеристики: простейшие формы жизни, если таковые существуют, скорее всего распространены повсеместно. При этом для гипотетических цивилизаций, чей уровень развития существенно превосходит земной, вероятность одиночества возрастает (в зависимости от уровня сложности). 

Применив модель к различным сценариям, включая наиболее оптимистичные и пессимистичные, Вереш обнаружил, что результаты подкрепляют так называемую гипотезу уникальной Земли. Последняя гласит, что сложные формы жизни требуют цепочки чрезвычайно редких событий, а вероятность того, что человечество в его нынешнем виде — единственная разумная цивилизация во Вселенной — составила 29,1%. 

Однако, если жизнь возникает легко и повсеместно, то одиночество становится практически невозможным. Значит, космос должен быть населен множеством цивилизаций. Если же вероятность зарождения жизни слишком мала, то она практически не успевает появиться: в таких случаях «зона одиночества» исчезает, а Вселенная становится по-настоящему пустой. 

Работа Вереша перекликается с центральными идеями астробиологии: ее можно рассматривать как статистический аналог гипотезы Великого фильтра — одного из возможных решений парадокса Ферми, предложенного британским экономистом Робертом Хэнсоном в 1996 году. Согласно этой гипотезе, путь к разумной жизни ограничен множеством «фильтров» — барьеров, препятствующих ее возникновению и развитию. Новая модель описывает тот же эффект, показывая, что наиболее вероятный сценарий — существование всего одной цивилизации, прошедшей через все этапы эволюционной сложности. 

Шкала Вереша также концептуально близка к шкале Кардашева (1964), где цивилизации классифицируются по уровню использования энергии: чем он выше, тем реже представители такого типа встречаются на просторах Вселенной. Наконец, новую модель можно рассматривать как вероятностное развитие идей Фрэнка Дрейка, который в 1961 году ввел одноименное уравнение для оценки среднего количества разумных цивилизаций во Вселенной. Разница лишь в том, что Вереш четко определил максимальный диапазон, где наиболее вероятно существование только одной из них. 

Результаты нового исследования не опровергают и не подтверждают наличие других цивилизаций, а объединяют классические гипотезы в единую статистическую схему, представляя парадокс Ферми естественным следствием теории вероятностей. Если выводы математика верны, то «великая тишина» не означает, что в космосе кроме нас никого нет — возможно, мы просто живем в статистически одинокой Вселенной. 

Любовь С.

378 статей

Автор освещает темы из разных областей науки, включая астрономию, палеонтологию и генетику. Пишет о научных открытиях, природных явлениях и эволюционных процессах.

Показать больше

Закладка

Скопировать ссылку

Email

Печать

Twitter

VK

Telegram