парадокс фермі

Спостереження з використанням радіотелескопів грають важливу роль в дослідженнях парадоксу Фермі

Цей термін має також інші значення див. Фермі (значення).

Парадокс Фермі - відсутність видимих слідів діяльності позаземних цивілізацій. які повинні були б розселитися по всій Всесвіту за мільярди років свого розвитку. Парадокс був запропонований фізиком Енріко Фермі. який поставив під сумнів можливість виявлення позаземних цивілізацій, і пов'язаний зі спробою відповісти на одне з найважливіших питань сучасності: «Чи є людство єдиною технологічно розвиненою цивілізацією у Всесвіті?». Спробою відповіді на це питання служить рівняння Дрейка. яке оцінює кількість можливих для контакту позаземних цивілізацій. Воно може давати при деяких значеннях невідомих параметрів досить високу оцінку шансам на таку зустріч. На подібні висновки Фермі відповів, що якщо в нашій галактиці повинно існувати безліч розвинених цивілізацій, то треба відповісти на питання: «Де вони? Чому ми не спостерігаємо жодних слідів розумного позаземного життя, таких, наприклад, як зонди, космічні кораблі або радіопередачі? ». Допущення, які лягли в основу феномена Фермі, часто називають Принципом Фермі.

Парадокс можна сформулювати так: З одного боку, висуваються численні аргументи за те, що у Всесвіті має існувати значна кількість технологічно розвинених цивілізацій. З іншого боку, відсутні будь-які спостереження, які б це підтверджували. Ситуація є парадоксальною і призводить до висновку, що або наше розуміння природи, або наші спостереження неповні та помилкові. Як сказав Енріко Фермі, «Ну, і де вони в такому випадку?»

Обговорення питання Ціолковським

За два роки до смерті К. Е. Ціолковський у філософській замітці, тривалий час не публікувалася, сформулював цей парадокс і запропонував в якості його дозволу гіпотезу зоопарку. [1]

Певною всесвіту можна нарахувати мільйон мільярдів сонць. Стало бути, ми маємо стільки ж планет, схожих з Землею. Неймовірно заперечувати на них життя. Якщо вона зародилася на Землі, то чому ж не з'явиться при тих же умовах на схожих з Землею планетах? Їх може бути меншою за кількість сонць, але все ж вони повинні бути. Можна заперечувати життя на 50, 70, 90 відсотках всіх цих планет, але на всіх - це абсолютно неможливо. <…>

На чому грунтується заперечення розумних планетних істот всесвіту? <…> Нам кажуть: якби вони були, то відвідали б Землю. Моя відповідь: може бути, і відвідають, але не настав ще для того час. <…> Повинно прийти час, коли середня ступінь розвитку людства виявиться достатньою для відвідування нас небесними жителями. <…> Чи не підемо ж ми в гості до вовків, отруйних змій або горил. Ми їх тільки вбиваємо. Вчинені ж тварини небес не хочуть то ж робити з нами.

- К. Е. Ціолковський. «Планети заселені живими істотами»

Дискусія влітку 1950 року

Гіпотеза унікальною Землі

Одна з сучасних гіпотез, названа гіпотезою унікальною Землі, стверджує, що багатоклітинна життя може бути надзвичайно рідкісною через можливу винятковості і рідкості планет земного типу. У ній стверджується, що цілий ряд неймовірних збігів зробили можливим виникнення складних форм життя на Землі. Кілька прикладів таких збігів наведені нижче.

Спіральні витки галактики містять багато наднових зірок, радіація яких, як вважається, робить вищі форми життя неможливими. Наша Сонячна система знаходиться на особливій орбіті всередині Чумацького Шляху. вона є майже ідеальною окружністю такого радіуса, що вона рухається з тією ж швидкістю, що і гравітаційні ударні хвилі, що формують спіральні рукави. Земля перебувала між спіральними рукавами Галактики протягом сотень мільйонів років, або три повних галактичних обороту, тобто практично весь час, поки на Землі існують вищі форми життя.

Інший необхідний елемент - Місяць. Популярна гіпотеза гігантського зіткнення стверджує, що вона сформувалася внаслідок рідкісного зіткнення молодої Землі з планетою розміром з Марс приблизно 4,45 мільярда років тому. Зіткнення з утворенням Місяця повинно було статися лише під певним кутом: прямий кут знищив би Землю, більш пологий кут привів би до того, що інша планета просто зрикошетила б від Землі. Припливи, спричинені Місяцем, стабілізували земну вісь: без впливу Місяця коливання осі (прецесія) були б набагато більше і привели б до величезних змін клімату, які могли регулярно знищувати розвивається життя і відкочувати її назад до простих форм. Місячні припливи, ймовірно, розігріли земне ядро [джерело не вказано 910 днів]. яке повинно бути розплавленим, щоб генерувати магнітне поле. істотно послаблює вплив сонячного вітру.

Прихильники протилежної точки зору наполягають, що вимога наявності земних умов для існування життя свідчать про вузькому баченні природи, оскільки виключає з розгляду форми життя, принципово відмінні від земних (Див. Вуглецевий шовінізм).

Прихильники запропонованих Карлом Саганом більш оптимістичних оцінок параметрів рівняння Дрейка стверджують, що розумне життя є поширеним явищем у Всесвіті. Деякі з них вважають, що прийнявши обґрунтовані, на їхню думку, параметри рівняння Дрейка, ми приходимо до висновку, що наявність великої кількості позаземних цивілізацій не тільки можливо, але «практично гарантовано». Проте прихильники принципу Фермі вважають, що в зв'язку з відсутністю доказів на користь зворотного, людство - єдина технологічно розвинена цивілізація як мінімум в нашій частині Чумацького Шляху.

Іншим поясненням відсутності сигналів служить припущення, що цивілізація стає технологічно розвиненою одночасно з можливістю самознищення - наприклад, ядерна війна чи екологічна катастрофа. Таким чином, у цивілізації або дуже мало часу, щоб її помітили, або його немає зовсім.

Наша Сонячна система. якщо спостерігати її з відстані в кілька десятків світлових років. була б дуже незвичною системою у зв'язку з величезним рівнем радіовипромінювання (створеного радіостанціями) у нічим не примітної зірки. Можна припустити, що подібне випромінювання з сусідньої зірки було б відразу визначено як незвичайне також нами. З іншого боку, чим далі видалена зірка, тим більше застарілі дані про неї ми маємо. Так, наприклад, на відстані в 150 світлових років радіопередачі Землі будуть принципово невиявний, так як бездротовий зв'язок відома на Землі з 1895 року, і як наслідок, перші радіопередачі ще не пройшли таку відстань.

Дані радіо- та візуальних спостережень накопичувалися протягом декількох десятиліть в рамках проекту «Озма». SETI та інших проектів, що мали на меті пошук планет за межами Сонячної системи. До сих пір не виявлено жодної зірки сонячного типу, яка б демонструвала незвично інтенсивне радіовипромінювання, що, схоже, свідчить про те, що ми є єдиним видом, який використовує радіохвилі в нашій частині Галактики. [12] До того ж більшість планет, виявлених за межами Сонячної системи, ймовірно, характеризуються занадто суворими умовами для еволюції розвинених форм життя.

Прихильники теорії про наявність позаземного життя наводять такі пояснення цим фактам:

Інші розумні види можуть використовувати спрямовані прилади зв'язку - наприклад, лазери. [13] Можливо, вони використовують для зв'язку нейтрино або інші, поки невідомі нам, частки.
Знайти планети з нестабільними орбітами легше. Через це у спостерігача створюється враження про те, що більшість планет мають саме нестабільними орбітами, при яких життя неможливе. Внаслідок цього недооцінюється кількість придатних для життя планет.
Інші розумні способи занадто далеко пішли від нас у розвитку. Передбачається, що багато раніше з'явилися види могли вже стати настільки могутніми. що ми не можемо відрізнити їх діяльність від природних явищ, всупереч гіпотезі «космічних чудес», які в 1960-х пропонував шукати Йосип Шкловський [14] [15].
Ще одним цікавим фактом є те, що в зв'язку з розвитком оптоволоконних систем зв'язку, відмовою від потужних радіостанцій і переходом на малопотужні стільникові системи зв'язку, телебачення і радіомовлення, радіовипромінювання Землі в останні роки почала зменшуватися. Таким чином активний період «світіння» Землі в радіодіапазоні склав трохи більше 100 років, що є вкрай малим терміном в порівнянні з тривалістю існування цивілізації, і дає додатковий аргумент прихильникам існування позаземного розумного життя.

Аргументація щодо тверджень принципу Фермі

Відсутність радіопередач з космосу

Графічне представлення послання Аресібо - другої спроби людства встановити зв'язок з позаземними цивілізаціями

Прихильники принципу Фермі стверджують, що при наявності достатнього часу на розвиток, інтенсивність радіопередач будь-який досить розвиненою цивілізації згодом перевищить випромінювання її зірки в цьому діапазоні. Оскільки радіохвилі є простим і дешевим способом зв'язку, можна очікувати, що кожна технологічно розвинена цивілізація використовує хоча б частину цього спектру під час свого розвитку.

Якщо все цивілізації у Всесвіті поводяться подібно земної цивілізації, де на пошуки міжзоряних радіопослань витрачено в сотні разів більше часу, ніж на передачу своїх власних радіопослань, то пояснення мовчання Всесвіту тривіально - «все шукають, але ніхто не випромінює» - таке пояснення становить суть парадоксу SETI [16].

Опоненти, однак, говорять про відсутність інструментів для обробки всіх сигналів як про можливу причину відсутності розумних сигналів. Наприклад, головний астроном з інституту SETI Сет Шостак [en] стверджує, що в галактиці може існувати велика кількість радіопередавачів від сотень мільярдів зірок, але щоб вловити і обробити всі сигнали, знадобляться великі обчислювальні потужності, на даний момент недоступні людині [17]. Крім того, на їхню думку, позаземні цивілізації можуть просто використовувати способи зв'язку, відмінні від радіохвиль, або з яких-небудь причин приховувати сам факт радіопередач. Їх опоненти в той же час вказують, що це може дійсно бути так, але тільки в разі, якщо існує / існувала дуже мала кількість цивілізацій, і якби їх було стільки, скільки прогнозували Саган і Дрейк, то навіть за умови, що тільки частина з них використовувала радіо під час свого розвитку, цього було б достатньо, щоб помітно вплинути на радіоспектр частини зірок.

Заява про відсутність інструментів для обробки всіх сигналів як про можливу причину відсутності розумних сигналів також може бути застосовано для сприйняття людини, як біологічної істоти. Оскільки в основі апарату сприйняття лежить інтерпретація сигналів від рецепторів за допомогою нейронної мережі, відома її особливість: не вдається розпізнати образу без навчання. Тобто для розпізнавання слідів інопланетних цивілізацій, потрібно щоб на них вказали і оголосили їх слідами інопланетних цивілізацій. Однак, дана дія суперечить принципу Поппера і відкидається наукою, особливо, якщо образ вже має стійке зіставлення з традиційною культурою. Тому, певний інтерес представляють знахідки, технологічні властивості яких не відповідають офіційній історії.

антропний принцип

Критики заперечують, оголошуючи це твердження тавтологією. в зміненій Всесвіту життя в відомої нам формі, можливо, не існувала б, але могла б існувати в іншій формі.

Внесок Фрімена Дайсона

Доктор Фрімен Дайсон популяризував концепцію Сфери Дайсона - оболонки навколо зірки, яка може бути створена розвинутою цивілізацією, яка прагне максимально повно використовувати енергію її випромінювання. Детальний будова оболонки не описувалося, були запропоновані різні варіанти її конструкції. Така сфера поглинула б більшу частину видимого діапазону зірки та випромінювала б чітко визначається спектр чорного тіла з імовірним максимумом в інфрачервоному діапазоні і відсутніми сильними спектральними лініями. властивими розпеченій плазмі. Він запропонував астрономам шукати незвично забарвлені зірки, наявність яких, як він припустив, може бути пояснено тільки існуванням високорозвиненої цивілізації. На сьогоднішній день не вдалося виявити жодної зірки із зазначеними характеристиками.

Деякі прихильники принципу Фермі також стверджують, що високорозвинена цивілізація повинна прагнути максимально повно використовувати енергію власної зірки, змінюючи її електромагнітну сигнатуру.

Доктор Дайсон також запропонував тип приладу, який, як він вважав, з великою ймовірністю повинен з'явитися протягом життя кожної високорозвиненої цивілізації, і відсутність якого, схоже, підтверджує принцип Фермі. Він сказав, що на його думку, найближчим часом буде можливо побудувати космічний апарат для пошуку позаземного життя, джерелом живлення для якого стала б навколишнє середовище, і який був би здатний після прибуття в іншу систему побудувати значну кількість своїх копій для розширення області пошуку. Кількість таких пошукових апаратів виростало б в геометричній прогресії, оскільки кожен з новозбудованих апаратів по прибутті на місце призначення будував би знову свої копії, що дозволило б охопити пошуком значну частину галактики, навіть з урахуванням обмеження на швидкість польоту. Навіть за обмежений час до мільярда років, копії такого апарату були б уже на всіх планетах Галактики, чого не спостерігається.

інопланетна колонізація

Однак тут перед нами знову постає питання: «Ну і де вони в такому випадку?»

Підраховано, що діаметр нашої Галактики становить близько 100 тис. Світлових років. І якщо в Галактиці існує хоча б одна цивілізація, здатна пересуватися між зірками зі швидкістю в 1000 разів менше швидкості світла, за 100 млн років вона поширилася б по всій Галактиці. Так чому ж ми не бачимо її представників на Землі?

Вважається (див. Масове вимирання), що за останні 500 млн років існування життя на нашій планеті, вона, як мінімум, п'ять разів була майже повністю знищена в результаті космічних катастроф.