Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Рівняння Дрейка



План:


Введення

Рівняння Дрейка - формула, за допомогою якої можна визначити число цивілізацій в галактиці, з якими у нас є шанс вступити в контакт.

Виглядає формула наступним чином:

N = R \ cdot f_p \ cdot n_e \ cdot f_l \ cdot f_i \ cdot f_c \ cdot L ,

де:

  • ~ N - Кількість розумних цивілізацій, готових вступити в контакт;
  • ~ R - Кількість зірок, що утворюються в рік в нашій галактиці;
  • ~ F_p - Частка зірок, що володіють планетами;
  • ~ N_e - Середня кількість планет (і супутників) з відповідними умовами для зародження цивілізації;
  • ~ F_l - ймовірність зародження життя на планеті з відповідними умовами;
  • ~ F_i - Ймовірність виникнення розумних форм життя на планеті, на якій є життя;
  • ~ F_c - Відношення кількості планет, розумні жителі яких здатні до контакту і шукають його, до кількості планет, на яких є розумне життя;
  • ~ L - Час життя такої цивілізації (тобто час, протягом якого цивілізація існує, здатна вступити в контакт і хоче вступити в контакт).

Альтернативна формула виглядає так (при спрощенні еквівалентна попередньої):

N = N ^ {\ ast} \ cdot f_p \ cdot n_e \ cdot f_ {\ ell} \ cdot f_i \ cdot f_c \ cdot L / T_g \, \! ,

де:

  • ~ N ^ {\ ast} - Кількість зірок у нашій галактиці;
  • ~ T_g - Час життя нашої галактики.
Розподіл ~ L на ~ T_g показує саме те, що цивілізація-контактер повинна існувати одночасно з нашою.


Формула була розроблена доктором Френком Дональдом Дрейком (професором астрономії та астрофізики каліфорнійського університету Santa Cruz) в 1960.

Рівняння Дрейка послужило підставою для виділення мільйонів доларів на програму пошуку позаземних цивілізацій, незважаючи на те, що при сучасному рівні розвитку науки можна більш-менш точно визначити тільки два коефіцієнти: ~ R і, менш точно, ~ F_p , А останні, очевидно, не можна визначити взагалі, без накопичення відомостей про інших цивілізаціях.


1. Історія

Дрейк сформулював рівняння в 1960 році під час підготовки до телеконференції в Грін-Бенк, Західна Віргінія. Ця конференція позначила програму SETI як наукове дослідження. На конференції зібралися провідні астрономи, фізики, біологи, соціологи і промисловці, щоб обговорити можливість виявлення розумного життя на інших планетах.

Рівняння також часто називають рівнянням Green Bank, оскільки саме тут воно було вперше озвучено. Коли Дрейк виступав з цією формулою, він не припускав, що вона послужить аргументом прихильників SETI, який забезпечив їм фінансування на десятиліття вперед. Він припускав за допомогою такого формулювання відійти від надто широкого питання розумного життя і зосередитися на окремих аспектах проблеми, при цьому переходячи від хаотичного обговорення до організованих дискусій з конкретних питань. Карл Саган, відомий прихильник SETI, так часто використовував і цитував це рівняння, що його стали називати "рівнянням Сагана".

Рівняння Дрейка тісно пов'язане з парадоксом Фермі. Рівняння Дрейка дозволяло оцінити число розумних цивілізацій вельми високо, при відсутності строгих свідоцтв їх існування. У поєднанні з парадоксом Фермі це дозволяло припустити, що високорозвинені цивілізації, ймовірно, знищують себе самі. Цей аргумент часто використовується для вказівки на небезпеку виробництва та накопичення зброї масового ураження. Критика експериментів на великому адронному колайдері, з точки зору деяких екзотичних необщепрізнанних теорій здатних привести до заздалегідь важко прогнозована результатами (поява мікроскопічних чорних дір, страпелек і т. д., здатних знищити Землю і людство), була заснована на схожих аргументах, що доставило вченим достатню кількість проблем. Схожий аргумент - Великий фільтр, який стверджує, що відсутність спостережуваних цивілізацій за умови величезної кількості досліджуваних зірок пояснюється тим, що існує якийсь фільтр, що перешкоджає контактам.

Таким чином, основне значення рівняння - зведення великого питання про кількість розумних цивілізацій до семи меншим проблемам.


2. Історичні оцінки параметрів

Існує безліч думок з більшістю параметрів, наведемо числа, використані Дрейком в 1961:

  • R = 10/год (10 зірок утворюється в рік)
  • f p = 0.5 (половина зірок має планети)
  • n e = 2 (у середньому дві планети в системі придатні для життя)
  • f l = 1 (якщо життя можливе, вона обов'язково виникне)
  • f i = 0.01 (1% ймовірності, що життя розвинеться до розумної)
  • f c = 0.01 (1% цивілізацій може і хоче встановити контакт)
  • L = 10,000 років (технічно розвинена цивілізація існує 10000 років)

Рівняння Дрейка дає N = 10 0,5 2 1 0,01 0,01 10 000 = 10.

Величина R визначається з астрономічних вимірів, і є найменш обговорюваною величиною; f p менш визначена, але також не викликає значних дискусій. Надійність n e була досить високою, але після відкриття численних газових гігантів на орбітах малого радіусу, непридатних для життя, виникли сумніви. Крім того, багато зірок у нашій галактиці - червоні карлики, що випромінюють жорстке рентгенівське випромінювання, здатне, за результатами моделювання, навіть руйнувати атмосферу. Також не досліджена можливість існування життя на супутниках планет-гігантів, на зразок Юпітеріанской Європи, або Сатурніанского Титана.

Геологічні свідоцтва дозволяють припустити, що f l може бути досить велике, життя на Землі виникла приблизно тоді ж, коли сформувалися відповідні умови для цього. Однак ці свідчення засновані на матеріалі лише однієї планети і схильні антропному принципом. Також наголошується, що життя на Землі виникло з одного джерела ( Останній універсальний загальний предок), що збільшує елемент випадковості.

Ключовим фактором, що визначає f l, може стати виявлення життя на Марсі, інший планеті або супутнику. Виявлення на Марсі життя, що розвинулася незалежно від Земний, може значно підняти оцінки f l. Тим не менш, це не зніме проблему малої вибірки або залежності результатів.

Також подібні аргументи висуваються стосовно f i та f c при розгляді Землі як моделі: розум, що володіє міжпланетної зв'язком, за загальноприйнятою версією виник одного разу за 4 мільярди років існування життя. Це може лише означати, що досить старе життя може розвинутися до необхідного рівня. Також наголошується, що можливості для міжпланетної зв'язки існують менше 60 років з багатотисячолітньої існування людства. З іншого боку, існують гіпотези про те, що наша цивілізація не є першою високорозвиненою цивілізацією на Землі [1] (див. Палеоартефакти).

f i, f c і L, як і f l, засновані виключно на припущеннях. Оцінки f i сформовані під впливом відкриття положення Сонячної системи в галактиці, сприятливого з точки зору віддаленості від місць частих спалахів Нових. Також розглядається вплив масивного супутника на стабілізацію обертання Землі. Кембрійський вибух також дозволяє припустити, що розвиток життя залежить від якихось специфічних умов, які виникають рідко. Ряд теорій стверджує, що життя дуже крихка і різноманітні катаклізми з великою ймовірністю можуть повністю знищити її. Одним з вірогідних результатів пошуків життя на Марсі також називають відкриття виникла, але загиблої життя.

Астроном Карл Саган стверджує, що всі параметри, крім L, досить високі, і ймовірність знайти розумну життя визначається в основному здатністю цивілізації уникнути самознищення при наявності всіх можливостей для цього. Саган використовував рівняння Дрейка як аргумент на користь необхідності турботи про екологію та зменшення ризику виникнення атомних воєн.

В залежності від зроблених припущень N часто виходить значно більшою 1. Саме такі оцінки і послужили мотивацією для руху SETI.

Інші припущення дають для N величини, дуже близькі до нуля, однак ці результати часто стикаються з варіантом антропного принципу: неважливо, наскільки мала ймовірність виникнення розумного життя, таке життя повинна існувати, у противному випадку ніхто не міг би поставити таке питання.

Деякі результати для різних припущень:

R = 10/год, f p = 0.5, n e = 2, f l = 1, f i = 0,01, f c = 0,01, і L = 50,000 років.
N = 10 0,5 2 1 0,01 0,01 50,000 = 50 (в будь-який момент часу існує близько 50 цивілізацій, здатних до контакту)

Песимістичні оцінки, однак, стверджують, що життя рідко розвивається до розумної, а розвинені цивілізації довго не живуть:

R = 10/год, f p = 0,5, n e = 0,005, f l = 1, f i = 0,001, f c = 0,01, і L = 500 років.
N = 10 0,5 0,005 1 0,001 0,01 500 = 0,000125 (ми, швидше за все, самотні)

Оптимістичні оцінки стверджують, що 10% можуть і хочуть встановити контакт і при цьому існують до 100000 років:

R = 20/год, f p = 0,1, n e = 0,5, f l = 1, f i = 0,5, f c = 0,1, і L = 100,000 років.
N = 20 0,1 0,5 1 0,5 0,1 100,000 = 5,000

3. Сучасні оцінки

У цій секції наводяться найбільш достовірні на сьогоднішній день значення параметрів.

R = швидкість виникнення зірок

Оцінена Дрейком як 10/год. Останні результати NASA і Європейського космічного агентства дають величину 7 в рік. [2]

f p = частка зірок з планетарними системами

Оцінена Дрейком як 0.5. Згідно з останніми дослідженнями, як мінімум 30% зірок сонячного типу мають планети [3], а, враховуючи те, що виявляються тільки великі планети, цю оцінку можна вважати заниженою. [4] Інфрачервоні дослідження пилових дисків навколо молодих зірок припускають, що 20-60% зірок сонячного типу можуть сформувати планети, подібні до Землі. [5]

n e = Середнє число придатних планет або супутників в одній системі

Оцінка Дрейка - 2. Марси відзначає [4], що більшість виявлених планет мають сильно ексцентричні орбіти, або проходять дуже близько до зірки. Відомі, однак, системи, що мають зірку сонячного типу і планети зі сприятливими орбітами ( HD 70642, HD 154345, або Глізе 849). Ймовірно наявність у них планет земного типу в придатною для життя області, не виявлених внаслідок малого розміру. Також стверджується, що для виникнення життя не потрібно Сонцеподібна зірка або планета, схожа на Землю - Глізе 581 d також може бути населена. [6] [7] Хоча відомо більше 350 планетних систем, це дає лише n e> 0.005 .
Навіть для планети в жилої зоні виникнення життя може бути неможливо через відсутність деяких хімічних елементів. [8] Крім того, існує гіпотеза унікальною Землі, яка стверджує, що поєднання всіх необхідних факторів вкрай малоймовірно, і, можливо, Земля - унікальна в цьому плані. Тоді n e вважається вкрай малою величиною.

f l = Імовірність виникнення життя в відповідних умовах

Оцінена Дрейком як 1.
У 2002 р. Чарльз Лайнвівер і Тамара Девіс оцінили f l як> 0.13 для планет з більш ніж мільярдом років історії на основі Земний статистики. [9] Лайнвівер також визначив, що близько 10% зірок в галактиці придатні для життя з точки зору наявності важких елементів, віддалення від наднових і досить стабільних за будовою. [10]

f i = Вірогідність розвитку до появи розуму

Оцінена Дрейком як 0.01.

f c = Частка цивілізацій, що мають можливість і бажання встановити контакт.

Оцінена Дрейком як 0.01.

L = Очікувана тривалість життя цивілізації, протягом якого вона виробляє спроби встановити контакт.

Оцінка Дрейка - 10000 років.
У статті в Scientific American, Майкл Шеммер оцінив L в 420 років, грунтуючись на прикладі шістдесяти історичних цивілізацій. Використовуючи статистику по "сучасним" цивілізацій, він одержав 304 року. Тим не менш, падіння цивілізацій, як правило, не супроводжувалося повною втратою технологій, що не дозволять розглядати їх як окремі в сенсі рівняння Дрейка. При цьому, відсутність способів міжзоряного зв'язку дозволяє також оголосити цей період нульовим.
Величина L може бути відрахувати від дати створення радіоастрономії в 1938 до сьогоднішнього дня. У 2008, таким чином, L не менше 70 років. Така оцінка, однак, безглузда - 70 років - це мінімум, при відсутності будь-яких припущень про максимумі. 10000 років як і раніше залишаються найбільш популярною величиною.

Разом:

R = 7/год, f p = 0.5, n e = 0.005, f l = 0.13, f i = 0.01, f c = 0.01, і L = 10000 років

Отримуємо:

N = 7 0,5 0,005 0,13 0,01 0,01 10 000 = 0.002275 (немає контактерів)

4. Критика

Оскільки на сьогоднішній день відома тільки одна планета, на якій існує розумне життя, більшість параметрів в рівнянні Дрейка визначаються на основі припущень. Проте наявність життя на Землі робить гіпотезу про існування позаземного життя як мінімум можливою, якщо не вірогідною. [11] [12] [13] У 2003 році письменник-фантаст Майкл Крайтон на лекції в Калтесі заявив: "Висловлюючись точно, рівняння Дрейка абсолютно безглуздо і не має нічого спільного з наукою. Я дотримуюся точки зору, що наука може створювати тільки перевіряються гіпотези. Рівняння Дрейка не може бути перевірено і тому я не можу віднести SETI до науки. SETI подібний релігії, його не можна спростувати " [14]

Також відзначимо, що експерименти SETI спрямовані не на пошук життя у всій галактиці, а на більш вузькі, нестатистичні цілі - наприклад, "Чи існує в межах 50 світлових років від Сонця цивілізація, яка використовує для зв'язку певну ділянку радіодіапазону ".

Один з відповідей на критику рівняння Дрейка [15] полягає в тому, що, навіть не даючи точних чисел, рівняння, проте, спровокувало серйозні обговорення астрофізики, біології, геології і дозволило виділити значні суми на розвиток астрономії, сфокусувавши увагу на практичних аспектах пошуків.

У 2005 році Олександр Зайцев у статті "Рівняння Дрейка з METI-коефіцієнтом" припустив, що для встановлення контакту, крім високого науково-технічного рівня, цивілізація також повинна володіти і відповідною поведінкою, і сформулював доповнення до антропний принципом участі. Людство в змозі передавати радіосигнали, які можна було б вловити з найближчих зірок, але при цьому не виробляє регулярних цілеспрямованих спроб передачі своїх повідомлень. А. Л. Зайцев запропонував ввести METI-коефіцієнт [16] , Що визначає частку цивілізацій, які не тільки досягли відповідного технологічного рівня для передачі радіопослань, а й регулярно і цілеспрямовано посилають сигнали.

Відзначається [17], що рівняння Дрейка не враховує зміну з часом входять у рівняння параметрів. Динамічні узагальнення рівняння пропонувалися Дж. Крейфелдтом, Л. М. Гінділіс і А. Д. Пановим. Динамічні узагальнення переходять в класичне рівняння Дрейка при наступних припущеннях:

  • швидкість утворення зірок не залежить від часу,
  • зірки мають нескінченне час життя,
  • час формування цивілізації дуже малий в порівнянні з віком Галактики.

Ці припущення досить грубі і можуть істотно впливати на результат рівняння.


5. Рівняння Дрейка в культурі

  • Рівняння Дрейка згадується в 20-й серії 2-го сезону американського комедійного серіалу The Big Bang Theory Говардом Воловиця для доказу того, що у їхній компанії є шанси познайомитися з дівчатами в барі.
  • Є згадки про нього і в відомому коміксі Xkcd. (http://www.xkcd.ru/384/ і http://xkcd.com/718/ (Англ.) )
  • У кілька видозміненому вигляді рівняння Дрейка фігурує в науково-фантастичному творі Мішеля Крічтону ( Майкла Крайтона) " Сфера ", глава" Брифінг ". http://ezoteric.polbu.ru/kraiton_sphere/ch05_iii.html
  • Рівняння вимовляється по буквах в треку шведського ембієнт-дуету Carbon Based Lifeforms Abiogenesis.

Примітки

  1. Лабораторія альтернативної історії - www.lah.ru/
  2. Milky Way Churns Out Seven New Stars Per Year, Scientists Say - www.nasa.gov/centers/goddard/news/topstory/2006/milkyway_seven.html. Goddard Space Flight Center, NASA. Статичний - www.webcitation.org/617jyv1zW з першоджерела 22 серпня 2011.
  3. A Trio of Super-Earths - www.eso.org/public/outreach/press-rel/pr-2008/pr-19-08.html. European Southern Observatory. Статичний - www.webcitation.org/617jzTbqs з першоджерела 22 серпня 2011.
  4. 1 2 Marcy, G.; Butler, R.; Fischer, D.; et.al. (2005). " Observed Properties of Exoplanets: Masses, Orbits and Metallicities - ptp.ipap.jp / link? PTPS/158/24 ". Progress of Theoretical Physics Supplement 158: 24 - 42. DOI : 10.1086/172208 - dx.doi.org/10.1086/172208.
  5. Many, Perhaps Most, Nearby Sun-Like Stars May Form Rocky Planets - www.nasa.gov/mission_pages/spitzer/news/spitzer-20080217.html. Статичний - www.webcitation.org/617k0cD0P з першоджерела 22 серпня 2011.
  6. W. von Bloh, C.Bounama, M. Cuntz, and S. Franck. (2007). " The habitability of super-Earths in Gliese 581 - dx.doi.org/10.1051/0004-6361: 20077939 ". Astronomy & Astrophysics 476: 1365. DOI : 10.1051/0004-6361: 20077939 - dx.doi.org/10.1051/0004-6361: 20077939.
  7. F. Selsis, JF Kasting, B. Levrard, J. Paillet, I. Ribas, and X. Delfosse. (2007). "Шаблон: Doi-inline". Astronomy & Astrophysics 476: 1373. DOI : 10.1051/0004-6361: 20078091 - dx.doi.org/10.1051/0004-6361: 20078091.
  8. Trimble, V. (1997). "Origin of the biologically important elements ..". Orig Life Evol Biosph. 27 (1-3): 3-21. DOI : 10.1023 / A: 1006561811750 - dx.doi.org/10.1023/A: 1006561811750. PMID 9150565.
  9. Lineweaver, CH & Davis, TM (2002). "Does the rapid appearance of life on Earth suggest that life is common in the universe?". Astrobiology 2 (3): 293-304. DOI : 10.1089/153110702762027871 - dx.doi.org/10.1089/153110702762027871. PMID 12530239.
  10. One tenth of stars may support life - www.newscientist.com/news/news.jsp?id=ns99994525. New Scientist (1 січня 2004). Статичний - www.webcitation.org/617k1BNWZ з першоджерела 22 серпня 2011.
  11. Walterbos, Rene. Extraterrestrial Intelligence and Interstellar Travel. - astronomy.nmsu.edu/rwalterb/a305g/notes4.html NMSU Department of Astronomy. Retrieved December 16 2006.
  12. Bricker, David. Life or Something Like It. - www.indiana.edu/ ~ rcapub/v27n1/life.shtml Space. Volume XXVII Number 1. Indiana University Research & Creative Activity Magazine. Intelligence In The Milky Way. - www.gifford.co.uk/ ~ principia / Lectures / SETILectures / drake.htm Principia. Retrieved December 17 2006.
  13. Johnson, Stevens F. The Drake Equation. - physics.bemidjistate.edu / gallery / nraopics / greenbank / drakeeqnpics.htm Department of Physics / Science, Bemidji State University. June 25 2003. Does Extraterrestrial life exist? The Electronic Journal of the Astronomical Society of the Atlantic. Volume 1, Number 4. November 1989.
  14. crichton-official.com - www.crichton-official.com/speeches/speeches_quote04.html
  15. Jill Tarter, The Cosmic Haystack Is Large, Skeptical Inquirer magazine, May 2006.
  16. {{Cite web + | url = http://www.setileague.org/editor/metifact.htm - www.setileague.org / editor / metifact.htm + | title = The Drake Equation: Adding a METI Factor + | author = Alexander Zaitsev + | date = 2005-05 + | publisher = SETI League +}}
  17. див., наприклад, "Динамічні узагальнення формули Дрейка", А. Д. Панов - w0.sao.ru/hq/slkom/seti/SETI2005_II/Panov/Papers/Seti2005Paper2.pdf


Позаземне життя
Події та
об'єкти
ALH 84001 Murchison Близький контакт Метеорит "Шерготті" Метеорит "Нахла" Радіосигнал SHGb02 +14 A Сигнал "Wow!"
Астрономічні
об'єкти
Венера Европа Марс Титан Енцелад Глізе 581 C Глізе 581 D HD 85512 B Глізе 667C з Kepler-22B Жила зона Жизнепригодности системи червоного карлика Жизнепригодности планети
Зв'язок METI SETI SETI @ Home SERENDIP Зонд Брейсвелла Лінкос Масив телескопів Аллена Міжзоряний зв'язок Послання "Мир", "Ленін", "СРСР" Платівки "Піонера" ​​ Послання Аресібо Проект "Озма" Проект "Фенікс" Проект "Циклоп" (англ.) Cosmic Call
Теорії Аурелія і Голубая луна Великий фільтр Гіпотеза зоопарку Гіпотеза унікальною Землі Космічний плюралізм (англ.) Неокатастрофізм Зворотне забруднення (англ.) Палеоконтакт Панспермія Парадокс Фермі Принцип пересічності Вуглецевий шовінізм Рівняння Дрейка Шкала Кардашева
Місії ATLAST Mars Astrobiology Explorer-Cacher (англ.) Mars Sample Return Mission Дарвін ЕкзоМарс
Див також Альтернативна біохімія Астробіологія Астроекологія (англ.) біомаркер (англ.) Позаземна вода Позаземна цивілізація Доповідь інституту Брукінгса (англ.) Інопланетянин Ксеноархеологія Ксенолінгвістіка (англ.) ноогенезу (англ.) Планетарна захист (англ.) Екзополітікі (англ.) Екзотеологія Позаземна життя в культурі

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Барабан Дрейка
Рівняння
Диофантово рівняння
Пфаффово рівняння
Рівняння Єфименко
Рівняння Ейнштейна
Рівняння Пуассона
Рівняння Гамільтона
Хвильове рівняння
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru