Уравнение Дрейка

Категория: Всё об НЛО истории о НЛО | Автор: glyk | Февраль 23, 2009

Уравнение Дрейка — формула, с помощью которой можно определить число цивилизаций в галактике, с которыми у нас есть шанс вступить в контакт.

Исторические оценки параметров

Существует множество мнений по большинству параметров, приведем числа, использованные Дрейком в 1961:

R = 10/год (10 звёзд образуется в год)
fp = 0.5 (половина звёзд имеет планеты)
ne = 2 (в среднем две планеты в системе пригодны для жизни)
fl = 1 (если жизнь возможна, она обязательно возникнет)
fi = 0.01 (1 % вероятности, что жизнь разовьется до разумной)
fc = 0.01 (1 % цивилизаций может и хочет установить контакт)
L = 10,000 years (технически развитая цивилизация существует 10000 лет)

Уравнение Дрейка даёт N = 10 × 0.5 × 2 × 1 × 0.01 × 0.01 × 10000 = 10.

Величина R определяется из астрономических измерений, и является наименее обсуждаемой величиной; fp менее определенная, но также не вызывает значительных дискуссий. Надежность ne была довольно высокой, но после открытия многочисленных газовых гигантов на орбитах малого радиуса, непригодных для жизни, возникли сомнения. Кроме того, многие звёзды в нашей галактике — красные карлики, излучающие жесткое рентгеновское излучение, способное, по результатам моделирования, даже разрушать атмосферу. Также неисследована возможность существования жизни на спутниках планет-гигантов, наподобие Юпитерианской Европы, или Сатурнианского Титана).

Геологические свидетельства позволяют предположить, что fl может быть весьма велико, жизнь на Земле возникла приблизительно тогда же, когда сформировались подходящие условия для этого. Однако эти свидетельства основаны на материале лишь одной планеты и подвержены антропному принципу. Также отмечается, что жизнь на Земле возникла из одного источника (Последний общий предок), что увеличивает элемент случайности.

Ключевым фактором, определяющем fl, может стать обнаружение жизни на Марсе, другой планете или спутнике. Обнаружение на Марсе жизни, развившейся независимо от Земной, может значительно поднять оценки fl. Тем не менее, это не снимет проблему малой выборки или зависимости результатов.

Также подобные аргументы выдвигаются применительно к fi и fc при рассмотрении Земли как модели: разум, владеющий межпланетной связью, возник однажды за 4 миллиарда лет существования жизни. Это может лишь означать, что достаточно старая жизнь может развиться до требуемого уровня. Также отмечается, что возможности для межпланетной связи существуют менее 60 лет из многотысячелетнего существования человечества.

fi, fc и L, как и fl, основаны исключительно на предположениях. Оценки fi сформированы под влиянием открытия положения Солнечной системы в галактике, благоприятного с точки зрения удаленности он мест частых вспышек Новых. Также рассматривается влияние массивного спутника на стабилизацию вращения Земли. Кембрийский взрыв также позволяет предположить, что развитие жизни зависит от неких специфических условий, которые возникают редко. Ряд теорий утверждает, что жизнь весьна хрупка и разнообразные катаклизмы с большой вероятностью могут полностью погубить её. Одним из вероятных результатов поиской жизни на Марсе также называют открытие возникшей, но погибшей жизни.

Астроном Карл Саган утверждает, что все параметры, кроме L, достаточно высоки, и вероятность обнаружить разумную жизнь определяется в основном способностью цивилизации избежать самоуничтожения при наличии всех возможностей для этого. Саган использовал уравнение Дрейка как аргумент в пользу необходимости заботы об экологии и снижению риска возникновения атомных войн.

В зависимости от сделанных предположений N часто получается значительно большей 1. Именно такие оценки и послужили мотивацией для движения SETI.

Другие предположение дают для N величины, очень близкие к нулю, однако эти результаты часто сталкиваются с вариантом антропного принципа: неважно, насколько мала вероятность возникновения разумной жизни, такая жизнь должна существовать, в противном случае никто не мог бы поставить такой вопрос.

Некоторые результаты для различных предположений:

R = 10/год, fp = 0.5, ne = 2, fl = 1, fi = 0.01, fc = 0.01, and L = 50,000 лет N = 10 × 0.5 × 2 × 1 × 0.01 × 0.01 × 50,000 = 50 (в любой момент времени существует около 50 цивилизаций, способных к контакту)

Пессимистические оценки, однако, утверждают, что жизнь редко развивается до разумной, а развитые цивилизации долго не живут:

R = 10/год, fp = 0.5, ne = 2, fl = 1, fi = 0.001, fc = 0.01, and L = 500 лет N = 10 × 0.5 × 2 × 1 × 0.001 × 0.01 × 500 = 0.05 (мы, скорее всего, одиноки)

Оптимистические оценки утверждают, что 10 % могут и хотят установить контакт, и при этом существуют до 10000 лет:

R = 20/год, fp = 0.1, ne = 0.5, fl = 1, fi = 0.5, fc = 0.1, and L = 100,000 лет N = 20 × 0.1 × 0.5 × 1 × 0.5 × 0.1 × 100,000 = 5,000

Современные оценки

В этой секции приводятся наиболее достоверные на сегодняшний день значения параметров.

R = скорость возникновения звёзд

Оценена Дрейком как 10/год. Последние результаты NASA и Европейского космического агенства дают величину 7 в год.[1]

fp = доля звёзд с планетарными системами

Оценена Дрейком как 0.5. Согласно последним исследованиям, как минимум 30 % звёзд солненого типа имеют планеты[2], а, учитывая то, что обнаруживаются только крупные планеты, эту оценку можно считать заниженной.[3] Infra-red surveys of dust discs around young stars imply that 20-60 % of sun-like stars may form terrestrial planets.[4]

ne = Среднее число пригодных планет или спутников в одной системе

Оценка Дрейка — 2. Марси, в [3] отмечает, что большинство обнаруженных планет имеют сильно эксцентричные орбиты, либо проходят слишком близко к звезде. Известны, однако, системы, имеющие звезду солнечного типа и планеты с благиприятными орбитами (HD 70642, HD 154345, или Глизе 849). Вероятно наличие у них планет земного типа в пригодной для жизни области, не обнаруженных вследствие малого размера. Также утверждается, что для возникновения жизни не требуется солнцеподобная звезда или планета, похожая на Землю — Глизе 581d также может быть обитаема.[5] [6] Хотя известно около 200 планетных систем, это даёт лишь ne > 0.005. Даже для планеты в обитаемой зоне возникновение жизни может быть невозможно из-за отсутствия некоторых химических элементов.[7] Также, существует Гипотеза уникальной Земли, утверждающая, что сочетание всех необходимых факторов крайне маловероятно, и, возможно, Земля — уникальна в этом плане. Тогда ne считается крайне малой величиной.

fl = Вероятность возникновения жизни в подходящих условиях

Оценена дрейком как 1. В 2002, Чарльз Лайнвивер и Тамара Дэвис оценили fl как > 0.13 для планет с более чем миллиардом лет истории на основе Земной статистики.[8] Лайнвивер также определил, что около 10 % звёзд в галактике пригодны для жизни с точки зрения наличия тяжелых элементов, удаления от сверхновых и достаточно стабильных по строению.[9]

fi = Вероятность развития до появления разума

Оценена Дрейком как 0.01.

fc = Доля цивилизаций, имеющих возможность и желание установить контак
т.

Оценена Дрейком как 0.01.

L = Ожидаемая продолжительность жизни цивилизации, в течение которого она производит попытки установить контакт.

Оценка Дрейка — 10000 лет. В статье в Scientific American, Майкл Шеммер оценил L в 420 лет, основываясь на примере шестидесяти исторических цивилизаций. Используя статистику по «современным» цивилизациям, он получил 304 года. Тем не менее, падение цивилизаций, как правило, не сопровождалось полной потерей технологий, что не позволят рассматривать их как отдельные в смысле уравнения Дрейка. При этом, отсутствие способов межзвёздной связи позволяет также объявить этот период нулевым. Величина L может быть отсчитана от даты создания радиоастронимии в 1938 до сегодняшнего дня. В 2008, таким образом, L не меньше 70 лет. Такая оценка, однако, бессмысленна — 70 лет — это минимум, при отсутствии каких-либо догадок о максимуме. 10000 лет по-прежнему остаются наиболее популярной величиной.

Итого:

R = 7/год, fp = 0.5, ne = 2, fl = 0.33, fi = 0.01, fc = 0.01, and L = 10000 лет

Получаем:

N = 7 × 0.5 × 2 × 0.33 × 0.01 × 0.01 × 10000 = 2.3

Выглядит формула следующим образом:

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

где:

N — количество цивилизаций, с которыми у нас есть шанс вступить в контакт;
R — скорость формирования звёзд в нашей галактике (сколько звёзд в год образуется?);
fp — доля звёзд, обладающих планетами;
ne — среднее количество планет (и спутников) с подходящими условиями на одну звезду, обладающую планетами;
fl — вероятность зарождения жизни на планете с подходящими условиями;
fi — вероятность возникновения разумных форм жизни на планете, на которой есть жизнь;
fc — отношение количества планет, разумные жители которых способны к контакту и ищут его, к количеству планет, на которых есть разумная жизнь;
L — время жизни такой цивилизации (то есть время, в течение которого цивилизация существует, способна вступить в контакт и хочет вступить в контакт).

Формула была разработана доктором Фрэнком Дональдом Дрейком (в то время профессор астрономии и астрофизики калифорнийского университета Santa Cruz) в 1960 году.

Уравнение Дрейка послужило основанием для выделения миллионов долларов на программу поиска внеземных цивилизаций, несмотря на то, что при современном уровне развития науки можно более-менее точно определить только два коэффициента: R и, менее точно, fp.