Równanie Drake'a

Równanie Drake'a lub Drake'a Formula , jest znanym matematycznym propozycja dotycząca nauk takich jak exobiology , futurobiology , astrosociology , jak również SETI ( Search dla Extra-Terrestrial Intelligence ) projektu.

Formułę tę zaproponował Frank Drake w 1961 roku , próbując oszacować potencjalną liczbę pozaziemskich cywilizacji w naszej galaktyce, z którymi moglibyśmy się zetknąć. Głównym celem tego równania dla naukowców jest określenie jego czynników, aby poznać prawdopodobną liczbę tych cywilizacji.

W obecnym stanie naszej wiedzy oszacowanie większości parametrów wzoru pozostaje bardzo niepewne, do tego stopnia, że ​​w zależności od przyjętych wyborów wynik może być znacznie mniejszy niż jeden (w takim przypadku prawdopodobnie bylibyśmy jedynymi jed. istot zaawansowanych technologicznie w galaktyce), lub wręcz przeciwnie, sięgają kilkuset, tysięcy, a nawet więcej. Głównym celem tej formuły jest zatem na razie pokazanie, że pytanie, które wydaje się być science fiction, można zrozumieć w sposób naukowy i sprowadzić do oszacowania określonych parametrów astronomicznych lub probabilistycznych.

Równanie Drake'a

Równanie Drake'a mówi, że prawdopodobna liczba N cywilizacji w naszej galaktyce jest równa iloczynowi siedmiu parametrów:

lub:

Tak , nie jesteśmy sami. Jeśli N jest wystarczająco duży, moglibyśmy wejść w kontakt z najbliższymi cywilizacjami pozaziemskimi (odległość x lat świetlnych oznacza czas dostarczenia sygnału x lat).

Historyczne oszacowanie parametrów równania Drake'a

Obecnie naukowcy nie są zgodni co do wartości, jakie mogą przyjmować te parametry. Wartości zastosowane przez Drake'a i jego współpracowników w 1961 roku to:

Co daje N = 10 cywilizacji zdolnych do komunikowania się w Drodze Mlecznej .

Dyskusja o wartościach

Wartość R * jest najmniej wątpliwa.

Wartość f p jest bardziej niepewna, ale bardziej stała niż inne wartości.

Przed odkryciem wielu egzoplanet na początku XXI wieku naukowcy myśleli, że n e jest ważniejsze, ale odkrycie wielu gazowych olbrzymów z orbitami blisko ich gwiazd wzbudza wątpliwości co do planet, które mogą nadawać się do życia tak blisko ich gwiazdy. Inni jednak zauważają, że odkryta próbka egzoplanet absolutnie nie jest reprezentatywna: normalne jest rozpoczęcie od wykrycia największych obiektów, a egzoplanety telluryczne pozostają do odkrycia.

Ponadto większość gwiazd w naszej galaktyce to czerwone karły , które mają słabe promieniowanie ultrafioletowe , które przyczyniło się do ewolucji życia na Ziemi . Zamiast tego posiadają gwałtowne promieniowanie, głównie promieniowanie rentgenowskie , które znamy jako nieprzyjazne życiu (symulacje sugerują również, że promieniowanie to powoduje erozję atmosfery planet ). Możliwość życia na satelitach gazowych olbrzymów (np. Europa , satelita Jowisza ) niepewnie wzmacnia ten scenariusz.

Jeśli chodzi o życie na Ziemi, jest prawdopodobne, że f l jest bliskie jedności, ponieważ wydaje się, że życie na Ziemi zaczęło się niemal natychmiast po tym, jak warunki to umożliwiły, co sugeruje, że abiogeneza jest stosunkowo łatwa, gdy warunki są sprzyjające. Ponadto odkrywamy na Ziemi coraz więcej żywych organizmów znanych jako ekstremofile, którym udaje się przetrwać w ekstremalnych warunkach (dno morskie, kaldery, środowisko siarki  itp. ). Ten czynnik pozostaje jednak bardzo wątpliwy.

Jednym z faktów, który miałby duży wpływ na to drugie, byłaby kontrowersyjna obecność (prymitywnego) życia na Marsie . Weryfikacja rozwoju życia na Marsie , niezależnie od tego na Ziemi, przemawiałaby za wysoką wartością tego czynnika.

f i , f c i L są mniejsze niż założono . f i został zmodyfikowany od czasu odkrycia, że ​​orbita Układu Słonecznego w Galaktyce jest kołowa i pozostaje poza ramieniem Galaktyki przez setki milionów lat, unikając promieniowania z now . Ponadto rzadkie satelity, takie jak Księżyc, wydają się pomagać w oszczędzaniu wodoru , rozbijając skorupę ziemską , tworząc magnetosferę , przez fale ciepła i ruch oraz stabilizując oś obrotu planety. Co więcej, ponieważ wydaje się, że życie rozwija się zaraz po uformowaniu się Ziemi , eksplozja kambryjska, w której wielka różnorodność wielokomórkowych form życia przekształciła się w byty wielokomórkowe , pojawia się w znacznym czasie po uformowaniu się Ziemi, co sugeruje możliwość wystąpienia specjalnych warunków. potrzebne, aby to się stało. Scenariusze, takie jak śnieżna kula ziemska lub badania nad wydarzeniami wymierania , sugerują możliwość, że życie na Ziemi jest stosunkowo kruche. Po raz kolejny kontrowersja, że ​​życie ukształtowało się na Marsie, a następnie przestało istnieć, wpłynie na szacunki tych czynników.

Astronom Carl Sagan przypuszczał, że wartości wszystkich czynników z wyjątkiem długości życia cywilizacji muszą być stosunkowo wysokie, a decydującym czynnikiem jest to, czy cywilizacja posiada technologiczną zdolność unikania samozniszczenia . W przypadku Sagana równanie Drake'a było silną motywacją do jego zainteresowania kwestiami środowiskowymi i jego działalności w celu ostrzeżenia nas przed niebezpieczeństwami związanymi z bronią jądrową .

Od roku 2001 wartość 50 można przypisać R * z takim samym stopniem pewności, jakiego użył Drake w 1961 roku, nadając jej wartość 10.

Niezwykłą rzeczą w równaniu Drake'a jest to, że podanie prawdopodobnych wartości dla każdego parametru zwykle skutkuje wartością N >> 1. Wynik ten był źródłem wielkiej motywacji dla projektu SETI . Jednak jest to sprzeczne z obserwowaną wartością N = 1, która jest tylko jedną inteligentną formą życia w Drodze Mlecznej , naszą.

Konflikt ten jest również sformułowany w paradoksie Fermiego , który jako pierwszy zasugerował, że nasze zrozumienie, czym jest „  konserwatywna  ” (konserwatywna) wartość niektórych parametrów, może być zbyt optymistyczna lub że niektóre inne czynniki mogą być zbyt optymistyczne. Interweniować w odniesieniu do do zniszczenia inteligentnego życia.

Inne hipotezy podają wartości N mniejsze niż 1, ale niektórzy obserwatorzy uważają, że jest to nadal zgodne z obserwacjami ze względu na zasadę antropiczną  : bez względu na to, jak niskie jest prawdopodobieństwo, że dana galaktyka ma inteligentne życie, galaktyka, w której się znajdujemy, musi mieć przynajmniej jeden inteligentny gatunek z definicji. W naszej gromadzie mogą znajdować się setki galaktyk bez żadnego inteligentnego życia, ale oczywiście nie jesteśmy w tych galaktykach, aby obserwować ten fakt.

Wspólne oszacowania parametrów równania

W tej sekcji podjęto próbę zestawienia najlepszych oszacowań w chwili obecnej (2004) dla parametrów równania Drake'a; mogą ulec zmianie w przypadku uzyskania lepszych wyników.

W artykule w Scientific American , Michael Shermer szacuje L na 420 lat, zestawiania trwania sześciu historycznych cywilizacji. Używając 28 cywilizacji nowszych niż Cesarstwo Rzymskie , obliczył, że L wynosi około 304 lat dla cywilizacji „nowoczesnych”. Należy jednak pamiętać, że uwzględnia to tylko te cywilizacje, które nie zniszczyły swojej technologii i przekazały ją cywilizacjom, które za nimi podążały, więc Shermer uznał, że wartość tę należy postrzegać pesymistycznie.

W praktyce należy zauważyć, że równanie to polega na próbie określenia nieznanej wielkości z innych, równie nieznanych, jak ona. Nie ma zatem gwarancji, że po tym oszacowaniu będziemy bardziej zdeterminowani niż wcześniej (argument czasami określany w literaturze jako garbage in, garbage out ).

Należy również zauważyć, że przy braku konkretnego doświadczenia mózg ludzki jest bardzo słabo wyposażony do oszacowania prawdopodobieństwa na mniej niż jeden procent i że w języku codziennym mówimy o „prawdopodobieństwie 1 na 1000” lub „1 na 100 000”. aby faktycznie wyrazić, że uważamy, że coś jest mało prawdopodobne . Dzieje się tak, ponieważ mamy słabe oszacowanie bardzo niskich kursów, które utrzymują gry takie jak lotto , a niewiele osób wykonało obliczenia, które dają im większe prawdopodobieństwo śmierci przed losowaniem niż wygrania nagrody o bardzo dużej kwocie.

Świat Bayesa działa łatwiej w decybelach . Prawdopodobieństwo 10-7 wynosi wtedy -70 dB, a prawdopodobieństwo 10-9 wynosi -90 dB, co wyraźnie je różnicuje.

Opinie

Główna krytyka równania Drake'a dotyczy trudności w ocenie składających się na nie terminów. Tak więc, chociaż tempo powstawania gwiazd i liczba egzoplanet są stosunkowo dobrze znane, pozostałe terminy są wysoce spekulatywne. Obejmują pojęcia związane nie tylko z fizyką, ale także z ewolucją życia, inteligencji i cywilizacji. Zatem oszacowanie parametrów probabilistycznych, gdy znany jest jeden przykład, staje się trudne, jeśli nie niemożliwe. W rezultacie niepewność wyniku równania staje się tak duża, że ​​znacznie przekracza to, co wielu może uznać za akceptowalne lub znaczące.

Typową odpowiedzią na tę krytykę jest to, że chociaż ma ono charakter wysoce spekulatywny, równanie Drake'a ma przede wszystkim pobudzić dyskusję na temat inteligentnego życia obcego. Mając to na uwadze, Drake zabrał ją na konferencję w Zielonym Banku.

To równanie jest często równoważone z paradoksem Fermiego, który różnymi metodami formułuje wniosek diametralnie odmienny od wniosku Drake'a. Z drugiej strony słaba zasada antropiczna sugeruje, że w przypadku multiwersu nie mielibyśmy żadnego szczególnego powodu, aby przebywać w jednym z wszechświatów, które dały początek świadomemu życiu więcej niż raz.

Równanie Seagera

W 2013 roku Sara Seager zaproponowała zmodyfikowaną wersję równania Drake'a, aby oszacować liczbę planet w galaktyce nadających się do zamieszkania. Zamiast rozważać kosmitów z technologią radiową, Seager był po prostu zainteresowany obecnością życia pozaziemskiego. Równanie skupia się na znalezieniu planet z biomarkerami, cząsteczkami (tutaj gazami) wytwarzanymi przez organizmy żywe, które mogą gromadzić się w atmosferze planety do poziomów wykrywalnych przez odległe teleskopy kosmiczne.

Równanie Seagera to:

z:

Uwagi, odniesienia i bibliografia

(fr) Ten artykuł jest częściowo lub w całości z artykułu z angielskiej Wikipedii zatytułowanego „  Równanie Drake'a  ” ( zobacz listę autorów ) .

Uwagi

  1. Chodzi o wzorze raczej niż równania ponieważ daje na wynik N wyraźnej wypowiedzi, ale ze względów historycznych trzymaliśmy w języku francuskim na warstwę z angielskim równania .
  2. Jonathan Baron, prezes Towarzystwa wyrok i podejmowania decyzji , stwierdza, że ogólnie rzecz biorąc przecenić bardzo niskie prawdopodobieństwo ( niedoszacowanie i przeszacowanie bardzo wysokie częstotliwości bardzo niskie te , myślenia i Decydowanie , 4 th  ed. , P.  138

Bibliografia

  1. (en) „  The Drake Equation  ” , Instytut SETI ,2015(dostęp 25 sierpnia 2015 ) .
  2. (en) G. Dvorsky , „  Równanie Drake'a jest przestarzałe  ” , Sentient Developments ,31 maja 2007(dostęp 21 sierpnia 2013 ) .
  3. (w) J. Tarter , „  The Cosmic Haystack Is Wide  ” Skeptical Inquirer , tom.  30, n o  3, maj - czerwiec 2006 ( czytać online , konsultowany na 21 sierpnia 2013 ) .
  4. (w) A. Alexander , „  Poszukiwanie pozaziemskiej inteligencji: krótka historia - część 7: Narodziny równania Drake'a  ” [ archiwum 6 marca 2005] , Towarzystwo Planetarne .
  5. (in) The Drake Equation Revisited: Interview with Planet Hunter Sara Seager Devin Powell, Astrobiology Magazine 4 września 2013.
  6. (w) Frank D. Drake , Czy jest tam ktoś? : naukowe poszukiwania pozaziemskiej inteligencji , Delta Book / Dell Pub,1994( ISBN  0385311222 i 9780385311229 , OCLC  30948595 , czytaj online ).
  7. „Formuła Drake'a” , WolframAlpha .
  8. (en) [1] .

Bibliografia

Zobacz też

Powiązane artykuły

Linki zewnętrzne