Sprawdź jaki laptop Intel Evo jest najlepszy dla Ciebie Więcej
Nauka

Czym jest paradoks Fermiego i co z niego wynika?

KK
Krzysztof Kurdyła
50

„Kontakt”, „Nowy początek”, „E.T.” czy „Bliskie spotkania trzeciego stopnia” to filmy, u podstaw których leży nasza ciekawość tego, jak wyglądać może wyglądać spotkanie z przedstawicielami innych cywilizacji, żyjących gdzieś tam „ponad” naszymi głowami. Czy w kosmosie istnieje życie? Oczywiście, to my i Ziemia jesteśmy tego doskonałym dowodem. Byłoby wyrazem pychy sądzić, że to co powstało na peryferiach jednej z setek miliardów galaktyk we Wszechświecie jest czymś wyjątkowym i unikalnym. Z dużym prawdopodobieństwem, graniczącym z pewnością, trzeba założyć, że jest to zjawisko dość powszechne.

Czym jest Paradoks Fermiego?

Jeśli uznamy powyższe założenia za prawdziwe, musimy też przyjąć, że to samo dotyczy powstania istot, które nazwalibyśmy inteligentnymi. Jeżeli życie nie jest niczym niezwykłym, ciężko przypuszczać, żeby procesy ewolucyjne na części innych światów nie wykształciły gatunków posiadających zdolności rozwiązywania problemów praktycznych, do nauki i stworzenia zaawansowanych form komunikacji. Tutaj dochodzimy do laureata nagrody Nobla z zakresu fizyki, Enrico Fermiego, który w 1950 r. zadał kluczowe pytanie „Gdzie oni w takim razie są?”.

Przemyślenia tego naukowca, wyrażone w prywatnej rozmowie w Los Alamos National Laboratory, dotyczące zestawienia skali i wieku wszechświata oraz jednoczesnego braku jakichkolwiek znanych nam śladów obcego życia stały się podstawą do czegoś, co określamy dziś właśnie jako paradoks Fermiego. Problem w tym, że podstawą jego powstanie nie była praca naukowa tylko poobiednia pogawędka, która zamieniła się w anegdotę. Dlatego też to pojęcie definiuje się na kilka sposobów, z których część nie do końca oddaje poglądy Fermiego. O tym jednak za chwilę, najpierw zajmijmy się podstawową refleksją, na której ten paradoks bazuje.

Przy założeniu, że życie może powstawać na innych planetach, nawet jeżeli przyjmiemy bardzo niewielkie szanse na wykształcenie się cywilizacji technologicznych, zastanawiające jest, że nie nie udało się nam zidentyfikować żadnych prób kontaktu czy choćby odnaleźć przypadkowych śladów ich aktywności, czy to na Ziemi, czy w Układzie Słonecznym.

Tego, jak dużo tego typu wysoko rozwiniętych cywilizacji powinno istnieć we wszechświecie, w matematyczny sposób próbował oszacować, współtwórca programu SETI, Frank Drake w swoim słynnym równaniu. W jego wyniku, po poczynieniu kilku, pesymistycznych w swoim mniemaniu założeń, wyliczył, że w naszym wszechświecie powinno być przynajmniej kilkaset tysięcy cywilizacji zdolnych do kontaktu z nami.

Oczywiście teoretyczne założenia równania Drake szybko zostały poddane krytyce, a z biegiem czasu i odkryć naukowych jego pochodne, zaczęły być rozbudowywane i modyfikowane. Ponieważ jednak nie posunęliśmy się nic, jeśli chodzi o empiryczne wykrycie śladów życia pozaziemskiego, wszystkie te wzory pozostają ciągle tylko matematycznymi spekulacjami.

Na dziś, większość naukowców, bazując na ponad 50-letnich obserwacjach dokonanych od czasu rozmowy Fermiego i teoretycznego konstruktu Drake'a, skłania się ku zdaniu, że życie inteligentne o poziomie technologicznym, wystarczającym do kontaktów z nami jest rzadsze, niż wcześniej zakładano. Do powodów tego „pesymizmu” też jeszcze wrócimy.

Historia paradoksu Fermiego

W tym miejscu zrobimy mały przerywnik, aby przybliżyć Wam sylwetkę Fermiego i zawiłą historię upowszechnienia się pojęcie paradoksu jego imienia w astronomii. Ten włoski naukowiec, pomimo że zapisał się w historii tej nauki, nie miał z nią zawodowo wiele wspólnego. Był przede wszystkim genialnym fizykiem, który w ogromnym stopniu odpowiada za „nuklearną” rewolucję naszej cywilizacji.

Jeszcze w czasie gdy pracował w swojej ojczyźnie, otrzymał nagrodę Nobla za „demonstrację istnienia nowych pierwiastków radioaktywnych wytwarzanych przez napromieniowanie neutronami, oraz związane z tym odkrycie reakcji jądrowych wywołanych przez spowolnione neutrony”.

Co ciekawe, częściowo źle zinterpretował wtedy to zjawisko, nie dostrzegając, że nastąpiło rozszczepienie jądra uranu, „oddając” w efekcie to odkrycie Niemcom, Otto Hahnowi i Fritzowi Strassmannowi. Nie przeszkodziło mu to, już w Stanach Zjednoczonych, w praktycznym wykorzystaniu tego zjawiska. Fermi i jego zespół zbudowali pierwszy reaktor atomowy tzw. stos chicagowski nr 1. Włoski naukowiec był też jednym z najważniejszych naukowców pracujących nad amerykańską bombą atomową w ramach projektu Manhattan.

Samo stworzenie pojęcia paradoks Fermiego odbyło się... bez jego udziału. Na wspomnianej rozmowie w Los Alamos, padło tylko zasadnicze pytanie, a Fermi podobno dokonał wtedy jakichś prostych szacunków w stylu równania Drake i... tyle. Pojęcie „paradoks Fermiego” powstało najprawdopodobniej dopiero w 1977, ponad 20 lat po jego śmierci. Stworzył je David Stephenson, recenzujący głośny artykuł Michaela Harta, który wysuwał hipotezę, że jesteśmy w kosmosie sami, a poszukiwanie sygnałów od obcych, to marnowanie czasu i pieniędzy.

Doszło przez to do pewnego zniekształcenia poglądów Fermiego, którego „paradoks” zaczął być używany jako argument przeciwko istnieniu inteligentnych form życia w kosmosie w ogóle. Tymczasem według uczestników rozmowy, włoski fizyk nie negował tego, że gdzieś takie cywilizacje mogą się pojawić, uważał, że nierealne są podróże międzygwiezdne i komunikacja na takie odległości.

Samą historię słynnej rozmowy odkopał i uzupełnił zeznaniami żyjących jeszcze wtedy rozmówców Fermiego dr Eric Jones dopiero w 1984 r. gdy pojęcie to zakorzeniło się w już w naukowym słowniczku. Oczywiście trzeba też zaznaczyć, że kwestia braku kontaktu zastanawiała nie tylko Fermiego, jeszcze przed II Wojną Światową podobne rozważania snuł Konstantin Ciołkowski, dochodząc do wniosku, że to my jesteśmy jeszcze zbyt prymitywni, żeby odczytać wysyłane do nas znaki.

Paradoks Fermiego w praktyce

Praktyczne skutki pytania Fermiego mają po dziś dzień reperkusje praktyczne w... kwestii finansowania programów poszukiwania sygnałów od obcych cywilizacji. To właśnie tego typu argumentacja kilkukrotnie pojawiała się, gdy politycy obcinali finansowanie programów typu SETI.

Z drugiej strony, pytanie „Gdzie oni są?” rozpala bardzo ciekawe dyskusje wśród tak naukowców, jak i fanów kosmosu. Powoduje też, że zwolennicy poszukiwania sygnałów od innych cywilizacji potrafi mocno się sprężyć przy oddolnym finansowaniu kolejnych inicjatyw tego typu.

Kiedy odpowiemy na pytanie Fermiego?

Można zadać sobie pytanie, jak to jest, że pomimo ogromnego postępu technicznego, jaki dokonał w ciągu ostatnich 50 lat, dalej nie posunęliśmy do przodu naszej wiedzy w tym zakresie. Cóż, pokornie trzeba stwierdzić, że pomimo tego skoku, nasza cywilizacja ciągle jest na bardzo prymitywnym etapie podboju kosmosu, a w połączeniu ze skalą problemów, jakie niesie komunikacja na odległości międzygwiezdne, to raczej kontakt tego typu byłby bardziej zaskakujący niż jego brak.

Oczywiście część z Was zapewne się obruszy, że to przecież cywilizacje wyżej rozwinięte powinny tę konwersację zainicjować, ale i tutaj mamy, głównie po swojej stronie sporo pułapek. Po pierwsze, wykonując badania z zakresu SETI, już na wstępie musieliśmy przyjąć pewne, arbitralne założenia. Jakie częstotliwości najczęściej badać, ile czasu pracy radioteleskopów na nie przeznaczyć, jakie obszary nieba przeczesywać... Na dziś nie jesteśmy w stanie robić ciągłego i pełnego nasłuchu.

Dobrym przykładem tego stanu rzeczy jest historia najpoważniejszego kandydata na próbę kontaktu innej cywilizacji, czyli sygnału „Wow”. Sygnał został wyłapany w 1977 r. przez radioteleskop Big Ear. Sygnał wyłapano nasłuchując na częstotliwości 1420 Mhz, odpowiadającej linii emisyjnej atomów najpopularniejszego we wszechświecie pierwiastka, czyli wodoru.

Ze względu na to, że sygnał został zarejestrowany tylko przez jedną z anten, nie udało się ustalić dokładnego źródła sygnału, wiemy tylko, że znajduje się w konstelacji Strzelca w okolicy gwiazdy Tau Sagittari. Pomimo wielu prób nasłuchu czynionych w kolejnych latach, także przez inne radioteleskopy, nie udało się go zarejestrować ponownie. W tamtych czasach dodatkowym problemem było to, że sygnał został wykryty dopiero po dobie, gdy astronom Jerry Ehman analizował wyniki z poprzedniego dnia.

Sygnał był rejestrowany przez cały czas, kiedy antena była w stanie go odbierać z tamtego rejonu, ale druga z anten, która ten sam rejon przeczesywała w odstępie 2 minut i 50 sekund już lub jeszcze, go nie zarejestrowała. Nawet gdyby komputery umożliwiały wykrycie sygnału od razu, ze względu na konstrukcje radioteleskopu i tak nie byłoby możliwości śledzenia go dłużej.

Dla porównania, tzw. sygnał Arecibo, naszą krótką wiadomość dla obcych, zawierającą podstawowe dane o Ziemi i naszym gatunku nadawaliśmy przez trzy minuty w kierunku gromady kulistej gwiazd M13 na częstotliwości 2389 Mhz. Nawet jeśli udałoby nam się trafić i w wybranym miejscu była jakaś nasłuchująca cywilizacja, mogłaby po takim sygnale lub jego fragmencie mieć podobną zagwozdkę jak my z „Wow”. Szczególnie że wysyłki tej wiadomości nigdy nie powtórzyliśmy.

Zauważcie, jak daleko jesteśmy od tego, aby móc powiedzieć, że metodycznie takiego kontaktu szukamy. Nie mamy żadnej możliwości prowadzić nasłuchu na większym zakresie fal i na całej powierzchni nieba. Nie mamy możliwości sami nadawać takich informacji w systemie ciągłym. Rozważania na temat możliwości obserwacji optycznej, nastawionej na odbiór sygnałów laserowych, postulowanych choćby przez Einsteina niosą ze sobą jeszcze więcej komplikacji. Sami dopiero raczkujemy w temacie takiej komunikacji pomiędzy naszymi sondami a satelitami.

Tak więc na poziomie technologi, którymi dysponujemy widać, że nie jesteśmy ich w stanie efektywnie używać, a ewentualny sukces byłby wynikiem szczęścia, a nie naszych planowych działań. Jeśli cywilizacje stojące wyżej od nas dysponują lepszymi technologiami komunikacyjnymi, całkiem możliwe, że nie jesteśmy w stanie jeszcze ich w ogóle zidentyfikować.

Nie da się nie wspomnieć też o tym, że same odległości do naszych potencjalnych kolegów sprawiają olbrzymie problemy. Nawet zakładając, że mielibyśmy możliwość rozsyłania informacji w każdym kierunku, nie ma gwarancji, że dotrze ona w każde miejsce. Wszechświat jest tworem ciągle zmieniającym się, na trasie naszej wiadomości mogą stanąć dziesiątki wydarzeń, które go skutecznie zaśmiecą i uczynią bezużytecznym.

Do tego, czy wykorzystując lasery czy radio, wysyłamy sygnały z prędkością światła, która powoduje, że jakikolwiek dialog na skalę międzygwiezdną może być i tak niemożliwy. Odbieranie odpowiedzi po na przykład kilkudziesięciu czy kilkuset latach może nie sprzyjać podtrzymaniu kontaktów. Jeśli starsze cywilizacje znalazły obejście tego problemu, mogły uznać, że stosowanie „wolniejszych” środków jest i tak bez sensu. Kto wie, jeśli też znajdziemy takie obejście może okaże się, że istnieje już jakiś transgwiezdny internet...

Jeśli jednak nie ma obejścia problemu zbyt wolnej prędkości światła kontakt w ogóle może być niemożliwy. Kto wie, czy przeciętny czas istnienia w miarę wysoko rozwiniętych cywilizacji nie jest zbyt krótki, aby wystarczająco zapełniły Wszechświat powszechnymi sygnałami „Hello”. Wystarczy spojrzeć na ludzkość, ledwo raczkujemy technologicznie, ale pod względem środków masowej zagłady osiągnęliśmy już... pełną samowystarczalność.

Zresztą do zagłady cywilizacji nie potrzeba nawet inwencji własnej. Znamy mniej więcej częstotliwość, z jaką na Ziemi wydarzają się katastrofy w skali globalnej. Superwulkany, upadki dużych asteroidów, naturalne zmiany klimatyczne - to wszystko rzeczy, którym pomimo szybkiego rozwoju techniki, nie jesteśmy w stanie zapobiec. Na innych planetach musi być podobnie, kosmos to po prostu niebezpieczne miejsce.

Jednym z argumentów przytoczonych w trakcie ostrej dyskusji toczonej na przełomie lat 70/80, mającym dowodzić, że jesteśmy jednak sami w kosmosie, było to, że po inteligentnych cywilizacjach w tak dużej ilości jak sugerowały założenia Drake'a, musiałyby pozostać ślady w postaci milionów zrobotyzowanych sond pędzących w przeróżnych kierunkach, nawet jeśli miałyby być „martwe”. Tak jak w przypadku naszych Voyagerów, które za parę lat zamilkną na wieki, ale dalej będą kontynuować swoją podróż. Skoro żaden taki pojazd nie zapędził się do naszego prowincjonalnego układu planetarnego to, jak argumentowano, oznacza, że takich cywilizacji po prostu nie ma.

Tylko czy w inny niż przypadkowy sposób, bylibyśmy w stanie taką sondę znaleźć? Często nie jesteśmy w stanie skutecznie zidentyfikować pomniejszych asteroid, zanim przelecą nam przed samym nosem,  często nie wiemy czym są różne sztuczne śmieci które sami umieściliśmy na własnej orbicie. Gdy w Układ Słoneczny wpadł obiekt Oumuamua, do dziś jednoznacznie nie jesteśmy w stanie określić jego charakteru, ani dokładniej go zbadać. Są naukowcy, którzy z powodu jego charakterystyki twierdzą, że może to być wrak statku kosmicznego. Cóż...

Może się też okazać, że liczba cywilizacji na naprawdę wysokim poziomie rozwoju jest na tyle marginalna, że nasycenie wszechświata takimi sondami jest w skali wszechświata niezauważalne. To oznaczałoby też prawdopodobnie, że odległości pomiędzy cywilizacjami byłyby prawdopodobnie tak wielkie, że nigdy nie będzie dane nam się spotkać z innymi. Byłaby to równie przerażająca perspektywa, jak dwie pozostałe (że istnieją lub nie istnieją), jak to uroczo ujął autor „Odysei kosmicznej” Arthur C. Clark.

Na koniec warto rozważyć jeszcze jedną możliwość. Funkcjonuje ona w literaturze jako „hipoteza ZOO”, choć patrząc na naszą cywilizację chyba lepiej byłoby nazwać ją odgrodzeniem się od domu wariatów. Przecież wysoko rozwinięte cywilizacje, nawet jeśli posiadłyby technologie umożliwiające podróżowanie z prędkościami ponadświetlnymi, niekoniecznie muszą chcieć z nami rozmawiać.

Jak dotychczas wyemitowaliśmy w kosmos na chybił trafił jedenaście krótkich sygnałów i wysłaliśmy podstawowe dane na dwu, powolnych z międzygwiazdowej perspektywy sondach. Jednocześnie stale wysyłamy sygnały z naszych stacji radiowych i telewizyjnych zawierające codziennie wiadomości takie, jak w niezgorszym horrorze.

Czy gdybyście Wy byli dowódcami zwiadowczego statku obcych i przeanalizowali ostatnie sto lat zimskiej historii na pewno chcielibyście się skontaktować? Czy raczej zasugerowalibyście swoim przełożonym, żeby objąć tę planetę ścisłą obserwacją i poczekać na rozwój sytuacji. Po internecie krąży cytat, przypisywany raczej niesłusznie Einsteinowi: „Jedynym dowodem na to, że istnieje jakaś pozaziemska inteligencja, jest to, że się z nami nie kontaktują.”. Jeśli się głębiej zastanowić, to może być najcelniejsze z wyjaśnień.

Podsumowanie

Paradoks Fermiego stawia ciekawe pytanie, ale wydaje się, że odpowiedź na nie jest na dziś dość prosta. To my jesteśmy na zbyt prymitywnym etapie rozwoju, żeby móc odebrać sygnały czy odnaleźć ślady obcych cywilizacji. Względnie, nie jesteśmy zbyt dobrym partnerem do rozmowy. Mamy ogromną pracę do wykonania przez najbliższe dekady, tak na naszej planecie, jak i w jej najbliższej okolicy, żeby to zmienić.

Zanim będziemy mogli spojrzeć na poważnie w przestrzeń międzygwiezdną musi minąć jeszcze dziesiątki lat, a może i wieki. Pozostaje więc mieć nadzieję, że sygnał „Wow” nie był „poleconym” informującym nas o konieczności wyburzenia Ziemi pod budowę hiperprzestrzennej obwodnicy galaktycznej. Ale ręcznik zawsze lepiej mieć pod ręką. Pozdro dla kumatych ;)

Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu

Więcej na tematy: