Галактикадағы әлеуетті өркениеттер: Фрэнк Дрейк теңдеуі

Галактикадағы әлеуетті сыртқы өркениеттер санын бағалау үшін Фрэнк Дрейк теңдеуі. SETI және ғарыздық байланыс іздеу тарихы.

15 мин оқу

100%

Дереккөз: Drake equation — Wikipedia

Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.

Мазмұны

Кіріспе

Ғарыштан тыс өркениеттерді бағалау. Фрэнк Дрейк теңдеуі

Дрейк теңдеуі – Құс жолы галактикасындағы белсенді, байланыс жасайтын ғарыштан тыс өркениеттердің санын бағалауға қолданылатын ықтималдық тұжырымдама. Бұл теңдеу 1961 жылы Фрэнк Дрейкпен жасалған, өркениеттердің санын нақты анықтау үшін емес, ғарыштан тыс интеллектіні (SETI) іздеу туралы алғашқы ғылыми жиында ғылыми әңгімелесуді қозғау мақсатында. Теңдеуде ғалымдар радиобайланыс арқылы өмірдің болу мүмкіндігін қарастырғанда ойлауға тиіс негізгі түсініктер жинақталған.

Тарих

1959 жылдың қыркүйек айында физиктер Джузеппе Коккони мен Филип Моррисон «Жұлдызаралық байланысты іздеу» деген тақырыпта «Nature» журналында мақала жариялады. Коккони мен Моррисон радио телескоптардың басқа жұлдыздардың төңірегінде айналатын өркениеттер тарапынан ғарышқа жіберілген хабарларды қабылдауға жеткілікті сезімтал болғанын айтты. Олардың пікірінше, мұндай хабарлар 21 см (1420,4 МГц) толқын ұзындығында берілуі мүмкін. Бұл – ғаламдағы ең көп таралған элемент – бейтарап сутегінің радио сәулелену толқын ұзындығы, және басқа дамыған интеллект бұл радио спектріндегі логикалық нүкте деп қарастыруы мүмкін. Екі айдан кейін Гарвард университетінің астрономия профессоры Харлоу Шапли ғаламдағы мекенделген планеталардың санына қатысты болжам жасап, былай деді: «Ғаламда біздің Күнге ұқсас 10 миллион, миллион, миллион жұлдыз бар (10-нан кейін 18 ноль). Олардың миллионда бірінде планеталар бар. Тек миллионда бірінде ғана химиялық құрамы, температурасы, суы, күні мен түні планеталық өмірді қолдайтын дұрыс комбинацияда болады. Бұл есептеулер нәтижесінде эволюция арқылы тіршілік пайда болған 100 миллион әлем бар деген қорытындыға келдік». Коккони мен Моррисоннің мақаласы жарияланғанынан жеті ай өткен соң Дрейк «Озма» жобасы аталған тәжірибеде сыртқы интеллектті іздеуді бастады. Бұл – байланыс жасайтын сыртқы өркениеттерден келетін сигналдарды жүйелі түрде іздеудің алғашқы қадамы болды. Батыс Вирджиния штатындағы Грин-Банкте орналасқан Ұлттық радиоастрономия обсерваториясының антеннасын пайдаланып, Дрейк Күнге ұқсас екі жақын жұлдызды – Эпсилон Эридани мен Тау Сетиді бақылады. 1960 жылдың сәуір айынан шілде айына дейін күніне алты сағат бойы 21 см толқын ұзындығына жақын жиіліктерді үнемі тексерді. Мен кездесуді жоспарлағанда, бірнеше күн бұрын күн тәртібі қажет екенін түсіндім. Сондықтан мен сыртқы өмірді анықтаудың қаншалықты қиын болатынын болжау үшін қажетті барлық ақпаратты жаздым. Оларды қарап шыққанда, егер осыларды көбейтсек, N деген сан шығатыны анық болды, ол – галактикамыздағы анықтауға болатын өркениеттердің саны. Бұл радио іздеуге бағытталған, ал бастапқы немесе қарапайым өмір формаларын іздеуге емес. Фрэнк Дрейк.

In September 1959, physicists Giuseppe Cocconi and Philip Morrison published an article in the journal Nature with the provocative title "Searching for Interstellar Communications". Cocconi and Morrison argued that radio telescopes had become sensitive enough to pick up transmissions that might be broadcast into space by civilizations orbiting other stars. Such messages, they suggested, might be transmitted at a wavelength of 21 cm (1,420.4 MHz). This is the wavelength of radio emission by neutral hydrogen, the most common element in the universe, and they reasoned that other intelligences might see this as a logical landmark in the radio spectrum. Two months later, Harvard University astronomy professor Harlow Shapley speculated on the number of inhabited planets in the universe, saying "The universe has 10 million, million, million suns (10 followed by 18 zeros) similar to our own. One in a million has planets around it. Only one in a million million has the right combination of chemicals, temperature, water, days and nights to support planetary life as we know it. This calculation arrives at the estimated figure of 100 million worlds where life has been forged by evolution." Seven months after Cocconi and Morrison published their article, Drake began searching for extraterrestrial intelligence in an experiment called Project Ozma. It was the first systematic search for signals from communicative extraterrestrial civilizations. Using the dish of the National Radio Astronomy Observatory, Green Bank in Green Bank, West Virginia, Drake monitored two nearby Sun like stars: Epsilon Eridani and Tau Ceti, slowly scanning frequencies close to the 21 cm wavelength for six hours per day from April to July 1960. As I planned the meeting, I realized a few day[s] ahead of time we needed an agenda. And so I wrote down all the things you needed to know to predict how hard it's going to be to detect extraterrestrial life. And looking at them it became pretty evident that if you multiplied all these together, you got a number, N, which is the number of detectable civilizations in our galaxy. This was aimed at the radio search, and not to search for primordial or primitive life forms.|Frank Drake

Он қатысушының арасында конференция ұйымдастырушысы Дж. Питер Пирман, Фрэнк Дрейк, Филип Моррисон, кәсіпкер және радио әуесқой Дана Атчли, химик Мелвин Кальвин, астроном Су Шу Хуанг, нейробиолог Джон С. Лилли, өнертапқыш Барни Оливер, астроном Карл Саган және радиоастроном Отто Струве болды. Бұл қатысушылар өздерін «Дельфин ордені» деп атады (Лиллинің дельфиндермен байланыс жөніндегі жұмысына байланысты) және алғашқы кездесулерін обсерватория залында орнатылған тақташамен белгіледі.

Пайдалылығы

Дрейк теңдеуі – ғарыздан келген ақылды тіршілік иелерінен радиобайланыс табу мүмкіндігіне әсер ететін факторлардың қорытындысы. Соңғы үш параметр – fi, fc және L – белгісіз және оларды бағалау өте қиын, олардың мәндері көп мәндік диапазонды қамтиды (қараңыз). Сондықтан Дрейк теңдеуінің маңызы осы теңдеуді шешуде емес, керісінше, басқа планеталарда өмірді қарастырғанда ғалымдар ескеретін барлық түрлі түсініктерді зерделеуде. Қазіргі адамзат технологиясының мүмкіндіктері шегінде, алыстағы ақылды өмірді іздеу, міндетті түрде алыстағы технологияның белгілерін табуға бағытталған болуы керек. 50 жылдан астам уақыт өткеніне қарамастан, Дрейк теңдеуі осы маңызды экзистенциалдық сұрақты шешу үшін білуіміз керек нәрсенің "жол картасы" ретінде маңыздылығын сақтап тұр.

Қазіргі бағалар

Бұл бөлім Дрейк теңдеуінің параметрлеріне қатысты ең жақсы қазіргі шамаларды талқылайды және оларды тізімдеуге тырысады.

Бұл галактикада жұлдыздар пайда болу жылдамдығы,

2010 жылы НАСА мен Еуропалық ғарыш агенттігінің есептеулері көрсеткендей, осы галактикадағы жұлдыздардың түзілу деңгейі жылына шамамен 500 000 тонна материалды құрайды. Жыл сайынғы жұлдыздар санын алу үшін, осыны жұлдыздардың бастапқы массалық функциясымен (IMF) бөлеміз, онда жаңа жұлдыздың орташа массасы шамамен 1,53 құрайды. Бұл жылына шамамен 1,5–3 жұлдыз түзілу деңгейін береді.

Жұлдыздардың планеталары бар бөлшегі,

2012 жылы микролинзалық зерттеулерді талдау fp шамасы 1-ге жуықтайтынын көрсетті, яғни жұлдыздардың планеталармен айналуы қағида, емес ерекшелік; және әрбір Құс жолы жұлдызының бірі немесе бірнеше байланысқан планеталары бар.

Жұлдыздың планеталары бар планеталардың орташа саны

2013 жылдың қарашасында астрономдар Кеплер ғарыш миссиясының деректеріне сүйене отырып, Құс жолы галактикасындағы Күн сияқты жұлдыздар мен қызыл карликтердің қоныстанған аймақтарында 40 миллиардқа дейін Жер мөлшеріндегі планеталар айналып жүруі мүмкін екенін хабарлады. Бұл шамаланған планеталардың 11 миллиарды Күн сияқты жұлдыздардың айналысында болуы мүмкін. Галактикада шамамен 100 миллиард жұлдыз болғандықтан, бұл fp · ne шамамен 0,4 құрайды дегенді білдіреді. Қоныстанған аймақтағы ең жақын планета – Проксима Центавр b, ол шамамен 4,2 жарық жылы қашықтықта орналасқан. Грин Банк кездесуінде ne-нің ең төменгі мәні 3 пен 5 аралығында болуы керек деген консенсусқа келді. Голландтық ғылыми журналист Говерт Шиллинг мұны оптимистік бағалау деп санайды. Брэд Гибсон, Йеш Феннер және Чарли Лайнвейвер Құс жолы галактикасындағы жұлдыз жүйелерінің шамамен 10%-ы ауыр элементтерге ие болуы, суперновалардан алыс орналасуы және жеткілікті уақыт бойы тұрақты болуы себепті өмірге жарамды екенін анықтады. Жұлдыздарға жақын орбитада көптеген газ гиганттарының табылуы, өмірді қолдайтын планеталардың жұлдыз жүйесі қалыптасқанда аман қалуына күмән тудырады. «Ыстық Юпитерлер» деп аталатын планеталар алыс орбиталардан жақын орбиталарға жылжуы мүмкін, соның салдарынан қоныстанған планеталардың орбиталарын бұзуы мүмкін. Екінші жағынан, қоныстанған аймақтары бар жұлдыз жүйелерінің әртүрлілігі Күн сияқты жұлдыздармен және Жерге ұқсас планеталармен ғана шектелмейді. Қазіргі есептерге сәйкес, тіпті қызыл карликтерге жақын, бір жағымен ғана қарап тұратын (tidally locked) планеталардың да қоныстанған аймақтары болуы мүмкін, бірақ бұл жұлдыздардың тұрақсыздығы (flaring behavior) оған қарсы келеді. Газ гиганттарының (мысалы, Юпитердің Еуропа, Сатурнның Титан және Энцелад) серіктерінде өмір болуы мүмкін екендігі бұл көрсеткішке одан да көп беймәлімдік қосады. «Сирек Жер» гипотезасының авторлары планеталардың өмірге жарамдылығына қосымша шектеулер енгізеді, оларға галактикалық аймақтардағы радиацияның төмен деңгейі, жұлдыздардың жоғары металдық көрсеткіштері және астероидтардың күшті шабуылынан сақтану үшін жеткілікті тығыздық кіреді. Сонымен қатар, олар ыстық Юпитерсіз, бомбалаудан қорғаныш беретін ірі газ гиганттары бар планеталық жүйе, сондай-ақ континенттік қозғалыс (plate tectonics) бар планета, су тобырлары құрайтын үлкен серік және маусымдық өзгерістерді тудыратын орташа осілік бұрылыс қажеттігін ұсынады.

In November 2013, astronomers reported, based on Kepler space mission data, that there could be as many as 40 billion Earth sized planets orbiting in the habitable zones of sun like stars and red dwarf stars within the Milky Way Galaxy. 11 billion of these estimated planets may be orbiting sun like stars. Since there are about 100 billion stars in the galaxy, this implies fp · ne is roughly 0.4. The nearest planet in the habitable zone is Proxima Centauri b, which is as close as about 4.2 light years away. The consensus at the Green Bank meeting was that ne had a minimum value between 3 and 5. Dutch science journalist Govert Schilling has opined that this is optimistic. Brad Gibson, Yeshe Fenner, and Charley Lineweaver determined that about 10% of star systems in the Milky Way Galaxy are hospitable to life, by having heavy elements, being far from supernovae and being stable for a sufficient time. The discovery of numerous gas giants in close orbit with their stars has introduced doubt that life supporting planets commonly survive the formation of their stellar systems. So called hot Jupiters may migrate from distant orbits to near orbits, in the process disrupting the orbits of habitable planets. On the other hand, the variety of star systems that might have habitable zones is not just limited to solar type stars and Earth sized planets. It is now estimated that even tidally locked planets close to red dwarf stars might have habitable zones, although the flaring behavior of these stars might speak against this. The possibility of life on moons of gas giants (such as Jupiter's moon Europa, or Saturn's moons Titan and Enceladus) adds further uncertainty to this figure. The authors of the rare Earth hypothesis propose a number of additional constraints on habitability for planets, including being in galactic zones with suitably low radiation, high star metallicity, and low enough density to avoid excessive asteroid bombardment. They also propose that it is necessary to have a planetary system with large gas giants which provide bombardment protection without a hot Jupiter; and a planet with plate tectonics, a large moon that creates tidal pools, and moderate axial tilt to generate seasonal variation.

Өмірді дамытатын заттардың үлесі,

Жердегі геологиялық дәлелдер fl жоғары болуы мүмкін екенін көрсетеді; Жердегі өмірдің қолайлы жағдайлар туған кезде бір уақытта басталуы, абиогенездің жағдайлар оң болғанда салыстырмалы түрде жиі кездесуі мүмкін екенін ұсынады. Дегенмен, бұл дәлел тек Жерді (бір модельдік планетаны) қарастырады және антропогендік бұрмалауға ұшырайды, себебі зерттелетін планета кездейсоқ емес, оны мекендейтін тірі организмдер (біздің өзіміз) таңдаған. Классикалық гипотеза тестілеу тұрғысынан, егер fl-нің негізгі үлестірілімі Құс жолындағы барлық планеталар үшін бірдей болмаса, бос дәрежелер саны нөлге тең болады, бұл дұрыс бағалаулар жасауға мүмкіндік бермейді. Егер Марста, Еуропада, Энцеладта немесе Титанда Жердегі өмірден тәуелсіз дамыған өмір (немесе оның іздері) табылса, бұл fl үшін 1-ге жақын мәнді білдіретін болар еді. Бұл бос дәрежелер санын нөлден бірге дейін арттырса да, үлкен үлгі көлемі болмағандықтан және олардың шынымен тәуелсіз болмауы мүмкін болғандықтан, кез келген бағалауда үлкен белгісіздік сақталады. Бұл аргументке қарсы тұратын нәрсе – Жерде абиогенез бір реттен астам орын алғанына дәлел жоқ, яғни Жердегі барлық тіршілік ортақ түбірден шыққан. Егер абиогенез жиірек болса, онда Жерде бірнеше рет орын алған деген болжам жасауға болар еді. Ғалымдар басқа тіршілікке қатысы жоқ бактерияларды іздеу арқылы мұны зерттеді, бірақ әзірге ешқандай табысқа қол жеткізген жоқ. Сонымен қатар, өмір бірнеше рет пайда болған, бірақ басқа тармақтар бәсекеге төтеп бере алмаған, жаппай жойылған немесе басқа жолдармен жоғалған болуы мүмкін. Биохимиктер Фрэнсис Крик және Лесли Оргел осы белгісіздікке ерекше мән берді: «Қазіргі уақытта біз «галактикада (Әлемде) жалғызбыз ба» немесе «галактикада көптеген түрлі өмір формалары бар болуы мүмкін бе» екенін білудің ешқандай құралымыз жоқ». Жердегі абиогенезге балама ретінде олар бағытталған панспермия гипотезасын ұсынды, онда Жердегі өмір «басқа планетадағы технологиялық қоғамның арнайы ұзын қашықтықтағы ұшқышсыз ғарыш кемесімен әдейі жіберген микроорганизмдерден» бастау алған делінеді. 2020 жылы Ноттингем университетінің ғалымдары «Астробиологиялық Коперник» принципін, қарапайымдық принципіне негіздеп ұсынды және «ақылды өмір Жердегідей басқа [Жерге ұқсас] планеталарда да пайда болады, сондықтан бірнеше миллиард жыл ішінде өмір эволюцияның табиғи бөлігі ретінде автоматты түрде пайда болады» деп болжады. Авторлардың шеңберінде fl, fi және fc барлығы 1-ге тең (нақтылық) қойылады. Олардың салдарынан галактикада отыздан астам қазіргі технологиялық цивилизация бар деген қорытындыға келді (қателіктерді ескермей).

Geological evidence from the Earth suggests that fl may be high; life on Earth appears to have begun around the same time as favorable conditions arose, suggesting that abiogenesis may be relatively common once conditions are right. However, this evidence only looks at the Earth (a single model planet), and contains anthropic bias, as the planet of study was not chosen randomly, but by the living organisms that already inhabit it (ourselves). From a classical hypothesis testing standpoint, without assuming that the underlying distribution of fl is the same for all planets in the Milky Way, there are zero degrees of freedom, permitting no valid estimates to be made. If life (or evidence of past life) were to be found on Mars, Europa, Enceladus or Titan that developed independently from life on Earth it would imply a value for fl close to 1. While this would raise the number of degrees of freedom from zero to one, there would remain a great deal of uncertainty on any estimate due to the small sample size, and the chance they are not really independent. Countering this argument is that there is no evidence for abiogenesis occurring more than once on the Earth—that is, all terrestrial life stems from a common origin. If abiogenesis were more common it would be speculated to have occurred more than once on the Earth. Scientists have searched for this by looking for bacteria that are unrelated to other life on Earth, but none have been found yet. It is also possible that life arose more than once, but that other branches were out competed, or died in mass extinctions, or were lost in other ways. Biochemists Francis Crick and Leslie Orgel laid special emphasis on this uncertainty: "At the moment we have no means at all of knowing" whether we are "likely to be alone in the galaxy (Universe)" or whether "the galaxy may be pullulating with life of many different forms." As an alternative to abiogenesis on Earth, they proposed the hypothesis of directed panspermia, which states that Earth life began with "microorganisms sent here deliberately by a technological society on another planet, by means of a special long range unmanned spaceship". In 2020, a paper by scholars at the University of Nottingham proposed an "Astrobiological Copernican" principle, based on the Principle of Mediocrity, and speculated that "intelligent life would form on other [Earth like] planets like it has on Earth, so within a few billion years life would automatically form as a natural part of evolution". In the authors' framework, fl, fi, and fc are all set to a probability of 1 (certainty). Their resultant calculation concludes there are more than thirty current technological civilizations in the galaxy (disregarding error bars).

Жоғарыда айтылғандардың ақылды тіршілікке әкелетін бөлігі,

Бұл мән әлі де қатты даулы болып қала береді. Биолог Эрнст Майр сияқты төмен мәнді жақтаушылар Жер бетінде болған миллиардтаған түрдің тек біреуі ғана зиялы болғанын, осыдан fi үшін өте кішкентай мән шығаратынын көрсетеді. Сол сияқты, «Сирек кездесетін Жер» гипотезасы, жоғарыда ne үшін көрсетілген төмен мәнге қарамастан, fi үшін төмен мән талдаудың басымдығын көрсетеді деп санайды. Жоғары мәнді жақтаушылар уақыт өте келе өмірдің күрделілігінің артуын атап өтеді, соның салдарынан зиялылықтың пайда болуы дерлік қажеттілік екенін, яғни fi шамамен 1-ге жақындауын көрсетеді. Скептиктер бұл фактор және басқаларының мәндерінің кең таралуы барлық бағалауларды сенімсіз етеді деп атап көрсетеді. (Сынға қараңыз). Сонымен қатар, өмір Жердің пайда болуынан кейін көп ұзамай пайда болған сияқты көрінсе де, кембрийлік жарылыс, көптеген көпжасушалы тіршілік түрлерінің пайда болуы, Жердің пайда болуынан соң біршама уақыт өткеннен кейін болды, бұл ерекше жағдайлардың қажет болуы мүмкін екенін ұсынады. «Қарлы Жер» сияқты кейбір сценарийлар немесе жойылу оқиғаларын зерттеу Жердегі өмірдің салыстырмалы түрде нәзік болуы мүмкін екенін көрсетеді. Марстағы бұрынғы өмірдің іздерін зерттеу маңызды, өйткені егер Марста өмір пайда болған, бірақ тоқтаған деген жаңалықтар fl мәнін арттыруы мүмкін, бірақ белгілі жағдайлардың жартысында зиялы өмір дамымағанын көрсетеді. fi мәніне Күн жүйесінің галактикадағы орбитасының дөңгелек болуы және ондаған миллион жыл бойы спиральді қолдардан тыс қалуы (жаңа жұлдыздардан келетін сәулеленуден қашып) жаңалықтарының әсері тиді. Сонымен қатар, Жердің үлкен серігі планетаның айналу осін тұрақтандыру арқылы өмірдің дамуына көмектесуі мүмкін. Бір мысал келтіру үшін сандық жұмыс жүргізілді, мысалы, 2020 жылы жарияланған Байес талдауы. Қорытындысында автор бұл зерттеу Жердің жағдайларына қатысты екенін ескертеді. Байес тұрғысынан алғанда, зерттеу Жерге ұқсас жағдайлардағы планетада зиялылықтың пайда болуын қолдайды, бірақ оны жоғары сенімділікпен жасамайды. SETI институтының ғалымы Паскаль Ли бұл үлестің өте төмен екенін (0.0002) ұсынады. Ол бұл бағалауды Жерде зиялы өмірдің дамуына кеткен уақытқа негіздеді (Жер пайда болғаннан бері 4,6 миллиард жылға қарағанда, Homo erectus пайда болғаннан бері 1 миллион жыл).

This value remains particularly controversial. Those who favor a low value, such as the biologist Ernst Mayr, point out that of the billions of species that have existed on Earth, only one has become intelligent and from this, infer a tiny value for fi. Likewise, the Rare Earth hypothesis, notwithstanding their low value for ne above, also think a low value for fi dominates the analysis. Those who favor higher values note the generally increasing complexity of life over time, concluding that the appearance of intelligence is almost inevitable, implying an fi approaching 1. Skeptics point out that the large spread of values in this factor and others make all estimates unreliable. (See Criticism). In addition, while it appears that life developed soon after the formation of Earth, the Cambrian explosion, in which a large variety of multicellular life forms came into being, occurred a considerable amount of time after the formation of Earth, which suggests the possibility that special conditions were necessary. Some scenarios such as the snowball Earth or research into extinction events have raised the possibility that life on Earth is relatively fragile. Research on any past life on Mars is relevant since a discovery that life did form on Mars but ceased to exist might raise the estimate of fl but would indicate that in half the known cases, intelligent life did not develop. Estimates of fi have been affected by discoveries that the Solar System's orbit is circular in the galaxy, at such a distance that it remains out of the spiral arms for tens of millions of years (evading radiation from novae). Also, Earth's large moon may aid the evolution of life by stabilizing the planet's axis of rotation. There has been quantitative work to begin to define One example is a Bayesian analysis published in 2020. In the conclusion, the author cautions that this study applies to Earth's conditions. In Bayesian terms, the study favors the formation of intelligence on a planet with identical conditions to Earth but does not do so with high confidence. Planetary scientist Pascal Lee of the SETI Institute proposes that this fraction is very low (0.0002). He based this estimate on how long it took Earth to develop intelligent life (1 million years since Homo erectus evolved, compared to 4.6 billion years since Earth formed).

Жоғарыда аталғандардың бір бөлігі олардың бар екендігін ғарышқа сигнал жіберу арқылы көрсетеді.

Мақсатты байланыс үшін біздегі жалғыз мысал (Жер) көп жария байланыс жасамайды, бірақ адамдардың болуын іздеуге ұмтылатын жұлдыздардың өте шағын бөлігіне қатысты белгілі бір әрекеттер бар. (Мысалы, Аресибо хабарына қараңыз). Сыртқы цивилизациялардың болуы мүмкін, бірақ олар неге байланыс жасамайды деген көптеген болжамдар бар. Дегенмен, мақсатты байланыс міндетті емес, және есептеулер көрсетіп тұрғандай, қазіргі немесе жақын болашақтағы Жер деңгейіндегі технология қазіргі адамдардан көп айырмашылығы жоқ цивилизацияларға анықталуы мүмкін. Осы өлшем бойынша Жер – байланыс жасайтын цивилизация. Тағы бір сұрақ – егер олар сигналдар жіберсе, галактикадағы цивилизациялардың қанша пайызы бізге анықталуға жеткілікті жақын? Мысалы, қазіргі Жердегі радиотелескоптар Жер радиохабарларын шамамен бір жарық жылы қашықтықта ғана анықтай алады.

Мұндай өркениеттің өмір сүру мерзімі, ол өзінің сигналдарын ғарышқа жеткізетін болса,

Майкл Шермер L-ді 420 жыл деп бағалады, бұл бағалау 60 тарихи жер бетіндегі өркениеттің ұзақтығына негізделген. Рим империясынан кейінгі 28 өркениетті қолданып, ол "қазіргі заманғы" өркениеттер үшін 304 жылды есептейді. Майкл Шермердің нәтижелеріне сәйкес, осы өркениеттердің көпшілігінің құлауынан кейін технологияларды дамытқан келесі өркениеттер пайда болды деген пікірді айтуға болады, сондықтан олар Дрейк теңдеуінің контекстінде жеке өркениеттер санала ма деген күмәнділік туындайды. Кеңейтілген нұсқада, қайта пайда болу саны ескерілгенде, бір өркениеттің анықтамасындағы бұл нақтылықтың жоқтығы соңғы нәтижеге әсер етпейді, себебі мұндай өркениеттердің алмасуын L-дің өсуінен гөрі қайта пайда болу санының өсуі ретінде сипаттауға болады, яғни өркениет келесі мәдениеттер түрінде қайта пайда болады. Сонымен қатар, ешбір өркениет жұлдызаралық кеңістікте байланыс орната алмағандықтан, тарихи өркениеттермен салыстыру әдісінің дұрыс еместігі де мүмкін. Дэвид Гринспун жетілген өркениет өзінің өмір сүруіне қауіп төндіретін барлық факторларды жеңе алады деп санайды. Онда ол белгісіз мерзімге дейін өмір сүреді, бұл L мәнінің миллиардтаған жылдарға жететінін білдіреді. Егер осылай болса, онда ол Құс жолы галактикасы пайда болғаннан бері дамыған өркениеттерді үнемі жинақтап келе жатқан болуы мүмкін деп болжайды. Ол соңғы L факторын fIC · T-мен алмастыруды ұсынады, мұнда fIC – "өлімсіз" (өмірден кетуі тоқтаған) болатын байланыс жасайтын өркениеттердің үлесін, ал T – осы процестің қанша уақытқа созылғанын көрсетеді. Бұл T санын анықтаудың салыстырмалы түрде оңай болатынының артықшылығы бар, өйткені ол ғаламның жасының бір бөлігін құрайды. Сондай-ақ, бір өркениет басқа, одан дамыған өркениеттің бар екенін білгеннен кейін, оның өмір сүру мерзімі ұзарады деген гипотеза бар, себебі ол басқаның тәжірибесінен үйрене алады. Астроном Карл Саган цивилизацияның өмір сүру мерзімін қоспағанда, қалған барлық факторлардың салыстырмалы түрде жоғары екенін және ғаламдағы өркениеттердің көптігін немесе аздығын анықтайтын фактор – цивилизацияның өмір сүру мерзімі, яғни технологиялық өркениеттердің өзін-өзі жоюдан сақтану қабілеті екенін болжады. Саган үшін Дрейк теңдеуі оның қоршаған орта мәселелеріне деген қызығушылығын арттырған және ядролық соғыстың қаупі туралы ескертуге күш салған маңызды фактор болды. Кейбір ғалымдардың пікірінше, зияткерлік өркениет міндетті түрде органикалық болуы керек емес, себебі жасанды жалпы интеллект адамзатты алмастыруы мүмкін.

Michael Shermer estimated L as 420 years, based on the duration of sixty historical Earthly civilizations. Using 28 civilizations more recent than the Roman Empire, he calculates a figure of 304 years for "modern" civilizations. It could also be argued from Michael Shermer's results that the fall of most of these civilizations was followed by later civilizations that carried on the technologies, so it is doubtful that they are separate civilizations in the context of the Drake equation. In the expanded version, including reappearance number, this lack of specificity in defining single civilizations does not matter for the end result, since such a civilization turnover could be described as an increase in the reappearance number rather than increase in L, stating that a civilization reappears in the form of the succeeding cultures. Furthermore, since none could communicate over interstellar space, the method of comparing with historical civilizations could be regarded as invalid. David Grinspoon has argued that once a civilization has developed enough, it might overcome all threats to its survival. It will then last for an indefinite period of time, making the value for L potentially billions of years. If this is the case, then he proposes that the Milky Way Galaxy may have been steadily accumulating advanced civilizations since it formed. He proposes that the last factor L be replaced with fIC · T, where fIC is the fraction of communicating civilizations that become "immortal" (in the sense that they simply do not die out), and T representing the length of time during which this process has been going on. This has the advantage that T would be a relatively easy to discover number, as it would simply be some fraction of the age of the universe. It has also been hypothesized that once a civilization has learned of a more advanced one, its longevity could increase because it can learn from the experiences of the other. The astronomer Carl Sagan speculated that all of the terms, except for the lifetime of a civilization, are relatively high and the determining factor in whether there are large or small numbers of civilizations in the universe is the civilization lifetime, or in other words, the ability of technological civilizations to avoid self destruction. In Sagan's case, the Drake equation was a strong motivating factor for his interest in environmental issues and his efforts to warn against the dangers of nuclear warfare. An intelligent civilization might not be organic, as some have suggested that artificial general intelligence may replace humanity.

Мүмкін бұрынғы технологиялық өркениеттер

2016 жылы Адам Франк пен Вудрафф Салливан Дрейк теңдеуін өңдеп, белгілі бір мекендейтін планетада технологиялық түрдің пайда болуы қаншалықты аз мүмкіндікке ие болуы тиіс екенін анықтады, нәтижесінде Жерде бұрын-соңды пайда болған жалғыз технологиялық түр бар екені көрсетілді. Бұл екі жағдай үшін дұрыс: (а) осы галактика және (б) бүкіл ғалам. Осы сұраққа жауап беру арқылы, өмір сүру ұзақтығы және бір уақытта байланыс орнатудың белгісіздігі жойылады. Қазіргі кезде жұлдызға шаққандағы мекендейтін планеталардың санының шамасын анықтау мүмкін болғандықтан, Дрейк теңдеуіндегі жалғыз белгісіз фактор – мекендейтін планетаның өмір бойында технологиялық түрге айналу ықтималдығы. Жерде ғаламда пайда болған жалғыз технологиялық түр болуы үшін, кез келген мекендейтін планетаның технологиялық түрге айналу ықтималдығы 2,5-тен кем болуы керек деп есептеді. Сол сияқты, Жердің осы галактика тарихында технологиялық түрді қабылдаған жалғыз жағдай болуы үшін, мекендейтін аймақтағы планетаның технологиялық түрді қабылдау мүмкіндігі 1,7-ден (шамамен 60 миллиардтан 1-і) кем болуы керек. Ғаламның көрсеткіші Жерде бұрын-соңды пайда болған жалғыз технологиялық түрдің болуының өте төмен ықтималдығын білдіреді. Екінші жағынан, осы галактика үшін 60 миллиард мекендейтін планетаның біреуінен кемі технологиялық түрге айналуы керек, әйтпесе осы галактиканың өткен тарихында мұндай түрдің кем дегенде екінші бір мысалы болуы тиіс еді.

Сын

Дрейк теңдеуіне сын әртүрлі. Біріншіден, теңдеудегі көптеген шарттар негізінен немесе толығымен болжамға негізделген. Жұлдыздардың пайда болу деңгейі жақсы белгілі, ал планеталардың кездесуі теориялық және байқау негізінде, бірақ теңдеудегі басқа шарттар тым болжамдық болып табылады. Бұл белгісіздіктер физикада емес, өмірдің, интеллектінің және өркениеттің эволюциясы туралы қазіргі түсінігімізге байланысты. Кейбір параметрлер үшін статистикалық бағалау мүмкін емес, себебі тек бір ғана мысал белгілі. Соның салдарынан теңдеуді қандай да бір нақты қорытындыға келу үшін қолдануға болмайды, ал қателік маржасы өте зор, кейбір адамдар қабылдайтын немесе мағыналы деп санайтыннан әлдеқайда асып түседі. Басқалары теңдеудің біздің ғалам туралы түсінігіміз жетілмеген кезде жасалғанын атап көрсетеді. Астрофизик Итан Сигел былай деді:

Мұндай сынға жауап ретінде, Дрейк теңдеуі қазіргі уақытта өлшенбеген параметрлер туралы болжамдарды қамтитындықтан, оның мақсаты осы тақырыптар бойынша диалогты ынталандыру болды. Содан кейін тәжірибе жүзінде қалай іс-әрекет ету керектігіне назар аударылады. Шындығында, Дрейк бастапқыда теңдеуді Грин Банк конференциясында талқылау үшін күнтізбенің бір бөлігі ретінде жасаған.

Ферми парадоксы

Он миллион жылға созылған өркениет, тіпті қазіргі технологиямен болжауға болатын баяу жылдамдықпен болса да, бүкіл галактикаға таралуы мүмкін. Дегенмен, осы галактикада да, 2 триллион галактикадан тұратын байқаланатын ғаламда да, басқа жерде өркениеттердің немесе зиялы тіршіліктің нақты белгілері табылмады. Осы тұрғысынан алғанда, тірі организмдердің барлық қолжетімді аумақты толтыру (немесе кемінде зерттеу) қабілеті – жалпыға ортақ қасиет сияқты көрінеді, сондықтан Жерге бұрыннан отарлау жасалған немесе кемінде бір рет сапар жасалған болуы керек, бірақ мұндай дәлелдер жоқ. Осы себепті Фермидің «Барлығы қайда?» деген сұрағы туындайды. Бұл байланыс жоқтығын түсіндіру үшін көптеген түсіндірмелер ұсынылды; 2015 жылы жарық көрген бір кітапта 75 түрлі түсіндірме қарастырылған. Дрейк теңдеуіне сәйкес, түсіндірмелерді үш топқа бөлуге болады: зиялы өркениеттердің аз болуы. Бұл кем дегенде алғашқы бірнеше шарттардың (R∗ · fp · ne · fl · fi) бірінің төмен мәнге ие екенін көрсетеді. Ең көп күдік тудыратыны – fi, бірақ сирек кездесетін Жер гипотезасы сияқты түсіндірмелер ne шарттарының кішкентай екенін көрсетеді. Зиялы өркениеттер бар, бірақ біз оның ешқандай белгісін байқамаймыз, яғни fc шартының төмен екендігін білдіреді. Типик аргументтерге өркениеттердің бір-бірінен тым алыс қашықтықта болуы, бүкіл галактикаға таралудың өте қымбатқа түсуі, өркениеттердің сигналдарды тек қысқа мерзімге ғана таратуы, байланыстың қауіпті болуы және тағы басқалары жатады. Зиялы және коммуникацияға қабілетті өркениеттердің өмір сүру мерзімі қысқа, яғни L шартының төмен екендігін көрсетеді. Дрейк көптеген сыртқы өркениеттердің пайда болатынын болжады және мұндай өркениеттердің дәлелдерінің жоқтығының себебі – технологиялық өркениеттердің тез жоғалып кетуімен байланысты болуы мүмкін деп есептеді. Типик түсіндірмелерге зиялы тіршіліктің өзін-өзі жоюға бейімділігі, зиялы тіршіліктің басқаларды жоюға бейімділігі, табиғи құбылыстардың салдарынан жойылуы және тағы басқалары жатады. Бұл ойлар Ұлы сүзгі гипотезасына алып келеді, онда жұлдыздардың көптігіне қарамастан сыртқы өркениеттердің байқалмауының себебі – процестің кем дегенде бір қадамының соңғы нәтижені азайту үшін сүзгі ретінде әрекет етуі керек екенін көрсетеді. Бұл көзқарас бойынша, зиялы тіршіліктің пайда болуы өте қиын болуы мүмкін, немесе технологиялық жағынан дамыған өркениеттердің өмір сүру мерзімі немесе олардың өмір сүруін көрсету кезеңі салыстырмалы түрде қысқа болуы керек. Андерс Сандберг, Эрик Дрекслер және Тоби Орд жасаған талдау «көзге көрінетін ғаламшарымызда басқа зиялы тіршілік жоқ болуының ықтималдығы жоғары екенін» көрсетеді.

A civilization lasting for tens of millions of years could be able to spread throughout the galaxy, even at the slow speeds foreseeable with present day technology. However, no confirmed signs of civilizations or intelligent life elsewhere have been found, either in this Galaxy or in the observable universe of 2 trillion galaxies. According to this line of thinking, the tendency to fill (or at least explore) all available territory seems to be a universal trait of living things, so the Earth should have already been colonized, or at least visited, but no evidence of this exists. Hence Fermi's question "Where is everybody?". A large number of explanations have been proposed to explain this lack of contact; a book published in 2015 elaborated on 75 different explanations. In terms of the Drake Equation, the explanations can be divided into three classes:

Few intelligent civilizations ever arise. This is an argument that at least one of the first few terms, R∗ · fp · ne · fl · fi, has a low value. The most common suspect is fi, but explanations such as the rare Earth hypothesis argue that ne is the small term. Intelligent civilizations exist, but we see no evidence, meaning fc is small. Typical arguments include that civilizations are too far apart, it is too expensive to spread throughout the galaxy, civilizations broadcast signals for only a brief period of time, communication is dangerous, and many others. The lifetime of intelligent, communicative civilizations is short, meaning the value of L is small. Drake suggested that a large number of extraterrestrial civilizations would form, and he further speculated that the lack of evidence of such civilizations may be because technological civilizations tend to disappear rather quickly. Typical explanations include it is the nature of intelligent life to destroy itself, it is the nature of intelligent life to destroy others, they tend to be destroyed by natural events, and others. These lines of reasoning lead to the Great Filter hypothesis, which states that since there are no observed extraterrestrial civilizations despite the vast number of stars, at least one step in the process must be acting as a filter to reduce the final value. According to this view, either it is very difficult for intelligent life to arise, or the lifetime of technologically advanced civilizations, or the period of time they reveal their existence must be relatively short. An analysis by Anders Sandberg, Eric Drexler and Toby Ord suggests "a substantial ex ante probability of there being no other intelligent life in our observable universe".

Көркем әдебиет пен танымал мәдениетте

Бұл теңдеуді Джин Родденберри өзі жасаған "Жұлдыздар жолы" телесериалындағы мекенделген планеталардың көптігін қолдайтын аргумент ретінде келтірген. Бірақ Родденберриде теңдеу болмаған, сондықтан ол бастапқы ұсынысы үшін оны "құрастыруға" мәжбүр болды. Родденберри құрастырған теңдеу:

Родденберридің теңдеудің ойдан шығарылған нұсқасына қатысты Дрейк өзі, бірінші дәрежеге көтерілген санның мәні сол санның өзі екенін айтты. NASA-ның Europa Clipper миссиясындағы естелік тақтада АҚШ ақыны Ада Лимонның өлеңі, 103 тілдегі "су" сөзінің толқынды суреттері, Дрейк теңдеуі және планета ғалымы Рон Грилидің суреті бейнеленген.