Оценка числа внеземных цивилизаций: Уравнение Дрейка

Уравнение Дрейка: оценка вероятности существования внеземных цивилизаций в Млечном Пути. Формула для стимулирования научных дискуссий SETI и поиска жизни.

17 мин чтения

100%

Источник: Drake equation — Wikipedia

Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.

Содержание

Введение

Оценка внеземных цивилизаций
Уравнение Фрэнка Дрейка

Уравнение Дрейка – это вероятностный аргумент, используемый для оценки числа активных, способных к коммуникации внеземных цивилизаций в галактике Млечный Путь. Уравнение было сформулировано Фрэнком Дрейком в 1961 году не с целью количественной оценки числа цивилизаций, а как способ стимулировать научную дискуссию на первой научной конференции, посвященной поиску внеземного разума (SETI). Уравнение суммирует основные концепции, которые ученым необходимо учитывать, размышляя о возможности существования другой разумной жизни, использующей радиосвязь.

История

В сентябре 1959 года физики Джузеппе Коккони и Филип Моррисон опубликовали в журнале Nature статью с провокационным названием «В поисках межзвездных коммуникаций». Коккони и Моррисон утверждали, что радиотелескопы стали достаточно чувствительными для приема передач, которые могли бы излучать в космос цивилизации, вращающиеся вокруг других звезд. Они предположили, что такие сообщения могут передаваться на длине волны 21 см (1420,4 МГц). Это длина волны радиоизлучения нейтрального водорода – самого распространенного элемента во Вселенной, и они рассуждали, что другие разумные существа могут рассматривать это как логическую отметку в радиоспектре. Через два месяца профессор астрономии Гарвардского университета Харлоу Шэпли размышлял о количестве обитаемых планет во Вселенной, заявив: «Во Вселенной 10 миллионов, миллионов, миллионов солнц (10 с 18 нулями), подобных нашему. Одна из миллиона имеет планеты на орбите. И только одна из миллиона миллионов обладает правильной комбинацией химических веществ, температуры, воды, дня и ночи для поддержания планетарной жизни, какой мы ее знаем. По этим расчетам получается приблизительно 100 миллионов миров, где жизнь была создана эволюцией». Семью месяцами позже, после публикации статьи Коккони и Моррисона, Дрейк начал поиск внеземного разума в эксперименте под названием «Проект Озма». Это был первый систематический поиск сигналов от коммуникативных внеземных цивилизаций. Используя антенну Национальной радиоастрономической обсерватории в Грин-Бэнке, Западная Вирджиния, Дрейк наблюдал за двумя ближайшими звездами, подобными Солнцу: Эпсилон Эридани и Тау Кита, медленно сканируя частоты вблизи длины волны 21 см в течение шести часов в день с апреля по июль 1960 года. Планируя встречу, я осознал за несколько дней до ее начала, что нам нужна повестка дня. И я записал все, что необходимо знать, чтобы оценить сложность обнаружения внеземной жизни. И, взглянув на эти факторы, стало очевидно, что при их перемножении получается число N – количество обнаруживаемых цивилизаций в нашей галактике. Этот поиск был ориентирован на радиодиапазон и не предполагал поиск примитивных или первобытных форм жизни. 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

Десять участников были организатором конференции Дж. Питер Пирман, Фрэнк Дрейк, Филип Моррисон, бизнесмен и радиолюбитель Дана Атчли, химик Мелвин Кальвин, астроном Су Шу Хуан, нейробиолог Джон С. Лилли, изобретатель Барни Оливер, астроном Карл Саган и радиоастроном Отто Струве. Эти участники назвали себя «Орденом дельфина» (в честь работы Лилли по коммуникации дельфинов) и увековечили свою первую встречу мемориальной доской в зале обсерватории.

Полезность

Уравнение Дрейка представляет собой обобщение факторов, влияющих на вероятность обнаружения нами радиосигналов от разумной внеземной жизни. Последние три параметра – fi, fc и L – неизвестны и чрезвычайно сложны для оценки, их значения могут различаться на много порядков величины (см.). Таким образом, ценность уравнения Дрейка заключается не в его решении, а в осмыслении множества концепций, которые ученым необходимо учитывать, размышляя о возможности существования жизни в других местах Вселенной.

В рамках существующих человеческих технологий любой практический поиск внеземного разума неизбежно сводится к поиску проявлений развитой инопланетной технологии. Даже спустя 50 лет уравнение Дрейка сохраняет свою основополагающую важность, поскольку оно служит «дорожной картой» знаний, необходимых для ответа на этот фундаментальный экзистенциальный вопрос.

Текущие оценки

В этом разделе обсуждаются и предпринимается попытка составить список наиболее точных на сегодняшний день оценок параметров уравнения Дрейка.

Скорость звездного роста в этой Галактике,

Расчеты, проведенные в 2010 году НАСА и Европейским космическим агентством, показывают, что скорость звездообразования в этой Галактике составляет около 500 000 масс Солнца в год. Чтобы получить количество образующихся звезд в год, мы делим это значение на функцию начальной массы (IMF) для звезд, где средняя масса новой звезды составляет около одной массы Солнца. Это дает скорость звездообразования примерно 1,5–3 звезды в год.

Часть звезд, у которых есть планеты,

Анализ обзоров по микролинзированию в 2012 году показал, что fp может приближаться к 1 – то есть, планеты вращаются вокруг звезд как правило, а не являются исключением; и что на каждую звезду Млечного Пути приходится одна или несколько связанных планет.

Среднее количество планет, которые могут поддерживать жизнь на одну звезду, у которой есть планеты,

В ноябре 2013 года астрономы, основываясь на данных космической миссии «Кеплер», сообщили, что в обитаемых зонах звёзд, подобных Солнцу, и красных карликов в галактике Млечный Путь может находиться до 40 миллиардов планет размером с Землю. По оценкам, 11 миллиардов из этих планет могут вращаться вокруг звёзд, подобных Солнцу. Поскольку в галактике около 100 миллиардов звёзд, это означает, что произведение fp · ne составляет примерно 0,4. Ближайшая планета в обитаемой зоне — Проксима Центавра b, находящаяся на расстоянии около 4,2 световых лет. На встрече в Грин-Бэнк был достигнут консенсус, что минимальное значение ne находится в диапазоне от 3 до 5. Голландский научный журналист Говерт Шиллинг считает эту оценку оптимистичной. Брэд Гибсон, Йешэ Феннер и Чарли Линевивер установили, что около 10% звёздных систем в галактике Млечный Путь потенциально пригодны для жизни, поскольку содержат тяжёлые элементы, удалены от сверхновых и достаточно стабильны во времени. Открытие многочисленных газовых гигантов на близких орбитах вокруг своих звёзд ставит под сомнение возможность выживания планет, поддерживающих жизнь, в процессе формирования звёздных систем. Так называемые «горячие юпитеры» могут мигрировать с дальних орбит на близкие, нарушая при этом орбиты обитаемых планет. С другой стороны, разнообразие звёздных систем, способных иметь обитаемые зоны, не ограничивается только звёздами, подобными Солнцу, и планетами размером с Землю. В настоящее время предполагается, что даже планеты, находящиеся в приливной блокировке вблизи красных карликов, могут иметь обитаемые зоны, хотя вспышечная активность этих звёзд может этому препятствовать. Возможность существования жизни на спутниках газовых гигантов (таких как Европа — спутник Юпитера, или Титан и Энцелад — спутники Сатурна) добавляет дополнительную неопределённость к этой оценке. Авторы гипотезы о редкой Земле предлагают ряд дополнительных ограничений для обитаемости планет, включая расположение в галактических зонах с достаточно низким уровнем радиации, высокой металличностью звёзд и достаточно низкой плотностью, чтобы избежать чрезмерной астероидной бомбардировки. Они также утверждают, что необходима планетарная система с крупными газовыми гигантами, обеспечивающими защиту от бомбардировок, но без «горячих юпитеров», а также планета с тектоникой плит, крупным спутником, создающим приливные бассейны, и умеренным наклоном оси для обеспечения сезонных изменений.

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.

Часть из вышеперечисленного, которая фактически развивается в жизнь,

Геологические данные, полученные на Земле, указывают на то, что fl может быть высоким; жизнь на Земле, по-видимому, возникла примерно в то же время, что и благоприятные для этого условия, что позволяет предположить, что абиогенез может быть относительно распространенным, когда условия становятся подходящими. Однако эти данные основаны только на изучении Земли (единственной модельной планеты) и содержат антропный уклон, поскольку планета для исследования была выбрана не случайным образом, а организмами, которые уже её населяют (нами). С точки зрения классического проверки гипотез, без предположения, что базовое распределение fl одинаково для всех планет в Млечном Пути, число степеней свободы равно нулю, что не позволяет делать какие-либо обоснованные оценки. Обнаружение жизни (или свидетельств прошлой жизни) на Марсе, Европе, Энцеладе или Титане, развившейся независимо от земной жизни, подразумевало бы значение fl, близкое к 1. Хотя это увеличило бы число степеней свободы с нуля до единицы, значительная неопределенность в любой оценке сохранялась бы из-за малого размера выборки и вероятности того, что они на самом деле не являются независимыми. В противовес этому аргументу стоит тот факт, что нет никаких доказательств того, что абиогенез происходил на Земле более одного раза – то есть вся земная жизнь произошла от общего предка. Если бы абиогенез был более распространенным явлением, можно было бы предположить, что он происходил на Земле несколько раз. Ученые искали подтверждение этому, изучая бактерии, не связанные с другими формами жизни на Земле, но пока не обнаружили таковых. Также возможно, что жизнь возникала несколько раз, но другие ветви эволюции были вытеснены, вымерли в ходе массовых вымираний или были утрачены иным образом. Биохимики Фрэнсис Крик и Лесли Оргель особо подчеркивали эту неопределенность: «На данный момент у нас нет никаких средств узнать», «вероятно ли, что мы одиноки в галактике (Вселенной)», или же «галактика может быть изобилует жизнью самых разных форм». В качестве альтернативы абиогенезу на Земле они выдвинули гипотезу направленной панспермии, согласно которой земная жизнь началась с «микроорганизмов, намеренно отправленных технологической цивилизацией с другой планеты посредством специального беспилотного космического корабля большой дальности». В 2020 году в статье ученых из Университета Ноттингема был предложен принцип «астробиологического Коперника», основанный на принципе посредственности, и высказано предположение, что «разумная жизнь будет формироваться на других [подобных Земле] планетах так же, как это произошло на Земле, и в течение нескольких миллиардов лет жизнь будет формироваться автоматически как естественная часть эволюции». В рамках этой модели fl, fi и fc установлены на вероятность 1 (определенность). Полученные в результате вычисления показывают, что в галактике существует более тридцати современных технологических цивилизаций (без учета погрешностей).

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).

Часть из вышеперечисленного, которая развивает разумную жизнь,

Эта величина остается особенно спорной. Те, кто склоняется к низким значениям, например, биолог Эрнст Майр, указывают на то, что из миллиардов видов, существовавших на Земле, разумным стал лишь один, и на основании этого делают вывод о крайне малом значении fi. Аналогично, гипотеза о редкой Земле, несмотря на ранее указанное низкое значение ne, также считает, что низкое значение fi оказывает доминирующее влияние на анализ. Сторонники более высоких значений отмечают общую тенденцию к увеличению сложности жизни с течением времени и заключают, что возникновение интеллекта почти неизбежно, что подразумевает приближение fi к 1. Скептики указывают на широкий диапазон значений этого и других факторов, что делает все оценки ненадежными. (См. раздел «Критика»). Кроме того, хотя жизнь, по-видимому, возникла вскоре после формирования Земли, кембрийский взрыв, в результате которого появилось большое разнообразие многоклеточных организмов, произошел спустя значительное время после образования Земли, что позволяет предположить, что для этого были необходимы особые условия. Некоторые сценарии, такие как гипотеза «Земля-снежок» или исследования массовых вымираний, указывают на то, что жизнь на Земле относительно хрупка. Исследования возможных следов жизни на Марсе имеют значение, поскольку обнаружение жизни, возникшей на Марсе, но впоследствии исчезнувшей, могло бы повысить оценку fl, но показало бы, что в половине известных случаев разумная жизнь не развилась. Оценки fi были скорректированы с учетом открытия того, что орбита Солнечной системы в галактике имеет круговую форму и находится на таком расстоянии, что она остается вне спиральных рукавов в течение десятков миллионов лет (избегая воздействия излучения новых звезд). Кроме того, большая Луна Земли может способствовать эволюции жизни, стабилизируя ось вращения планеты. Ведутся количественные исследования, направленные на определение… Одним из примеров является байесовский анализ, опубликованный в 2020 году. В заключении автор предостерегает, что данное исследование применимо к условиям Земли. С точки зрения байесовского анализа, исследование подтверждает возможность формирования интеллекта на планете с идентичными условиями Земли, но не делает этого с высокой степенью уверенности. Планетарный ученый Паскаль Ли из Института SETI предполагает, что эта доля очень мала (0,0002). Он основывал эту оценку на том, сколько времени потребовалось Земле для развития разумной жизни (1 миллион лет после эволюции Homo erectus, по сравнению с 4,6 миллиардами лет с момента формирования Земли).

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).

Часть из них обнаруживает свое существование через сигнал, выпускаемый в космос.

Для целенаправленной коммуникации, единственный имеющийся у нас пример (Земля) не осуществляет активного обмена информацией, хотя предпринимаются некоторые попытки, охватывающие лишь незначительную часть звезд, которые могут искать признаки человеческого присутствия. (Например, сообщение Аресибо). Существует множество спекуляций о том, почему внеземная цивилизация может существовать, но при этом не вступать в контакт. Однако, целенаправленная коммуникация не является обязательной, и расчеты показывают, что технологии, существующие на Земле сейчас или в ближайшем будущем, вполне могут быть обнаружены цивилизациями, чей уровень развития лишь немного превосходит человеческий. Исходя из этого, Землю можно считать цивилизацией, осуществляющей коммуникацию. Другой вопрос заключается в том, какая доля цивилизаций в галактике находится на достаточно близком расстоянии, чтобы мы могли их обнаружить, при условии, что они передают сигналы. Например, существующие на Земле радиотелескопы могли бы зарегистрировать радиосигналы Земли лишь с расстояния порядка светового года.

В течение жизни такой цивилизации, в которой она передает свои сигналы в космос,

Майкл Шермер оценил L в 420 лет, основываясь на продолжительности существования шестидесяти исторических земных цивилизаций. Используя 28 цивилизаций, возникших после Римской империи, он вычисляет значение в 304 года для "современных" цивилизаций. Также, исходя из результатов Майкла Шермера, можно утверждать, что за упадком большинства этих цивилизаций следовали более поздние цивилизации, перенявшие их технологии, поэтому сомнительно считать их отдельными цивилизациями в контексте уравнения Дрейка. В расширенной версии, учитывающей число повторных появлений, эта нечеткость в определении отдельных цивилизаций не влияет на конечный результат, поскольку смену цивилизаций можно рассматривать как увеличение числа повторных появлений, а не увеличение L, утверждая, что цивилизация возрождается в форме преемственных культур. Более того, поскольку ни одна из них не могла осуществлять межзвездную коммуникацию, метод сравнения с историческими цивилизациями можно считать невалидным. Дэвид Гринспун утверждал, что как только цивилизация достигает достаточного уровня развития, она может преодолеть все угрозы своему существованию. В этом случае она будет существовать неопределенно долго, что делает значение L потенциально равным миллиардам лет. Если это так, то он предполагает, что галактика Млечный Путь могла неуклонно накапливать развитые цивилизации с момента своего формирования. Он предлагает заменить последний фактор L на fIC · T, где fIC – это доля цивилизаций, способных к коммуникации, которые становятся "бессмертными" (в том смысле, что они просто не исчезают), а T – продолжительность времени, в течение которого этот процесс происходит. Преимущество этого подхода заключается в том, что T будет относительно легко определить, поскольку это будет лишь некоторая доля возраста Вселенной. Также была высказана гипотеза, что как только цивилизация узнает о существовании более развитой, её долговечность может возрасти, поскольку она сможет учиться на опыте другой. Астроном Карл Саган полагал, что все параметры, за исключением продолжительности жизни цивилизации, относительно высоки, и определяющим фактором количества цивилизаций во Вселенной является именно продолжительность жизни цивилизации, или, иными словами, способность технологических цивилизаций избежать самоуничтожения. В случае Сагана уравнение Дрейка стало мощным стимулом для его интереса к экологическим проблемам и его усилий по предупреждению об опасностях ядерной войны. Интеллектуальная цивилизация может быть не органической, поскольку некоторые предполагают, что искусственный общий интеллект может заменить человечество.

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.

Возможные бывшие технологические цивилизации

В 2016 году Адам Франк и Вудрафф Салливан модифицировали уравнение Дрейка, чтобы определить, насколько маловероятным должно быть возникновение технологического вида на данной обитаемой планете, чтобы Земля оказалась единственным технологическим видом, когда-либо возникшим, в двух случаях: (а) в нашей Галактике и (б) во Вселенной в целом. Задавая этот иной вопрос, удается исключить неопределенности, связанные со временем жизни видов и возможностью одновременной коммуникации. Поскольку количество обитаемых планет на звезду сегодня можно достаточно точно оценить, единственной неизвестной в уравнении Дрейка остается вероятность того, что на обитаемой планете когда-либо возникнет технологический вид в течение всего времени ее существования. Чтобы Земля была единственным технологическим видом, когда-либо существовавшим во Вселенной, они рассчитали, что вероятность возникновения технологического вида на любой обитаемой планете должна быть меньше 2,5. Аналогично, чтобы Земля была единственным случаем существования технологического вида за всю историю нашей Галактики, вероятность того, что планета в обитаемой зоне когда-либо станет домом для технологического вида, должна быть меньше 1,7 (примерно 1 к 60 миллиардам). Полученное значение для Вселенной указывает на то, что крайне маловероятно, что Земля является единственным местом, где когда-либо возник технологический вид. С другой стороны, для нашей Галактики необходимо предположить, что менее чем на одной из 60 миллиардов обитаемых планет возникает технологический вид, чтобы за всю историю Галактики не появилось как минимум еще одного такого вида.

Критика

Критика уравнения Дрейка многогранна. Во-первых, многие из его параметров в значительной степени или полностью основаны на предположениях. Скорость образования звёзд хорошо известна, а распространённость планет имеет прочную теоретическую и наблюдательную базу, но остальные параметры уравнения становятся крайне спекулятивными. Неопределённость связана с современным пониманием эволюции жизни, разума и цивилизации, а не с физикой. Для некоторых параметров, где известен лишь один пример, статистические оценки невозможны. В конечном итоге, уравнение нельзя использовать для получения каких-либо однозначных выводов, а погрешность результата огромна, значительно превышая то, что некоторые считают допустимым или осмысленным. Другие отмечают, что уравнение было сформулировано до того, как наше понимание Вселенной достигло зрелости. Астрофизик Итан Сигель сказал:

Один из ответов на такую критику заключается в том, что, несмотря на то, что уравнение Дрейка в настоящее время включает в себя спекуляции относительно не измеренных параметров, оно изначально задумывалось как способ стимулировать обсуждение этих вопросов. Тогда в центре внимания оказывается вопрос о том, как двигаться вперёд экспериментально. Действительно, Дрейк изначально сформулировал уравнение лишь как повестку дня для дискуссии на конференции в Грин-Банке.

Парадокс Ферми

Цивилизация, просуществовавшая десятки миллионов лет, могла бы распространиться по всей галактике, даже с медленными скоростями, достижимыми с помощью современных технологий. Однако подтвержденных признаков цивилизаций или разумной жизни ни в нашей Галактике, ни в наблюдаемой Вселенной, состоящей из 2 триллионов галактик, обнаружено не было. Исходя из этой логики, стремление заполнить (или, по крайней мере, исследовать) всю доступную территорию представляется универсальным свойством живых существ, поэтому Земля должна была быть уже колонизирована или, как минимум, посещена, но никаких свидетельств этого не существует. Отсюда вопрос Ферми: "Где же все?". Для объяснения отсутствия контакта было предложено множество объяснений; в книге, опубликованной в 2015 году, подробно рассмотрено 75 различных вариантов. С точки зрения уравнения Дрейка, эти объяснения можно разделить на три класса:

Возникновение разумных цивилизаций – крайне редкое явление. Этот аргумент заключается в том, что по крайней мере один из первых нескольких членов уравнения – R∗ · fp · ne · fl · fi – имеет низкое значение. Наиболее вероятным кандидатом является fi, но такие гипотезы, как гипотеза о редкой Земле, утверждают, что малым является ne. Разумные цивилизации существуют, но мы не наблюдаем никаких свидетельств их существования, то есть fc мало. Типичные аргументы включают в себя то, что цивилизации слишком далеко друг от друга, распространение по галактике слишком затратно, цивилизации передают сигналы лишь короткий период времени, коммуникация опасна и многое другое. Продолжительность жизни разумных, общающихся цивилизаций невелика, а значит, значение L мало. Дрейк предполагал, что сформируется большое количество внеземных цивилизаций, и далее высказал предположение, что отсутствие доказательств их существования может быть связано с тем, что технологические цивилизации, как правило, довольно быстро исчезают. Типичные объяснения включают в себя: склонность разумной жизни к самоуничтожению, склонность разумной жизни к уничтожению других, подверженность уничтожению природными катаклизмами и другие факторы. Эти рассуждения приводят к гипотезе Великого фильтра, которая утверждает, что поскольку наблюдаемых внеземных цивилизаций нет, несмотря на огромное количество звезд, по крайней мере один из этапов процесса должен выступать в роли фильтра, уменьшающего конечное значение. Согласно этой точке зрения, либо возникновение разумной жизни – крайне сложный процесс, либо продолжительность жизни технологически развитых цивилизаций, либо период времени, в течение которого они демонстрируют свое существование, относительно коротки. Анализ Андерса Сандберга, Эрика Дрекслера и Тоби Орда предполагает "значительную априорную вероятность отсутствия другой разумной жизни в нашей наблюдаемой Вселенной".

В художественной литературе и популярной культуре

Уравнение было приведено Джином Родденберри как аргумент в пользу множественности обитаемых планет, показанных в телесериале «Звёздный путь», созданном им. Однако у Родденберри не было под рукой самого уравнения, и ему пришлось «придумать» его для первоначального предложения. Придуманное Родденберри уравнение выглядит следующим образом:

Что касается вымышленной версии уравнения, предложенной Родденберри, сам Дрейк заметил, что число в первой степени равно самому себе. На памятной табличке, установленной на борту миссии NASA «Europa Clipper», изображены стихотворение лауреата поэзии США Ады Лимон, волновые формы слова «вода» на 103 языках, уравнение Дрейка и портрет планетолога Рона Грили.