Γαλαξιακός οικισμός και το παράδοξο Fermi
Ένα διαστημικό είδος θα μπορούσε εύκολα να εγκατασταθεί σε ολόκληρο τον Γαλαξία μας δεδομένου δισεκατομμυρίων ετών. Ωστόσο, το γεγονός είναι ότι δεν υπάρχει προφανές στο ηλιακό μας σύστημα αυτή τη στιγμή. Η υποτιθέμενη ασυνέπεια μεταξύ αυτών των δηλώσεων είναι το παράδοξο Fermi, που πήρε το όνομά του από τον βραβευμένο με Νόμπελ φυσικό που υποτίθεται ότι το διατύπωσε πρώτος. Σε μια ορατή διατύπωση του παραδόξου Fermi, ο Αμερικανός αστροφυσικός Michael H. Hart αποκάλεσε την έλλειψη εξωγήινων όντων ή τεχνουργημάτων στη Γη σήμερα «Γεγονός Α». Έδειξε ότι οι περισσότερες αντιρρήσεις για το συμπέρασμά του -ότι ένας διαστημικός πολιτισμός θα μπορούσε να έχει διασχίσει τον γαλαξία μέχρι τώρα- προέρχονται είτε από την έλλειψη εκτίμησης για τα χρονοδιαγράμματα που εμπλέκονται (χρειάζεται μια μικρή παρέκταση από την τρέχουσα ανθρώπινη τεχνολογία για την απόκτηση διαστρικών πλοίων, και μάλιστα αργή τα πλοία μπορούν να διασχίσουν τον γαλαξία μας σε λιγότερο χρόνο από την ηλικία του γαλαξία) ή αλλιώς η αμφίβολη υπόθεση ότι όλα τα μέλη όλων των εξωγήινων ειδών θα αποφύγουν για πάντα τις συμπεριφορές αποικισμού (ένα παράδειγμα αυτού που έχω αποκαλέσει το μονοπολιτισμικό λάθος).
Ο Γουίλιαμ Νιούμαν και ο Καρλ Σάγκαν έγραψαν αργότερα μια σημαντική αντίκρουση στο έργο του Χαρτ, στην οποία υποστήριξαν ότι τα χρονοδιαγράμματα για τον πληθυσμό ολόκληρου του γαλαξία μπορεί να είναι αρκετά μεγάλα. Συγκεκριμένα, σημείωσαν ότι τα μέτωπα αποικισμού που περιγράφει ο Χαρτ μέσω του Γαλαξία μας ενδέχεται να κινηθούν πολύ πιο αργά από την ταχύτητα των πλοίων αποικισμού, εάν οι ρυθμοί αύξησης του πληθυσμού τους ήταν τόσο χαμηλοί που χρειαζόταν να εξαπλωθούν σε κοντινά αστέρια πολύ σπάνια. Υποστήριξαν επίσης ότι το να είσαι μακρόβιος πολιτισμός δεν συνάδει με το να είσαι ταχέως επεκτεινόμενος πολιτισμός, επομένως κάθε είδος που τείνει να εγκατασταθεί στον γαλαξία δεν θα διαρκούσε αρκετά για να πετύχει. Με άλλα λόγια, σκέφτηκαν ότι ο γαλαξίας θα μπορούσε να γεμίσει τόσο με βραχύβιους ταχέως επεκτεινόμενους πολιτισμούς που δεν φτάνουν πολύ μακριά όσο και με μακροχρόνιους αργά επεκτεινόμενους πολιτισμούς που δεν έχουν φτάσει πολύ μακριά - σε κάθε περίπτωση, δεν είναι περίεργο που εμείς δεν έχουν επισκεφθεί.
Σε μια εργασία του 2014 για το θέμα, οι συνάδελφοί μου και εγώ αντικρούσαμε πολλούς από αυτούς τους ισχυρισμούς. Συγκεκριμένα, υποστηρίξαμε ότι δεν πρέπει να συγχέουμε την αύξηση του πληθυσμού σε έναν μόνο οικισμό με αυτήν όλων των οικισμών . Δεν υπάρχει λόγος να υποθέσουμε ότι η αύξηση του πληθυσμού, η εξάντληση των πόρων ή ο υπερπληθυσμός οδηγεί στη δημιουργία νέων οικισμών ή ότι ένας μικρός, βιώσιμος οικισμός ποτέ να λανσάρει ένα νέο πλοίο εποικισμού. Εύκολα μπορεί κανείς να φανταστεί ένα ταχέως αναπτυσσόμενο δίκτυο μικρών βιώσιμων οικισμών (πράγματι, οι πρώτες ανθρώπινες μεταναστεύσεις σε ολόκληρο τον κόσμο πιθανότατα έμοιαζαν πολύ με αυτό).
Ένας άλλος παράγοντας επηρεάζει τους αριθμούς των Newman και Sagan στα χρονοδιαγράμματα και τις ταχύτητες του αποικισμού. Το μεγαλύτερο μέρος της προηγούμενης εργασίας σε αυτό το θέμα εκμεταλλεύεται μοντέλα διήθησης, στα οποία τα πλοία κινούνται σε ένα στατικό δισδιάστατο υπόστρωμα αστεριών. Σε αυτά τα μοντέλα, τα πλοία οικισμού που εκτοξεύουν αστέρι μπορούν να εγκαταστήσουν γρήγορα όλα τα κοντινά αστέρια, περιορίζοντας τον αριθμό των αστεριών που μπορεί να εγκατασταθεί. Αλλά τα πραγματικά αστέρια κινούνται σε τρεις διαστάσεις, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να μεταφέρουν τους οικισμούς τους σε τροχιά σε όλο τον γαλαξία και ότι ένας οικισμός θα έχει πάντα νέα νέα αστέρια για να εγκατασταθούν εάν περιμένει αρκετά.
Ο Jonathan Carroll-Nellenback, στο Πανεπιστήμιο του Ρότσεστερ με τον Άνταμ Φρανκ, πριν από λίγο καιρό τελείωσε τη δουλειά του, με τον Κάλεμπ Σαρφ και εμένα, σε αναλυτικά και αριθμητικά μοντέλα για το πώς θα συμπεριφερόταν ένα ρεαλιστικό μέτωπο οικισμών σε ένα πραγματικό αέριο αστεριών, χαρακτηριστικό του γαλαξιακό δίσκο στην απόστασή μας από το γαλαξιακό κέντρο. Οι μεγάλες προόδους εδώ είναι μερικές:
- Η Carroll-Nellenback επικύρωσε έναν αναλυτικό φορμαλισμό για μέτωπα επέκτασης οικισμών με αριθμητικά μοντέλα για ένα ρεαλιστικό αέριο αστεριών.
- Υπολόγισε για πεπερασμένες ζωές οικισμών, την ιδέα ότι μόνο ένα μικρό κλάσμα αστεριών θα είναι ικανό να καθιζάνει, και διερεύνησε τα όρια των πολύ αργών και σπάνιων πλοίων εποικισμού.
- Εξερεύνησε επίσης μια σειρά από συμπεριφορές οικισμών για να δει πώς εξαρτώνται από αυτές τα μέτωπα των γαλαξιακών οικισμών.
Είναι σημαντικό να έχουμε κατά νου την ιδέα ότι δεν είναι όλα τα αστέρια ικανά να εγκατασταθούν. Ο Άνταμ Φρανκ το αποκαλεί φαινόμενο Aurora, μετά το μυθιστόρημα του Kim Stanley Robinson στο οποίο ένα σύστημα είναι «κατοικήσιμο, αλλά δεν μπορεί να εγκατασταθεί».
Τα αποτελέσματα είναι αρκετά προσεγμένα. Όταν αφήνουμε τους οικισμούς να συμπεριφέρονται ανεξάρτητα, το επιχείρημα του Χαρτ φαίνεται αρκετά καλό, ακόμη και όταν τα μέτωπα οικισμών είναι αργά. Ακόμα κι αν όλα τα πλοία έχουν πολύ περιορισμένη εμβέλεια (μόνο μπορούν να φτάσουν, ας πούμε, τα πλησιέστερα αστέρια στη Γη) και ακόμα κι αν δεν είναι ταχύτερα από τα διαστρικά πλοία μας σήμερα (όπως το Voyager 2), διαπιστώνουμε ότι μπορούν ακόμα να διευθετήσουν το ολόκληρος ο Γαλαξίας σε λιγότερο από τη διάρκεια ζωής του, υποστηρίζοντας την έκδοση του Χαρτ για το Παράδοξο Φέρμι.
Η Carroll-Nellenback διερευνά επίσης καθεστώτα όπου έχουν ήμουν εδώ, αλλά απλά δεν το προσέχουμε γιατί ήταν πολύ καιρό πριν. Ο Frank και ο Gavin Schmidt διερεύνησαν αυτή τη δυνατότητα στην εργασία τους Silurian Hypothesis, και έκανα κάτι παρόμοιο στην εργασία μου για τα «προηγούμενα αυτόχθονα τεχνολογικά είδη» στο ηλιακό σύστημα. Η ιδέα είναι ότι το "Γεγονός Α" ισχύει μόνο για τεχνολογία που έχει επισκεφθεί πολύ πρόσφατα ή επισκέφτηκε και στη συνέχεια παρέμεινε μόνιμα . Οποιαδήποτε τεχνολογία στη Γη ή στο ηλιακό σύστημα που δεν συντηρείται ενεργά τελικά θα καταστραφεί ή/και θα ταφεί, επομένως μπορούμε πραγματικά να εξερευνήσουμε την ιστορία της Γης πίσω στο χρόνο για κάτι περίπου εκατομμύρια χρόνια, και μάλιστα όχι πολύ καλά.
Το ερώτημα, με άλλα λόγια, δεν είναι «Έχει γίνει ποτέ επίσκεψη στο ηλιακό σύστημα;» Είναι, "Έχει διευθετηθεί πρόσφατα; ". Η Carroll-Nellenback δείχνει ότι υπάρχει στην πραγματικότητα μια αρκετά μεγάλη περιοχή παραμετρικού χώρου όπου το ηλιακό σύστημα βρίσκεται ανάμεσα σε πολλά εγκατεστημένα συστήματα, αλλά δεν έχει γίνει επίσκεψη τα τελευταία 1 εκατομμύριο χρόνια.
Φυσικά, εξακολουθούν να υπάρχουν πολλοί άλλοι λόγοι για τους οποίους μπορεί να μην ήμασταν μόνιμα εγκατεστημένοι από ένα γαλαξιακό δίκτυο οικισμών—όπως σημειώνουμε στο έγγραφο:
Τα συμπεράσματα του Χαρτ εξαρτώνται επίσης από την υπόθεση ότι το Ηλιακό Σύστημα θα μπορούσε να θεωρηθεί οικιστικό από οποιονδήποτε από τους εξωπολιτισμούς στους οποίους έχει ενταχθεί. Η πιο εξωφρενική αντίφαση αυτής της υπόθεσης είναι η Υπόθεση του Ζωολογικού Κήπου (Ball 1973), αλλά δεν χρειάζεται να επικαλεστούμε τέτοιες «σολιψιστικές» θέσεις (Sagan &Newman 1983) για να επισημάνουμε το ελάττωμα στη συλλογιστική του Χαρτ εδώ. Κάποιος μπορεί να φανταστεί πολλούς λόγους για τους οποίους το Ηλιακό Σύστημα μπορεί να μην είναι οικιστικό … συμπεριλαμβανομένου του φαινομένου Aurora … ή της πιθανότητας να αποφεύγουν να εγκαταστήσουν το περιβάλλον κοντά στη Γη ακριβώς επειδή κατοικείται από ζωή.
Ειδικότερα, η υπόθεση ότι οι πόροι διατήρησης της ζωής της Γης την καθιστούν ιδιαίτερα καλό στόχο για έργα εξωγήινης εγκατάστασης θα μπορούσε να είναι μια αφελής προβολή σε εξωπολιτισμούς ενός συγκεκριμένου συνόλου ανθρώπινων συμπεριφορών που συνδυάζουν την επέκταση και την εξερεύνηση με την κατάκτηση (ή τουλάχιστον αδιαφορία προς) γηγενείς πληθυσμούς (Wright &Oman-Reagan 2018). Θα μπορούσε κανείς εξίσου εύλογα να υποθέσει ότι οποιοσδήποτε πολιτισμός με εξαιρετικά μεγάλη διάρκεια ζωής θα εκτιμούσε τη σημασία του να αφήνουμε την εγγενή ζωή και το κοντινό του διαστημικό περιβάλλον ανενόχλητα.
Τα αποτελέσματά μας είναι ανάμεικτα για τους αισιόδοξους του SETI:το επιχείρημα του Χαρτ ότι τα μέτωπα οικισμών πρέπει να διασχίζουν ολόκληρο τον γαλαξία - που βρίσκεται στην καρδιά του παραδόξου Fermi - είναι ισχυρό, ειδικά λόγω των κινήσεων των ίδιων των αστεριών, που θα πρέπει να «αναμιγνύουν» τον γαλαξία πολύ καλά, αποτρέποντας τον σχηματισμό απλώς συνδεδεμένων «αυτοκρατοριών» οικισμών. Εάν ο Χαρτ έχει δίκιο ότι αυτό σημαίνει ότι είμαστε μόνοι στον γαλαξία, τότε αυτό είναι πραγματικά πολύ αισιόδοξο για το εξωγαλαξιακό SETI, γιατί σημαίνει άλλο γαλαξίες με έστω και ένα διαστημικό είδος θα πρέπει να γίνουν γρήγορα ενδημικοί μαζί τους. Πράγματι, η ανάλυσή μας δεν εξέτασε καν την ύπαρξη αστέρων φωτοστέφανου, που δεν περιστρέφονται με τον γαλαξιακό δίσκο, ή το γεγονός ότι τα αστέρια που βρίσκονται πιο κοντά στο κέντρο χρειάζονται λιγότερο χρόνο για να περιηγηθούν - και τα δύο θα κάνουν τα χρονικά διαστήματα τακτοποίησης ακόμα πιο γρήγορα από ό,τι υπολογίζουμε.
Από την άλλη πλευρά, υπάρχουν πολλές υποθέσεις στα επιχειρήματα του Χαρτ που μπορεί να μην ισχύουν. Συγκεκριμένα, ο ισχυρισμός του ότι αν ο ήλιος έχει πότε βρισκόταν στην περιοχή ενός εγκατεστημένου συστήματος, τότε θα είχε διευθετηθεί και οι άποικοι θα ήταν ακόμα εδώ. Ίσως η γήινη ζωή για κάποιο λόγο κρατά τους οικισμούς σε απόσταση, είτε επειδή «θέλουν» να διατηρήσουν τη ζωή στη Γη παρθένα είτε επειδή είναι απλώς πολύ ανθεκτική και καταστροφική για να επιβιώσει ένας εξωγήινος οικισμός. Ίσως η Γη να είναι Aurora ?
Ο Τζέισον Ράιτ είναι αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Penn State και μέλος του Κέντρου Εξωπλανητών και Κατοίκων Κόσμων. Δημοσιεύει blog στο AstroWright , όπου δημοσιεύτηκε αρχικά αυτό το άρθρο. Έχει ελαφρώς προσαρμοστεί. Ακολουθήστε τον στο Twitter @Astro_Wright .
Επικεφαλής εικόνα:marishuanna / Shutterstock
