1961 में, खगोलशास्त्री फ्रैंक ड्रेक ने ग्रीन बैंक, वेस्ट वर्जीनिया में पहले SETI सम्मेलन में एक ब्लैकबोर्ड पर एक समीकरण बनाया। उनका लक्ष्य सटीक उत्तर की गणना करना नहीं था - उन्होंने स्वीकार किया कि उस समय उपलब्ध ज्ञान के साथ यह असंभव था। लक्ष्य अज्ञानता को व्यवस्थित करना था: सही प्रश्नों की पहचान करना, जानने योग्य को अज्ञात से अलग करना, और अलौकिक बुद्धि की खोज को शुद्ध अटकलों के बजाय एक वैज्ञानिक समस्या के रू�� में तैयार करना। साठ से अधिक वर्षों के बाद, केपलर स्पेस टेलीस्कोप और जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप ने उनमें से कुछ सवालों के जवाब दिए हैं। अन्य लोग हमेशा की तरह अनिश्चित बने हुए हैं।
ड्रेक समीकरण के सात चर
ड्रेक समीकरण किसी भी समय आ��ाशगंगा में सक्रिय, संचार करने वाली सभ्यताओं की संख्या का अनुमान लगाता है:
N = R* × fp × ne × fl × fi × fc × L
प्रत्येक चर तारा निर्माण से पता लगाने योग्य सभ्यता तक की श्रृंखला में एक चरण को संबोधित करता है:
| Variable | What It Means |
|---|---|
| N | Number of civilizations we could detect right now |
| R* | Average rate of star formation in the Milky Way (stars/year) |
| fp | Fraction of those stars that have planets |
| ne | Average number of planets per planetary system in the "habitable zone" |
| fl | Fraction of habitable planets where life actually emerges |
| fi | Fraction of life-bearing planets where intelligent life evolves |
| fc | Fraction of intelligent civilizations that develop detectable technology |
| L | Average lifespan of a detectable civilization (years) |
परिणाम N उन सभ्यताओं की कुल संख्या नहीं है जो कभी अस्तित्व में थीं - यह अभी हमारे साथ सक्रिय और संचारित होने वाली संख्या है। एक अरब वर्ष पहले जो सभ्यत�� विकसित हुई और नष्ट हो गई, उसका एन में कोई योगदान नहीं है हम क्या जानते हैं बनाम हम क्या अनुमान लगाते हैं
खगोल विज्ञान ने सात में से दो चरों में हमारे आत्मविश्वास को बदल दिया है। केपलर मिशन (2009-2018) से पहले, एफपी और एनई शिक्षित अनुमान थे। अब वे यथोचित रूप से अच्छी तरह से नियंत्रित अवलोकन संबंधी डेटा हैं।
आर (तारा निर्माण दर):* खगोलविदों का अनुमान है कि आकाशगंगा अपने इतिहास के औसत के अनुसार, प्रति वर्ष लगभग 1-3 नए तारे पैदा करती है। वर्तमान दर निचले स्तर की ओर है क्योंकि आकाशगंगा की उम्र बढ़ रही है और तारा बनाने वाली गैस की खपत हो रही है। ड्रेक ने स्वयं 1961 में 10 का उपयोग किया था - आकाशगंगा की पहले, अधिक सक्रिय अवधि के लिए एक उच्च अनुमान। आधुनिक सर्वसम्मति: आर ≈ 1-3 सितारे/वर्ष*।
एफपी (ग्रहों के साथ अंश): केपलर डेटा से पता चला कि ग्रह अपवाद नहीं बल्कि नियम हैं। लगभग 70%-90% सूर्य जैसे तारे कम से कम एक ग्रह की मेजबानी करते हैं। सभी तारा प्रकारों को मिलाकर, अंश 1.0 के करीब होने की संभावना है। fp ≈ 0.9–1.0 अब अच्छी तरह से समर्थित है।
ने (प्रति सिस्टम रहने योग्य क्षेत्र ग्रह): यह अधिक सूक्ष्म है। क्लासिक "रहने योग्य क्षेत्र" वह सीमा है जहां सतह पर तरल पानी मौजूद हो सकता है। केप्लर डेटा से पता चलता है कि रहने योग्य क्षेत्र में प्रति सूर्य जैसे तारे में लगभग 0.4-0.8 पृथ्वी के आकार के ग्रह हैं। उपसतह तरल पानी (यूरोपा, एन्सेलाडस) को शामिल करने के लिए परिभाषा का विस्तार करने से यह महत्वपूर्ण रूप से बढ़ जाता है। पारंपरिक रहने योग्य क्षेत्र अनुमान के लिए ne ≈ 0.4-1.0।
fl, fi, fc, L: ये अत्यधिक अनिश्चित बने हुए हैं - मान्यताओं के आधार पर परिमाण के कई क्रमों तक फैले हुए हैं। हमारे पास प्रत्येक के लिए बिल्कुल एक नमूना आकार है: पृथ्वी।
आशावादी बनाम निराशावादी मूल्यों को जोड़ना
नीचे दी गई तालिका ड्रेक के मूल 1961 के अनुमानों की तुलना आधुनिक आशावादी और निराशावादी श्रेणियों से करती है:
निराशावादी परिदृश्य "दुर्लभ पृथ्वी" परिकल्पना को दर्शाता है - यह विचार कि जटिल पशु जीवन के लिए परिस्थितियों के असाधारण रूप से असंभव संगम की आवश्यकता होती है (स्थिर तारा, ज्वारीय स्थिरीकरण के लिए सही आकार का चंद्रमा, प्लेट टेक्टोनिक्स, क्षुद्रग्रहों से बृहस्पति की रक्षा, और इसी तरह)। दुर्लभ पृथ्वी धारणाओं के तहत, पृथ्वी अवलोकनीय ब्रह्मांड में अद्वितीय हो सकती है।
| Variable | Drake (1961) | Modern Optimistic | Modern Pessimistic |
|---|---|---|---|
| R* | 10 | 3 | 1 |
| fp | 0.5 | 1.0 | 0.9 |
| ne | 2.0 | 0.8 | 0.1 |
| fl | 1.0 | 0.5 | 0.000001 |
| fi | 0.01 | 0.1 | 0.000001 |
| fc | 0.01 | 0.1 | 0.0001 |
| L | 10,000 | 100,000 | 100 |
| N (result) | 1,000 | 240 | ~0.000000000001 |
आशावादी परिदृश्य यह मानता है कि जीवन सही परिस्थितियों में रसायन विज्ञान का एक प्राकृतिक परिणाम है, बुद्धिमत्ता समय दि�� गए विकास का एक स्वाभाविक परिणाम है, और सभ्यताएँ इतने लंबे समय तक चलती हैं कि उनका पता लगाया जा सके।
ड्रेक का मूल 1961 अनुमान
ग्रीन बैंक सम्मेलन में, ड्रेक ने एकत्रित वैज्ञानिकों के साथ अपने स्वयं के समीकरण पर काम किया - एक समूह जिसमें कार्ल सागन, जे.बी.एस. शामिल थे। हाल्डेन, ��र जॉन लिली। वैज्ञानिक अज्ञात जैविक और समाजशास्त्रीय चर पर विभाजित थे, लेकिन समूह की सर्वसम्मति ने आकाशगंगा में 1,000 से 100,000,000 सभ्यताओं का अनुमान लगाया।
At the Green Bank conference, Drake worked through his own equation with the assembled scientists — a group that included Carl Sagan, J.B.S. Haldane, and John Lilly. The scientists were divided on the unknowable biological and sociological variables, but the group consensus produced an estimate of 1,000 to 100,000,000 civilizations in the Milky Way.
ड्रेक ने व्यक्तिगत रूप से लगभग 10,000 सभ्यताओं के अनुमान को प्राथमिकता दी। उनका तर्क यह था कि एल - दीर्घायु चर - प्रमुख अनिश्चितता थी। यदि सभ्यताएँ परमाणु और तकनीकी क्षमता विकसित करने के बाद अपेक्षाकृत तेज़ी से खुद को नष्ट कर लेती हैं, तो एल केवल कुछ सौ वर्ष ही रह सकता है। यदि वे अपनी तकनीकी किशोरावस्था में जीवित रहते हैं, तो एल लाखों वर्ष का हो सकता है। ड्रेक दीर्घायु के बारे में आशावादी थे और इसलिए एन के बारे में भी आशावादी थे बाद के साक्षात्कारों में, ड्रेक ने अन्य सभ्यताओं के अस्तित्व के बारे में आशावाद जारी रखा, जबकि यह स्वीकार किया कि जैविक चर अनिवार्य रूप से अवलोकन से अप्रतिबंधित रहे।
एक्सोप्लैनेट डेटा के साथ आधुनिक अनुमान
केपलर मिशन और उसके बाद TESS (ट्रांजिटिंग एक्सोप्लैनेट सर्वे सैटेलाइट) ने 2024 तक 5,500 से अधिक पुष्टि किए गए एक्सोप्लैनेट को सूचीबद्ध किया है। कई प्रमुख निष्कर्षों ने ड्रेक गणना को परिष्कृत किया है:
रहने योग्य क्षेत्रों में चट्टानी ग्रह आम हैं। केपलर के सांख्यिकीय विश्लेषण से पता चलता है कि लगभग 20-50% सूर्य जैसे तारे रहने योग्य क्षेत्र में एक चट्टानी ग्रह की मेजबानी करते हैं।
लाल बौने तारे चित्र को जटिल बनाते हैं। लाल बौने (एम-प्रकार के तारे) आकाशगंगा के सभी तारों का ~75% हिस्सा बनाते हैं और अक्सर अपने रहने योग्य क्षेत्रों में चट्टानी ग्रहों की मेजबानी करते हैं। हालाँकि, लाल बौने रहने योग्य क्षेत्र तारे के बहुत करीब हैं, जिसका अर्थ है कि वहां ग्रहों को तीव्र ज्वालाओं और ज्वारीय लॉकिंग का सामना करना पड़ता है - ऐसे कारक जो जीवन के लिए निषेधात्मक हो भी सक��े हैं और नहीं भी।
जेम्स वेब स्पेस टेलीस्कोप ने एक्सोप्लैनेट वायुमंडल को चित्रित करना शुरू कर दिया है, जो जैविक प्रक्रियाओं का सुझाव देने वाले संयोजनों में ऑक्सीजन, मीथेन और नाइट्रस ऑक्साइड जैसे बायोसिग्नेचर की खोज कर रहा है। 2024 तक, किसी भी पुष्ट बायोसिग्नेचर का पता नहीं चला है, लेकिन खोज अपने शुरुआती चरण में है।
आधुनिक एक्सोप्लैनेट डेटा का उपयोग करके अद्यतन अनुमान और यह मानना कि एफएल गैर-तुच्छ है, सुझाव देता है कि आकाशगंगा में आशावादी धारणाओं के तहत सैकड़ों से हजारों सभ्यताएं संचार कर रही हैं - या संभावित रूप से केवल एक (हम) निराशावादी धारणाओं के तहत।
फर्मी विरोधाभास: हर कोई कहाँ है?
यदि आशावादी अनुमान सही हैं और आकाशगंगा में हजारों सभ्यताएँ हैं, तो एनरिको फर्मी ने 1950 में प्रसिद्ध रूप से पूछा था: वे कहाँ हैं? आकाशगंगा लगभग 13.5 अरब वर्ष पुरानी है। विस्तार की मामूली दर पर भी, हमसे 10 लाख वर्ष आगे की सभ्यता पूरी आकाशगंगा को कई बार उपनिवेशित कर सकती थी। हमें कोई मेगास्ट्रक्चर नहीं दिखता, कोई पुष्ट संकेत नहीं मिलते, और हमारे पास अतीत या वर्तमान विदेशी आगंतुकों का कोई सबूत नहीं है।
प्रचुर जीवन की अपेक्षा और देखी गई चुप्पी के बीच यह विरोधाभास फर्मी विरोधाभास है। प्रस्तावित स्पष्टीकरण कुछ व्यापक श्रेणियों में आते हैं:
महान फ़िल्टर परिकल्पना: या तो किसी चीज़ ने अधिकां�� सभ्यताओं को अंतरिक्ष में यात्रा करने से पहले ही मिटा दिया (एक "फ़िल्टर" जो पहले से ही हमारे पीछे है, जैसे कि जटिल यूकेरियोटिक कोशिकाओं को बनाने की कठिनाई), या कुछ ऐसी सभ्यताओं को मिटा देता है जो हमारी प्रौद्योगिकी के स्तर तक पहुँचती हैं (एक फ़िल्टर अभी भी हमसे आगे है - अधिक भयावह परिदृश्य)।
चिड़ियाघर परिकल्पना: सभ्यताएँ वहाँ हैं लेकिन जानबूझकर हमारे साथ संवाद नहीं कर रह��� हैं, शायद एक प्रकार के प्रमुख निर्देश का सम्मान कर रही हैं।
द डार्क फ़ॉरेस्ट परिकल्पना (लियू सिक्सिन की विज्ञान कथा से): कोई भी सभ्यता जो अपने अस्तित्व की घोषणा करती है, उसे ब्रह्मांडीय आत्म-संरक्षण के लिए कार्य करने वाले अन्य लोगों द्वारा शीघ्र ही समाप्त कर दिया जाता है। यह सभी उन्नत सभ्यताओं से लगभग पूर्ण रेडियो मौन की भविष्यवाणी करता है।
दूरियाँ और समय: आकाशगंगा 100,000 प्रकाश-वर्ष चौड़ी है। यहां तक कि प्रकाश की गति से चलने वाले सिग्नलों को भी इसे पार करने में हजारों साल लग जाते हैं। हमारा रेडियो बुलबुला पृथ्वी से लगभग 110 प्रकाश-वर्ष तक फैला हुआ है - आकाशगंगा का एक छोटा सा अंश। हो सकता है कि हमने किसी को पहचानने के लिए पर्याप्त देर तक या इतनी तेज़ आवाज़ में न सुना हो।
Distances and time: The Milky Way is 100,000 light-years across. Even signals traveling at the speed of light take tens of thousands of years to cross it. Our radio bubble extends only about 110 light-years from Earth — a tiny fraction of the galaxy. We may simply not have listened long enough, or loudly enough, to detect anyone.
ड्रेक समीकरण फर्मी विरोधाभास को हल नहीं करता है - यह इसे तेज करता है। प्रत्येक पैरामीटर जिसे हम बाधित करते हैं वह या तो चुप्पी को और अधिक रहस्यमय बनाता है या इसे समझाने में मदद करता है। गणित जो सुझाव देता है वह संभव है और जो अवलोकन अब तक खोजने में विफल रहा है, उसके बीच वह तनाव, जो समीकरण को बौद्धिक रूप से आज भी उतना ही जीवंत बनाता है जितना 1961 में था।