- gadā astronoms Frenks Dreiks pirmajā SETI konferencē Grīnbankā, Rietumvirdžīnijā, uz tāfeles uzskicēja vienādojumu. Viņa mērķis nebija aprēķināt precīzu atbildi — viņš atzina, ka ar tobrīd pieejamajām zināšanām tas nebija iespējams. Mērķis bija organizēt nezināšanu: identificēt pareizos jautājumus, nošķirt zināmo no nezināmā un ārpuszemes intelekta meklējumus noteikt kā zinātnisku problēmu, nevis tīru spekulāciju. Vairāk nekā sešdesmit gadus vēlāk Keplera kosmiskais teleskops un Džeimsa Veba kosmiskais teleskops ir atbildējuši uz dažiem no šiem jautājumiem. Citi paliek tikpat nenoteikti kā jebkad.
Dreika vienādojuma septiņi mainīgie
Dreika vienādojums aprēķina aktīvo, sazinošo civilizāciju skaitu Piena Ceļa galaktikā jebkurā laikā:
N = R* × fp × ne × fl × fi × fc × L
Katrs mainīgais attiecas uz vienu posmu ķēdē no zvaigžņu veidošanās līdz nosakāmai civilizācijai:
| 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) |
Rezultāts N nav kopējais civilizāciju skaits, kas jebkad ir pastāvējušas — tas ir skaits, kas šobrīd ir aktīvs un pārraida vienlaikus ar mums. Civilizācija, kas cēlās un krita pirms miljarda gadu, neko nesniedz N.
Ko mēs zinām pret to, ko mēs uzminējam
Astronomija ir mainījusi mūsu pārliecību par diviem no septiņiem mainīgajiem. Pirms Keplera misijas (2009–2018) fp un ne bija izglītoti minējumi. Tagad tie ir pietiekami labi ierobežoti novērojumu dati.
R (zvaigžņu veidošanās ātrums):* Astronomi lēš, ka Piena ceļš veido aptuveni 1–3 jaunas zvaigznes gadā, rēķinot vidēji tā vēsturē. Pašreizējais ātrums ir uz leju, jo galaktika noveco un tiek patērēta zvaigžņu veidošanās gāze. Pats Dreiks 1961. gadā izmantoja 10 — augstāks novērtējums galaktikas agrākajam, aktīvākam periodam. Mūsdienu vienprātība: R ≈ 1–3 zvaigznes gadā*.
fp (daļa ar planētām): Keplera dati atklāja, ka planētas nav izņēmums, bet gan likums. Aptuveni 70–90% saulei līdzīgo zvaigžņu atrodas vismaz viena planēta. Visiem zvaigžņu veidiem kopā, visticamāk, daļa ir tuvu 1,0. fp ≈ 0,9–1,0 tagad ir labi atbalstīts.
ne (apdzīvojamās zonas planētas katrā sistēmā): Tas ir niansētāks. Klasiskā "apdzīvojamā zona" ir diapazons, kurā uz virsmas var pastāvēt šķidrs ūdens. Keplera dati liecina, ka apdzīvojamajā zonā uz vienu saulei līdzīgu zvaigzni ir aptuveni 0,4–0,8 Zemes lieluma planētas. Definīcijas paplašināšana, iekļaujot pazemes šķidro ūdeni (Eiropa, Enceladus), to ievērojami palielina. ne ≈ 0,4–1,0 parastajiem apdzīvojamās zonas aprēķiniem.
fl, fi, fc, L: Tie joprojām ir ļoti neskaidri — atkarībā no pieņēmumiem tie ir daudzkārtēji. Mums katram ir precīzi viens izlases lielums: Zeme.
Optimistisku pret pesimistisku vērtību pievienošana
Tālāk esošajā tabulā ir salīdzinātas Dreika sākotnējās 1961. gada aplēses ar mūsdienu optimistiskām un pesimistiskām vērtībām:
| 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 |
Pesimistiskais scenārijs atspoguļo "retzemju" hipotēzi - ideju, ka sarežģītai dzīvnieku dzīvei ir nepieciešama ārkārtīgi maz ticama apstākļu saplūšana (stabila zvaigzne, pareiza izmēra mēness plūdmaiņu stabilizēšanai, plākšņu tektonika, Jupitera aizsardzība pret asteroīdiem utt.). Saskaņā ar retzemju pieņēmumiem Zeme var būt unikāla novērojamajā Visumā.
Optimistiskais scenārijs pauž viedokli, ka dzīvība ir dabisks ķīmijas iznākums, ja ir piemēroti apstākļi, intelekts ir dabisks evolūcijas rezultāts noteiktā laikā, un civilizācijas mēdz pastāvēt pietiekami ilgi, lai tās būtu nosakāmas.
Dreika oriģinālā 1961. gada tāme
Zaļās bankas konferencē Dreiks izstrādāja savu vienādojumu ar sapulcētajiem zinātniekiem - grupu, kurā bija Karls Sagans, J.B.S. Haldane un Džons Lilijs. Zinātnieku viedokļi dalījās par nezināmajiem bioloģiskajiem un socioloģiskajiem mainīgajiem, bet grupas vienprātība radīja aplēses par 1000 līdz 100000000 civilizāciju Piena ceļā.
Dreiks personīgi deva priekšroku aptuveni 10 000 civilizāciju. Viņa argumentācija bija tāda, ka L — ilgmūžības mainīgais — bija galvenā nenoteiktība. Ja civilizācijas pēc kodolieroču un tehnoloģisko spēju attīstīšanas mēdz sevi iznīcināt salīdzinoši ātri, L varētu būt tikai daži simti gadu. Ja viņi pārdzīvos savu tehnoloģisko pusaudžu vecumu, L varētu būt miljoniem gadu. Dreiks bija optimistisks par ilgmūžību un tāpēc optimistisks par N.
Turpmākajās intervijās Dreiks pauda pastāvīgu optimismu par citu civilizāciju pastāvēšanu, vienlaikus atzīstot, ka bioloģiskie mainīgie lielumi būtībā nav ierobežoti ar novērojumiem.
Mūsdienu aplēses ar eksoplanetu datiem
Keplera misija un tai sekojošais TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) ir kataloģizējis vairāk nekā 5500 apstiprinātu eksoplanetu 2024. gadā. Vairāki galvenie atklājumi ir precizējuši Dreika aprēķinus:
Akmeņainas planētas apdzīvojamās zonās ir izplatītas. Keplera statistiskā analīze liecina, ka aptuveni 20–50% saulei līdzīgu zvaigžņu apdzīvojamajā zonā atrodas akmeņaina planēta.
Sarkanās pundurzvaigznes sarežģī attēlu. Sarkanie punduri (M veida zvaigznes) veido aptuveni 75% no visām zvaigznēm galaktikā, un to apdzīvojamajās zonās bieži atrodas akmeņainas planētas. Tomēr sarkano punduru apdzīvojamās zonas atrodas daudz tuvāk zvaigznei, kas nozīmē, ka tur esošās planētas saskaras ar intensīviem uzliesmojumiem un plūdmaiņu bloķēšanos — faktoriem, kas var būt vai nebūt dzīvībai šķēršļi.
Džeimsa Veba kosmiskais teleskops ir sācis raksturot eksoplanetu atmosfēru, meklējot tādus biosignatūras kā skābeklis, metāns un slāpekļa oksīds kombinācijās, kas liecina par bioloģiskiem procesiem. No 2024. gada apstiprināti bioparaksti nav konstatēti, taču meklēšana ir agrīnā stadijā.
Atjauninātie aprēķini, kuros izmantoti mūsdienu eksoplanetu dati un pieņemot, ka flīze nav triviāla, liecina par simtiem līdz tūkstošiem saziņas civilizāciju Piena ceļā, pamatojoties uz optimistiskiem pieņēmumiem, vai, iespējams, tikai vienu (mēs) saskaņā ar pesimistiskiem pieņēmumiem.
Fermi paradokss: kur ir visi?
Ja optimistiskie aprēķini ir pareizi un Piena ceļā ir tūkstošiem civilizāciju, Enriko Fermi 1950. gadā jautāja: kur viņi atrodas? Galaktika ir aptuveni 13,5 miljardus gadu veca. Pie pat pieticīgiem izplešanās ātrumiem civilizācija, kas ir 1 miljonu gadu pirms mums, būtu varējusi vairākas reizes kolonizēt visu galaktiku. Mēs neredzam nekādas megastruktūras, nesaņemam apstiprinātus signālus un mums nav pierādījumu par bijušajiem vai esošajiem citplanētiešu apmeklētājiem.
Šī pretruna starp cerības uz bagātīgu dzīvi un novēroto klusumu ir Fermi paradokss. Piedāvātie skaidrojumi ir iedalīti vairākās plašās kategorijās:
Lielā filtra hipotēze: vai nu kaut kas iznīcināja lielāko daļu civilizāciju, pirms tās kļuva kosmosā (“filtrs” jau aiz muguras, piemēram, sarežģītu eikariotu šūnu izveides grūtības), vai arī kaut kas iznīcina civilizācijas, kas sasniedz mūsu tehnoloģiju līmeni (filtrs, kas vēl ir mums priekšā — biedējošāks scenārijs).
Zooloģiskā dārza hipotēze: civilizācijas pastāv ārpusē, taču tās apzināti nesazinās ar mums, iespējams, ievērojot sava veida galveno direktīvu.
Tumšā meža hipotēze (no Liu Cixin zinātniskās fantastikas): jebkura civilizācija, kas paziņo par savu eksistenci, tiek ātri iznīcināta, citiem rīkojoties kosmiskās pašsaglabāšanās dēļ. Tas paredz gandrīz pilnīgu radio klusumu no visām attīstītajām civilizācijām.
Attālumi un laiks: Piena Ceļa diametrs ir 100 000 gaismas gadu. Pat signāliem, kas pārvietojas ar gaismas ātrumu, ir nepieciešami desmitiem tūkstošu gadu, lai to šķērsotu. Mūsu radio burbulis stiepjas tikai aptuveni 110 gaismas gadu attālumā no Zemes — niecīga galaktikas daļa. Iespējams, mēs vienkārši neesam klausījušies pietiekami ilgi vai pietiekami skaļi, lai kādu atklātu.
Dreika vienādojums neatrisina Fermi paradoksu — tas pastiprina to. Katrs mūsu ierobežotais parametrs vai nu padara klusumu noslēpumainu vai palīdz to izskaidrot. Šī spriedze starp to, ko matemātika liecina, ka ir iespējams, un to, ko novērojumi līdz šim nav izdevies atrast, ir tas, kas padara vienādojumu tikpat intelektuāli dzīvu mūsdienās, kā tas bija 1961. gadā.