Równanie Drake’a jako jako jedno z najbardziej intrygujących wzorów równań

Według niektórych entuzjastów życia pozaziemskiego równanie Drake’a zawdzięczamy Enrico Fermiemu. Ten włoski fizyk, zadając pytanie „gdzie oni są?” w 1950 r.  stworzył teorię znaną pod nazwą paradoksu Fermiego. W skrócie to konflikt między szacunkami istnienia obcych cywilizacji a jednoczesnym brakiem komunikacji z nimi.

11 lat później, astrofizyk Frank Drake odniósł się do tego stwierdzenia. W 1961 r. zaproponował on równanie, które w teorii określa, ile tych szacunkowych cywilizacji istnieje. Jest tu mały haczyk — równanie dotyczy tylko naszej galaktyki.

Kim jest Frank Drake?

Frank Drake urodził się w 1930. To amerykański astronom i astrofizyk od wczesnych lat kariery nakierowany na badanie istnienia obcych cywilizacji. Poza słynnym równaniem znany jest również jako współzałożyciel SETI, organizacji badającej istnienie życia pozaziemskiego. Właściwie SETI to projekt, którego celem jest odnalezienie obcych cywilizacji i ustanowienie komunikacji z nimi.

Przez całą swoją karierę, Frank zawsze był związany z kosmosem i jego eksploracją. Karierę rozpoczął w National Radio Astronomy Observatory (NRAO), pracował również w Jet Propulsion Laboratory. On i Carl Sagan zaprojektowali płytkę z informacjami o naszej cywilizacji. Płytki były umieszczone na sondach Pioneer 10 i 11.

Źródło: Pixabay

Jak wygląda równanie Drake’a i jak je rozumieć?

Równianie zostało po raz pierwszy zaproponowane w 1961 r. podczas pierwszej konferencji SETI. Wygląda ono następująco:

N = R_* × f_p × n_e × f_l × f_i × f_c × L

Najważniejsze tutaj jest N, które określa ile cywilizacji rozwiniętych technologicznie zamieszkuje Drogę Mleczną. Cały wzór to czysto teoretyczny twór probabilistyczny. Kaitlin Rasmussen, astrofizyk z uniwersytetu w Michigan powiedziała, że równanie idzie od najłatwiejszego do najtrudniejszego. Miała na myśli, jak większość badaczy, że kolejne składowe to coraz większe szacunki.

Urok tego równania kryje się w fakcie, że niezależnie jakie szacunki przyjmiemy, każdy może być prawdziwy. Dopóki nie okaże się, czy rzeczywiście jesteśmy sami, każda interpretacja tego równania może być poprawna. To niejako kwintesencja oczekiwania na znalezienie obcej cywilizacji.

Dopóki nie przytrafi się nam, lub naszym potomkom kontakt z obcą cywilizacją, dopóty rozwiązanie równania będzie wynosić od zera do nieskończoności, zgodnie z tym, co przedstawia i wyjaśnia wzór.

Współczynniki odpowiedzą na pytanie, czy jesteśmy sami

Jak już wspomnieliśmy wcześniej, całe równanie to rachunek prawdopodobieństwa. Niektóre ze składowych możemy oszacować z dużą dokładnością. Inne pozostawiają furtkę do szalonych domysłów. Każda wartość i każdy wynik może być prawdziwy, na tym polega piękno prawdopodobieństwa. Co jednak oznaczają poszczególne składowe

R_* – szybkość powstawania gwiazd w naszej galaktyce. Astrofizycy określili, że rok do roku formują się gwiazdy o masie równej trzykrotności masy naszego słońca. Dotyczy to oczywiście wyłącznie Drogi Mlecznej, oznacza też, że może powstać jedna wielka gwiazda lub 10 mniejszych. Ich masa będzie po prostu masą 3 naszych słońc.

Dwie kolejne składowe dotyczą bezpośrednio naszego R z gwiazdką. Określają bowiem ile planet towarzyszy tym gwiazdom i ile z tych planet zdolnych jest mieć życie na sobie. O ile postęp nauki pozwala nam wykrywać kolejne planety, potwierdzając nasze dotychczasowe szacunki, o tyle znalezienie życia jest już dużo trudniejsze. Nie jest jednak niemożliwe, więc okno na domysły, jaką wartość te parametry powinny przyjąć powoli się zawęża. Do tej pory odkryto ponad 3400 egzoplanet, czyli planet zdolnych do podtrzymania życia na powierzchni.

Czwarty współczynnik określa ile egzoplanet było w stanie wykształcić życie. Tutaj niestety wiemy tylko o naszej planecie, mimo wszystko nie możemy wprowadzić wartości „1” w to miejsce, ponieważ nie zależy nam na komunikacji samych ze sobą. Teraz możemy popuścić wodze fantazji, gdyż dwa kolejne współczynniki określają ile z tych wykształconych form życia mogłaby być inteligentna oraz ile z nich potrafiłoby się komunikować. Obecna wiedza i technologia pozwalają na wstawienie tutaj absolutnie dowolnej liczby.

Ostatni element układanki, L, określa ile wynosi średni czas umiejętności komunikacji poszczególnych cywilizacji. Obecnie, bez szans na znalezienie choćby szacunkowych wartości poprzednich współczynników, również możemy wprowadzić w to miejsce jakąkolwiek wartość. Można by na tej podstawie powiedzieć, że całe równanie jest kompletnie bez sensu, że nie niesie ze sobą żadnej naukowej wartości. Nic bardziej mylnego, równanie nie dość, że otwiera nieskończone drogi do kolejnych badań, dodatkowo potwierdza jak niewiele wiemy o naszej galaktyce.

Źródło: Pixabay

Carl Sagan wyjaśnia wzór Drake’a

Inny amerykański astronom Carl Sagan w trakcie jednego ze swoich programów podjął próbę oszacowania ile wynosi N. W prosty sposób rozpisuje jak bardzo elastyczny może być wynik równania Drake’a. Nic dziwnego, skoro razem współorganizowali pierwszą konferencję SETI.

Obaj bardzo poświęcili się w kierunku poszukiwania pozaziemskich form życia, obaj od początku kariery byli entuzjastami wszelkich teorii istnienia innych cywilizacji. Sagan dodatkowo zyskał ogromną popularność dzięki wielu poczytnym książkom. Podobnie jak Niel deGrasse Tyson należy do jednego z najbardziej poczytnych autorów z zakresu astronomii i astrofizyki.

Dlatego też sposób, w jaki Sagan wyjaśnia wzór Drake’a nawet dla laika jest bardzo przystępny i może stanowić zachętę do zanurzenia się w świat astrofizyki. Mimo wszystko musimy jeszcze długo zaczekać na znalezienie rozwiązania tej zagadki.

Ewolucja równania, czy da się ująć je prościej?

Adam Frank i Woodruff Sullivan w swoich badaniach zaproponowali uproszczoną wersję słynnego równania. Bazując na odkryciach dokonanych już po sformułowaniu równania przez Franka Drake’a ich równanie przyjęło taką formę; A=N_ast*f_bt. A w zaproponowanym przez nich wzorze równoważne jest N z równania Drake’a. Wzór Franka i Sullivana zakłada dwie zmienne.

Pierwsza to ilość zdatnych do zamieszkania planet w określonym fragmencie wszechświata. Druga to zdolność do powstania rozwiniętych technologicznie cywilizacji. Ich propozycja pozbawiona jest ostatniej składowej z równania Drake’a. Nie biorą pod uwagę żywotności konkretnych cywilizacji.

W swoich wyjaśnieniach idą znacznie dalej w teoretyzowanie i propozycję nowych założeń. Biorąc pod uwagę wiek wszechświata, odległości dzielące obiekty w kosmosie i czas potrzebny na transport informacji badacze twierdzą, że mogły istnieć tysiące rozwiniętych cywilizacji. Sęk w tym, że żadna z nich nie mogła się skomunikować ze sobą.

Na pewno żadna z nich nie komunikowała się z nami. Ich wytłumaczenia i teoria wokół uproszczonej wersji równania jest dużo bardziej filozoficzna. Czyż ta część nauki w dużej mierze nie opiera się na pytaniach, na które, na razie nie znamy odpowiedzi? Czy duża część piękna astrofizyki i astronomii nie kryje się w fakcie, że wiele pytań może mieć nieskończoną ilość odpowiedzi?