Ini adalah salah satu pertanyaan tertua yang dihadapi sains. Tahun ini, kolega saya Woody Sullivan dan saya menerbitkan sebuah makalah di Astrobiology di mana kami menyajikan hasil baru yang, menurut pendapat saya, menjelaskan masalah ini. Sebulan lalu, berdasarkan hasil kami, saya menulis artikel populer untuk New York Times dengan judul provokatif "Ya, ada alien." Artikel tersebut menghasilkan sejumlah buzz dan sejumlah tanggapan. Seseorang setuju, seseorang membantah, dan seseorang bahkan mendesak saya untuk mengatasi masalah UFO (maaf, tapi ini bukan milik saya).
Sekarang saya ingin berbicara lagi tentang temuan kami dan menjelaskan secara lebih rinci signifikansi dan batasannya. Sangat penting bagi saya untuk menanggapi dua artikel kontroversial yang sangat bagus yang diterbitkan oleh Ross Andersen di Atlantik dan Ethan Siegel di Forbes. Baik Andersen maupun Siegel tidak setuju dengan argumen saya - dan keduanya berhasil menemukan keberatan yang bagus untuk mereka. Intinya, hal utama dalam sains (saya tidak berbicara tentang penyangkal pemanasan global) adalah diskusi. Kedua lawan saya sangat pandai menulis, dan sikap skeptis mereka membuat saya lebih memikirkan ide-ide kami dengan rekan penulis. Semua dalam semua itu sangat membantu.
Saya akan segera membuat reservasi. Artikel itu keluar terlalu lama, karena saya harus memperhatikan latar belakangnya - tetapi tanpa ini, makna argumen saya bisa hilang begitu saja. Mereka yang akrab dengan persamaan Drake dan sejarahnya dapat melewati bagian selanjutnya.
Latar belakang masalah ini
Pada tahun 1961, astronom Frank Drake menyelenggarakan konferensi tentang kemungkinan komunikasi antarbintang. Drake memutuskan untuk memulai dengan pertanyaan sederhana: berapa banyak peradaban luar angkasa yang ada di galaksi (sebut saja mereka eksosivilisasi)? Untuk memfasilitasi diskusi, Drake mengidentifikasi tujuh parameter, masing-masing sesuai dengan satu aspek masalah, dan memasukkannya sebagai faktor dalam persamaan untuk jumlah total eksosivilisasi (N) yang ada. Persamaan Drake terlihat seperti ini.
R * di dalamnya adalah jumlah bintang yang terbentuk per tahun di galaksi kita; fp adalah pecahan bintang dengan planet; ne adalah jumlah rata-rata planet untuk setiap bintang yang terletak di zona layak huni (yaitu, memiliki kondisi yang mendukung asal mula kehidupan); fl adalah pecahan planet tempat kehidupan muncul; fi adalah proporsi planet yang dihuni tempat munculnya kecerdasan; fс adalah proporsi planet tempat peradaban teknologi maju berkembang. Faktor terakhir (dan paling bermasalah!) Adalah L, umur rata-rata peradaban teknologi.
Persamaan Drake dianggap sebagai salah satu alat kunci untuk mempelajari pertanyaan tentang kehidupan di alam semesta. Selama 50 tahun terakhir, ini telah menjadi titik referensi bagi para astronom yang menangani masalah ini.
Perlu dicatat bahwa pada tahun 1961, ketika Drake menyusun persamaannya, setidaknya ada sesuatu yang hanya diketahui tentang faktor pertama - jumlah bintang yang terbentuk per tahun. Semua parameter lainnya tidak diketahui. Ini berarti bahwa untuk waktu yang lama, para ilmuwan yang menggunakan persamaan Drake hanya dapat berspekulasi tentang nilainya. Orang optimis memilih opsi yang mengarah ke nilai N tinggi, pesimis memilih opsi yang mengarah ke nilai rendah. Itu masalah selera.
Video promosi:
Namun, kemudian revolusi planet ekstrasurya terjadi. Dalam 20 tahun terakhir, penemuan astronomi telah mengubah cara kita berpikir tentang planet yang mengorbit bintang lain. Sepanjang jalan, nilai dari dua suku berikutnya dari persamaan Drake (fp dan ne) ditentukan. Ternyata ada planet dimana-mana. Hampir setiap bintang di langit memiliki setidaknya satu planet.
Ide baru
Woody dan saya memutuskan untuk memanfaatkan lompatan besar ini dan melakukan sesuatu yang, sejauh yang kami tahu, belum ada yang melakukannya sejauh ini - katakanlah, berdasarkan bukti baru, sesuatu yang lebih pasti tentang eksosivilisasi.
Untuk ini kami telah mengubah pertanyaan kuncinya. Klasik "Berapa banyak eksosivilisasi yang ada sekarang?" kami mengganti dengan "Berapa banyak eksosivilisasi yang pernah ada?" Pendekatan ini memungkinkan kita untuk mengabaikan faktor L, masa hidup, dan juga untuk memikirkan kembali tiga kemungkinan yang tidak diketahui yang terkait dengan kehidupan (fl, fi, dan fc). Alih-alih melihatnya secara terpisah, kami telah menggabungkannya. Ini berarti bahwa kami tertarik pada semuanya bersama-sama - seluruh proses dari munculnya kehidupan hingga penciptaan peradaban yang maju. Kami menyebut faktor baru kami "probabilitas bioteknik" - fbt. Faktanya, kita berbicara tentang produk dari tiga hal yang tidak diketahui yang sama dari persamaan Drake. Dalam bahasa matematika, ini terlihat seperti fbt = fl * fi * fс.
Cara melihat masalah ini - menggunakan data exoplanet baru dan mengubah rumusnya - memberikan batasan empiris untuk pertanyaan yang biasanya tidak difokuskan oleh persamaan Drake. Inilah pertanyaannya:
Berapa probabilitas bioteknis bagi satu planet bagi kita untuk menjadi satu-satunya peradaban yang pernah ada dalam sejarah alam semesta?
Dengan mempertimbangkan data exoplanet, kami mendapatkan hasil: 10-22 atau satu dari sepuluh miliar triliun. Kami menyebut sosok ini sebagai "garis pesimisme". Itu dapat ditafsirkan dengan berbagai cara.
Pertama, bayangkan banyak sekali planet di zona layak huni - yaitu, planet yang orbitnya memungkinkan adanya air cair. Menurut temuan kami, umat manusia akan menjadi unik hanya jika, untuk menemukan eksosivilisasi, Anda harus mencari sepuluh miliar triliun planet.
Kedua, Anda perlu memahami bahwa sebelum kami tidak ada yang bisa mengatakan apa arti kata "pesimisme" dalam kasus ini. Haruskah fbt dianggap "pesimis" di level satu hingga satu juta atau hingga satu miliar? Sebelum publikasi artikel kami, tidak ada batasan yang jelas di luar itu nilai-nilai variabel terkait kehidupan dari persamaan Drake akan berarti bahwa kita berada dalam arti penuh kata sendirian di dunia ini. Namun, Woody dan saya menemukan bahwa jika alam, dengan kebijaksanaannya yang tak terbatas, memilih nilai kurang dari satu dalam sepuluh miliar triliun, kita akan menjadi satu-satunya peradaban dalam sejarah alam semesta. Tetapi jika dia memilih nilai lebih dari sepuluh miliar triliun, maka kehidupan, kecerdasan, dan peradaban sudah ada sebelum kita.
Kritik
Satu dari sepuluh miliar triliun sangat sedikit. Seperti yang saya tulis di New York Times, berdasarkan ini, dapat diasumsikan bahwa bekas peradaban kemungkinan besar sudah ada sebelum kita - dan mungkin ada banyak di antaranya. Menurut saya kesimpulan ini paling logis.
Namun, tidak semua orang setuju dengan saya. Salah satu keberatan mendasar yang diajukan oleh penentang saya adalah, meskipun 10-22 benar-benar tidak cukup, ini tidak membuktikan adanya eksosivilisasi. Secara khusus, Andersen tidak terlalu menyukai ungkapan: "… [C] panasnya pesimisme yang diperlukan untuk meragukan keberadaan peradaban luar angkasa yang maju pada satu waktu atau lainnya bertentangan dengan akal sehat."
Dalam hal ini saya harus setuju dengan kritik. Saya seharusnya tidak berbicara tentang perbedaan dengan akal sehat. Terlepas dari kenyataan bahwa “garis pesimis” sangat rendah, cukup dapat diterima untuk berasumsi bahwa kita adalah fenomena unik dalam sejarah alam semesta. Faktanya, satu-satunya penilaian yang tepat secara empiris yang Woody dan saya berhak buat adalah ini: kita dapat mengatakan dengan pasti di mana garis pesimisme jatuh (satu dari sepuluh miliar triliun). Mengingat data yang tersedia, sangat mungkin untuk merumuskan teori rasional yang menyatakan bahwa nilai sebenarnya dari probabilitas bioteknik kurang dari 10-22.
Namun, Andersen dan Siegel dan saya tidak setuju tentang bagaimana menafsirkan hasil kami. Pertama, saya tidak setuju bahwa gagasan tentang probabilitas bioteknik entah bagaimana mengaburkan fakta bahwa semua variabel yang berhubungan dengan kehidupan dalam persamaan Drake secara teoritis bisa menjadi sangat kecil. Artikel Atlantik berjudul (meskipun jauh dari pasti bahwa Andersen ada hubungannya dengan tajuk ini) "Permainan Matematika Jangan Membuat Alien Menjadi Kenyataan." Ini benar-benar membuat saya tertawa, karena tidak ada "permainan matematika" dalam pekerjaan kami.
Meski awalnya kami mengatur diri kami sendiri tugas yang lebih sulit, pada akhirnya semuanya menjadi lebih mudah. Kami hanya memperhitungkan jumlah planet di zona layak huni di alam semesta yang dapat diamati. Perlu dicatat bahwa "sifat pesimis" kami tidak mengabaikan kemungkinan nilai kecil dari variabel individu. Kami telah memperhitungkan semuanya.
Begini Cara kerjanya.
Pertama, misalkan kita menganggap probabilitas kelahiran kehidupan di planet di zona layak huni sama dengan satu dalam sejuta (fl = 10-6), probabilitas kelahiran kecerdasan - juga sama dengan satu dalam sejuta (fi = 10-6) dan probabilitas menciptakan kecerdasan ini. kehidupan peradaban teknologi persis sama (ft = 10-6). Ini berarti kemungkinan bioteknologi satu dalam sejuta triliun (10-6 * 10-6 * 10-6 = 10-18). Seperti yang Anda lihat, tidak ada trik. Dengan demikian, setiap argumen tentang kemungkinan rendah munculnya kehidupan atau perkembangan akal atau penciptaan peradaban kehilangan maknanya - semua ini sudah termasuk dalam konsep probabilitas bioteknik.
Perhatikan bahwa nilai-nilai variabel yang diberikan dalam paragraf di atas berarti ada 10.000 eksosivilisasi dalam sejarah alam semesta.
Selain itu, meskipun sejauh ini kami memiliki cukup data hanya untuk menarik garis pesimisme, sejarah kontroversi seputar persamaan Drake memberi kami banyak materi yang memungkinkan kami untuk berpikir lebih dalam tentang hasil kami. Meskipun banyak yang berpendapat bahwa eksosivilisasi pasti langka, mereka hampir tidak pernah menjelaskan secara langsung apa arti "langka" dalam konteks ini. Pada saat yang sama, jika Anda melihat lebih dekat, seringkali mereka yang berbicara tentang kelangkaan sebenarnya mengartikan frekuensi beberapa kali lipat lebih tinggi dari 10-22 - garis pesimisme kami.
Ini mudah ditunjukkan dengan satu contoh terkenal. Pada tahun 1983, fisikawan Brandon Carter mengajukan argumen yang sangat cerdik untuk menentang eksosivilisasi, berdasarkan bukti bahwa kecerdasan butuh waktu untuk muncul di Bumi yang sebanding dengan usia Matahari. Berdasarkan fakta ini, ia menyimpulkan bahwa untuk menciptakan kecerdasan, evolusi mengambil serangkaian langkah sulit, yang masing-masing sangat tidak mungkin.
Dengan asumsi bahwa ada sepuluh "langkah" evolusioner seperti itu, dia menghitung bahwa kemungkinan total terjadinya eksosivilisasi adalah 10-20. Menurut pendapatnya, kesimpulan ini "lebih dari cukup untuk memastikan bahwa tingkat perkembangan kita unik untuk alam semesta observasi."
Namun ternyata tidak! "Sifat pesimistis" kami menunjukkan bahwa perhitungan Carter menyisakan ruang bagi ratusan eksosivilisasi. Carter mengira dia mengambil sikap hiper-pesimis, tetapi kenyataannya dia ternyata seorang yang optimis. Perlu juga dicatat bahwa para peneliti modern percaya bahwa hanya ada lima "langkah sulit" (jika ada). Mempertimbangkan angka-angka lain yang diberikan Carter untuk karyanya, dalam hal ini, kita akan berbicara tentang probabilitas yang sama dengan 10-10. Dikombinasikan dengan "sifat pesimisme" kita, ini berarti kemungkinan keberadaan - pada waktu yang berbeda - dari satu triliun eksosivilisasi. (Jangan lupa bahwa penulis seperti Mario Livio membuat argumen yang merusak dasar-dasar hipotesis Carter.)