30.4: البحث عن الذكاء خارج كوكب الأرض
- Page ID
- 197091
أهداف التعلم
في نهاية هذا القسم، ستكون قادرًا على:
- اشرح لماذا من غير المحتمل أن تزورنا سفن الفضاء من الحضارات خارج كوكب الأرض
- ضع قائمة بالجهود التي تبذلها البشرية للتواصل مع الحضارات الأخرى عبر الرسائل على متن المركبات الفضائية
- فهم برامج SETI المختلفة التي يقوم بها العلماء
بالنظر إلى جميع التطورات التي تمت مناقشتها في هذا الفصل، يبدو من المحتمل أن تكون الحياة قد تطورت على العديد من الكواكب حول النجوم الأخرى. حتى لو كانت هذه الحياة ميكروبية، فقد رأينا أنه قد يكون لدينا قريبًا طرق للبحث عن البصمات الحيوية الكيميائية. هذا البحث ذو أهمية أساسية لفهم علم الأحياء، لكنه لا يجيب على السؤال، «هل نحن وحدنا؟» التي أثرناها في بداية هذا الفصل. عندما نطرح هذا السؤال، يفكر الكثير من الناس في مخلوقات ذكية أخرى، ربما كائنات طورت تقنية مشابهة لتقنيتنا. إذا نشأت أي حضارات ذكية وتقنية، كما حدث على الأرض في أحدث غمضة من الزمن الكوني، فكيف يمكننا الاتصال بها؟
تشبه هذه المشكلة الاتصال بالأشخاص الذين يعيشون في جزء بعيد من الأرض. إذا أراد الطلاب في الولايات المتحدة التحدث مع الطلاب في أستراليا، على سبيل المثال، فلديهم خياران. إما أن تصعد إحدى المجموعات على متن طائرة وتسافر لمقابلة الأخرى، أو تتواصل عن طريق إرسال رسالة عن بُعد. نظرًا لمدى تكلفة تذاكر الطيران، من المحتمل أن يختار معظم الطلاب مسار الرسالة.
بنفس الطريقة، إذا أردنا التواصل مع الحياة الذكية حول النجوم الآخرين، يمكننا السفر، أو يمكننا محاولة تبادل الرسائل. بسبب المسافات الكبيرة التي ينطوي عليها الأمر، سيكون السفر الفضائي بين النجوم بطيئًا جدًا ومكلفًا للغاية. ستستغرق أسرع مركبة فضائية بناها الجنس البشري حتى الآن ما يقرب من 80 ألف عام للوصول إلى أقرب نجم. في حين يمكننا بالتأكيد تصميم مركبة أسرع، فكلما طلبنا منها السفر بسرعة أكبر، زادت تكلفة الطاقة المطلوبة. للوصول إلى النجوم المجاورة في أقل من عمر الإنسان، سيتعين علينا السفر بالقرب من سرعة الضوء. ومع ذلك، في هذه الحالة، ستصبح النفقات فلكية حقًا.
السفر بين النجوم
أجرى برنارد أوليفر، وهو مهندس لديه اهتمام دائم بالحياة في أماكن أخرى، حسابًا كاشفًا عن تكاليف السفر الفضائي السريع بين النجوم. نظرًا لأننا لا نعرف نوع التكنولوجيا التي قد نطورها (أو الحضارات الأخرى) يومًا ما، فكر أوليفر في رحلة إلى أقرب نجم (والعودة مرة أخرى) في سفينة فضائية ذات «محرك مثالي» - محرك من شأنه تحويل وقودها إلى طاقة بكفاءة 100٪. حتى مع وجود محرك مثالي، فإن تكلفة الطاقة لرحلة واحدة ذهابًا وإيابًا بنسبة 70٪ من سرعة الضوء تعادل عدة مئات الآلاف من السنين من إجمالي استهلاك الطاقة الكهربائية في الولايات المتحدة. تكلفة هذا السفر هي حرفيًا خارج هذا العالم.
هذا هو أحد أسباب تشكك علماء الفلك في الادعاءات بأن الأجسام الغريبة هي سفن فضائية من حضارات خارج كوكب الأرض. نظرًا لتكلفة المسافة والطاقة، يبدو من غير المحتمل أن تكون العشرات من الأجسام الطائرة المجهولة (وحتى عمليات اختطاف الأجسام الطائرة المجهولة) التي يُزعم أنها كل عام عبارة عن زوار من نجوم آخرين مفتونين جدًا بحضارة الأرض لدرجة أنهم على استعداد لإنفاق كميات كبيرة جدًا من الطاقة أو الوقت للوصول إلينا. ولا يبدو من المعقول أن هؤلاء الزوار قاموا بهذه الرحلة الطويلة والمكلفة ثم تجنبوا بشكل منهجي الاتصال بحكوماتنا أو قادتنا السياسيين والفكريين.
لم يتم شرح كل تقرير UFO (في كثير من الحالات، تكون الملاحظات سطحية أو متناقضة). لكن التحقيق يحولها دائمًا إلى الأجسام الطائرة المجهولة (الأجسام الطائرة المحددة) أو الأجسام الطائرة غير المأهولة (الأجسام الطائرة غير الموجودة على الإطلاق). في حين أن بعضها عبارة عن خدع، فإن البعض الآخر عبارة عن ظواهر طبيعية، مثل الكواكب الساطعة، والبرق الكروي، والكرات النارية (النيازك الساطعة)، أو حتى قطعان الطيور التي هبطت في بقعة زيتية لجعل بطونها عاكسة للضوء. لا يزال البعض الآخر عبارة عن طائرات بشرية، مثل الطائرات الخاصة مع فقدان بعض الأضواء، أو الطائرات العسكرية السرية. ومن المثير للاهتمام أيضًا أن مجموعة الأشخاص الذين ينظرون بشغف إلى سماء الليل، وهم علماء الفلك الهواة، لم يبلغوا أبدًا عن مشاهدات UFO. علاوة على ذلك، لم يترك أي جسم غامض وراءه أي دليل مادي يمكن اختباره في المختبر وإثبات أنه من أصل غير أرضي.
هناك جانب شائع آخر للاعتقاد بأن الأجانب يزورون الأرض يأتي من الأشخاص الذين يجدون صعوبة في قبول الإنجازات البشرية. هناك العديد من الكتب والبرامج التلفزيونية، على سبيل المثال، التي تؤكد أن البشر لم يكن بإمكانهم بناء أهرامات مصر العظيمة، وبالتالي لا بد أنها بنيت من قبل الأجانب. يُزعم أحيانًا أن التماثيل الضخمة (المسماة Moai) في جزيرة إيستر قد تم بناؤها من قبل الأجانب. حتى أن بعض الناس يعتقدون أن إنجازات استكشاف الفضاء اليوم تستند إلى التكنولوجيا الغريبة.
ومع ذلك، فإن الأدلة المستمدة من علم الآثار والتاريخ واضحة: فقد تم بناء الآثار القديمة من قبل الناس القدماء، الذين كانت أدمغتهم وبراعتهم قادرة تمامًا كما لدينا اليوم، حتى لو لم يكن لديهم كتب مدرسية إلكترونية مثلك.
رسائل على مركبة فضائية
في حين أن سفر الكائنات الحية إلى الفضاء يبدو صعبًا للغاية، يمكن أن تنتقل مجسات الروبوت لمسافات طويلة وعلى مدى فترات طويلة من الزمن. تغادر الآن خمس مركبات فضائية - اثنتان من طراز بايونير، واثنتان من طراز فوياجر، ونيو هورايزونز - النظام الشمسي. في سرعاتهم الساحلية، سيستغرقون مئات الآلاف أو ملايين السنين للاقتراب من نجم آخر. من ناحية أخرى، كانت هذه المنتجات أول منتجات التكنولوجيا البشرية التي تتجاوز نظامنا المنزلي، لذلك أردنا وضع الرسائل على متن الطائرة لإظهار مصدرها.
يحمل كل رائد لوحة عليها رسالة مصورة محفورة على لوح من الألومنيوم المطلي بأكسيد الذهب (الشكل\(\PageIndex{1}\)). تم إطلاق Voyagers في عام 1977، وتم إرفاق تسجيلات صوتية ومرئية، مما سمح بإدراج أكثر من 100 صورة ومجموعة مختارة من الموسيقى من جميع أنحاء العالم. نظرًا للمساحة الهائلة بين النجوم في قسم المجرة الخاص بنا، فمن غير المرجح أن يتلقى أي شخص هذه الرسائل. إنها تشبه إلى حد كبير ملاحظة في زجاجة ألقاها بحار غرق في البحر، مع عدم وجود توقع واقعي بالعثور عليها قريبًا ولكن الأمل ضئيل في أنه ربما يومًا ما، بطريقة ما، سيعرف شخص ما مصير المرسل.
رسالة فوياجر
مقتطف من سجل فوياجر:
«لقد طرحنا هذه الرسالة في الكون. من المرجح أن تستمر مليار سنة في مستقبلنا، عندما تتغير حضارتنا بشكل عميق. إذا اعترضت حضارة [أخرى] Voyager وتمكنت من فهم هذه المحتويات المسجلة، فإليك رسالتنا:
هذه هدية من عالم صغير بعيد، رمز لأصواتنا وعلومنا وصورنا وموسيقانا وأفكارنا ومشاعرنا. نحن نحاول البقاء على قيد الحياة في عصرنا حتى نعيش في عصرنا. نأمل، في يوم من الأيام، بعد حل المشاكل التي نواجهها، أن ننضم إلى مجتمع حضارات المجرة. يمثل هذا السجل أملنا وتصميمنا ونيتنا الحسنة في عالم واسع ورائع».
—جيمي كارتر، رئيس الولايات المتحدة الأمريكية، 16 يونيو 1977
التواصل مع النجوم
إذا كانت الزيارات المباشرة بين النجوم غير محتملة، يجب أن ننتقل إلى البديل لإجراء الاتصال: تبادل الرسائل. الأخبار هنا أفضل بكثير. نحن نستخدم بالفعل رسول - الضوء أو، بشكل عام، الموجات الكهرومغناطيسية - التي تتحرك عبر الفضاء بأسرع سرعة في الكون. ينتقل الضوء بسرعة 300,000 كيلومتر في الثانية، ويصل إلى أقرب نجم في 4 سنوات فقط ويفعل ذلك بجزء صغير من تكلفة إرسال الأشياء المادية. هذه المزايا واضحة وواضحة لدرجة أننا نفترض أنها ستحدث لأي نوع آخر من الكائنات الذكية التي تطور التكنولوجيا.
ومع ذلك، لدينا إمكانية الوصول إلى طيف واسع من الإشعاع الكهرومغناطيسي، بدءًا من موجات الراديو ذات الطول الموجي الأطول إلى أشعة جاما ذات الطول الموجي الأقصر. أيهما سيكون الأفضل للتواصل بين النجوم؟ لن يكون من الذكاء اختيار طول موجي يتم امتصاصه بسهولة بواسطة الغاز والغبار بين النجوم، أو الطول الذي من غير المحتمل أن يخترق الغلاف الجوي لكوكب مثل كوكبنا. كما أننا لا نريد اختيار طول موجي لديه الكثير من المنافسة على الاهتمام في منطقتنا.
أحد المعايير الأخيرة يجعل الاختيار أسهل: نريد أن يكون الإشعاع غير مكلف بما يكفي لإنتاجه بكميات كبيرة. عندما نأخذ في الاعتبار جميع هذه المتطلبات، تصبح موجات الراديو أفضل إجابة. نظرًا لكونها النطاق الأقل ترددًا (والأقل طاقة) من الطيف، فإن إنتاجها ليس مكلفًا جدًا، ونحن نستخدمها بالفعل على نطاق واسع للاتصالات على الأرض. لا يتم امتصاصها بشكل كبير بواسطة الغبار والغاز بين النجوم. مع بعض الاستثناءات، فإنها تمر بسهولة عبر الغلاف الجوي للأرض ومن خلال الغلاف الجوي للكواكب الأخرى التي نعرفها.
كومة القش الكونية
بعد اتخاذ القرار بأن الراديو هو الوسيلة الأكثر احتمالاً للتواصل بين الحضارات الذكية، لا يزال أمامنا العديد من الأسئلة والمهمة الشاقة. هل نرسل رسالة أم نحاول تلقي واحدة؟ من الواضح أنه إذا قررت كل حضارة الاستلام فقط، فلن يرسل أحد، وسيصاب الجميع بخيبة أمل. من ناحية أخرى، قد يكون من المناسب لنا أن نبدأ بالاستماع، حيث من المحتمل أن نكون من بين أكثر الحضارات بدائية في المجرة المهتمة بتبادل الرسائل.
نحن لا ندلي بهذا البيان لإهانة الجنس البشري (الذي، مع بعض الاستثناءات، نحن مغرمون به إلى حد ما). بدلاً من ذلك، نبني ذلك على حقيقة أن البشر لديهم القدرة على استقبال (أو إرسال) رسالة لاسلكية عبر مسافات بين النجوم لبضعة عقود فقط. بالمقارنة مع أعمار النجوم والمجرة، هذه مجرد لحظة. إذا كانت هناك حضارات تنتظرنا في التطور حتى في وقت قصير (بالمعنى الكوني)، فمن المحتمل أن تكون لها بداية تكنولوجية لسنوات عديدة.
بعبارة أخرى، نحن، الذين بدأنا للتو، قد نكون الأنواع «الأصغر» في المجرة بهذه الإمكانية (انظر المناقشة في المثال\(\PageIndex{1}\) أدناه). تمامًا كما يُطلب من أصغر أفراد المجتمع في كثير من الأحيان التزام الهدوء والاستماع إلى شيوخهم لفترة من الوقت قبل أن يقولوا شيئًا أحمق، لذلك قد نرغب في بدء تمريننا في التواصل خارج كوكب الأرض من خلال الاستماع.
ومع ذلك، حتى قصر أنشطتنا على الاستماع، يترك لنا مجموعة من الأسئلة الصعبة. على سبيل المثال، إذا كانت إشارة حضارة خارج كوكب الأرض ضعيفة جدًا بحيث لا يمكن اكتشافها بواسطة التلسكوبات الراديوية الحالية، فلن نكتشفها. بالإضافة إلى ذلك، سيكون من المكلف جدًا أن تبث حضارة خارج كوكب الأرض على عدد كبير من القنوات. على الأرجح، يختارون قناة واحدة أو عدة قنوات لرسالتهم الخاصة. يساعد التواصل على نطاق ضيق من القنوات أيضًا على تمييز الرسالة الاصطناعية عن الراديو الثابت الذي يأتي من العمليات الكونية الطبيعية. لكن النطاق الراديوي يحتوي على عدد كبير من القنوات الممكنة من الناحية الفلكية. كيف يمكننا أن نعرف مسبقًا الشخص الذي اختاروه، وكيف قاموا بترميز رسالتهم في الإشارة؟
\(\PageIndex{1}\)يلخص الجدول هذه العوامل وغيرها التي يجب على العلماء التعامل معها عند محاولة الاستماع إلى الرسائل اللاسلكية من الحضارات البعيدة. نظرًا لأن نجاحهم يعتمد إما على التخمين الصحيح للعديد من العوامل أو البحث في جميع الاحتمالات لكل عامل، فقد قارن بعض العلماء سعيهم بالبحث عن إبرة في كومة قش. وبالتالي، يحبون أن يقولوا إن قائمة العوامل في الجدول\(\PageIndex{1}\) تحدد مشكلة كومة القش الكونية.
| عوامل |
|---|
| من أي اتجاه (أي نجمة) تأتي الرسالة؟ |
| على أي قنوات (أو ترددات) يتم بث الرسالة؟ |
| ما مدى اتساع القناة في التردد؟ |
| ما مدى قوة الإشارة (هل يمكن أن تكتشفها التلسكوبات الراديوية الخاصة بنا)؟ |
| هل الإشارة مستمرة أم أنها تتوقف في بعض الأحيان (كما يحدث، على سبيل المثال، شعاع المنارة عندما يبتعد عنا)؟ |
| هل تنجرف الإشارة (تتغير) في التردد بسبب الحركة النسبية المتغيرة للمصدر والمستقبل؟ |
| كيف يتم ترميز الرسالة في الإشارة (كيف نقوم بفك تشفيرها)؟ |
| هل يمكننا حتى التعرف على رسالة من نوع غريب تمامًا؟ هل يمكن أن يتخذ شكلاً لا نتوقعه على الإطلاق؟ |
عمليات البحث عبر الراديو
على الرغم من أن مشكلة كومة القش الكونية تبدو شاقة، إلا أن العديد من المشكلات البحثية الأخرى في علم الفلك تتطلب أيضًا استثمارًا كبيرًا للوقت والمعدات وجهد المريض. وبالطبع، إذا لم نبحث، فمن المؤكد أننا لن نجد أي شيء.
تم إجراء البحث الأول بواسطة عالم الفلك فرانك دريك في عام 1960، باستخدام هوائي يبلغ طوله 85 قدمًا في المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي (الشكل\(\PageIndex{2}\)). أطلق عليه اسم Project Ozma، نسبة إلى ملكة أرض أوز الغريبة في قصص الأطفال لـ L. Frank Baum، وشملت تجربته النظر في حوالي 7200 قناة ونجمين قريبين على مدار 200 ساعة. على الرغم من أنه لم يجد شيئًا، أظهر دريك أن لدينا التكنولوجيا لإجراء مثل هذا البحث، وتمهيد الطريق للمشاريع الأكثر تعقيدًا التي تلت ذلك.
تتحسن أجهزة الاستقبال باستمرار، وتتقدم حساسية برامج SETI - التي تعني SETI للبحث عن الذكاء خارج كوكب الأرض - بسرعة. بنفس القدر من الأهمية، تسمح الإلكترونيات والبرامج الحديثة بالبحث المتزامن على ملايين الترددات (القنوات). إذا تمكنا من تغطية نطاق تردد واسع، فإن مشكلة كومة القش الكونية المتمثلة في تخمين التردد الصحيح تختفي إلى حد كبير. مصفوفة التلسكوب القوية (الممولة بمساهمة أولية من مؤسس Microsoft Paul Allen) والتي تم إنشاؤها لعمليات بحث SETI هي Allen Telescope في شمال كاليفورنيا. تشمل التلسكوبات الراديوية الأخرى المستخدمة في عمليات البحث هذه طبق راديو Arecibo العملاق في بورتوريكو، وطبق FAST الذي تم الانتهاء منه مؤخرًا، وحتى الأكبر حجمًا، في الصين، وتلسكوب Green Bank في ولاية فرجينيا الغربية، وهو أكبر تلسكوب راديوي قابل للتوجيه في العالم.
ما نوع الإشارات التي نأمل أن نلتقطها؟ نحن على الأرض نرسل عن غير قصد فيضًا من الإشارات اللاسلكية، تهيمن عليها أنظمة الرادار العسكرية. هذا هو نوع من إشارات التسرب، على غرار طاقة الضوء المهدرة التي يتم بثها لأعلى من خلال إنارة الشوارع ذات التصميم السيئ واللافتات الإعلانية. هل يمكننا اكتشاف تسرب مماثل للإشارات اللاسلكية من حضارة أخرى؟ الجواب بالكاد، ولكن فقط لأقرب النجوم. لذلك، تبحث عمليات البحث الحالية في راديو SETI في الغالب عن منارات، على افتراض أن الحضارات قد تلفت الانتباه عن قصد إلى نفسها أو ربما ترسل رسالة إلى عالم آخر أو بؤرة استيطانية تقع في اتجاهنا. تعتمد آفاق نجاحنا على عدد المرات التي تنشأ فيها الحضارات، ومدة استمرارها، ومدى صبرها على بث مواقعها إلى الكون.
جيل تارتر: محاولة إجراء اتصال
كان عام 1997 عامًا كبيرًا بالنسبة لجيل كورنيل تارتر (الشكل\(\PageIndex{3}\))، أحد العلماء الرائدين في العالم في مجال SETI. أعلن معهد SETI أنها ستحصل على أول كرسي تم منحه (وهو ما يعادل أستاذية بحثية موهوبة) تم تسميته تكريمًا لبرنارد أوليفر. وافقت مؤسسة العلوم الوطنية على اقتراح من مجموعة من العلماء والمعلمين الذين ترأستهم لتطوير منهج مبتكر للمدارس الثانوية يعتمد على أفكار التطور الكوني (موضوعات هذا الفصل). وفي الوقت نفسه تقريبًا، كانت محاصرة بطلبات إجراء مقابلات إعلامية حيث عرّفتها التقارير الإخبارية بأنها عارضة أزياء لإيلي أروواي، بطلة رواية Contact، رواية كارل ساجان الأكثر مبيعًا عن SETI. تم تحويل الكتاب إلى فيلم خيال علمي بميزانية عالية، من بطولة جودي فوستر، التي تحدثت مع تارتر قبل تولي الدور.
سارع تارتر إلى الإشارة إلى أن «كارل ساجان كتب كتابًا عن امرأة تفعل ما أفعله، وليس عني». ومع ذلك، وباعتبارها المرأة الوحيدة في مثل هذا المنصب الرفيع في مجال SETI الصغير، كانت مركز قدر كبير من الاهتمام العام. (ومع ذلك، أشار الزملاء والمراسلون إلى أن هذا لا يعد شيئًا مقارنة بما سيحدث إذا حقق بحثها عن إشارات الراديو من الحضارات الأخرى نجاحًا.)
إن كونك المرأة الوحيدة في المجموعة ليس وضعًا جديدًا بالنسبة لتارتر، التي غالبًا ما وجدت نفسها المرأة الوحيدة في فصول العلوم المتقدمة أو الرياضيات. كان والدها قد شجعها، سواء في اهتمامها بالعلوم أو «ترقيعها». كطالبة جامعية في جامعة كورنيل، تخصصت في الفيزياء الهندسية. أصبح هذا التدريب مفتاحًا لتجميع وصيانة الأنظمة المعقدة التي تبحث تلقائيًا عن الإشارات من الحضارات الأخرى.
انتقلت إلى الفيزياء الفلكية في دراساتها العليا، وكتبت أطروحة دكتوراه تناولت، من بين مواضيع أخرى، تكوين النجوم الفاشلة - تلك التي لم تكن كتلتها كافية لإشعال التفاعلات النووية التي تغذي المزيد من النجوم الضخمة مثل شمسنا. ابتكر تارتر مصطلح «القزم البني» لهذه الأجسام الصغيرة القاتمة، وظل الاسم الذي يستخدمه علماء الفلك منذ ذلك الحين.
عندما كانت لا تزال في كلية الدراسات العليا، سألها ستيوارت بوير، أحد أساتذتها في جامعة كاليفورنيا، بيركلي، عما إذا كانت تريد المشاركة في تجربة صغيرة لسحب القليل من الإشعاع من التلسكوب الراديوي حيث يستخدمه علماء الفلك عامًا بعد عام ومعرفة ما إذا كان هناك أي تلميح لرسالة راديو مشفرة بذكاء مدفونة في ضوضاء الراديو. أصبحت مهاراتها في الهندسة وبرمجة الكمبيوتر ضرورية للمشروع، وسرعان ما أصبحت مرتبطة بالبحث عن الحياة في مكان آخر.
وهكذا بدأت مسيرة مهنية لامعة تعمل بدوام كامل بحثًا عن حضارات خارج كوكب الأرض، مما أدى إلى حصول جيل تارتر على العديد من الجوائز، بما في ذلك انتخابها زميلة في الجمعية الأمريكية لتقدم العلوم في عام 2002، وجائزة أدلر بلانيتاريوم للنساء في علوم الفضاء في عام 2003، وجائزة TED لعام 2009 جائزة.
شاهد حديث TED الذي قدمته جيل تارتر عن سحر البحث عن الذكاء.
مثال\(\PageIndex{1}\): معادلة دريك
في الاجتماع العلمي الأول المخصص لـ SETI، كتب فرانك دريك معادلة على السبورة تناولت السؤال الصعب المتمثل في تقدير عدد الحضارات في المجرة وقسمها إلى سلسلة من الأسئلة الأصغر والأكثر قابلية للإدارة. منذ ذلك الحين، استخدم كل من علماء الفلك والطلاب معادلة دريك هذه كوسيلة لمقاربة السؤال الأكثر صعوبة: ما مدى احتمالية أن نكون وحدنا؟ نظرًا لأن هذا سؤال لا يمكن الإجابة عليه في الوقت الحالي، فقد وصف عالم الفلك جيل تارتر معادلة دريك بأنها «طريقة لتنظيم جهلنا». (انظر الشكل\(\PageIndex{4}\).)
شكل معادلة دريك بسيط للغاية. لتقدير عدد الحضارات المتصلة الموجودة حاليًا في المجرة (سنحدد هذه المصطلحات بعناية أكبر في لحظة)، نضرب معدل تكوين مثل هذه الحضارات (العدد في السنة) بمتوسط عمرها (بالسنوات). في الرموز،
\[N=R_{\text{total}} \times L \nonumber\]
لجعل هذه الصيغة أسهل في الاستخدام (وأكثر إثارة للاهتمام)، قام دريك بفصل معدل التكوين\(R_{\text{total}}\) إلى سلسلة من الاحتمالات:
\[R_{\text{total}} = R_{\text{star}} \times f_{\text{p}} \times f_{\text{e}} \times f_{\text{l}} \times f_{\text{i}} \times f_{\text{c}} \nonumber\]
\(R_{\text{star}}\)هو معدل تكوين النجوم مثل الشمس في مجرتنا، والذي يبلغ تقريبًا حوالي 10 نجوم في السنة. كل مصطلح من المصطلحات الأخرى هو كسر أو احتمال (أقل من أو يساوي 1.0)، ومنتج كل هذه الاحتمالات هو في حد ذاته الاحتمال الكلي بأن كل نجم سيكون لديه حضارة ذكية وتكنولوجية ومترابطة قد نرغب في التحدث إليها. لدينا:
- \(f_{\text{p}}\)= نسبة هذه النجوم بالكواكب
- \(f_{\text{e}}\)= جزء الأنظمة الكوكبية التي تشمل الكواكب الصالحة للسكن
- \(f_{\text{l}}\)= نسبة الكواكب الصالحة للسكن التي تدعم الحياة فعليًا
- \(f_{\text{i}}\)= نسبة الكواكب المأهولة التي تطور الذكاء المتقدم
- \(f_{\text{c}}\)= نسبة هذه الحضارات الذكية التي تطور العلوم والتكنولوجيا لبناء التلسكوبات الراديوية وأجهزة الإرسال
يمكن مناقشة كل من هذه العوامل وربما تقييمها، ولكن يجب علينا تخمين العديد من القيم. على وجه الخصوص، لا نعرف كيف نحسب احتمالية حدوث شيء ما مرة واحدة على الأرض ولكن لم تتم ملاحظته في أي مكان آخر - وهذه تشمل تطور الحياة والحياة الذكية والحياة التكنولوجية (العوامل الثلاثة الأخيرة في المعادلة). يأتي أحد التطورات المهمة في تقدير شروط معادلة دريك من الاكتشاف الأخير للكواكب الخارجية. عندما تمت كتابة معادلة دريك لأول مرة، لم يكن لدى أحد أي فكرة عما إذا كانت الكواكب والأنظمة الكوكبية شائعة. نحن نعلم الآن أنهم - مثال آخر على مبدأ كوبرنيكوس.
الحل
حتى لو لم نعرف الإجابات، يمكننا إجراء بعض التخمينات وحساب الرقم الناتج\(N\). لنبدأ بالتفاؤل الضمني في مبدأ كوبرنيكان ونحدد الشروط الثلاثة الأخيرة التي تساوي 1.0. \(R\)إنها 10 نجوم/سنة وإذا قمنا بقياس متوسط عمر الحضارة التكنولوجية بالسنوات، يتم إلغاء وحدات السنوات. إذا افترضنا أيضًا أن هذا\(f_{\text{p}}\) هو 0.1،\(f_{\text{e}}\) وهو 1.0، تصبح المعادلة
\[N=R_{\text{total}} \times L = L \nonumber\]
الآن نرى أهمية المصطلح\(L\)، عمر الحضارة التواصلية (مقاسة بالسنوات). لقد كانت لدينا هذه القدرة (للتواصل على مسافات النجوم) لبضعة عقود فقط.
التمارين\(\PageIndex{1}\)
لنفترض أننا نفترض أن هذه المرحلة من تاريخنا تستمر قرنًا واحدًا فقط.
- إجابة
-
مع افتراضاتنا المتفائلة حول العوامل الأخرى،\(L\) = 100 عام و\(N\) = 100 حضارة من هذا القبيل في المجرة بأكملها. في هذه الحالة، هناك عدد قليل جدًا من الحضارات الأخرى مثل حضارتنا لدرجة أنه من غير المحتمل أن نكتشف أي إشارات في بحث SETI. لكن لنفترض أن متوسط العمر هو مليون سنة؛ في هذه الحالة، هناك مليون حضارة من هذا القبيل في المجرة، وقد يكون بعضها ضمن نطاق الاتصالات اللاسلكية.
الاستنتاج الأكثر أهمية من هذا الحساب هو أنه حتى لو كنا متفائلين للغاية بشأن الاحتمالات، فإن الطريقة الوحيدة التي يمكننا من خلالها توقع النجاح من SETI هي إذا كانت الحضارات الأخرى أقدم بكثير (وبالتالي ربما أكثر تقدمًا) من حضارتنا.
اقرأ رواية فرانك دريك الخاصة عن كيفية توصله إلى «المعادلة». وهنا مقابلة حديثة مع فرانك دريك من قبل أحد مؤلفي هذا الكتاب المدرسي.
SETI خارج عالم الراديو
للأسباب التي تمت مناقشتها أعلاه، تبحث معظم برامج SETI عن إشارات بأطوال موجات الراديو. ولكن في العلوم، إذا كانت هناك طرق أخرى للإجابة على سؤال لم يتم حله، فإننا لا نريد إهمالها. لذلك كان علماء الفلك يفكرون في طرق أخرى يمكننا من خلالها الحصول على أدلة لوجود حضارات متقدمة تقنيًا.
في الآونة الأخيرة، سمحت التكنولوجيا لعلماء الفلك بتوسيع البحث في مجال الضوء المرئي. قد تعتقد أنه سيكون من اليائس محاولة اكتشاف ومضة من الضوء المرئي من كوكب نظرًا لتألق النجم الذي يدور حوله. هذا هو السبب في أننا عادة لا نستطيع قياس الضوء المنعكس للكواكب حول النجوم الأخرى. إن الضوء الضعيف للكوكب يغمره ببساطة «الضوء الكبير» في الحي. لذا فإن حضارة أخرى ستحتاج إلى منارة قوية للتنافس مع نجمها.
ومع ذلك، في السنوات الأخيرة، تعلم المهندسون البشريون كيفية جعل ومضات الضوء أكثر إشراقًا من الشمس. تكمن الحيلة في «تشغيل» الضوء لفترة وجيزة جدًا، بحيث يمكن التحكم في التكاليف. لكن نبضات الليزر فائقة السطوع والقصيرة جدًا (التي تعمل لفترات تبلغ مليار من الثانية) يمكن أن تحزم الكثير من الطاقة ويمكن ترميزها لنقل رسالة. لدينا أيضًا التكنولوجيا لاكتشاف مثل هذه النبضات القصيرة - ليس بحواس الإنسان، ولكن باستخدام أجهزة الكشف الخاصة التي يمكن «ضبطها» للبحث تلقائيًا عن مثل هذه الاندفاعات القصيرة من الضوء من النجوم القريبة.
لماذا تحاول أي حضارة أن تتفوق على نجمها بهذه الطريقة؟ اتضح أن تكلفة إرسال نبضة ليزر قصيرة جدًا في اتجاه عدد قليل من النجوم الواعدة يمكن أن تكون أقل من تكلفة مسح رسالة راديو مستمرة عبر السماء بأكملها. أو ربما لديهم أيضًا ولع خاص بالرسائل الخفيفة لأن إحدى حواسهم تطورت باستخدام الضوء. تقوم العديد من البرامج الآن بتجربة عمليات بحث «SETI الضوئية»، والتي يمكن إجراؤها باستخدام تلسكوب متواضع فقط. (المصطلح البصري هنا يعني استخدام الضوء المرئي.)
إذا سمحنا لخيالنا بالتوسع، فقد نفكر في إمكانيات أخرى. ماذا لو قررت حضارة متقدمة حقًا (أو احتاجت إلى) تجديد نظامها الكوكبي لتعظيم مساحة الحياة؟ يمكن أن تفعل ذلك عن طريق تفكيك بعض الكواكب أو الأقمار وبناء حلقة من المواد الصلبة التي تحيط بالنجم أو تحيط به وتعترض بعض أو كل ضوءه. قد تتوهج هذه الحلقة أو الكرة الاصطناعية الضخمة بشكل ساطع جدًا عند أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء، حيث يتم تحويل ضوء النجوم الذي تستقبله في النهاية إلى حرارة وإعادة إشعاعه إلى الفضاء. يمكن اكتشاف الأشعة تحت الحمراء بواسطة أجهزتنا، كما أن عمليات البحث عن مصادر الأشعة تحت الحمراء هذه جارية أيضًا (الشكل\(\PageIndex{5}\)).
هل يجب أن ننقل بالإضافة إلى الاستماع؟
يعاني كوكبنا من تسرب بعض موجات الراديو إلى الفضاء، من راديو FM والتلفزيون والرادارات العسكرية والاتصالات بين الأرض ومركبتنا الفضائية المدارية. ومع ذلك، لا يزال إشعاع التسرب هذا ضعيفًا جدًا، وبالتالي يصعب اكتشافه على مسافات النجوم، على الأقل باستخدام تقنية الراديو التي لدينا. لذا في الوقت الحالي، تتضمن محاولاتنا للتواصل مع الحضارات الأخرى التي قد تكون موجودة في الغالب محاولة تلقي الرسائل، ولكن ليس إرسال أي رسائل بأنفسنا.
ومع ذلك، يعتقد بعض العلماء أنه من غير المتسق البحث عن منارات من حضارات أخرى دون الإعلان عن وجودنا بطريقة مماثلة. (ناقشنا سابقًا المشكلة المتمثلة في أنه إذا اقتصرت كل حضارة أخرى على الاستماع، فلن يتصل أحد أبدًا.) لذا، هل يجب أن نقوم بمحاولات منتظمة لإرسال رسائل تم فك تشفيرها بسهولة إلى الفضاء؟ يحذر بعض العلماء من أن حضارتنا غير ناضجة وغير قادرة على الدفاع عن نفسها في هذه المرحلة المبكرة من تطورنا. تبين أن قرار الإرسال أم لا هو انعكاس مثير للاهتمام لما نشعر به تجاه أنفسنا ومكاننا في الكون.
تثير مناقشات الإرسال مسألة من يجب أن يتحدث باسم كوكب الأرض. اليوم، يمكن لأي شخص وكل شخص بث إشارات الراديو، كما تفعل العديد من الشركات والجماعات الدينية والحكومات. ستكون خطوة متواضعة بالنسبة لنفس المنظمات لاستخدام أو بناء التلسكوبات الراديوية الكبيرة والبدء في الإرسال المتعمد الذي يكون أقوى بكثير من الإشارات التي تتسرب من الأرض اليوم. وإذا اعترضنا إشارة من حضارة غريبة، فإن المشكلة هي ما إذا كان يجب الرد.
من يجب أن يتخذ القرار بشأن ما إذا كانت البشرية تعلن نفسها للكون ومتى وكيف؟ هل هناك حرية التعبير عندما يتعلق الأمر بإرسال رسائل إذاعية إلى حضارات أخرى؟ هل يجب أن تتفق جميع دول الأرض قبل أن نرسل إشارة قوية بما يكفي بحيث تكون لديها فرصة جادة لاستقبالها على مسافات النجوم؟ قد تكون كيفية وصول جنسنا البشري إلى قرار بشأن هذه الأنواع من الأسئلة اختبارًا لما إذا كانت هناك حياة ذكية على الأرض أم لا.
الاستنتاج
سواء تحولنا في النهاية إلى النوع الذكي الوحيد في الجزء الخاص بنا من المجرة أم لا، فإن استكشافنا للكون سيستمر بالتأكيد. سيظل جزء مهم من هذا الاستكشاف هو البحث عن المؤشرات الحيوية من الكواكب المأهولة التي لم تنتج مخلوقات تكنولوجية ترسل إشارات لاسلكية. بعد كل شيء، قد لا تقوم مخلوقات مثل الفراشات والدلافين أبدًا ببناء هوائيات راديو، لكننا سعداء بمشاركة كوكبنا معهم وسنكون سعداء للعثور على نظيراتها في عوالم أخرى.
ما إذا كانت الحياة موجودة في مكان آخر أم لا هي مجرد واحدة من المشكلات التي لم يتم حلها في علم الفلك والتي ناقشناها في هذا الكتاب. إن الاعتراف المتواضع بمدى ما تبقى لنا لنتعلمه عن الكون هو أحد السمات الأساسية للعلم. ومع ذلك، لا ينبغي أن يمنعنا هذا من الشعور بالبهجة حيال مقدار ما نجحنا بالفعل في اكتشافه، والشعور بالفضول حيال ما قد نكتشفه في السنوات القادمة.
ينتهي تقريرنا المرحلي حول أفكار علم الفلك هنا، لكننا نأمل ألا ينتهي اهتمامك بالكون. نأمل أن تواكب التطورات في علم الفلك من خلال وسائل الإعلام والإنترنت، أو من خلال الذهاب إلى محاضرة عامة من حين لآخر من قبل عالم محلي. من يمكنه، بعد كل شيء، تخمين كل الأشياء المدهشة التي ستكشفها المشاريع البحثية المستقبلية عن الكون وعلاقتنا به؟
ملخص
يشارك بعض علماء الفلك في البحث عن الذكاء خارج كوكب الأرض (SETI). نظرًا لأن الأنظمة الكوكبية الأخرى بعيدة جدًا، فإن السفر إلى النجوم إما بطيء جدًا أو مكلف للغاية (من حيث الطاقة المطلوبة). على الرغم من العديد من تقارير UFO والدعاية الإعلامية الهائلة، لا يوجد دليل على أن أيًا منها مرتبط بزيارات خارج كوكب الأرض. لقد قرر العلماء أن أفضل طريقة للتواصل مع أي حضارات ذكية هي استخدام الموجات الكهرومغناطيسية، ويبدو أن موجات الراديو هي الأنسب لهذه المهمة. حتى الآن، بدأوا فقط في تمشيط العديد من النجوم المختلفة المحتملة والترددات وأنواع الإشارات والعوامل الأخرى التي تشكل ما نسميه مشكلة كومة القش الكونية. يقوم بعض علماء الفلك أيضًا بالبحث عن نبضات قصيرة ومشرقة من الضوء المرئي وعلامات الأشعة تحت الحمراء لمشاريع البناء الضخمة من قبل الحضارات المتقدمة. إذا وجدنا إشارة يومًا ما، فإن تحديد ما إذا كان يجب الإجابة وما يجب الإجابة عليه قد يكون اثنين من أكبر التحديات التي ستواجهها البشرية.
مسرد المصطلحات
- معادلة دريك
- صيغة لتقدير عدد الحضارات الذكية والتكنولوجية في مجرتنا، اقترحها فرانك دريك لأول مرة
- سيت
- البحث عن الذكاء خارج كوكب الأرض؛ عادة ما يتم تطبيقه على عمليات البحث عن إشارات الراديو من الحضارات الأخرى