Czy jesteśmy sami we Wszechświecie? Krytycznie o Równaniu Drake’a oraz inna metoda

Wielkość Wszechświata oraz przypuszczalna liczba planet zdatnych do zainicjowania życia skłaniają nas do przekonania, że w kosmosie musi istnieć ogromna ilość cywilizacji innych niż ziemska. Z pozoru sytuacja wygląda tak, że ile byśmy nie wskazywali problemów, jakie musi przejść ewolucja od zera do stworzenia wysokiej inteligencji i cywilizacji, ile byśmy nie zawężali szacunkowych ilości planet zdatnych do takiej ewolucji, to i tak na końcu pozostaną astronomiczne liczby prawdopodobnych globów z zainicjowanymi cywilizacjami. Znamy pobieżne szacunki, jakich dokonują naukowcy w związku z Równaniem Drake’a, które zazwyczaj pokazują pokaźne liczby wynikające z tego równania. Rachunek prawdopodobieństwa oraz Zasada Kopernikańska zmuszają nas do uznania, że skoro wydarzył się taki rezultat na Ziemi, to w niewyobrażalnie wielkim Wszechświecie także musi zaistnieć podobny wynik. Stąd nieraz wszelkie choćby próby wskazywania, że możemy być zupełnie sami w kosmosie, są automatycznie zbywane na zasadzie: „Musisz nie rozumieć, jak Wszechświat jest wielki”.

Pozornie rzecz wydaje się „rozwiązana” rachunkiem prawdopodobieństwa za sprawą liczb świadczących o ilości planet typu ziemskiego w kosmosie. Problem jednak polega na tym, że w rzeczywistości te ogromne liczby wcale nie redukują skali kłopotów ewolucyjnych do takiej nieistotności, jak się z pozoru wydaje. Wręcz przeciwnie. Wbrew naszej intuicji, przy innej metodzie analizy na drugiej szali liczby są równie wysokie. A choć jest to zaskakujące, w zależności od dokonanych założeń nieraz nawet o całe rzędy wielkości wyższe od szacunkowych ilości planet zdolnych podtrzymać złożone życie. I tę właśnie kwestię przedstawię w niniejszym artykule. W tym ostatnim przypadku oznaczałoby to, że w całym Wszechświecie najprawdopodobniej nie powstała ani nigdy nie powstanie ani jedna cywilizacja prócz ziemskiej. Jeśli wydaje się to wam mało wiarygodne, zapraszam do zapoznania się z prostą metodą to wykazującą.

Głównym kłopotem związanym z szacunkami występowania cywilizacji w kosmosie jest to, że Równanie Drake’a… nie jest przesadnie dobrze postawionym problemem. Mamy jako ludzie tendencję do myślenia o rzeczywistości według danych paradygmatów. Dlatego w kulturze zachodniej, myśląc przez pryzmat znanej nam postaci Równania Drake’a, oceniamy kosmiczną rzeczywistość według wzoru, który ono przedstawia. A co za tym idzie, narzuca nam się wynikający z niego wniosek, że Wszechświat musi zawierać dużą ilość technologicznych cywilizacji (przypomnijmy, że cywilizacja technologiczna to taka, która osiągnęła poziom co najmniej używania elektroniki). Jako że Równanie Drake’a znalazło też swoje miejsce w popkulturze, narzuciło naszej cywilizacji sposób myślenia o tym problemie.

Równanie Drake’a zawiera człony, co do których możemy mieć uwagi nie tylko ze względu na kryjące się pod nimi niewiadome, ale także ze względu na samą zasadność takiego ich skonstruowania. Nawet gdybyśmy mieli dość dużo danych do podstawienia, niektóre człony są zbyt ogólne na to, aby mogły służyć jako użyteczny wzór. Dla przykładu nawet jeśli mielibyśmy liczbowo określone niektóre aspekty problemów ewolucyjnych na Ziemi, to człon fi w równaniu jest tak skonstruowany, że i tak wymuszałby posługiwanie się głównie niewiadomymi.

To, że Równanie Drake’a jest źle skonstruowane, sugerowali już niektórzy badacze, zobacz też moje odniesienie do niego w moich innych tekstach (tutaj, tutaj, tutaj i tutaj). Równanie to bowiem traktuje często jako pojedynczy problem (czyli w podstawieniu pod jeden człon równania) rzeczy, które są szeregiem różnych i złożonych problemów (czyli wymagają wielu odrębnych członów równania). Np. człon fi jest skonstruowany w taki sposób, jakby chciał zignorować większość problemów, dla których zostało stworzone to równanie. Właściwie z samego tego członu można by zbudować jeszcze jeden wariant Równania Drake’a, takie „mniejsze” Równanie Drake’a w Równaniu Drake’a. Przedostatni człon fc wydaje się z kolei (choć bardziej z dzisiejszej perspektywy niż z czasów Drake’a) w ogóle zbędny, ponieważ obca cywilizacja nie musi ani chcieć się z nami skontaktować, ani nawet o nas wiedzieć, abyśmy teoretycznie mogli ją wykryć i wysłać do niej wiadomość. Równanie Drake’a co prawda nie mówi ile jest obcych cywilizacji, ale o jego błędzie stanowi jeszcze jedno. Nawet w pesymistycznych wariantach wychodzi z niego sprzeczność z danymi obserwacyjnymi – zakładając czarne scenariusze nadal powinno istnieć mnóstwo cywilizacji, które możemy zauważyć. W ten sposób, podstawiając z jednej strony uproszczone liczby, z drugiej niepotrzebne, w dodatku ignorując to, co wiemy o ziemskiej ewolucji, sprzeczność z obserwacjami dała Paradoks Fermiego, czyli problem pt.: „Gdzie są te wszystkie cywilizacje, których ma być tak dużo, a nie ma ani jednej?”.

Ile jest planet we Wszechświecie?

Przedstawię teraz inne podejście, które unaoczni, że rozstrzygnięcie na temat obcych cywilizacji nie jest tak jednoznaczne, jak je rysuje Równanie Drake’a, czy do jakiego skłania nas nasze potoczne myślenie (które w sporej mierze również jest podyktowane Równaniem Drake’a).

Aby to zrobić, musimy wiedzieć, jakie są szacunki występowania planet typu ziemskiego w kosmosie. Dlaczego muszą to być globy zbliżone charakterystyką do Ziemi, a nie po prostu w ogóle zdatne do zainicjowania życia? Przecież wiemy, że teoretycznie życie mogłoby w Układzie Słonecznym powstać także na Marsie, księżycach Enceladusie, Europie, Tytanie, czy też kiedyś na Wenus.

Nasze poszukiwania musimy zawęzić do planet typu ziemskiego, ponieważ inne typy globów co prawda mogą zainicjować życie, ale ze względu na ich środowisko nie są zdatne do przeprowadzenia tak złożonej ewolucji, o jakiej mówimy, tj. zapewnienia możliwości rozwojowych dla wysoce złożonych organizmów. Zupełnie czym innym są globy zdatne do zamieszkania przez mikroorganizmy, a zupełnie co innego znaczy glob zdatny do zamieszkania przez organizmy typu rośliny czy mniejsze zwierzęta, jak owady czy ryby, a jeszcze czym innym jest dawać planetarne warunki umożliwiające bardzo zaawansowaną ewolucję złożonej inteligencji. Tak rozbudowana i złożona ewolucja wymaga warunków środowiskowych, które znamy na naszej planecie, i bynajmniej, jak być może niektórzy są skłonni pomyśleć, nie jest to żadna nowa postać geocentryzmu. Chemia oraz fizyka życia rządzą się prawami, poza którymi zaawansowanie takich procesów nie może postępować, dla takich ewolucji planeta musi spełniać dostateczne warunki środowiskowe.

Nasza galaktyka zawiera 200-400 miliardów gwiazd. Przyjmijmy „na szalę obcych” wartości optymistyczne, więc niech to będzie 400 miliardów. Ok. 7% z nich to gwiazdy podobne do Słońca. Planet podobnych do Ziemi może być w niej, według różnych szacunków, 300 mln-6 mld. Przyjmijmy 6 mld, choć możliwe, że jest to liczba zawyżona. Zob. na temat tego ostatniego szacunku tutaj.

W wielkich galaktykach liczba gwiazd sięga setek miliardów, a w niektórych przypadkach szacuje się, że przekracza bilion, jak w Galaktyce Andromedy. Szacuje się, że w Drodze Mlecznej (200-400 mld gwiazd) może istnieć, wg różnych sposobów obliczeń, 300 mln-6 mld planet typu ziemskiego. W widzialnym Wszechświecie istnieje blisko 2,5 biliona galaktyk, pamiętajmy jednak, że duże galaktyki występują znacznie rzadziej od średnich i karłowatych, a w tych ostatnich liczba gwiazd jest setki lub nawet tysiące razy mniejsza.

W widzialnym Wszechświecie szacuje się istnienie 350 miliardów dużych galaktyk i ok. 2 bilionów galaktyk karłowatych. Aby uczynić liczby bardziej po stronie pasjonatów obcych cywilizacji, niech to będzie po prostu 3 biliony galaktyk takich jak nasza, mimo że w rzeczywistości zawyża to szacunki wielokrotnie, bowiem galaktyki karłowate są o wiele mniejsze (nieraz setki, a nawet tysiące razy) i mają znacznie zmniejszoną zdolność generowania nowych gwiazd, a co za tym idzie także liczby planet. 3 biliony, czyli 3 i 12 zer. Z drugiej strony – Wszechświat jest znacznie większy od tego, co nazywamy widzialnym Wszechświatem, więc takie zawyżenie nie czyni szkody naszym obliczeniom.

Mnożąc to przez planety potencjalnie zdolne wyewoluować takie organizmy, że będą one zdolne do stworzenia technologicznej cywilizacji, otrzymujemy prostą arytmetykę: 6 miliardów razy 3 biliony. Daje nam to liczbę 1,8 i 21 zer. 18 000 000 000 000 000 000 000, czyli 18 tryliardów! Dla uproszczenia zróbmy z tego 10 tryliardów (1 i 22 zera), tak będzie łatwiej liczyć (1 czy 2 z przodu nie robi istotnej różnicy, tę bowiem robi jedynie liczba zer). Dużo, prawda? W rzeczywistości, przy poprawniejszych wyliczeniach, liczba ta wynosi prawdopodobnie o ok. dwa zera mniej. Tak czy inaczej nic dziwnego, że kiedy rzuci się taką liczbą w adwersarza, to jakby zamknąć temat. Kosmos istotnie jest wielki.

Przyjmijmy zatem optymistycznie, że tyle może być globów w widzialnym Wszechświecie, które mogą być fizycznie, chemicznie i środowiskowo zdatne do zainicjowania życia wraz z poprowadzeniem ewolucji tak zaawansowanej, aby wytworzyła ona wysoką inteligencję oraz zamieniła tę inteligencję w technologiczną cywilizację (jak pisałem w tych dwóch artykułach – tu i tu – wbrew myśleniu potocznemu skok od dużej inteligencji do technologicznej cywilizacji jest ogromnie trudny). Wydaje się, że czego byśmy nie robili ze wskazywaniem problemów na drodze ku takiemu rezultatowi, sprawa jest i tak przesądzona.

Teraz jednak trochę ostudzę entuzjazm. Czy uwierzylibyście mi na słowo, gdybym powiedział, że przy analizie problemów ewolucyjnych na takiej drodze, jaka odbyła się w historii Ziemi, może pojawić się wynik wskazujący, że aby powstała choć jedna inna niż ziemska cywilizacja w kosmosie, liczba planet musiałaby mieć… o jedną trzecią więcej zer? Że potrzebowalibyśmy np. 100 milionów razy więcej takich wszechświatów jak nasz, aby pojawiła się jedna dodatkowa cywilizacja prócz ziemskiej? Przy rachunku pesymistycznym mówilibyśmy o potrzebie istnienia jeszcze tryliardów takich wszechświatów jak nasz.

Jeśli brzmi to dla ciebie niewiarygodnie, to zapraszam do zapoznania się z prostą (choć wykonywaną na wielkich liczbach) matematyką, przy nieco innym niż Równanie Drake’a podejściu do problemu.

Potencjalne problemy ewolucji

Aby móc ocenić (pomijając daleko posuniętą nieścisłość takiego szacunku), ile i czy w ogóle są jakieś inne niż ludzka cywilizacje w kosmosie, musimy analizować to, co wiemy o Ziemi. Przyjrzenie się historii życia na Ziemi z perspektywy naszej obecnej wiedzy wskazuje szereg trudnych kroków, które musi pokonać ewolucja, aby na końcu pojawiła się technologiczna cywilizacja. O wielu tych problemach pisałem w tekstach zalinkowanych powyżej. Oczywiście nie wiemy, które trudności są takimi, że nie przejdzie ich większość planet, a które są problemami tylko pozornie bardzo trudnymi, które zaawansowana ewolucja w rzeczywistości po prostu pokonuje. Dla metody, którą przedstawię poniżej, musimy znaleźć takie problemy, co do których będziemy mogli możliwie wiarygodnie założyć, że przejdzie je średnio tylko/aż co 10 planeta. Jest to niewysoka liczba, która może dość wiarygodnie uchodzić za średnią, a pozwala nam ona ominąć podstawowy problem związany z szacunkami związanymi z dużymi liczbami, typu „co tysięczna planeta” albo „planeta jedna na milion”. Rachunki wykonywane na założeniach opartych na tak wielkich liczbach stają się nie tylko o tyle mniej ścisłe, ale już wręcz fantastyczne, bo nie możemy mieć żadnej wiedzy o tym, jaki problem uznać za tak zwany Wielki Filtr, czyli nieprzekraczalny dla tysięcy czy miliona planet. O wiele łatwiej jest bowiem ocenić, że coś jest problemem, którego może nie przekroczyć 9 planet na 10, niż że coś jest problemem, który nie przekroczy 999 planet na 1000. Metoda skonstruowana na niedużych liczbach pozwala nam znacznie bardziej trzymać się znanych realiów, niż zmuszać nas do puszczania wodzy fantazji.

Wymieńmy niektóre z poważniejszych trudności, z jakimi prawdopodobnie każda lub prawie każda biologiczna planeta ewoluująca ku cywilizacji będzie się mierzyć w taki lub inny sposób, a które mogą dość wiarygodnie uchodzić za przekraczalne średnio 1 na 10. Poniżej wyszczególniam 24 przykładowe problemy:

1) narodziny życia z prebiotycznej chemii (nie jest wykluczone, że jest to problem wkraczający w skalę 1 na setki lub tysiące planet); 2) przetrwanie życia (jest to być może błędny paradygmat mówiący, że życie jest trwałe i niezniszczalne – jeśli jednak na Marsie i Wenus powstało kiedyś życie, a nie ma go obecnie, wówczas oznaczałoby to, że życie przy zmianie warunków na niedogodne nie jest trwałe i tylko Ziemia wytworzyła pod tym względem coś wyjątkowego. Być może też nie są potrzebne do tego globalne katastrofy. Życie u swoich początków może nie być trwałe i ginąć z błahych powodów); 3) wytworzenie płciowości (być może niezbędne dla inicjowania genetycznej różnorodności, złożonej ewolucji i dla wzniecania inteligencji); 4) katastrofa tlenowa (z powodów chemicznych złożone organizmy muszą przejść na metabolizm tlenowy, aby zyskać większą wydolność energetyczną, życie natomiast zawsze zaczyna się bez tlenu, a ten jest dla wczesnej organizacji biologicznej toksyczny. Założenie tlenowego metabolizmu nie jest ziemio-centryzmem); 5) przejście od komórek prokariotycznych do eukariotycznych (są poważne powody sądzić, że każde życie będzie życiem komórkowym, ponieważ bardziej złożona chemia organiczna w naturalny sposób tworzy tego typu struktury, jak i muszą takie istnieć dla „zamknięcia” organizacji chemicznej życia w bezpiecznej kapsule. Jednak komórki prokariotycznego typu są zbyt proste, aby tworzyć ewolucyjną złożoność, a wiele wskazuje na to, że na Ziemi przejście takie było skomplikowane i długotrwałe);

Duże zróżnicowanie biologiczne jest niewątpliwie warunkiem koniecznym powstania wysokiej inteligencji (istoty typu samotny myślący ocean z powieści S. Lema „Solaris” są podyktowane pozanaukową wyobraźnią). Prawdopodobnie jednak tworzenie złożonych organizmów umożliwia dopiero powstanie wysoce złożonej komórki, takiej jak na Ziemi komórka eukariotyczna. Jest to komórka o lepszych właściwościach energetycznych i pozwalająca na większą złożoność genetyczną, powstała z wielokrotnych endosymbioz, w których pierwotnie indywidualne organizmy wchłonięte przez większe jednokomórkowce stały się wewnętrznymi narządami większej komórki, sprawującymi w niej ważne funkcje. Całe złożone życie na Ziemi opiera się na eukariontach, jednak ten skomplikowany proces trwał bardzo długo i może nie zachodzić na wielu planetach posiadającej mikroorganizmy.

6) przejście od mikroorganizmów do form złożonych (na Ziemi była to tzw. fauna ediakarańska oraz powiązana z nią eksplozja kambryjska, zainicjowane dopiero po miliardach lat istnienia życia prostego); 7) wytworzenie struktury analogicznej do układu nerwowego (niezbędne dla istnienia aktywnego ruchu oraz tworzenia wyższej inteligencji); 8) wytworzenie organu analogicznego do mózgu (niezbędne dla inicjowania inteligencji); 9) przetrwanie szeregu katastrof oraz jednocześnie prawdopodobna konieczność katastrof dla wytworzenia coraz to nowych „ulepszeń” ewolucyjnych i eliminacji ewolucyjnej konserwatywności; 10) brak ostatecznego kataklizmu na planecie uniemożliwiającego dalsze istnienie życia (przykład Wenus i Marsa, gdzie obie planety z teoretycznie przyjaznych życiu zamieniły się we wrogie mu); 11) wytworzenie bardzo rozbudowanej bioróżnorodności z różnymi królestwami życia (wątpliwe, aby mała i jednolita bioróżnorodność doprowadziła do powstania cywilizacji); 12) wyjście na ląd (rzecz wcale nie oczywista, podczas gdy w wodzie nie da się stworzyć cywilizacji technologicznej);

Wiele typów budowy ciała nie nadaje się do wytwarzania skomplikowanej wynalazczości. Wyewoluowanie wysokiej inteligencji u takich gatunków nie pozwoli stworzyć technologicznej cywilizacji. Tylko w niektórych przypadkach inteligentne zwierzę przekroczy filtr związany z korzystną, zdolną do zaawansowanej manipulacji budową ciała. Problemu tego może nie przekroczyć wiele planet, na których pojawi się szczególnie inteligentny gatunek.

13) wytworzenie znaczącej inteligencji (jak na Ziemi u zwierząt typu psy, delfiny czy kruki); 14) wytworzenie ogromnej z biologicznego punktu widzenia inteligencji (na Ziemi jest to niewyjaśniony do końca fenomen Homo sapiens pośród całej biosfery); 15) budowa fizyczna inteligentnego gatunku, która umożliwi mu sprawne konstruowanie rzeczy (przykład odwrotny – budowa ciała delfinów albo tyranozaura, u których niemożliwe byłoby tworzenie skomplikowanych konstrukcji); 16) umysłowość/behawior inteligentnego gatunku warunkujące mentalność wynalazczą (psychologia może być bardzo różna i nie prowadzić do dążeń ku coraz większej wynalazczości, lecz kierować uwagę zwierzęcia ku czemuś innemu. W tym kontekście cechę umysłowości człowieka można nazwać „zawziętością technologiczną”); 17) habitat inteligentnego gatunku poszerzający możliwości cywilizacyjne (może być trudno zainicjować wysoko rozwiniętą cywilizację np. żyjąc w koronach drzew albo pod kamieniem, jest to habitat niedogodny dla przedsiębrania wielu niezbędnych działań); 18) psychologia warunkująca szerokie różnicowanie kulturowe, niezbędne do tworzenia różnorodności wynalazczej i ideowej (na Ziemi tylko jedna na tysiące ludzkich kultur była na drodze do wytworzenia boomu technologicznego, patrz znów Homo sapiens to za mało); 19) zasoby planety pozwalające na inicjowanie większej wynalazczości (np. odpowiednie stężenie tlenu dla kontrolowanego utrzymania ognia, dogodny dostęp do metali umożliwiających tworzenie elektryczności, dostęp do dużej ilości dającego się wykorzystać węgla w celu możliwości wytworzenia energii na przemysłową skalę itp., muszą to być w dodatku warunki spełnione wszystkie naraz); 20) niezginięcie tego gatunku w przed-cywilizacyjnych czasach (linia Homo omal doszczętnie nie wymarła w czasach prehistorycznych); 21) wytworzenie kultury tworzącej odpowiednie ku wyższej nauce paradygmaty (na skalę ludzkości nie zrobiła tego prawie żadna kultura pośród tysięcy); 22) wynalezienie metody naukowej, co jest bardzo skomplikowanym procesem filozoficznym, nawet u gatunku skłonnego do filozofowania;

Wynalezienie metody naukowej jest bardzo skomplikowanym procesem filozoficznym. To tylko z perspektywy współczesności taka metoda poznawcza wydaje się oczywista, zanim jednak do tej idei się dojdzie, sposobów spojrzenia na rzeczywistość jest taka mnogość, że upłynęły tysiąclecia traktatów filozoficznych, zanim poznano metodą pozwalającą tworzyć zaawansowane poznanie. Proces ten w dodatku nie jest liniowy i powstawał wraz z wielokrotnym dokonywaniem kroków w tył, bez obietnicy sukcesu, mimo że działo się to w kulturze wyjątkowo silnie nastawionej na analityczne filozofowanie. Inne kultury ludzkie, nawet filozoficzne, ze względu na inne sposoby postrzegania rzeczywistości, nie były na drodze do takiego rezultatu. Nie jest wykluczone, że nawet tysiąc innych planet, gdzie powstaną jakieś wstępne formy cywilizacyjne, nie przejdzie do statusu technologicznej (elektronicznej) cywilizacji ze względu na brak odkrycia metody naukowej. Natomiast jej odkrycie to także tylko część procesu, bowiem nie gwarantuje ono obrania drogi do boomu technologicznego. Metodę tę należy jeszcze skutecznie wykorzystać poprzez odpowiednią kulturę i politykę.

23) odpowiednie kulturowo wykorzystanie metody naukowej (samo opracowanie metody naukowej nie sprawia, że kultura idzie w kierunku „oświecenia”. Na Ziemi wiele kultur mimo dysponowania tym narzędziem poszło w innym kierunku lub odrzuciło naukę, bowiem użytek z metody naukowej jest zależny od filozofii, polityki i kultury, a nie od samej metody); 24) odpowiednia polityka mogąca rozwinąć naukę ku cywilizacji technologicznej (tj. wspierająca wynalazczość i tworząca boom technologiczny)…

Tych problemów można wymieniać dużo. O wielu z nich pisałem obszerniej w innych artykułach, moi stali Czytelnicy będą więc dokładniej znać te tematy. Każdy z nich stanowi problem bardzo nieoczywisty, co do którego nie wiemy, ile planet jaki problem przebędzie. Jednak co do wszystkich możemy być pewni, że są przynajmniej jakimś trudem ewolucyjnym, z którym jakaś ilość planet sobie nie poradzi. Nie zawsze też możemy ekstrapolować z wiedzy o historii życia na Ziemi. Np. to, że u nas jakiś problem ewolucja pokonała niezależnie ileś razy (np. niejednokrotne stworzenie układu nerwowego albo wytworzenie mózgu, czy wielokrotne podnoszenie się ewolucji z katastrof, tworzenie się organizmów wielokomórkowych z jednokomórkowych itd.), nie musi znaczyć, że ewolucja na innych planetach także w ten sposób będzie odpowiadać na zaistniałe problemy. Może być to po prostu specyfiką ziemskiej ewolucji i genetyki, tak samo jak to, że na Ziemi życie przetrwało i sobie świetnie radzi, ale jeśli istniało też ono na Marsie, to tam jego historia potoczyła się inaczej. To samo dotyczy ewolucji tak istotnych kwestii jak układ nerwowy czy złożony mózg. Na Ziemi układ nerwowy pojawił się niejeden raz. Ale z drugiej strony zawsze wiązało się to z mobilnością organizmu, tzn. nic poza zwierzętami (i to nie wszystkimi) go nie wytworzyło, jedynie niektóre polujące rośliny stosujące aktywny ruch stworzyły pewną powolną jego namiastkę. Jeśli więc dana planeta nie wytworzy zwierząt, a tylko coś na wzór roślin, grzybów itp., najpewniej też nigdy nie wytworzy układu nerwowego. Złożony mózg z kolei, czyli centralizacja układu nerwowego, będąca warunkiem inteligencji zapewne wszędzie we Wszechświecie ze względu na konieczność występowania szybkich zjawisk chemo-elektrycznych w złożonej sieci powiązań, wyewoluował w historii Ziemi niezależnie w linii kręgowców (czyli naszej) oraz w linii mięczaków (ośmiornice, kałamarnice). Ale znów stało się to tylko u tych zwierząt, które uprzednio wytworzyły symetrię dwuboczną (Bilateria), i u żadnych innych, co jest zjawiskiem budzącym pewne pytania bez odpowiedzi.

Problemy tego typu są więc zasadniczo nierozstrzygalne, ale ujmowalne przez współczesną naukę jako skomplikowane procesy, które w losowej próbie powinny się nie pojawiać za każdym razem, a poszczególne z nich powinny być wręcz niezwykle rzadkie. Są więc one bardzo istotne z astrobiologicznego punktu widzenia, ponieważ mogą być bardzo dużym kłopotem na innych planetach.

Metoda

Powyżej wymieniłem 24 istotne problemy, które z dużym prawdopodobieństwem są skomplikowanym problemem do pokonania. Można ich wymienić więcej, wielu też zapewne po prostu nie znamy. Przy staranniejszej analizie wymieniłbym ich więcej, co znaczy, że nie jest to zawyżona liczba.

Niech teraz każdy kolejny problem przekracza co 10 planeta. Znów oczywiście jest to liczba uśredniona. Niektóre problemy mogą się okazać takie, że przekroczy je co 5 ewoluująca biologicznie planeta, inne znów mogą się okazać na tyle błahe, że przekroczy je co 2 albo i każda. Ale wśród wymienionych trudności znajdują się także takiego kalibru, że przekroczenia ich nie spodziewamy się przez co 20, 50, 250, a może nawet i co 10000 planetę. Te wielkiej wagi problemy będą redukować wynik i średnia ustalona na 1/10 wydaje się spełniać normy bycia umiarkowaną. Takimi szczególnymi problemami mają szansę okazać się takie komplikacje jak same narodziny życia na planecie typu ziemskiego, jak wyewoluowanie złożonego mózgu, jak przeskok z inteligencji typu zwierzęcego (Int. 2 w moich artykułach, zob. „Ewolucja inteligencji”) do inteligencji na poziomie ludzkim (Int. 3), co jest do dziś nie w pełni pojętym fenomenem ziemskiej biologii, czy wreszcie takie kwestie jak odpowiednia dostępność zasobów planety, odpowiednia budowa ciała inteligentnego gatunku, właściwa jego psychologia, czy wreszcie przetrwanie inteligentnego gatunku w okresie jego prehistorii (wszystkie cztery ostatnie wiążą się ze skomplikowanym przejściem od wysokiej inteligencji do technologicznej cywilizacji).

Przejdźmy teraz do samych wyliczeń. Mamy tutaj efekt podobny do tego, jaki daje dublowanie groszówek na każdym kolejnym polu szachownicy – choć jest to bardzo nieintuicyjne, efekt wielkości na końcu jest porażający. Może on więc Czytelnika zaskoczyć.

Wyniki

Jeśli zatem każdy kolejny problem przekracza za każdym razem co 10 planeta, to wówczas pierwszy problem przekracza 1 na 10 planet, drugi zaś przekracza co 10. wśród tych, które pozostały, co daje już 1 na 100. Trzeci znów co dziesiąta pośród tych, które przedarły się przez poprzedni filtr, czyli 1 na 1000. I tak dalej.

Jeśli z danego zbioru planet każdy kolejny problem przekracza średnio co 10. planeta,
redukcja następuje bardzo szybko. Przy 20. takich problemach pierwotna liczba
planet musiałaby wynosić 100 trylionów (1 i 20 zer), aby po tym przejściu pozostała jedna planeta zdatna do wypracowania cywilizacji.
A liczba ta oscyluje w okolicach ilości planet typu ziemskiego, jaką oferuje cały widzialny Wszechświat.

Obliczenie jest zrobić bardzo łatwo. Bowiem każdy kolejny problem to po prostu dodanie kolejnego zera do jedynki z przodu. Przy pierwszym problemie otrzymujemy więc 10, przy drugim 100, przy szóstym 1 i sześć zer, czyli milion. Przy 30 takich problemach otrzymujemy… 1 i 30 zer (kwintylion, czyli miliard tryliardów). Przy 40 otrzymujemy 1 i 40 zer (10 sekstyliardów), przy pięćdziesięciu 1 i 50 zer (sto oktylionów). Są to liczby… o wiele rzędów wielkości większe od astronomicznych.

Prawdopodobnie nie znajdziemy aż takiej ilości problemów, które przekraczałaby średnio co 10 planeta. Realna liczba mieści się w przedziale 20-40. Jak przedstawiłem wcześniej – i tak zawyżona liczba szacunkowa planet w widzialnym Wszechświecie zdatnych do prowadzenia tak złożonej ewolucji wynosiła 1 i 22 zera. Jest to niewyobrażalnie wiele, ale już w przypadku, gdyby ilość problemów ewolucyjnych w obranej przez nas metodzie wynosiła 22, byłaby to już liczba zerująca to, co może nam zaoferować cały nasz widzialny Wszechświat. Po prostu w takim przypadku, aby powstała choć jedna cywilizacja w kosmosie, musiałoby w nim istnieć 1 i 22 zer planet typu ziemskiego, czyli w przybliżeniu tyle, ile w naszych powyższych szacunkach. I taka jedna cywilizacja powstała, jesteśmy nią my.

Jednak szczególnie zaskakujące w obliczeniach opartych na tej metodzie jest to, co dzieje się dalej. Kiedy dotrzemy do momentu podanego przed chwilą, czyli który zeruje liczby na obu szalach (liczby planet oraz problemów), dzieje się coś niesamowitego. Bowiem wówczas, tak samo jak to było przy mniejszej skali, dodanie każdego kolejnego pojedynczego problemu mnoży całą uzyskaną liczbę razy 10. Ale w tym momencie to już oznacza, że jeśli obralibyśmy nie 22 problemy ewolucyjne, lecz 23… potrzebowalibyśmy wtedy już dziesięciu takich wszechświatów jak nasz, aby zaistniała tylko jedna cywilizacja. Bowiem wtedy planet typu ziemskiego musiałoby być 10 razy więcej niż zawiera Wszechświat, aby statystycznie pojawił się jeden taki rezultat. 24 problemy, czyli tyle, ile wymieniłem w tym artykule, dałyby liczbę 100 razy przekraczającą to, co oferuje cały Wszechświat. W przypadku obrania liczby 30 jako ilość problemów do przekroczenia, gdzie każdy kolejny przekracza co 10 planeta, znaczyłoby to, że potrzebowalibyśmy (przy uznaniu zaokrąglonej liczby istniejących planet do 1 i 22 zera) jeszcze 100 milionów takich Wszechświatów jak nasz, aby powstała tylko jedna cywilizacja w kosmosie! Natomiast przy liczbie 35 takich problemów potrzebowalibyśmy 10 bilionów razy więcej planet, niż zawiera Wszechświat.

Ten wzrost od momentu, gdy wyzerujemy prawdopodobieństwo 22. problemami, jest niesamowity. Konsekwencje tych liczb na gruncie rzeczywistości robią jeszcze większe wrażenie, niż skala dobrych dla ewolucji planet, jaką oferuje cały Wszechświat.

Działa to jednak także w drugą stronę. Trudnych problemów ewolucyjnych w drodze do technologicznej cywilizacji może być 40, 30, ale może też ich być znacznie mniej. Np. 20. Jeśliby w rzeczywistości byłoby ich mniej niż 22 dla obranej przez nas liczby planet (1 i 22 zera), wówczas skala w analogiczny sposób przesuwałaby się w drugą stronę. 21 takich problemów dawałoby statystycznie istnienie 10. cywilizacji w widzialnym Wszechświecie. 20 takich problemów dawałoby już statystycznie 100 cywilizacji. 19 trudnych kroków ewolucyjnych dawałoby 1000, ale 15 problemów to już 10 milionów cywilizacji. A gdyby takich problemów było tylko 10, to statystycznie cywilizacji byłby już 1 trylion.

Nie wydaje się jednak, aby miało istnieć tak malutko problemów, które przekraczałaby już co 10 ziemio-podobna planeta. Wyliczenia, które zaprezentowałem, są raczej zachowawcze, dodatkowo z prawdopodobnym zawyżeniem potencjalnej liczby planet typu ziemskiego o rząd lub dwa rzędy wielkości. Jeśli nawet pozostalibyśmy tylko przy tych konkretnie problemach, które wymieniłem, przekraczają one stokrotnie to, co oferuje nam widzialny Wszechświat, jeśli statystycznie miałaby powstać jedna cywilizacja (przy nie szarżowaniu szacunkami co do ilości planet przekraczają one co najmniej tysiąckrotnie). A to by znaczyło, że istnienie naszej cywilizacji jest ewenementem, a nie oczekiwanym rezultatem rzeczy dziejących się we Wszechświecie.

Podsumowanie i słowo o kulturowym znaczeniu Równania Drake’a

Jeśli więc jesteście sceptykami co do występowania we Wszechświecie innych cywilizacji, np. ze względów naukowych, a ktoś wam zarzuci nieznajomość tematu, czy wręcz ignorancję na temat wielkości Wszechświata i ilości planet, będzie mówił o jednoznacznym rachunku prawdopodobieństwa itd., możecie mu powiedzieć, że obce cywilizacje być może gdzieś występują, bo tego nie wiemy, ale rachunek, jeśli jest uważniej wykonany niż w Równaniu Drake’a, jeśli jest przeprowadzony w oparciu o znane nam potencjalne problemy, jest właśnie bardzo niekorzystny dla istnienia takich cywilizacji. Na jednej szali mamy bowiem astronomiczne liczby, ale na drugiej jeszcze większe.

A jest ten rachunek, podsumowując, bardzo prosty: jeśli znajdziemy takie problemy, które każdy z kolei będzie przekraczała średnio co 10 planeta, to już przy co najwyżej 22 takich problemach nie wystarcza naszego Wszechświata do powstania innej prócz nas cywilizacji, przynajmniej jeśli chodzi o rachunek prawdopodobieństwa. W tym systemie liczenia każdy kolejny problem to kolejne zero w rachunku. 1 problem daje 10, 2 dają 100, 20 daje 100000000000000000000. A jeśli liczby te zrównają się z szacunkową ilością zdatnych do prowadzenia złożonej ewolucji planet w naszym wszechświecie, dodanie każdego kolejnego pojedynczego problemu mnoży razy dziesięć ilość potrzebnych wszechświatów takich jak nasz, aby powstała jedna cywilizacja. Więc mimo astronomicznych ilości planet, wcale nie tak dużo przeszkód daje skalę wręcz astronomicznie przekraczającą to, co oferuje znany nam Wszechświat. W takiej sytuacji to, że na Ziemi powstała cywilizacja, jest raczej wyjątkowo szczęśliwą okolicznością, niż oczekiwanym rezultatem zdarzeń dziejących się we Wszechświecie. „Złamanie” rachunku prawdopodobieństwa jest oczywiście możliwe, tak samo jak to, że ktoś wygrywa w totolotka. Stanowi to wtedy jednak wybitny wyjątek i trudno byłoby sensownie oczekiwać, że po pierwszej wygranej trafisz szóstkę ponownie.

Poruszona przeze mnie kwestia pokazuje, jak mocno na nasze myślenie wpływa popkultura (bo za należące do niej należy uznać Równanie Drake’a) i sam sposób podejścia do problemu. Równanie Drake’a zyskało sławę dzięki swojej prostocie i chwytliwości, a także wspólności tematyki z zainteresowaniami tak zwanej fantastyki naukowej. I to sława, bardziej niż zasadność samego podejścia, wpłynęła na sposób myślenia naszej kultury na temat obcych cywilizacji. Jest to sytuacja analogiczna np. do trzech praw robotyki Asimova, które na styku naukowości i fantastyki wkroczyły do popkultury, wyznaczając pewien nurt myślenia w tematyce Sztucznej Inteligencji, choć niekoniecznie trafnego naukowo. Różnica polega jedynie na tym, że prawa robotyki naprawdę wyszły z fantastyki, wkraczając do popkultury i tematyk naukowych, podczas gdy Równanie Drake’a miało drogę odwrotną, od świata naukowego do popkultury i fantastyki. Przy czym z założenia nie było to specjalnie poważnym narzędziem do badania tego zagadnienia. Frans Drake sformułował je jako pewną pomoc, raczej jako filozoficzne zagadnienie, niż jako narzędzie roszczące sobie pretensje do bycia poważną nauką. W popkulturze jednak zaczęło ono żyć swoim życiem, a niektórzy naukowcy próbują się czasem do niego odwołać w związku z sukcesywnym zwiększaniem się naszych danych. Równanie Drake’a stało się na tyle kulturowym fenomenem, że dzisiaj wręcz trudno byłoby się do niego nie odwoływać w tej tematyce, nawet w świecie naukowym.

Gdyby Frank Drake nie sformułował przed laty swojego równania w taki sposób jak to zrobił, nasze myślenie o astrobiologii wyglądałoby inaczej. Ten paradygmat zyskał sławę i stał się wzorcem myślenia pasjonatów tematu. Gdyby jednak Drake w tamtych czasach sformułował problem inaczej, np. w taki sposób, w jaki zaprezentowałem temat powyżej, albo w jeszcze inny, również na kulturę oddziałałby inaczej (zakładając, że w ogóle jego idea przedostałby się wtedy do popkultury) i dzisiaj nie pałalibyśmy wcale taką pewnością, że obcy muszą istnieć. Otóż… wcale nie muszą. Właściwie to z takiego punktu widzenia należy podejść sceptycznie do ich istnienia. A nawet jeśli gdzieś występuje coś, co moglibyśmy określić jako cywilizacja technologiczna, to najpewniej będą to istoty o tak odmiennej psychologii, że poszukiwanie celowo wysyłanych przez nich sygnałów radiowych w kosmos wydaje się za daleko posuniętą antropomorfizacją. Jak określił to Stanisław Lem, szukamy w kosmosie coś na wzór drugich ludzi, a coś takiego nie istnieje. Jeśli w ogóle są jacyś obcy, to najpewniej są oni bardzo obcy w sposobie konstruowania swojej cywilizacji i podejścia do różnych spraw, w tym do wysyłania sygnałów w kosmos. Istnieją tylko pewne stałe ewolucyjne, które muszą przebyć swoje wynikłe z właściwości świata problemy, istnieją pewne zależności, w jakich funkcjonuje biologiczna inteligencja, pewne kulturowe warunki konieczne, aby stworzyć zaawansowane ścisłe poznanie świata i wykreować skomplikowaną technologię. Ale już jak psychicznie taka cywilizacja będzie funkcjonować, że będzie to „behawior małp” itd… To już jest daleko optymistyczne założenie.

Jednak to właśnie domniemanie obcości tej psychologii jest też istotnym przyczynkiem do przypuszczenia, że coś takiego jak inna cywilizacja technologiczna (czyli na poziomie co najmniej używania elektroniki) nie istnieje, bowiem aby taką wytworzyć, być może potrzebna jest ścieżka myślenia nazbyt zbliżona do ludzkiej, a organizmy z innych światów mogą się do takiego kierunku działania nie skłaniać.

Wątek osobisty i konsekwencje metody

Przedstawiona powyżej metoda jest mojego autorstwa. Nie wiem, czy wcześniej nie został wskazany taki sposób ukazania tego tematu przez kogoś innego, ale jeśli tak, to nie dotarłem do takich materiałów. Przyznam szczerze, że konsekwencje tej metody przekroczyły to, co początkowo sobie na jej temat wyobrażałem. Od dawna wiedziałem, że Równanie Drake’a jest źle postawionym problemem, który kreuje uproszczone wnioski. Wspomina się o tym gdzieniegdzie, ale temat zaczął mnie dotykać szczególnie wtedy, gdy sam zacząłem dokładniej niż tylko pobieżnie zastanawiać się zarówno nad ewolucją biologiczną i historią życia na Ziemi, jak i nad szerszą niż tylko wytworzenie inteligencji skalą czynników umożliwiających tworzenie technologicznej cywilizacji, w tym nad ewolucją kulturową. Problemy te opisuję w niektórych artykułach i wskazuję w nich czasem też takie, które z jakichś powodów nie padają w pracach astrobiologów dotyczących Równania Drake’a i Paradoksu Fermiego. Jak opisywałem tutaj, przyczyną tego może być po prostu fakt, że do analizy problematyki narodzin technologicznej cywilizacji potrzebne są kompetencje szersze niż tylko (aż) pochodne nauk ścisłych, problematyki te wkraczają bowiem także w takie dziedziny jak antropologia kulturowa, psychologia, historia, czy analiza historii poznania filozoficznego, podczas gdy astrobiolodzy są z reguły astronomami, biologiami molekularnymi, chemikami lub geologami planetarnymi. A nauki te mogą dać analizę tylko części właściwych tematowi problemów.

Większości występujących w Równaniu Drake’a członów nie da się określić liczbowo nie tylko dlatego, że są niewiadomymi, ale też dlatego, że pod jedną zmienną kryje się nieraz cały szereg odrębnych problemów, które należałoby wyartykułować jako odrębne człony równania. Wiadomo oczywiście, że Równanie Drake’a bazuje na niemal samych niewiadomych, a jego wyniki mogą być tak naprawdę dowolne w zależności od założeń. W dodatku są to takiego typu niewiadome, których próby szacowania wchodzą w sferę fantastyki, tzn. większość z nich jest całkowicie niemożliwa do szacowania. A tymczasem nie musimy być skazani na spekulacje o tylko takim charakterze, ponieważ możemy opierać się na co prawda niewiadomych, ale bazujących na realnie znanych nam zależnościach biologicznej ewolucji, szacowanych na naszej wiedzy z chemii, fizyki, paleontologii, geologii, czy też, w odniesieniu do cywilizacji, z antropologii kulturowej, psychologii, historii, czy historii nauki i filozofii. Nie wszystkie ziemskie problemy da się ekstrapolować na obcą planetę, obcą ewolucję i obcą inteligencję, ale znaczna część z nich ma uzasadnienie.
Równanie Drake’a nie pozwala jednak przeprowadzić takich analiz.

W związku z przekonaniem, że dysponujemy tak naprawdę szeregiem znaczących danych, mimo ich nieokreśloności liczbowej, obmyśliłem metodę, która będzie szacować potencjał cywilizacyjny planet w kosmosie bez odniesienia do treści z okolic fantastyki. Oczywiście charakter takiego rachunku jest taki sam jak w Równaniu Drake’a – zależnie jakich dokonamy założeń, wyjdą nam zupełnie różne wyniki. Ale zrozumiałem, że nie jest dobrym sposobem uogólniać liczne problemy pod jeden człon równania, że ważne jest, aby wskazać konkretny problem i każdy z nich mnożyć z osobna, dla ogółu ustanawiając umiarkowaną, wiarygodną średnią tego, co która planeta będzie go pokonywać. W ten sposób jesteśmy w stanie względnie wiarygodniej uzyskać rezultat z pozornie wielu niewiadomych. Uznałem, że liczba 1 planety na 10 będzie do przyjęcia, ze względu na jej umiarkowanie, jako średnia dla tych komplikacji ewolucyjnych, które są nam znane, czy które byłem w stanie samodzielnie wskazać (większość tych ostatnich znajdziesz w podlinkowanym artykule „Homo sapiens to za mało”).

Tak jak wspomniałem wcześniej, efekt podwajania groszówek na kolejnych polach szachownicy daje na końcu całkowicie nieintuicyjny ze względu na wielkość wynik. Dokładnie tak samo było z tą metodą. Ot – co dziesiąta planeta przechodzi kolejny problem, początkowo uznałem, że to nic takiego i jedynie zobaczę co wyjdzie, kiedy przeliczę wybrane ilości problemów. W którymś momencie zdałem sobie sprawę, że w takim wypadku ilość problemów jest równoważna ilości zer w liczbie. A to znaczyło, że przy takiej ilości, jakie byłem w stanie wskazać, nie była to liczba po prostu „spora”, tylko o dziesiątkach zer. Uderzyło mnie zrozumienie tej konsekwencji i wziąłem się do obliczania szacunków i pisania artykułu. Jednak dopiero kiedy już dokonałem przeliczeń, spadła na mnie druga konsekwencja tej metody, z której wcześniej też nie zdałem sobie sprawy. Że kiedy już dojdziemy do punktu, w którym rachunek prawdopodobieństwa wyczerpuje ilość planet w naszym wszechświecie, to dalsze dodawania pojedynczych problemów mnożą wszystko razy dziesięć. A to oznaczało, że nie jest to jedynie „trochę więcej” niż w naszym wszechświecie, ale że każdy jeden kolejny problem wymagałby istnienia kolejnych dziesięciu razy więcej Wszechświatów, aby powstała jeszcze jedna cywilizacja. A kolejny problem znów mnoży to wszystko o kolejne dziesięć. I że lada moment otrzymujemy zależność, że aby zaistniała jakakolwiek obca cywilizacja, musielibyśmy mieć, w zależności od ilości wybranych problemów, miliony albo miliardy, albo tryliony razy więcej planet niż to, co oferuje cały Wszechświat. Znów było to sytuacja, którą można porównać do mnożonych groszówek na szachownicy – liczby te mnie oniemiały. Można powiedzieć, że doznałem pewnego wstrząsu. Nie spodziewałem się nawet pierwszej z konsekwencji, a co dopiero mówić o drugiej.

Nie wiemy oczywiście ile jest takich problemów, które kolejno przekroczy średnio co dziesiąta planeta. Jednak jako że liczba powyżej 20 problemów najprawdopodobniej eliminuje szansę na istnienie innych cywilizacji w kosmosie, to z istnieniem obcych cywilizacji może być problem. Przynajmniej taki, że nawet jeśli nie bylibyśmy zupełnie sami w kosmosie, to raczej i tak pozostajemy w sytuacji, jakbyśmy byli sami, bo 2, 3 czy 10 cywilizacji na cały Wszechświat, gdzieś w różnych jego zakamarkach i w bardzo różnych czasach, nic dla nas nie zmienia, bo nigdy niczego nie spostrzeżemy przez całe istnienie ludzkości.

Nie wiem, czy ktoś inny nie obliczył już wcześniej tego zagadnienia w taki sam sposób. Jest to moja autorska analiza, ale może nie wiem o tym, że nie opracowałem niczego nowego i że jest to rzecz banalna. Jeśli gdzieś spotkacie się z takim rachunkiem, podeślijcie do mnie link czy namiary na artykuł, chętnie się zapoznam.

Literatura

Ciekawy i zdroworozsądkowy tekst z Kwantowo.pl nt. życia pozaziemskiego:
https://www.kwantowo.pl/2016/09/21/zycie-pozaziemskie-nie-musi-istniec/

https://en.wikipedia.org/wiki/Drake_equation
https://en.wikipedia.org/wiki/Drake_equation#Modifications
https://pl.wikipedia.org/wiki/R%C3%B3wnanie_Drake%E2%80%99a
https://pl.wikipedia.org/wiki/Paradoks_Fermiego
https://pl.wikipedia.org/wiki/Liczebniki_g%C5%82%C3%B3wne_pot%C4%99g_tysi%C4%85ca

A new interpretation of drake-equation
https://web.archive.org/web/20090205123935/http://astro.elte.hu/~hetesizs/Hetesi%20Zsolt%20cikkei/new%20interpretation%20fo%20drake%20eq.pdf
The Statistical Drake Equation
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0094576510001499?via%3Dihub
The Great Silence – the Controversy Concerning Extraterrestrial Intelligent Life
https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1983QJRAS..24..283B
A New Equation Reveals Our Exact Odds of Finding Alien Life
https://io9.gizmodo.com/what-a-brand-new-equation-reveals-about-our-odds-of-fin-531575395

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Google

Komentujesz korzystając z konta Google. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj /  Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj /  Zmień )

Połączenie z %s