ما هي معادلة دريك التي تصف وجود حضارات ذكية في الكون؟

شكل 1: معادلة دريك، هي صيغة رياضية لاحتمال إيجاد حياة أو حضارات متقدمة في الكون.
Credit: University of Rochester

هل هناك حياة في الكون؟ هذا هو السؤال الذي ابتليت به البشرية قبل أن نعرف جيدا مدى اتساع الكون – أي قبل ظهور علم الفلك الحديث. وفي غضون القرن العشرين، وبفضل تطوير المقاريب الحديثة، وعلم الفلك الراديوي، والمراصد الفضائية، بذلت جهود متعددة على أمل إيجاد معلومات استخباراتية خارج الأرض.

ومع ذلك، لا تزال البشرية تدرك فقط حضارة ذكية واحدة في الكون – منطقتنا. وإلى أن نكتشف بالفعل حضارة غريبة، أفضل ما يمكننا القيام به هو التخمين حول احتمال وجودها. هذا المكان الشهير هو معادلة دريك – سميت بعد الفلكي الدكتور فرانك دريك-. وضعت هذه المعادلة في الستينات، وتقدر عدد الحضارات الممكنة هناك استنادًا إلى عدد من العوامل.

خلفية:

خلال الخمسينيات، أصبح مفهوم استخدام علم الفلك الراديوي للبحث عن إشارات كانت خارجة عن الأرض في الأصل مقبولًا على نطاق واسع داخل الأوساط العلمية. وقد اقترحت فكرة الاستماع للاتصالات اللاسلكية خارج الأرض منذ أواخر القرن التاسع عشر (نيكولا تيسلا)، ولكن هذه الجهود كانت مهتمة بالبحث عن علامات الحياة على سطح المريخ.

ثم، في سبتمبر من عام 1959، نشر جوسيب كوكوني وفيليب موريسون (اللذين كانا أساتذة في الفيزياء في جامعة كورنيل في ذلك الوقت) مقال في مجلة ناتشر بعنوان «البحث عن الاتصالات بين النجوم». وفي ذلك، قالوا إن التلسكوبات الراديوية قد أصبحت حساسة بما يكفي لتتمكن من التقاط البث الذي تطلقه أنظمة النجوم الأخرى.

وعلى وجه التحديد، جادلوا بأن هذه الرسائل قد تنتقل بطول موجة يبلغ 21 سم (41420 ميجا هرتز)، وهو نفس الطول الموجي للانبعاثات الراديوية بواسطة الهيدروجين المحايد. وباعتبارها العنصر الأكثر شيوعًا في الكون، قالوا إن الحضارات خارج الأرض سترى ذلك بمثابة تردد منطقي يمكن من خلاله بث إذاعات يمكن أن تلتقطها الحضارات الأخرى.

وبعد سبعة أشهر، أجرى فرانك دريك أول استطلاع منهجي للمركز في المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي في الصفة الخضراء في فيرجينيا الغربية. ويعتمد هذا المسح، المعروف باسم مشروع أوزما، على طبق المرصد الذي يبلغ طوله 25 مترا لمراقبة إبسيلون إريداني وتاو سيتي (Epsilon Eridani and Tau Ceti ) – وهما نجمتان تشبهان الشمس القريبة – على ترددات قريبة من 21 سم لمدة ست ساعات يوميا بين أبريل/ نيسان ويوليو/ تموز من عام 1960.

وعلى الرغم من عدم نجاحها، فقد أثار الاستطلاع اهتمام المجتمعات العلمية وسيتي SETI. وتلا ذلك بوقت قصير اجتماع عقد في مرفق الضفة الخضراء في عام 1961، نوقشت فيه مواضيع المعهد والبحث عن إشارات راديوية من مصادر خارجة عن الأرض. استعدادا لهذا الاجتماع، أعد دريك المعادلة التي من شأنها أن تحمل اسمه. كما قال عن خلق المعادلة:

«كما خططت للاجتماع، أدركت قبل أيام قليلة من أننا بحاجة إلى جدول أعمال. وهكذا كتبت أسفل كل الأشياء التي تحتاج إلى معرفته للتنبؤ كم هو صعب الكشف عن حياة خارج كوكب الأرض. وعند النظر إليها أصبح واضحًا جدًا أنه إذا ضربت جبريًا كل هذه معًا، ستحصلت على رقم، N، وهو عدد الحضارات المكتشفة في مجرتنا. وكان هذا يهدف إلى البحث الإذاعي، وليس للبحث عن أشكال الحياة البدائية»

وقد تم الاحتفال بالاجتماع، الذي ضم بعض الشخصيات البارزة مثل كارل ساجان، ببطاقة تذكارية لا تزال في قاعة مرصد الضفة الخضراء اليوم.

صيغة معادلة دريك هي كما يلي:

N = R* x fp x ne x fl x fi x fc x L

  • في حين N هو عدد الحضارات في مجرتنا التي قد نتمكن من التواصل معها
  • R* هو متوسط معدل تشكيل النجوم في مجرتنا
  • fp هو جزء من تلك النجوم التي لديها كواكب
  • ne هو عدد الكواكب التي يمكنها دعم الحياة
  • fl هو عدد الكواكب التي من شأنها أن تطور الحياة
  • fi هو عدد من الكواكب التي تطور حياة ذكية
  • fc هو عدد الحضارات التي من شأنها تطوير تقنيات النقل
  • L هو المدى الزمني الذي يجب على هذه الحضارات أن تنقل إشاراتها إلى الفضاء خلاله

الحدود والنقد:

وبطبيعة الحال، فإن معادلة دريك قد تعرضت لبعض الانتقادات على مر السنين، ويرجع ذلك إلى حد كبير لأن الكثير من القيم التي تحتوي عليها إقتراضية و ليست دقيقة. لو منحت بعض القيم الدقيقة ستجعل الأمر سهل قليلا في الحساب، مثل معدل تشكيل النجوم في درب التبانة. هناك ما يقدر ب 200-400 مليار النجوم في درب التبانة ، وتشير التقديرات الحديثة أن هناك ما بين 1.65 ± 0.19 و 3 نجمة جديدة تتشكل كل عام.

على افتراض أن مجرتنا تمثل المتوسط، ونظرًا إلى وجود حوالي 2 تريليون مجرة في الكون يمكن رصدها (التقديرات الحالية استنادًا إلى بيانات هابل)، هذا يعني أن هناك حوالي من 1.5 إلى 6 تريليون نجم جديد تضاف إلى الكون كل عام، ومع ذلك، فإن بعض القيم الأخرى تخضع لكثير من التخمين.

على سبيل المثال، تغيرت التقديرات حول عدد النجوم التي لديها نظام كواكب مع مرور الوقت. ويقدر حاليا أن درب التبانة تحتوي على 100 مليار كوكب، نحو 50٪ من النجوم تتبعها كواكب خاصة بها. وعلاوة على ذلك، فإن تلك النجوم التي لديها كواكب متعددة من المرجح أن يكون واحد أو اثنين التي تقع داخل منطقة تستطيع احتواء حياة (وتعرف أيضا باسم «منطقة غولديلوكس – Goldilocks Zone») – حيث يمكن أن توجد المياه السائلة على أسطحها.

الآن لنفترض أن 100٪ من الكواكب الواقعة داخل منطقة صالحة للسكن سوف تكون قادرة على تطوير الحياة في شكل ما، إن 1٪ على الأقل من تلك الكواكب الداعمة للحياة سوف تكون قادرة على أن تؤدي إلى أنواع ذكية، وأن 1٪ من هذه ستكون قادرة على التواصل، وأنها سوف تكون قادرة على القيام بذلك لمدة حوالي 10000 سنة. إذا قمنا بضرب هذه الأرقام من خلال المعادلة دريك، سنحصل في نهاية المطاف على رقم 10.

وبعبارة أخرى، قد تكون هناك عشر حضارات في درب التبانة في أي وقت قادرة على إرسال إشارات يمكننا الكشف عنها. ولكن بطبيعة الحال، فإن القيم المستخدمة لأربع معاملات – fl, fi, fc and L -،تم افتراضها بالكامل. دون أي بيانات حقيقية ، ليس هناك طريقة حقيقية لمعرفة عدد حضارات المخلوقات الفضائية الّتي يمكن أن تكون هناك. يمكن أن يكون هناك فقط حضارة واحادة في الكون كله (لنا)، أو الملايين في كل مجرة.

مفارقة فيرمي:

وبعيدًا عن قضية القيم المفترضة، فإن الانتقادات الأكثر وضوحا لمعادلة دريك تميل إلى التأكيد على الحجة التي طرحها الفيزيائي إنريكو فيرمي، المعروف بمفارقة فيرمي. نشأت هذه الحجة في عام 1950 نتيجة للمحادثة بين فيرمي وبعض الزملاء أثناء عمله في مختبر لوس ألاموس الوطني. عندما جاء موضوع الأطباق الطائرة و الحضارات الذكية ، سأل فيرمي سؤاله الشهير، «أين الجميع؟

ولخص هذا السؤال البسيط الصراع الذي كان قائمًا بين الحجج التي أكدت على حجم والاحتمال الكبير للحياة الناشئة في الكون مع عدم وجود دليل كامل على أن مثل هذه الحياة موجودة. في حين أن فيرمي لم يكن أول العلماء الذين طرحوا السؤال، جاء اسمه مرتبطًا به بسبب كتاباته الكثيرة حول هذا الموضوع.

وباختصار، فإن مفارقة فيرمي تنص على أنه نظرًا للعدد الهائل من النجوم في الكون (التي يبلغ عمرها أكثر من مليارات السنين من عمرنا)، فإن احتمال كبير أن يكون حتى جزء صغير من الكواكب قادرة على إعطاء يتنامي للأنواع الذكية، واحتمال أن يفكر بعضهم في السفر بين النجوم، مع الأخذ في الاعتبار الوقت الذي يستغرقه السفر من جانب مجرتنا إلى أخرى (حتى السماح بسرعات الضوء)، يجب أن تكون البشرية قد وجدت بعض الأدلة على الحضارات الذكية الآن.

وبطبيعة الحال، أدى هذا إلى العديد من الفرضيات حول كيفية وجود الحضارات المتقدمة داخل كوننا، لكنها لا تزال غير مكتشفة. وهي تشمل إمكانية أن الحياة الذكية نادرة للغاية، وإن الإنسانية وصولت مبكرًا إلى الكون، ربما لا وجود لهذه الحضارات الذكية الآن (ما يعرف أيضا باسم تخمينة هارت-تيبلر)، إنهم في حالة نوم، أو أننا ببساطة تبحث في الأماكن الخاطئة.

فرضية «التصفية الكبيرة».

ولكن ربما كان أفضل تفسير معروف لماذا لم يتم العثور على علامات الحياة الذكية حتى الآن هو فرضية «التصفية الكبيرة». وهذا يشير إلى أنه حتى الآن ليس هناك حضارات خارج كوكب الأرض، على الرغم من عدد النجوم الكبير، ثم بعض الخطوات في هذه العملية – بين الحياة الناشئة كي تصبح متقدمة من الناحية التكنولوجية – يجب أن تقلل من القيمة النهائية.

ووفقا لهذا الرأي، إما أنه من الصعب جدًا أن تنشأ حياة ذكية، وعمر هذه الحضارات قصير، أو أن الوقت المتاح لديهم للكشف عن وجودهم قصير. تم تقديم تفسيرات مختلفة لشرح الشكل الذي يمكن أن يأخذه المرشح filter، والذي يشمل أحداث مستوى الانقراض، وعدم القدرة على خلق حياة في بيئة مستقرة في الوقت المناسب، والتدمير البيئي. و/ أو التكنولوجيا التي تسبب الفناء (هذا أمر نخشى منه على مصير البشرية).

للأسف، تحملت معادلة دريك لعقود ما لا يحتمل من النقد اللاذع. وإلى أن يحين الوقت الذي يمكن فيه للبشرية أن تجد دليلًا على حياة ذكية في الكون، أو استبعدت الإمكانية القائمة على مسح لا يعد ولا يحصى لأنظمة النجوم الأخرى التي على مقربة، لن نتمكن من الإجابة على السؤال: «أين الجميع؟

كما هو الحال مع العديد من أسرار الكونية الأخرى، سنضطر إلى التخمين حول ما لا نعرف بناء على ما نقوم به (أو نعتقد أننا نفعل). كما يدرس علماء الفلك دراسة النجوم والكواكب بأحدث الأجهزة، فإنهم قد يكونوا قادرين في نهاية المطاف على تخمين مدى دقة معادلة دريك. وإذا كانت جهودنا الأخيرة في مجال استكشاف الكواكب القريبة والكواكب خارج المجموعة الشمسية قد أظهرت لنا شيئا، فأننا بدأنا للتو خدش سطح الكون كله.

في السنوات والعقود القادمة، سوف تتوسع جهودنا لمعرفة المزيد عن الكواكب خارج الطاقة الشمسية لتشمل البحث عن أجواءهم – والتي سوف تعتمد على أدوات الجيل التالي مثل تلسكوب جيمس ويب الفضائي ومجموعة التلسكوب الأوروبية الكبيرة للغاية. وهذه سوف تقطع شوطًا طويلًا نحو صقل تقديراتنا حول العوالم المشتركة المحتملة للسكن.

في هذه الأثناء، كل ما يمكننا فعله هو البحث والاستماع والانتظار والنظر.

ترجمة: مصطفى العدوي

تدقيق لغوي: مؤمن الوزان

المصادر: 1

المزيد