Το παράδοξο του Φέρμι: Μια εισαγωγή

Έχετε σταθεί ένα βράδυ ατενίζοντας τον νυχτερινό ουρανό και κοιτώντας τα αμέτρητα αστέρια από πάνω σας; Έχετε αναρωτηθεί ποτέ αν είμαστε μόνοι στο σύμπαν; Το ίδιο αναρωτήθηκε και ο μεγάλος Φυσικός του προηγούμενου αιώνα Ενρίκο Φέρμι. Ο Ενρίκο Φέρμι έχει προσφέρει πολλά στην Πυρηνική και Σωματιδιακή Φυσική. Εδώ όμως θα σταθούμε σε μια άλλη προσφορά του στην διανόηση του ανθρώπινου είδους. Κάποια μέρα του καλοκαιριού του 1950 σε μια συζήτηση του, η οποία περιστρεφόταν γύρω από ιπτάμενους δίσκους και διαστρικά ταξίδια, με συναδέλφους του ο Φέρμι έθεσε την ερώτηση που έμελλε να μείνει στην ιστορία ως το παράδοξο του Φέρμι.

Διατύπωση της ερώτησης

Αυτή η ερώτηση μπορεί να διατυπωθεί ως εξής:<<Εφόσον το σύμπαν έχει τόσο μεγάλη ηλικία και τόσο μεγάλο μέγεθος, με εκατοντάδες δισεκατομμύρια άστρα μόνο στον Γαλαξία μας, πολλά από τα οποία διαθέτουν τα δικά τους πλανητικά συστήματα, τότε, αν οι συνθήκες για την ανάπτυξη ζωής στην Γη δεν είναι εξαιρετικά ασυνήθιστες, το Σύμπαν θα έπρεπε να βρίθει από ζωή και να περιλαμβάνει νοήμονες πολιτισμούς, πολλοί από τους οποίους θα διαθέτουν την τεχνολογία που απαιτείται για την πραγματοποίηση διαστημικών ταξιδιών, και θα μας έχουν ήδη επισκεφτεί. Επομένως που είναι όλοι;>>¹.

Η ανάλυσή της

Αρχικά, ας αναλύσουμε λίγο το ερώτημα. Το σύμπαν μας έχει ηλικία κάτι λιγότερο από 14 δισεκατομμύρια χρόνια και το μέγεθος του είναι εξαιρετικά μεγάλο καθώς όλο και διαστέλλεται. Επίσης, μόνο στον Γαλαξία μας υπολογίζεται ότι υπάρχουν περίπου 100 έως 400 δισεκατομμύρια αστέρες. Οι οποίοι σύμφωνα με τις τελευταίες έρευνες όλοι μαζί φιλοξενούν τουλάχιστον 40 δισεκατομμύρια δυνητικά κατοικήσιμους πλανήτες. Αν συνυπολογίσουμε το γεγονός ότι οι εκτιμήσεις λένε για 170 με 200 δισεκατομμύρια γαλαξίες στο ορατό σύμπαν, οι οποίοι μας δίνουν περίπου 10²⁴ αστέρες. Δηλαδή το 1 ακολουθούμενο από 24 μηδενικά αστέρες και αν οι συνθήκες για την ύπαρξη ζωής δεν είναι εξαιρετικά απίθανο να συμβούν. Τότε το σύμπαν μας θα έπρεπε να σφύζει από ζωή. Όμως μόνο σιωπή.

Η εξίσωση του Drake

Ο αστρονόμος Φρανκ Ντρέικ ήταν ο πρώτος που ασχολήθηκε με το “κυνήγι” εξωγήινων πολιτισμών. Τον Νοέμβριο του 1960, στο πρώτο συνέδριο που ο ίδιος οργάνωσε για συναδέλφους του που ενδιαφέρονταν για τον ίδιο σκοπό, επινόησε τον εξής μαθηματικό τύπο:

N=R*f_p*n_e*f_l*f_i*f_c*L

Όπου, το R δηλώνει τον μέσο αριθμό νέων άστρων που σχηματίζονται στον Γαλαξία κάθε χρόνο (η τιμή του Ντρέικ γι’ αυτόν τον όρο ήταν 10). Ο επόμενος παράγοντας αυτού του γινομένου f_p είναι το κλάσμα (ποσοστό) των αστέρων που διαθέτουν πλανητικό σύστημα. (Ο Ντρέικ έθεσε τον όρο αυτόν ίσο με 0,5). Το n_e είναι το ποσοστό των πλανητών που έχουν πλανήτες όμοιους με την Γη (Ο Ντρέικ το έθεσε ίσο με 2). Το f_l αντιπροσωπεύει το ποσοστό των πλανητών στους οποίους μπορεί να αναπτυχθεί ζωή (ο Ντρέικ το έβαλε ίσο με 1). Το f_i είναι το ποσοστό των μορφών ζωής που έχουν νοημοσύνη (Ο Ντρέικ το έβαλε αυτό ίσο με 0,5). Το f_c είναι το ποσοστό των μορφών ζωής που αναπτύσσουν τεχνολογία ανιχνεύσιμη από το διάστημα ( ο Ντρέικ το έθεσε ίσο με 1). Τέλος, το L αντιπροσωπεύει τον χρόνο ζωής των πολιτισμών που μπορούν να επικοινωνήσουν (ο Ντρέικ αυτό το διάστημα το έθεσε ίσο με 10.000 χρόνια). Όλα τα παραπάνω μας δίνουν την τιμή N που μας λέει τον αριθμό των εξωγήινων πολιτισμών στον Γαλαξία μας που μπορούν να επικοινωνήσουν (ο Ντρέικ εδώ, πολλαπλασιάζοντας τις παραπάνω τιμές βρήκε, 50.000). Η απάντηση όμως είναι αξιόπιστη; Μάλλον όχι, καθώς οι τιμές που δόθηκαν είναι απλά εικασίες. Για τους τρείς πρώτους όρους η τεχνολογία μπορεί να μας βοηθήσει να τους αντικαταστήσουμε με κάποια ρεαλιστική τιμή. Ωστόσο, οι τρείς επόμενοι όροι αφορούν πιθανότητες ανάπτυξης πολιτισμών και μπορούν να λάβουν οποιαδήποτε τιμή από το 0 έως το 1. Ο Ντρέικ εδώ ήταν πολύ αισιόδοξος θέτοντας αυτές τις τιμές με αντίστοιχα νούμερα τις τάξης άνω του 50%. Όμως ο Ντρέικ, πρόσφερε πολλά στο έναυσμα της αναζήτησης για την ζωή σε άλλους κόσμους.

Η κλίμακα Kardashev

Για να κατανοήσουμε καλύτερα το παράδοξο του Φέρμι και τις πιθανές λύσεις του χρειαζόμαστε και μια άλλη έννοια, αυτή της κλίμακας του Kardashev που περιγράφει τις δυνατότητες που θα είχε ένας τεχνολογικά εξελιγμένος πολιτισμός. Η κλίμακα αυτή κατατάσσει τους πολιτισμούς σε τρείς βασικούς τύπους ανάλογα με τα ποσοστά ενέργειας που καταναλώνουν και χειραγωγούν. Την κλίμακα αυτή έφτιαξε ο Ρώσος αστροφυσικός Nikolai Kardashev.

Τύπος 1

Ένας πολιτισμός τύπου 1 είναι ένας πλανητικός πολιτισμός. Δηλαδή, μπορεί να τιθασεύσει όλη την ενέργεια που του παρέχει ο πλανήτης του. Μπορεί να χρησιμοποιήσει την ενέργεια από το εσωτερικό του πλανήτη και την ενέργεια που φτάνει στον πλανήτη από τον Ήλιο. Ένας τέτοιος πολιτισμός ίσως είχε κάνει αποικίες σε γειτονικούς πλανήτες και σίγουρα θα μπορούσε να ελέγξει την ηφαιστειακή και σεισμική δραστηριότητα του πλανήτη του.

Τύπος 2

Ο πολιτισμός τύπου 2 είναι ένας αστρικός πολιτισμός. Δηλαδή, μπορεί να αξιοποιήσει όλη την ενέργεια του μητρικού (ή μητρικών ) άστρου του. Ένας τέτοιος πολιτισμός θα μπορούσε να κάνει διαστρικά ταξίδια, να αποικίσει άλλους πλανήτες ( το ότι θα έχει αποικίσει το ηλιακό του σύστημα είναι δεδομένο), να κατασκευάσει τεράστια έργα διαστημικής μηχανικής, όπως μια σφαίρα Dyson, η οποία είναι μια σφαίρα που περικλείει την τροχιά του πλανήτη του πολιτισμού και συλλέγει όλη την προσφερόμενη ενέργεια από το άστρο για την παρέχει στις ανάγκες του πολιτισμού, ακόμη και να μετακινήσει ολόκληρους πλανήτες.

Τύπος 3

Ένας πολιτισμός τύπου 3 είναι ένας γαλαξιακός πολιτισμός. Δηλαδή, μπορεί να αξιοποιήσει την ενέργεια ολόκληρου του Γαλαξία, με άλλα λόγια την ενέργεια δισεκατομμυρίων άστρων και των μαύρων τρυπών. Επίσης, θα έχει αποικίες σε ολόκληρο το Γαλαξία.

Όμως ο ανθρώπινος πολιτισμός που βρίσκεται σε αυτή την κλίμακα;

Σύμφωνα με τον Carl Sagan ο πολιτισμός μας βρίσκεται στο 0,72%. Δηλαδή απέχουμε αρκετά από το να γίνουμε πολιτισμός τύπου 1. Βέβαια , αν αναλογιστούμε την τεράστια πρόοδο της επιστήμης και της τεχνολογίας τα τελευταία χρόνια θα καταλάβουμε ότι μάλλον βρισκόμαστε σε καλό δρόμο.

Αν όμως, η πρόοδος του ανθρώπινου πολιτισμού είναι ενδεικτική και για την πρόοδο των εξωγήινων πολιτισμών, άλλοι πολιτισμοί που θα είχαν στην διάθεσή τους ακόμη και μερικά δισεκατομμύρια χρόνια παραπάνω από αυτά που είχε ο άνθρωπος, θα έπρεπε να υπάρχουν τουλάχιστον πολιτισμοί τύπου 2 στον Γαλαξία μας. Όμως που είναι τα τεράστια έργα διαστημικής μηχανικής οι αποικίες και τα ραδιοσήματά τους; Όσον αφορά τους πολιτισμούς τύπου 3 θα έπρεπε να έχουμε ανιχνεύσει ανεξήγητες πηγές ραδιοσημάτων από όλη την έκταση του Γαλαξία μας. Όμως το Σύμπαν παραμένει σιωπηλό.

Ίσως τα εμπόδια της φύσης όπως οι τεράστιες αποστάσεις και η αδυναμία να ταξιδέψει κάποιος με μεγάλες ταχύτητες για τις καλύψει να είναι η αιτία που δεν έχουμε κάποιο μήνυμα από το Σύμπαν. Ωστόσο ένας προηγμένος πολιτισμός θα μπορούσε να αποικίσει των Γαλαξία με ειδικά ρομπότ και διαστημόπλοια. Όμως, που είναι όλα αυτά; Γιατί δεν τα ανιχνεύουμε;

Εκεί έρχεται το παράδοξο του Φέρμι και μας λέει ότι αφού ικανοποιούνται οι προϋποθέσεις ύπαρξης εξωγήινων πολιτισμών, επομένως που είναι όλοι;

ΠΑΡΑΠΟΜΠΕΣ:

1)Jim Al-Khalili, ΟΙ ΔΑΙΜΟΝΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ, ΤΡΑΥΛΟΣ ΕΚΔΟΤΙΚΟΣ ΟΙΚΟΣ, Σελ. 258

ΠΗΓΕΣ:

1)Jim Al-Khalili, ΟΙ ΔΑΙΜΟΝΕΣ ΤΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ, ΤΡΑΥΛΟΣ ΕΚΔΟΤΙΚΟΣ ΟΙΚΟΣ, Σελ. 257-265

2)ΠΑΥΛΟΣ ΚΑΣΤΑΝΑΣ, Προς τ’ άστρα, Ένα μαγευτικό ταξίδι στον κόσμο της Αστροφυσικής, ΑΠΟ ΤΟΝ ΔΗΜΙΟΥΡΓΟ ΤΟΥ ΚΑΝΑΛΙΟΥ ASTRONIO, εκδόσεις KAKTOS, Σελ.239-242

3)ΚΑΘΗΜΕΡΙΝΗ ΦΥΣΙΚΗ, Υπάρχουν εξωγήινοι;( Το παράδοξο του Φέρμι) (https://www.kathimerinifysiki.gr/2016/08/paradoxo-fermi.html)