Парадоксът на Ферми или "Къде са всички?"

Историята започва така...

През 1940-те години група атомни учени, включително всеизвестният Енрико Ферми, разговаряли, когато неусетно в тема на разговора се превърнал извънземният живот. Тогава Ферми попитал - "И така, къде са всички?". Това, което ученият имал предвид, било - Щом съществуват всички тези милиарди планети във вселената, на която е възможно да се зароди живот, както и милиони интелигентни същества, то тогава как е станало така, че никое от тези същества не е посетило Земята? Това се превръща в Парадокса на Ферми.

Ферми знаел, че всяка цивилизация със скромна ракетна технология и нескромно количество стимул, може бързо да колонизира цялата Галактика. Междузвездните разстояния са големи, вероятно прекалено големи, за да бъдат достигнати от живи същества по време на целия им живот, но би трябвало за една напреднала цивилизация да конструира саморепродуциращи се автономни роботи, които да колонизират Галактиката. Идеята за саморепродуциращите се роботи, които се управляват самостоятелно, идва от математика Джон фон Нойман през 50-те години на миналия век.

Идеята е роботът да може:

1) да изпълнява задачи в реалния свят;

2) да създава копия на себе си (като бактериите);

Най-бързият и най-евтин начин за изучаване на Галактиката е да се конструират Брейсуел-фон Нюман съоръжения, които се саморепродуцират автоматично и са с интелигентна програма (ИП), чрез която да планират да създават повече от себе си.

Прикачени към основни системи за задвижване като космически кораби, тези съоръжения ще могат да пътуват между звездите с много бавни темпове. Когато достигне до целта си и намери подходящ материал, като астероид например, да прави копия на себе си.

Броят на тези съоръжения ще расте експоненциално и Галактиката ще бъде разучена за 4 милиона години. Този план изглежда прекалено дълъг, сравнен с възрастта на човешката цивилизация, но Галактиката е на 10 милиарда години. Следователно всяка извънземна цивилизация би могла да изследва Галактиката 250 пъти до сега. Няколко милиона години звучи прекалено дълъг период от време, но истината е, че е кратък в сравнение с възрастта на Галактиката. Колонизацията на Млечния път би било едно бързо упражнение.

И така, това, което Ферми осъзнал е, че извънземните са имали достатъчно време, за да изпълнят Галактиката с присъствието си. Но оглеждайки се, той не вижда никаква индикация това да се е случило. Това го кара да зададе очевидния въпрос - "Къде са всички?"

Освен това, ако пресметнем времето, през което Галактиката е съществувала (повече от 10 милиарда години) и разгледаме технологичния напредък на нашата собствена култура, то тогава въпросът - къде са всички супер напреднали цивилизации - е напълно удачен. Руският астролог Николай Кардашев предлага добра схема за класифициране на напредналите извънземни цивилизации. Той твърди, че:

- Цивилизация Тип I е близка до нашата - такава, която използва енергичните ресурси на планетата си.

- Цивилизация Тип II - такава, която използва енергичните ресурси на някоя звезда (като сферата на Дайсън).

- Цивилизация Тип III - такава, която използва енергичните ресурси на цяла една галактика. Такава цивилизация би била лесна за откриване от човечеството, дори и да се намира на голямо разстояние.

В началото всичко това изглежда може би глуповато. Фактът, че извънземните не изглежда да идват на нашата планета, за някои хора означава, че те просто не съществуват никъде из обширната Галактика. Много учени смятат, че това е най-радикалното заключение, което човечеството може да си направи. Със сигурност има ясно обяснение за това, което се превръща в Парадокс на Ферми. Би трябвало да има някакъв начин, който да обясни видимата ни самота в една Галактика, която ние приемаме, че е изпълнена с други интелигентни същества.

Предполагаеми решения на Парадокса на Ферми

И така, след като Галактиката ни е толкова голяма и дава толкова огромни възможности за наличие на друг разумен живот, къде са извънземните или поне къде е доказателството за тяхното съществуване или предишен/сегашен живот? В такъв случай към Парадокса на Ферми освен "Къде са те?", можем да добавим и "Защо не можем да ги намерим?" и "Защо не сме чули нищо за тях?". Възможните решения на Парадокса на Ферми се включват в следните категории:

1. Извънземните са тук

•  Те са били тук и са оставили доказателство

- НЛО, древни астронавти, извънземни артефакти - всичко това спада към предположението, че извънземните са тук сега или са били тук в близкото минало. Проблемът е, че човечеството не вижда или не е открило тези доказателства.

• Те са ние

- Хората са потомци на древни извънземни цивилизации. Проблемът: Къде са първичните извънземни? Къде са всички останали извънземни цивилизации?

• Сценарият "Зоопарк"

- Извънземните сa тук и ни държат в нещо като зоопарк (който е откъснат от всякакъв контакт) или искат да предотвратят контакт с млади раси (ние). Проблем: Този сценарии не ни дава възможност да го докажем.

2. Извънземните съществуват, но все още не искат да комуникират с нас

• Не са имали време да се свържат с нас

- Скоростта на светлината намалява нивата на комуникация и прави междузвездното пътуване изключително дълго. Може би все още не сме получили съобщението, което извънземните цивилизации са ни изпратили. Проблем: Галактиката съществува от милиарди години - дори една интелигентна цивилизация да се е формирала няколко милиона години преди нас, Галактиката щеше да е изпълнена със съоръжения, доказващи съществуването й.

• Те сигнализират за себе си, но ние не знаем как да слушаме

- Електромагнитните лъчения, гравитационните вълни, екзотичните елементарни частици - всичко това е пример за методи на сигнализация. Проблем: Възможно е извънземните да използват методи, които ние все още не владеем, но ако съществуват множество интелигентни цивилизации, все някоя от тях може би използва електромагнитни лъчения като начин на сигнализиране.

• Берсеркери

- Галактиката е изпълнена с роботи-убийци, които само чакат сигнали за цивилизации. Извънземните се пазят от тях и не произвеждат сигнали за съществуването си. Проблем: Защо Берсерките не са дошли да заловят нас? Къде се намират те спрямо нас?

• Нямат желание да комуникират

- Извънземните цивилизации не проявяват интерес в комуникирането с по-слабо развити от тях същества. Проблем: С милионите възможни цивилизации, все някоя от тях щеше да прояви любопитство.

• Те работят с различни математични методи

- Математиката е универсален език. Но е възможно човечеството да използва уникална математическа система, която извънземните цивилизции не могат да разберат. Проблем: Тогава къде са техните неразбираеми за нас знаци?

• Катастрофи

- Извънземните цивилизации имат ограничено време за живот. Всички те са мъртви.
- Пренаселеност
- Наноботи
- Опасна физика на елементарните частици

3. Извънземните не съществуват

• Ние сме първите. Наличието на живот е новост за Галактиката ни

- Наличието на живот е новост за Галактиката ни, еволюцията отнема време, а ние сме първата цивилизация. Проблем: Слънцето е средна по големина звезда. Ако други звезди са се формирали милиони години преди нас, то тогава извънземните биха били с милиони години пред нас откъм технологично развитие.

• Планети с подходящи условия за живот не съществуват

- Планетарните системи са редки
- Обитаеми зони, които разполагат или са близо до вода в течно състояние, са малки
- Галактиката е опасно място
- Системата Земя-Луна е уникална

• Животът е рядко срещан

- Интелигентността е рядко срещана
- Езикът е уникален и се използва единствено от човечеството
- Технологиите и науката не са неизбежни

Най-общо казано, Парадоксът на Ферми се свежда до следните две възможности:
1) Животът е труден за започване и развитие (или е труден процес или е трудно да се открият необходимите условия за започването и продължението му)
2) Напредналите цивилизации се самоунищожават в кратък период от време

Как стои цялостната картина на нещата

Съществуват много малко експериментални доказателства за настоящата гледна точка на структурата на Вселената, затова човечеството зависи от чувството си за красота. Където красотата не предполага естетика, а по-скоро сбитост, икономика от концепции, краткост на математическия израз, ширина на приложение.

Важно за красотата на нашите теории е начинът, по който Вселената работи, а именно чрез симетрия, както е изразено в теоремата на Еми Ньотер. Тя гласи, че за всяка непрекъсната симетрия, съществува закон за съхраняване. Инвариантност на законите на природата, темпоралния превод и въртенето означават запазване на енергията, масата и ъгловия момент. Една симетрия, която "не" е запазена, е огледална симетрия. Нарушението на подобието ни показва, че Вселената е хирална - красива дума, която означава асиметрична. И така, Вселената "прави разлика" между левите и десните взаимодействия, а природата изглежда по различен начин, когато е огледална. Откриването на симетрия в една теория е важно. Откриването на симетрии, които теорията не притежава, разрушена симетрия, е дори още по-важно.

Когато става въпрос за частици и техните взаимодействия, симетрията няма никакъв смисъл (защо поведението на частиците тук, на Земята, да оказва някакъв ефект на наблюденията върху частици на отдалечени звезди). Вместо това, ние възстановяваме симетрията чрез употреба на специфични полета (gauge field) - полета, които пренасят информацията за симетрията из цялата Вселена. Например - принуждаваме електромагнетизма да "покори" местната симетрия, след което сме принудени да приемем съществуването на електромагнетични полета. Подобни изисквания за всички квантови полета произвежда квантовата електродинамика. Обектите с еднакво движение или ускорение трябва да се подчинят на законите на природата като по този начин "приемат" симетрията за движение. това от своя страна създава ново поле - гравитационното поле, описано от общата теория на относителността.

Теорията на Теодор Калуза и Оскар Клайн не успява да разреши няколко проблема, особено тези, свързани с квантовата реалност, но идеята за използване на други измерения е преразгледана в началото на 80-те години. При преразглеждането става ясно, че вместо да се разглежда едно-единствено допълнително измерение, модерната теория предполага, че във всяка точка от космическото време (четвъртото измерение) има компактно пространство с много измерения. Минималният брой измерения е 11. Интересното е, че максималният брой измерения, които можем да разглеждаме, също е 11. За съжаление, 11-измерната супергравитация не работи добре. Това е ефективна теория, която работи само на ниски енергии, тя не може да се приложи за всичко, най-вече заради проблема с безкрайността. В крайна сметка изчисленията се сблъскват с безкрайности, което е знак, че тази теория е погрешна. Един от подходите за разрешаване на този проблем, е струнната теория, в която една струна е 1-измерна.

Струните могат да бъдат два вида - отворени (като отсечка или линия) и затворени (като отвор). Когато отворената струна пътува в космическото време, тя оставя след себе си нещо като повърхност. И обратно - когато затворената струна пътува, тя оформя нещо като тръба. При съчетаването на струнната теория със суперсиметрията, се създава нова теория - суперструнна теория, която предполага 10-измерно космическо време. Суперструнната теория трябва да бъде вградена в по-голяма теория, наречена М-теория. М-теорията съдържа елементи, наречени "брани", които не отговарят на трептенето при струните. "Браните" могат да са в произволен брой измерения, а 2-измерните брани ще са като повърхност или мембрана. Енергията на "брана" се концентрира върху повърхността му, а плътността му е неговото напрежение. "Браните" формират структурата на Вселената, но затворените струни (като гравитацията) са свободни да пътуват между "браните".

 Така че, окончателният вариант за структурата на Вселената, е поредица от "брани", всяка от които съдържа макроскопичен 4-измерен свят, както и уплътнено 6-измерно копие. Съвкупността от "брани" образува 11-измерно времево пространство, между което може да пътува единствено гравитацията. По този начин, биха съществували множество паралелни вселени наблизо, които се намират в други съвкупности от "брани". Когато "браните" се сблъскат, можем да имаме освобождаване на енергия (Големият взрив), след което да се образуват множество мини вселени в тях.