چگونه بسیاری از بیگانگان در کهکشان راه شیری? ستاره شناسان به نوبه خود به آمار برای پاسخ

در 12 قسمت از کیهان که پخش شده در دسامبر 14, 1980, این برنامه شرکت سازنده و میزبان کارل ساگان معرفی بینندگان تلویزیون به ستاره شناس فرانک دریک eponymous معادله است. استفاده از آن را محاسبه پتانسیل تعدادی از پیشرفته تمدن ها در کهکشان راه شیری است که می تواند با ما تماس بگیرید با استفاده از فرازمینی معادل مدرن ما رادیو-فن آوری ارتباطات. ساگان برآورد بازه زمانی از “رقت انگیز چند” به میلیون ها نفر. “اگر تمدن همیشه خود را نابود می کنند در مدت کوتاهی پس از کشف ستاره شناسی رادیویی و سپس آسمان ممکن است آرام زمزمه با پیام از ستاره” ساگان intoned خود را در راه های بی نظیر.

ساگان شد بدبینانه در مورد تمدن قادر به زنده ماندن خود را در فن آوری “دوران جوانی”—این دوره انتقالی زمانی که یک فرهنگ را توسعه می گویند انرژی هسته ای, مهندسی زیستی و یا یک بی شمار از دیگر قابلیت های قدرتمند به راحتی می تواند منجر به خود نابودی. در اصل تمام راه های دیگر او خوش در مورد چشم انداز برای pangalactic زندگی و هوش. اما پایه و اساس علمی برای خود اعتقادات متزلزل بود در بهترین حالت. ساگان و دیگران مشکوک ظهور زندگی در کلمنت جهان باید کیهانی اجتناب ناپذیری چون شواهد زمین شناسی پیشنهاد آن به وجود آمد تکان دهنده به سرعت بر روی زمین: در بیش از چهار میلیارد سال پیش عملا به عنوان به زودی به عنوان سیاره ما تا به حال به اندازه کافی سرد از آن آتشین سازند. و اگر همانطور که در جهان ما زندگی در سیارات دیگر پدید آمده به سرعت و تکامل یافته برای تبدیل شدن به بیشتر از همیشه پیچیده در طول زمان شاید هوش و فن آوری بیش از حد می تواند شایع در سراسر جهان است.

در سال های اخیر برخی از شک و تردید ستاره شناسان تلاش کرده اند برای قرار دادن بیشتر تجربی بلند پشت چنین اظهارات با استفاده از یک فرم پیچیده تجزیه و تحلیل به نام بیزی آمار. آنها باید متمرکز بر دو ناشناختهها: شانس زندگی ناشی در سیارات مشابه زمین از زيستی شرایط—یک فرآیند به نام abiogenesis—و از آنجا شانس اطلاعاتی در حال ظهور. حتی با چنین تخمین می زند در دست ستاره شناسان اختلاف نظر در مورد آنچه آنها به معنی برای زندگی در جای دیگر در جهان هستی است. که عدم اجماع است زیرا حتی بهترین تحلیل بیزی فقط می توانید انجام دهید تا زمانی که شواهد سخت برای زندگی فرازمینی هوش و نازک است بر روی زمین.

دریک معادله که ستاره شناس معرفی شده در سال 1961 محاسبه تعداد تمدن ها در کهکشان ما است که می تواند انتقال—و یا دریافت—interstellar پیام از طریق امواج رادیویی. آن را متکی به ضرب تعدادی از عوامل که هر کدام quantifies برخی از جنبه های دانش ما در مورد کهکشان ما سیاره های زندگی و هوش. این عوامل عبارتند از: ƒpکسر از ستاره با سیارات فراخورشیدی; ne تعداد سیارات قابل سکونت در یک فراخورشیدی سیستم; ƒlاین کسری از سیارات قابل سکونت در آن زندگی پدیدار; و غیره.

“در آن زمان دریک نوشت: [معادله] پایین و یا حتی 25 سال پیش—تقریبا هر یک از این عوامل می تواند شده اند و آنهایی که زندگی را بسیار نادر می گوید:” اد ترنر یک اخترفیزیکدان در دانشگاه پرینستون. در حال حاضر ما می دانیم که جهان در اطراف ستاره در حال هنجار و کسانی که شبیه به زمین در اساسی ترین از نظر اندازه و جرم و insolation مشترک نیز هستند. در کوتاه مدت به نظر می رسد هیچ کمبود کهکشانی املاک و مستغلات است که زندگی می تواند اشغال کند. در عین حال “یکی از بزرگترین ابهامات در کل زنجیره ای از عوامل است که احتمال این که زندگی همیشه شروع کنید که شما را که جهش از شیمی برای زندگی حتی با توجه شرایط مناسب” ترنر می گوید.

نادیده گرفتن این عدم قطعیت می تواند منجر ستاره شناسان را به جای ادعای جسورانه. برای مثال در ماه گذشته تام Westby و کریستوفر Conselice هر دو در دانشگاه ناتینگهام در انگلستان, عناوین ساخته شده که آنها محاسبه شده است که باید وجود داشته باشد حداقل 36 هوشمند تمدن ها در کهکشان ما قادر به برقراری ارتباط با ما. برآورد شد و بر اساس این فرض است که حیات هوشمند ظهور در دیگر قابل سکونت سیارات مشابه زمین در حدود 4.5 میلیارد به 5.5 میلیارد سال پس از شکل گیری آنها.

“این فقط یک بسیار خاص و قوی فرض می گوید:” ستاره شناس دیوید Kipping از دانشگاه کلمبیا. “من نمی بینم هر مدرکی که شرط بندی امن خواهد ساخت.”

پاسخ به سوالات در مورد احتمال abiogenesis و ظهور هوش دشوار است زیرا دانشمندان فقط باید یک قطعه واحد از اطلاعات: زندگی بر روی زمین است. “ما حتی نمی باید یک اطلاعات کامل نقطه” Kipping می گوید. “ما نمی دانیم که زندگی پدید آمده است به عنوان مثال بر روی زمین است. حتی این موضوع را به عدم قطعیت است.”

در عین حال یکی دیگر از مشکل با ساخت فرضیات بر اساس آنچه که ما به صورت محلی و رعایت به اصطلاح انتخاب تعصب. تصور کنید خرید بلیط قرعه کشی و ضربه برنده تمام پولها خود را 100 تلاش. منطقی شما ممکن است پس از آن اختصاص 1 درصد احتمال برنده شدن در قرعه کشی. این نتیجه گیری نادرست است, البته, انتخاب تعصب که مطرح می شود اگر شما نظرسنجی تنها برندگان و هیچ کدام از شکست (که ده ها میلیون نفر از افرادی که بلیط خریداری اما هرگز برنده قرعه کشی). وقتی که می آید برای محاسبه شانس abiogenesis “ما اصلا دسترسی به شکست” Kipping می گوید. “بنابراین این است که چرا ما در یک موقعیت چالش برانگیز می آید به این مشکل است.”

وارد بیزی تجزیه و تحلیل. این روش با استفاده از Bayes قضیه به نام بعد از توماس Bayes an 18th-century English آمار و وزیر. برای محاسبه شانس برخی از رویداد مانند abiogenesis اتفاق می افتد ستاره شناسان برای اولین بار می آیند تا با یک احتمال احتمال توزیع آن—بهترین حدس می زنم اگر شما خواهد شد. برای مثال می توان فرض کرد که abiogenesis است به احتمال زیاد بین 100 میلیون تا 200 میلیون سال پس از زمین تشکیل شده که در آن بین 200 میلیون تا 300 میلیون سال پس از آن زمان و یا هر گونه دیگر 100-میلیون-سال-تکه از سیاره ما تاریخ است. از جمله مفروضات به نام بیزی priors, و آنها در حال ساخته شده صریح و روشن. سپس آمار جمع آوری اطلاعات یا شواهد. در نهایت آنها ترکیب قبلی و شواهد به محاسبه آنچه که به نام یک خلفی احتمال. در مورد abiogenesis که احتمال خواهد بود که احتمال پیدایش حیات بر روی یک سیاره زمین مانند داده های ما قبل از مفروضات و شواهد است. خلفی است نه یک عدد بلکه یک توزیع احتمال است که quantifies هر گونه شک و تردید. آن ممکن است نشان دهد مثلا که abiogenesis می شود بیشتر یا کمتر احتمال دارد با گذشت زمان به جای داشتن یک توزیع احتمال پیشنهاد قبلی.

در سال 2012 ترنر و همکارش دیوید اشپیگل سپس در موسسه مطالعات پیشرفته در پرینستون, N. J. شد برای اولین بار به دقت اعمال بیزی تجزیه و تحلیل به abiogenesis. در رویکرد زندگی در یک سیاره زمین مانند در اطراف یک sunlike ستاره پیدا نیست تا زمانی که برخی از حداقل تعداد سال tmin پس از آن جهان را تشکیل. اگر زندگی نمی افتد قبل از برخی از حداکثر زمان tmax سپس به عنوان ستاره آن سنین (و در نهایت می میرد), شرایط این سیاره تبدیل به بیش از حد خصمانه برای abiogenesis برای همیشه رخ می دهد. بین tmin و tmax ترنر و اشپیگل قصد بود برای محاسبه احتمال abiogenesis.

این پژوهشگران با کار های مختلف چند قبل از توزیع این احتمال است. آنها همچنین فرض بر این است که هوش در زمان برخی از مقدار ثابت از زمان به نظر می رسد پس از abiogenesis.

با توجه به چنین فرضیات ژئوفیزیک و فسیل شناسی شواهدی از زندگی پیدایش در زمین و آنچه در نظریه تکاملی می گوید: در مورد پیدایش حیات هوشمند ترنر و اشپیگل قادر به محاسبه های مختلف خلفی احتمال توزیع برای abiogenesis. اگر چه شواهدی وجود دارد که زندگی به نظر می رسد اولیه بر روی زمین ممکن است در واقع نشان می دهد abiogenesis است که نسبتا آسان posteriors نه هر پایین محدود در احتمال. محاسبه “را رد نمی کند بسیار کم احتمال دارد که واقعا نوعی حس مشترک با آمار یک” ترنر می گوید. با وجود زندگی سریع ظهور در زمین abiogenesis می تواند با این وجود توان بسیار نادر روند.

ترنر و اشپیگل تلاش بود “برای اولین بار واقعا جدی بیزی حمله به این مشکل” Kipping می گوید. “من فکر می کنم آنچه جذاب است که آنها را شکست این پیش فرض تفسیر ساده و بی تکلف از اوایل ظهور زندگی است.”

حتی پس از Kipping فکر محققان کار بود و نه بدون آن نقاط ضعف و او در حال حاضر به دنبال تصحیح آن را با یک مفصل تر بیزی و تحلیل خود را. مثلا Kipping سوال با این فرض که هوش پدید آمده در برخی از زمان ثابت پس از abiogenesis. این قبل از او می گوید می تواند یکی دیگر از نمونه های انتخاب تعصب—یک مفهوم تحت تاثیر تکاملی مسیر که توسط خود ما هوش پدید آمده است. “در روح رمزگذاری همه از جهل خود را, چرا که نه فقط اعتراف است که شما نمی دانید که شماره یا?” Kipping می گوید. “اگر شما در حال تلاش برای پی بردن به چه مدت آن طول می کشد زندگی به ظهور پس چرا فقط هم فراموش هوش در همان زمان؟”

آن پیشنهاد این است که دقیقا چه Kipping اقدام به برآورد هر دو احتمال abiogenesis و ظهور هوش. از قبل او را انتخاب کرد چیزی به نام Jeffreys قبل که طراحی شده توسط دیگر امار شناس و ستاره شناس, هارولد Jeffreys. آن است که گفته می شود حداکثر uninformative. چون Jeffreys قبل نیست پخت در مفروضات آن مکان بیشتر وزن بر شواهد. ترنر و اشپیگل نیز تلاش برای پیدا کردن یک uninformative قبل. “اگر شما می خواهید به دانستن آنچه که داده ها به شما گفتن است و نه آنچه شما در مورد آن فکر, قبلا, سپس شما می خواهید یک uninformative قبل” ترنر می گوید. در سال 2012 و تحلیل محققان شاغل سه priors که یکی از آنها حداقل آموزنده, اما آنها سقوط کوتاه از با استفاده از Jeffreys قبل با وجود اینکه از آن آگاه است.

در Kipping را محاسبه است که قبل از توجه متمرکز بر آنچه که او خواستار “چهار گوشه” از پارامتر فضا: زندگی مشترک است و هوش شایع است; زندگی مشترک است و هوش نادر است; زندگی نادر است و هوش شایع است; و زندگی نادر است و هوش نادر است. تمام چهار گوشه بودند به همان اندازه احتمال دارد قبل از تحلیل بیزی آغاز شد.

ترنر موافق است که با استفاده از Jeffreys قبل یک پیشرفت قابل توجه. “این بهترین راه است که ما واقعا به فقط بپرسید داده در تلاش است تا به شما بگویم” او می گوید.

ترکیب Jeffreys قبل با پراکنده شواهد از ظهور و هوش از زندگی بر روی زمین Kipping به دست آمده خلفی توزیع احتمال است که اجازه داده او را به محاسبه شانس چهار گوشه. او در بر داشت به عنوان مثال که “زندگی مشترک است و هوش نادر است” سناریو است نه برابر بیشتر احتمال دارد از هر دو زندگی و هوش بودن نادر است. و حتی اگر هوش نیست نادر از حیات است-سناریوی مشترک حداقل شانس نسبت 9 به 1. این شانس نیست این نوع است که یکی را بت خانه در Kipping می گوید. “شما به راحتی می تواند از دست دادن شرط می بندم.”

هنوز هم که محاسبه شده است “یک علامت مثبت است که زندگی باید در خارج وجود دارد,” او می گوید. “این است که حداقل یک مطرح و اشاره است که زندگی یک روند دشوار نیست.”

نه همه بیزی آمار را قبول دارند. ترنر برای یک تفسیر نتایج متفاوت است. بله Kipping و تحلیل نشان می دهد که زندگی را آشکار ورود زود هنگام در زمین به نفع یک مدل که در آن abiogenesis مشترک با خاص شانس نسبت 9:1. اما این محاسبه به این معنا نیست که مدل است نه برابر بیشتر احتمال دارد درست باشد از یکی که می گوید abiogenesis نادر است ترنر می گوید و اضافه کرد که Kipping تفسیر است “کمی بیش از حد خوش بینانه است.”

با توجه به ترنر که تحسین Kipping کار حتی پیچیده ترین تحلیل بیزی هنوز هم ترک اتاق را برای نادر بودن هر دو زندگی و هوش در جهان است. “آنچه ما در مورد زندگی در زمین را رد نمی کند کسانی که فرصت,” او می گوید.

و آن را نه فقط در آمار بیزی که ممکن است گوشت گاو با Kipping تفسیر. هر کسی که علاقه مند در سوال در مورد منشا حیات خواهد بود شک و تردید در مورد این ادعا پاسخ داده است که هر گونه تجزیه و تحلیل مدیون به زمین شناسی, ژئوفیزیک, فسیل شناسی, باستان شناسی و بیولوژیکی شواهد حیات بر روی زمین—که هیچ کدام بدون ابهام در مورد زمان برای خطوط abiogenesis و ظهور هوش.

“ما هنوز در تلاش برای تعریف آنچه که ما با یک سیستم زنده می گوید:” دوستانم Scharf, یک ستاره شناس و astrobiologist در کلمبیا. “این یک لغزنده جانور از نظر علمی تعریف. که مشکل ساز برای ساخت یک بیانیه [درباره] هنگامی که abiogenesis اتفاق می افتد—و یا حتی اظهارات در مورد تکامل از هوش است.”

اگر ما hadve دقیق تعاریف مشکلات باقی بماند. “ما نمی دانیم که آیا یا نه زندگی آغاز شده متوقف شد دوباره. همچنین ما نمی دانیم که آیا زندگی فقط می تواند ساخته شود یک راه یا نه” Scharf می گوید. هنگامی که زمین تبدیل به مهمان نواز به زندگی ؟ و هنگامی که آن انجام شد برای اولین بار از این مولکول های “زندگی” اسیدهای آمینه رنس یا لیپید غشای? و پس از زندگی برای اولین بار آمد, آن snuffed توسط برخی از رویداد زمین شناسی در اوایل تاریخ زمین تنها به راه اندازی مجدد در یک برنامه به طور بالقوه شیوه ای متفاوت? “وجود دارد یک افتضاح بسیاری از عدم قطعیت” Scharf می گوید.

همه این شواهد ناقص باعث می شود حتی تحلیل بیزی دشوار است. اما به عنوان یک روش آن باقی مانده مناسب بهترین روش برای دست زدن به شواهد بیشتری می گویند کشف نشانه هایی از حیات موجود در مریخ در گذشته و یا در یکی از مشتری یخ پوشیده از اقیانوس تحمل قمر در حال حاضر.

“در این لحظه ما باید یکی دیگر از داده های نقطه ای به بازی کردن با فرض اتفاق می افتد که [این بیزی مدل های] در راه به بهترین استفاده از آن داده های اضافی. ناگهان عدم قطعیت کوچک به طور چشمگیری” Scharf می گوید. “ما لزوما باید به بررسی هر ستاره در کهکشان ما به شکل از چگونه به احتمال زیاد آن است که برای هر مکان داده شده به بندر زندگی است. یک یا دو امتیاز داده و ناگهان ما می دانیم که در مورد اصل جهان از لحاظ گرایش به تولید زندگی و یا احتمالا هوش. و نه قدرتمند است.”

tinyurlis.gdclck.ruulvis.net