Computermodellering van de evolutie van de melkweg stelt ons in staat de Fermi-paradox op te lossen, volgens welke buitenaardse beschavingen niet onopgemerkt kunnen blijven, als ze al bestaan. In de Techno Weekend-serie praat Forbes over niet erg praktische, maar toch nieuwsgierige wetenschappelijke en technische ideeën
Een artikel van vier gerenommeerde astrofysici, dat vorige maand online is gepubliceerd, gaat in op vragen op het snijvlak van sciencefiction en kosmologie: kan intelligente superbeschaving een melkwegstelsel koloniseren, en zo ja, hoe lang zal dat duren?
Aangenomen wordt dat de eerste dergelijke vragen werden gesteld door de beroemde fysicus Enrico Fermi in het begin van de jaren vijftig, en daarom ging dit probleem de geschiedenis van de wetenschap in als de "Fermi-paradox". In zijn meest algemene vorm ziet de paradox er als volgt uit: er zijn honderden miljarden sterren in ons melkwegstelsel, en het is logisch om aan te nemen dat er af en toe beschavingen ontstaan rond sommigen van hen, zoals gebeurde nabij onze zon. Deze beschavingen, die zich ontwikkelen, beginnen de omringende sterrenstelsels onder de knie te krijgen. Het is dit veelbelovende doel dat de mensheid zichzelf in het midden van de twintigste eeuw heeft gesteld, en het is duidelijk nog steeds niet van de agenda verdwenen, aangezien onze "reizigers" het zonnestelsel al hebben verlaten en naar naburige sterren vliegen. Daarom zouden geavanceerde beschavingen voldoende tijd moeten hebben om in de buurt van onze planeet te verschijnen. Dus waar zijn ze?
In 1975 publiceerde astrofysicus Michael Hart een beroemd artikel waarin hij de meest pessimistische oplossing voor de paradox aanbood. De kern van zijn redenering is "Feit A": er zijn geen buitenaardse wezens in de buurt van de aarde en zijn dat ook nooit geweest. Hart sloot op zijn beurt alle mogelijke verklaringen uit voor dit feit in verband met de beperkte snelheid van interstellaire reizen en de bestaansduur van beschavingen. Er is nog maar één verklaring over: buitenaardse beschavingen bestaan gewoon niet. Veel astronomen en kosmologen konden dit standpunt echter niet accepteren.
Perceptie-paradoxen
De meeste critici van Harts ideeën wijzen erop dat hij geleidelijke expansie als een onvermijdelijk attribuut van beschaving beschouwde. Deze aanname kan onjuist zijn als we rekening houden met een ander kenmerk van intelligente wezens: psychologie.
Een van de eerste overwegingen, die kort nadat de Fermi-paradox voor het eerst was geformuleerd, tot uitdrukking kwam, ontstond uiteraard onder de indruk van de nucleaire wapenwedloop die op dat moment op onze planeet plaatsvond. Dit argument is dat technologische ontwikkeling de beschaving bedreigt met zelfvernietiging. De afwezigheid van tekenen van een buitenaards bezoek op aarde kan betekenen dat intelligente beschavingen, die het gevaar van de onbeperkte ontwikkeling van technologieën beseffen, deze ontwikkeling op een gegeven moment onder strikte controle plaatsen. Kosmische expansie vindt niet plaats, maar dit betekent niet dat de superintelligentie niet bestaat of de techniek van interstellaire reizen niet kon beheersen: het wilde het gewoon niet. En degenen die de verleiding niet konden weerstaan, hielden op te bestaan in overeenstemming met de onverbiddelijke wetten van de geschiedenis.
Promotie video:
Een interessante variatie op dit standpunt wordt verwoord door Sir Martin Rees, de Britse kosmoloog en misschien wel de beroemdste astronoom van onze tijd. Hij gelooft dat intelligente superbeschaving zich op geen enkele manier manifesteert in onze aardse aangelegenheden, omdat ze te veel in haar eigen gedachten is ondergedompeld. Er zijn veel geheimen in het universum die diep nadenken verdienen, en hoe langer de beschaving zich ontwikkelt, hoe meer ze rustig over deze geheimen wil nadenken. De supermind past niet bij ijdele ijdelheid, zoals de verovering van sterrenstelsels.
Een ander standpunt is ook gebaseerd op psychologie, maar niet op buitenaardse wezens, maar op de mensheid zelf. Het wordt uitgedrukt door Seth Shostak, hoofdastronoom van het SETI-project ("Search for Extraterrestrial Intelligence"). "De clickerbeestjes in mijn tuin merken niet dat ze omringd zijn door levende wezens - namelijk mijn buren en ik", zegt hij. "Toch zijn we hier." Zo'n argument klinkt misschien een beetje beledigend voor de mensheid, maar het is redelijk: om de aanwezigheid van een superintelligentie op te merken, moet je op zijn minst eerst begrijpen wat het is en hoe het eruit zou kunnen zien, en dit is op zichzelf geen gemakkelijke cognitieve taak - in ieder geval voor een kever …
Is het echter mogelijk om de Fermi-paradox op te lossen zonder hypothesen op te stellen over de psychologie van superbeschavingen en zonder de mensheid te beledigen? Astrofysici Jason Wright, Jonathan Carroll-Nellenbeck, Adam Frank en Caleb Scharf hebben zichzelf deze taak gesteld. Hun simulaties bieden een meer optimistische oplossing van de paradox.
Galaxy in beweging
In eerdere modellen werd de arena van superbeschavingsactiviteit gezien in de geest van Giordano Bruno's kosmologie: als een ruimte gevuld met eeuwige stationaire sterren. De invloedssfeer van de superbeschaving ziet er in dit geval uit als een uitdijende bel rond de inheemse ster, en de snelheid van deze uitbreiding hangt alleen af van de bereikte snelheid van interstellaire reizen. De auteurs van het artikel dat is ingediend voor publicatie in The Astrophysical Journal, stellen echter voor om ons sterrenstelsel als een dynamisch object te beschouwen.
Het beeld van de uitbreiding van de beschaving moet sterk afhangen van de beweging van sterren in de Melkweg. Onze Zon heeft tijdens zijn bestaan ongeveer 50 omwentelingen rond het galactische centrum gemaakt, legt co-auteur Carroll-Nellenbeck van de Universiteit van Rochester voor het Nautilus-project uit. Als we dit feit in aanmerking nemen, is de intensiteit van de expansie praktisch niet meer afhankelijk van technologische beperkingen van de snelheid van interstellaire reizen. Tegelijkertijd verandert het patroon van expansie zelf: in plaats van bollen uit te breiden, zouden we een veel complexer beeld moeten zien.
In de simulatie, uitgevoerd door de auteurs, wordt rekening gehouden met de voortplanting van het "hervestigingsfront". Het bleek dat zelfs met conservatieve aannames het sterrenstelsel relatief snel bevolkt kan worden. Het variëren van enkele parameters, zoals de levensduur van beschavingen en de voorkeur voor bepaalde uitbreidingsrichtingen, leverde echter een resultaat op dat praktisch werd uitgesloten door eerdere vereenvoudigde modellen. Het bleek dat er tussen het "lege melkwegstelsel" en het "melkwegstelsel vol leven" een breed scala aan andere mogelijkheden is. In de meest waarschijnlijke scenario's is de melkweg inderdaad voor een groot deel bewoond, maar blijven er grote "holtes" in, waar de expansie nog niet is doorgedrongen. Als ons sterrensysteem in een van deze holtes terechtkomt, wat waarschijnlijk is,dit kan het door Hart geformuleerde 'feit A' verklaren - de afwezigheid van zichtbare sporen van bezoeken - en daarmee de Fermi-paradox oplossen op een manier die wenselijk is voor de mensheid.
Adam Frank en Jason Wright zijn van mening dat de belangrijkste afhaalmaaltijden van hun werk dit is: als we nog geen sporen zien van de aanwezigheid van superbeschaving in de Melkweg, dan moeten we het gewoon van dichterbij bekijken.
Hoe zoek je naar buitenaardse intelligentie?
Als, zoals blijkt uit het besproken werk, beschavingen die het pad van technologische vooruitgang volgen, in de melkweg kunnen bestaan, betekent dit dat een redelijke richting voor hun zoektocht is om te proberen zichtbare sporen van deze vooruitgang te vinden, dat wil zeggen een 'technologische handtekening'.
Er zijn veel wetenschappelijke artikelen geschreven over hoe zo'n 'handtekening' eruit zou kunnen zien. Forbes sprak een week geleden over een van hen: de wiskundige Louis Crane vroeg zich af hoe het eruit zou zien van de kant van een beschaving die besloot miniatuurzwarte gaten te gebruiken die werden gecreëerd door de straling van een krachtige gammalaser als energiebron. Een ander artikel over dit onderwerp is vorige week gepubliceerd. Deze keer vroeg Brian Lackey van het Institute for Advanced Study in Princeton zich af of we de zonnepanelen van een buitenaards schip vanaf de aarde het zonnestelsel konden zien bereiken.
De reflecties van zonnepanelen van nabij-aarde communicatiesatellieten vallen vaak in het gezichtsveld van terrestrische amateurtelescopen. Lackey's artikel geeft een gedetailleerde berekening van de factoren die van invloed zijn op de waarschijnlijkheid dat een dergelijk object wordt gezien. Deze factoren zijn onder meer het batterijoppervlak, de oriëntatie en de rotatiesnelheid. De auteur toonde aan dat de panoramische telescoop Pan-STARRS1 op Hawaï, die de lucht scant op zoek naar objecten die gevaarlijk zijn voor de aarde, een langzaam roterende spiegel kon opmerken van enkele tientallen meters op een afstand van één astronomische eenheid. Om een dergelijk object echter zeker in het frame van de telescoop te krijgen, moet hun aantal in het binnenste deel van het zonnestelsel een miljoen bereiken. Dus zelfs als een interplanetair ruimtevaartuig met enorme zonnepanelen heel dicht bij ons is,de kans om het te vinden is klein.
Maar zoals we hierboven zagen, zijn aardse astronomen zelden tevreden met pessimistische conclusies. Lackey overwoog het volgende geval: wat als het robotachtige buitenaardse station lang geleden bij ons aankwam, buiten gebruik werd gesteld en veranderde in orbitaal puin, zoals het afval dat de mensheid in overvloed produceert? In dit geval is het zeer waarschijnlijk dat het zijn reis zal eindigen op een van de "Lagrange-punten", waar de zwaartekracht van verschillende lichamen in het zonnestelsel met elkaar in evenwicht is. Als je waarnemingen op zulke punten concentreert, stelt Lackey, dan zijn slechts honderd ruimtespiegels voldoende om opgemerkt te worden door een van de kleine telescopen van de aarde. Waarom zijn ze dan nog niet opgemerkt? Misschien zijn buitenaardse wezens gewoon gewend om afval na zichzelf op te ruimen, suggereert de auteur van het artikel.
Auteur: Alexey Aleksenko
