Формула Дрейка оценка числа внеземных цивилизаций

(Да, это не очень на тему сайта. Но все равно интересно.)

Появившись в 1960 году, формула Дрейка была очень модной в эпоху "великих космических надежд", но потом из-за обиды на то, что надежды не сбылись стала подвергаться критике, причем как правило не содержательной, а методологической. Основная претензия к формуле Дрейка, что она, де, "ни о чем", насчитать этой формулой можно всё, что угодно, формула нефальсифицируема, а значит ненаучна.

Оставлю на совести критиков утверждение о нефальсифицируемости: они или сами не понимают смысла этого понятия, или намеренно вводят в заблуждение читателя красивым термином. Эмоциональный тезис "формула ни о чём" расшифровывается так: проблемная область задачи настолько не определена, что выводить какую-то формулу представляется бессмысленным: мы получаем ложную точность на слишком зыбкой почве.

Так оно и есть, но именно так и ставится задача: дать разумную оценку некоторой величине при крайне неопределенных условиях, влияющих на нее. Ситуация эта вовсе не уникальна. Очень часто в науке, и в астрономии в частности, на начальной стадии исследования приходится делать допущения в условиях крайней неопределенности. Как ни удивительно, из общих соображений можно сделать верные выводы, и получить числовые оценки, не сильно расходящиеся с истиной.

• Сколько волос на голове президента Венесуэлы?
• Какова масса самки Porcula salvania?
• Какова вязкость в фотосфере Солнца?

На подобные вопросы можно дать ответ из общих соображений и получить число, не катастрофически сильно отличающееся от правильного. В условиях полного непонимания начальных условий ошибка на пару-тройку порядков - уже достойный результат!

Именно в такой ситуации и был Дрейк, предлагая свою, в общем-то банальную формулу. Он свёл совершенно непонятную задачу (определить число внеземных цивилизаций) к набору подзадач, поддающихся оценке. Мы можем ошибиться на несколько порядков, но в нашей ситуации и это уже хорошо!

Вот формула Дрейка в его первоначальной формулировке:

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

• R^* - скорость звездобразования (звезд в год)
• f_p - доля звезд с планетными системами
• n_e - среднее число планет в системе, экологически пригодных для жизни
• f_l - вероятность появления жизни на подобной планете
• f_i - вероятность эволюции до разумной
• f_c - вероятность формирования цивилизации
• L - время существования цивилизации (лет).

Следует сделать некоторые замечания.

Во-первых, сам Дрейк обсуждал радиопоиск внеземных цивилизаций и поэтому подразумевал технически развитые цивилизации, использующие радиосвязь, и оценивал параметр L именно для их. Не теряя общности, можно определять цивилизацию по своему усмотрению и соответственно, оценивать срок ее жизни.

…можно понимать цивилизацию в наиболее общем виде, как социально-культурную структуру, отличную от разрозненных племен. В этом случае на земная цивилизация начинается с шумеров и насчитывает на сегодня примерно 5 тысячелетий.

…вслед за Ясперсом начать отсчет с осевого времени, когда человечество сформировало ту аксиологию, в которой мы существуем до сих пор (предположительно, это необходимая аксиология цивилизационного развития). В этом случае мы имеем два с половиной тысячелетия.

…можно ограничиться технической цивилизаций, возраст которой насчитывает всего-то пару столетий.

Во-вторых, кажется несколько непонятной зависимость от скорости звездообразования. На первый взгляд парадоксально, что количество внеземных цивилизаций не зависит от числа звезд в галактике, а только от частоты формирования звезд. На самом деле, неявно размер галактики заложен в этот параметр, ведь чем больше звездная система, тем больше новых звезд в ней рождается. Впрочем, в модификациях формулы может использоваться и число звезд в Галактике, но тогда приходится пользоваться невразумительным параметром "время существования Галактики". Исходная редакция формы точнее.

Понятно, что f = f_p n_e f_l f_i f_c - вероятность появления цивилизации у произвольной случайной звезды. В год рождается R* звезд. По прошествии необходимого срока на этих звездах возникнет n = R^* f цивилизаций. За время существования цивилизации (L лет) её современниками окажется n L других цивилизаций. Это, в частности, означает, что R^* - скорость звездообразования не в настоящее время, а примерно тогда, когда рождалось Солнце. (Сам Дрейк говорил о скорости звездобразования, усредненной по сроку существования Галактики, что вообще-то неверно.) В рамках допустимой точности можно пренебречь этой деталью.

Есть серьезные факторы, о которых обычно не упоминают, говоря о формуле Дрейка, могущие серьезно скоррелировать результат. Некоторые из них работают на повышение, другие - на понижение вероятности.

Начну с горького.

"Экологическая пригодность для жизни" зависит от в первую очередь температуры на поверхности, то есть от температуры центральной звезды и расстояния до нее. Важно, что температурный режим не должен выходить за приемлемые рамки в течение всего периода от появления жизни до смерти цивилизации. На нашем примере стоит говорить о 4-5 млрд. лет, а значит отбросить слишком горячие звезды, неустойчивые звезды и звезды выше Главной последовательности Герцшпрунга-Рассела (благо всех их не так много). Вообще, стоило бы переопределить параметр f_p как "доля стабильных звезд с планетными системами", где смысл "стабильности" объяснен выше.

А вот приятное.

Формула подразумевает, что цивилизация - явление одноразовое в истории планеты. То есть сценарий таков: на планете появилась жизнь, проэволюционировала до разумной, сформировалась цивилизация, цивилизация умерла. И все.

И всё? Почему не может возникнуть новая цивилизация на основе того же разума? Почему не может возникнуть новый разум (и создать цивилизацию), если старый погиб? Почему не может возникнуть новая жизнь, если стара была уничтожена, скажем, в результате катастрофы, проэволюционировать до разума и т.д.? "Одноразовость" цивилизации - очень сильное и совершенно необоснованное ограничение в формуле Дрейка. Если же цивилизация - штука возобновляемая, то в настоящем виде формула существенно неточна: параметр L нужно умножать на количество реинкарнаций n_r, а его рост приведет к нелинейности, когда суммарное время L n_r станет соотносимо с возрастом звезды.

Конечно, вопрос о множителе n_r весьма спекулятивен. В частности, он зависит от сценария смерти цивилизации, а эта область чистой футуристики, а вовсе не серьезного научного прогноза.