پرسش درباره تنهایی بشر در کهکشان راه شیری، دهههاست که قوه تخیل دانشمندان را به تسخیر درآورده است. کمتر ابزار فکریای تا این حد بر رویکرد ما به این پرسش بنیادین اثر گذاشته است؛ ابزاری همچون معادله دریک. این معادله که در آغاز نه برای شمارش دقیق جمعیتهای کیهانی، بلکه بهعنوان جرقهای برای گفتوگو مطرح شد، بیش از شش دهه است که چارچوبی برای اندیشیدن دانشمندان به جستوجوی هوش فرازمینی (SETI) فراهم کرده است.
معادله دریک واقعاً چیست؟
معادله دریک یک استدلال احتمالاتی است که برای برآورد تعداد تمدنهای فرازمینیِ فعال و ارتباطپذیر در کهکشان راه شیری به کار میرود. نکته مهم این است که فرانک دریک، اخترشناس برجسته، این معادله را در سال 1961 نه با هدف تعیین یک عدد قطعی برای تعداد تمدنها، بلکه برای برانگیختن گفتوگوی علمی در نخستین نشست دربارهٔ جستوجوی هوش فرازمینی تدوین کرد. این خاستگاه اهمیت بالایی دارد: معادله، مفاهیم اصلیای را که دانشمندان هنگام بررسی مسئلهٔ وجود حیات دیگری با قابلیت ارتباط رادیویی باید در نظر بگیرند، خلاصه میکند و بهتر است آن را یک تقریب ذهنی بدانیم، نه تلاشی جدی برای سرشماری کیهانی.
تمام جنبههای دیگر این معادله باید از دریچهٔ همین تمایز نگریسته شوند. این فرمول هرگز برای آن طراحی نشده بود که ماشین محاسبهٔ جمعیت کیهان باشد؛ بلکه نقشه راهی برای بحث و بررسیهای علمی ارائه کرد.
هفت متغیر سرنوشتساز
شکل آشنای امروزی معادله نخستینبار در مقالهٔ دریک در سال 1965 ظاهر شد. این معادله هفت عامل کلیدی را در هم ضرب میکند تا یک خروجی واحد به دست آید:
- N — تعداد تمدنهای موجود در کهکشان راه شیری که امکان ارتباط با آنها وجود دارد؛ یعنی تمدنهایی که در مخروط نوری گذشتهٔ کنونی ما قرار دارند.
- R∗ — میانگین نرخ شکلگیری ستارهها در کهکشان ما.
- fp — سهم ستارههایی که سیستم سیارهای دارند.
- ne — میانگین تعداد سیارههایی که بهطور بالقوه میتوانند به ازای هر ستارهٔ دارای سیاره، از حیات پشتیبانی کنند.
- fl — سهم سیارههایی که میتوانند از حیات پشتیبانی کنند و در مقطعی واقعاً در آنها حیات شکل میگیرد.
- fi — سهم سیارههای دارای حیات که در ادامه حیات هوشمند در آنها پدیدار میشود.
- fc — سهم تمدنهایی که فناوریای ایجاد میکنند که نشانههای قابلتشخیصی از وجودشان را در فضا منتشر میکند.
- L — مدت زمانی که چنین تمدنهایی سیگنالهای قابلتشخیص را در فضا منتشر میکنند.
ساختار این معادله از نظر منطقی بسیار ظریف است: از خط تولید خام ستارگان در کهکشان آغاز میکنیم، سپس آن را از صافی فراوانی سیارهها، زیستپذیری، پیدایش حیات، پیدایش هوش و سرانجام ظهور فناوری قابلتشخیص عبور میدهیم و بعد آن را در مدت دوام این تمدنها ضرب میکنیم. هر عامل، این قیف را محدودتر میکند و حاصلضرب هر هفت عامل، N را به دست میدهد؛ یعنی تعداد تمدنهایی که اصولاً ممکن است بتوانیم سیگنالهایشان را شناسایی کنیم.
مسیر تاریخی منتهی به گرینبنک
این معادله در خلأ پدید نیامد. در سپتامبر 1959، فیزیکدانان جوزپه کوکونی و فیلیپ موریسون، مقالهای با عنوان تحریکآمیز «جستوجوی ارتباطات میانستارهای» در مجله Nature منتشر کردند. آنها استدلال کردند که تلسکوپهای رادیویی بهاندازهای حساس شدهاند که میتوانند مخابراتی را که تمدنهای در حال گردش به دور ستارگان دیگر به فضا میفرستند دریافت کنند. همچنین پیشنهاد دادند که چنین پیامهایی ممکن است در طول موج 21 سانتیمتر (1,420.4 مگاهرتز) ارسال شوند؛ یعنی طول موج گسیل رادیویی هیدروژن خنثی، فراوانترین عنصر در جهان. آنها معتقد بودند هوشهای دیگر ممکن است این طول موج را نقطهٔ عطفی منطقی در طیف رادیویی بدانند.
فقط دو ماه بعد، هارلو شپلی، استاد نجوم دانشگاه هاروارد، گمانهزنی خود را دربارهٔ جهانهای مسکونی مطرح کرد: «جهان 10 میلیون میلیون میلیون خورشید دارد (عدد 10 با 18 صفر در پی آن) که شبیه خورشید ما هستند. از هر یک میلیون ستاره، یکی سیاره دارد. تنها یکی از هر یک میلیون میلیون ستاره ترکیب مناسب مواد شیمیایی، دما، آب، روز و شب را برای پشتیبانی از حیات سیارهای، آنگونه که ما میشناسیم، دارد. این محاسبه به رقم برآوردی 100 میلیون جهانی میرسد که در آنها حیات از طریق تکامل شکل گرفته است.» استدلال سرانگشتی شپلی، هرچند سادهنگرانه بود، نشان داد که تقارب علمی برای بررسی جدی حیات فرازمینی در حال شکلگیری است.
تلسکوپهای امروزی و بازنگری در متغیرها
در دهههای پایانی قرن بیستم و آغاز قرن بیست و یکم، کشف سیارههای فراخورشیدی به متغیرهای معادله دریک شتابی تازه بخشید. تا پیش از این، مقادیر مربوط به کسر ستارههای دارای سیاره (fp) و تعداد سیارههای زیستپذیر (ne) کاملاً حدسی بودند. اما با پرتاب تلسکوپهای فضایی مانند کپلر و تلسکوپ فضایی جیمز وب، دانشمندان توانستند حضور سیارههای سنگی در منطقهٔ قابل سکونت ستارگان دور را بهطور مستند اثبات کنند. این پیشرفتها نشان داد که شاید فراوانی سیارهها در کهکشان بسیار بیشتر از آن چیزی باشد که دریک و همعصرانش تصور میکردند.
با این وجود، متغیرهای مربوط به شکلگیری خود حیات (fl)، پیدایش هوش (fi) و دوام تمدنها (L) همچنان در هالهای از ابهام باقی ماندهاند. طبیعت غیرقابل مشاهده این مراحل باعث میشود تا برآوردهای امروزی همچنان بازههای وسیعی از چند صد تا چند میلیون تمدن بالقوه را شامل شوند.
پارادوکس فرمی و انتقادات بنیادین
منتقدان همواره بر این نکته پافشاری میکنند که معادله دریک هرگز نمیتواند پاسخی قطعی ارائه دهد. دلیل اصلی این انتقاد، وابستگی شدید متغیرهای انتهایی به فلسفه، تاریخ و زیستشناسی است که با ابزارهای فیزیک و نجوم قابل اندازهگیری نیستند. اگر حیات بهطور گستردهای در کهکشان شکل گرفته باشد، چرا تاکنون نشانهای از آن دریافت نکردهایم؟ این پرسش معروف به پارادوکس فرمی است که سایهای سنگین بر روی کاربرد عملی معادله دریک انداخته است.
برخی از دانشمندان معتقدند شاید عامل L (طول عمر تمدنهای ارتباطپذیر) بسیار کوتاه باشد و تمدنهای پیشرفته پیش از آنکه بتوانند سیگنالهایشان را در گستره وسیعی از فضا منتشر کنند، بهدلیل جنگهای هستهای، فجایع زیستمحیطی یا برخورد با اجرام کیهانی نابود شوند. گروهی دیگر نیز احتمال میدهند که روشهای ارتباطی ما بیش از حد ابتدایی است و تمدنهای پیشرفته از کانالهای پیچیدهتری استفاده میکنند که برای ما قابل تشخیص نیست.
معادله دریک با تمام نقدهای وارد بر آن، همچنان بهعنوان یک نقشه راه فکری در ناوبری میان ستارگان عمل میکند. این فرمول به ما یادآوری میکند که یافتن پاسخ نیازمند درک عمیقتری از منشأ حیات، تکامل هوش و سرنوشت تمدنهای صنعتی است و تا زمانی که این خلأهای دانش پر نشوند، جستوجوی آسمانها با همان کنجکاوی روزهای اول ادامه خواهد داشت.
