211service.com
Drake-ekvationen för multiversum
1960 utarbetade astronomen Frank Drake en ekvation för att uppskatta antalet intelligenta civilisationer i vår galax. Han gjorde det genom att bryta ner problemet i en hierarki av olika faktorer.
Han föreslog att det totala antalet intelligenta civilisationer i Vintergatan beror först på graden av stjärnbildning. Han slog ut detta nummer genom att uppskatta andelen av dessa stjärnor med steniga planeter, andelen av de planeter som kan och försörjer liv och andelen av dessa som fortsätter att stödja intelligent liv som kan kommunicera med oss. Resultatet är denna ekvation:
som förklaras närmare i detta Wikipedia-inlägg .
Idag påpekar Marcelo Gleiser vid Dartmouth College i New Hampshire att kosmologin har gått vidare sedan 1960-talet. En av de mest provocerande nya idéerna är att universum vi ser är ett av många, möjligen ett av ett oändligt antal. En tankegång är att fysikens lagar kan vara väldigt olika i dessa universum och att kolbaserat liv bara kunde ha uppstått i de där förhållandena var finjusterade på ett speciellt sätt. Detta är den antropiska principen.
Följaktligen, säger Gleiser, behöver Drake-ekvationen uppdateras för att ta hänsyn till multiversum och de extra faktorer som den introducerar.
Han börjar med att överväga den totala uppsättningen av universum i multiversum och definierar delmängden där parametrarna och de grundläggande konstanterna är kompatibla med den antropiska principen. Detta är delmängden { c - kosmo }.
Han överväger sedan delmängden av dessa universum där astrofysiska förhållanden är mogna för stjärn- och galaxbildning { c-astro}. Därefter tittar han på delmängden av dessa där planeter bildas som kan hysa liv { c-liv }. Och slutligen definierar han den delmängd av dessa där komplext liv faktiskt uppstår { c-komplext liv }.
Då måste förutsättningarna för att komplext liv uppstår i ett visst universum i multiversum uppfylla påståendet överst i detta inlägg (där kompositionssymbolen betecknar 'tillsammans med').
Men det finns ett problem: det här är inte en ekvation. För att bilda ett sant Drake-liknande argument, skulle Gleiser behöva tilldela sannolikheter till var och en av dessa uppsättningar, vilket gör att han kan skriva en ekvation där de tilldelade sannolikheterna multipliceras tillsammans, på ena sidan av ekvationen, lika med bråkdelen av universum där komplext liv uppstår på andra sidan.
Här stöter han på ett av den moderna kosmologins stora problem – att utan bevis som styrker deras sanningsenlighet är många idéer inom modern kosmologi lite mer än filosofi. Så att tilldela en sannolikhet till den del av universum i multiversum där de grundläggande konstanterna och lagarna uppfyller den antropiska principen är inte bara svårt, utan nästan omöjligt att formulera alls.
Ta { c-cosmo } till exempel. Gleiser påpekar några av de uppenbara parametrarna som skulle behöva beaktas för att härleda en sannolikhet. Dessa är vakuumenergitätheten, materia-antimateriaasymmetri, mörk materiadensitet, kopplingarna av de fyra fundamentala krafterna och massorna av kvarkar och leptoner så att hadroner och sedan kärnor kan bildas efter att den elektrosvaga symmetrin bryts. Försök att tilldela en sannolikhet till det partiet.
Det är inte heller mycket lättare för {c-astro}. Detta måste ta hänsyn till det faktum att tunga grundämnen verkar vara viktiga för uppkomsten av liv som bara verkar förekomma i galaxer över en viss massa och i stjärnor av en viss typ och ålder. Att uppskatta sannolikheten för att dessa förhållanden inträffar är fortfarande bortom astronomer.
Vid första anblicken borde den tredje uppsättningen {c-life} vara lättare att hantera. Detta måste ta hänsyn till de planetära och kemiska begränsningarna för bildandet av liv. Närvaron av flytande vatten och olika grundämnen som kol, syre och kväve verkar vara viktiga liksom mer komplexa molekyler. Hur vanliga dessa tillstånd är vet vi ännu inte.
Äntligen finns det { c-komplext liv }, som inkluderar alla planetariska faktorer som måste sammanfalla för att komplext liv ska uppstå. Dessa kan inkludera långvarig orbital stabilitet, närvaron av ett magnetfält för att skydda känsliga biomolekyler, plattektonik, en stor måne och så vidare. Det är inte så lätt att uppskatta heller.
Många människor har försökt sätta in siffrorna i Drakes ekvation. Uppskattningarna för antalet intelligenta civilisationer i Vintergatan sträcker sig från en (vår) till otaliga tiotusentals. Drake själv satte siffran till 10.
Gleisers syn på Drake-ekvationen för multiversum är ett intressant tillvägagångssätt. Vad det däremot säger oss är att vår begränsade förståelse av universum idag inte tillåter oss att göra någon rimlig uppskattning av antalet intelligenta livsformer i multiversum (fler än en). Och med tanke på gränserna för vad vi någonsin kan veta om andra universum, är det troligt att vi aldrig kommer att kunna göra mycket bättre än så.
Ref: arxiv.org/abs/1002.1651 : Drakes ekvation för multiversum: Från stränglandskap till komplext liv